声波为实时地震成像提供了反弹

一种可以检测地下环境实时变化的遥感技术已经在沙特阿拉伯图瓦尔 KAUST 校园外的沙漠中进行了成功的测试。

为避免钻井带来的耗时和破坏性影响，地质学家越来越多地转向一种称为地震成像的方法。该程序使用许多不同位置的声源将声波发送到地下深处，然后测量声波返回到地表接收器所需的时间。波浪的传播时间取决于它们穿过的材料的硬度或孔隙率等特性，因此这种方法可以轻松识别独特的地下特征，例如水袋。

然而，KAUST 地球物理学家 Gerard Schuster 指出，传统的地震成像仍然太慢，无法检测实时地质事件。“对于传统的地震实验，您需要许多不同的角度视图来准确估计每个子结构的属性，这需要花费大量时间在数百个不同位置部署和激发震源，”他说。

在过去的 20 年里，舒斯特一直致力于通过关注声波的循环模式在穿过地下材料后如何开始滞后或领先来解决这个问题。这些被称为相位差的变化可以通过地震干涉测量法进行反演，以提供高分辨率的结构信息，同时需要的音频源要少得多。

“这种方法需要的努力要少得多，”舒斯特说。“利用不同阶段之间的时间差异，您只需进行几个实验而不是数百个实验，就可以回答有关地质硬度和软度的问题。”

在他们的最新工作中，Schuster 及其同事进行了受控延时实验，以验证他们的地震干涉测量技术的能力。首先，该团队在干燥的沙丘上设置了一系列音频源和接收器。然后，他们在几个小时内向沙丘注入了 12 吨水，同时记录了每个源位置的近一百个干涉测量值。这些数据每两分钟被转换成地下水流的快照，因为它渗透到地表下几米的地下结构层。

“我们对实验的三维模拟使我们确信我们所看到的不是错误的读数，”舒斯特说。“这些发现的初步影响对于需要对地下进行快速且廉价的监测的环境工程师很有用——例如，泄漏水坝的实时成像，或有效的火星或月球地震调查。”

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