地震波是少数能够穿透整个地球的信号之一，是研究地球内部结构的最有效工具。过去一个多世纪里，地震学在利用天然地震信号研究大尺度的地球整体结构方面取得了巨大进展。然而，地壳及其浅部介质的精细结构与地震灾害、城市建设、矿产资源勘探等问题直接相关。利用天然地震和背景噪声等技术对地壳速度结构进行成像，因受限于稀疏的震源时空分，致使成像精度有限，无法满足新时期防震减灾、矿产勘查及城市化工程建设的迫切需求。如何利用地震波成像方法探测地壳及浅部多尺度精细结构及其随时间的变化，是二十一世纪地震学家面临的重要问题之一。
多年的探索研究表明：陆地水体气枪震源具有重复性好、地震波激发效率高、信号传播距离远的特点，是开展陆地地壳结构探测及变化监测的理想震源。目前相关技术和理论研究及应用已经取得初步成果，但需要进一步完善、优化与系统集成，迫切需要开展深入的、系统性的研究，以实现陆地水体气枪源技术的全面推广应用，为地球动力学研究、地震物理过程研究、城市防震减灾工作以及矿产资源探查工作提供强有力的科技支撑。
一、科学目标
本项目旨在认识陆地水体气枪这种新型人工震源的机理，完善与开发新型震源的硬件与软件系统，实现对地壳及浅部精细结构的多同尺度、高精度成像以及对介质物性随时间变化的监测，从而认识地震孕育-发生的物理过程。通过该项目的实施，使陆地水体气枪震源技术成为探测大陆地壳多尺度结构及其动态变化的利器，助力我国地球科学家发挥地缘优势，实现从“地学大国”走向“地学强国”的转变。
二、研究内容
（一）陆地水体气枪震源系统的研发与集成。
通过理论和数值分析，研究气枪震源激发地震波的机理及其影响因素，气枪震源设计奠定理论基础；研发小型化、可移动、具有不同主频、不同类型的震源陆地水体气枪震源系统及其集成管理软件，以满足不同地区、不同尺度、不同需求的地壳及浅部结构探测的需要。
（二）陆地水体气枪震源激发信息的提取与分析。
研究强噪音背景下气枪震源微弱信号的提取，研究强噪音背景下微弱信号提取方法，研究基于陆地水体气枪震源信号监测地下介质微弱变化的高精度测量方法，研究介质变化的空间分布、探讨介质变化机理。
（三）近地表三维地下结构高分辨率成像。
在城市地区布设密集台震观测系统，以小型陆地水体气枪震源为核心探测手段，结合背景噪声等数据，开展城市近地表三维波速结构的高分辨率联合成像研究，探测城市地下隐伏断层分布。在此基础上开展城市地震危险性研究，为城市建设和防震减灾提供科学依据。
（四）地壳的高分辨率成像与孕震构造背景。
发展基于联合陆地水体气枪震源-天然地震料-背景噪声资料，开展多尺度精细地壳结构联合成像的方法；在川滇等地区开展实验、观测及成像研究，以获得该地区主要断裂带的精细结构特征；结合区域地壳应力场、历史地震分布等综合信息，开展主要断裂带地震危险性分析。
（五）地震孕育和发生的物理过程。
以陆地水体气枪震源技术的4D结构探测产出为基础，建立地震的孕育-发生过程的物理模型，进而模拟地震断层系统的动力学演化过程及灾变过程，探索认识地震孕育、发生的物理规律。
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“陆地地壳结构探测的气枪震源技术及其应用”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项（含1700万元/项）。
（三）本项目由地球科学部负责受理。