震源参数反演及精度评定的Bootstrap方法

在震源参数反演理论研究中,地表形变与震源参数之间为复杂多维的非线性关系,针对传统泰勒级数展开的精度评定方法可能无法适用于震源参数的精度评定问题,本文将Bootstrap方法引入到震源参数非线性反演及精度评定研究中.通过对GPS地表形变观测数据实施Bootstrap重采样获取自助样本,使用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)搜索震源参数,设计并给出了震源参数精度评定的Bootstrap方法计算流程.将本文方法用于6个模拟地震、Amatrice地震及Visso地震实验中,通过反演震源参数、获取参数的置信区间及中误差,并与Jackknife方法、Monte Carlo方法进行对比分析.实验结果表明,通过执行本文精度评定方法能够获取比Jackknife方法更加可靠的震源参数置信区间以及更加精确的精度信息.实验验证了将Bootstrap方法用于震源参数精度评定的有效性和可靠性,为研究震源参数精度评定理论研究提供了一种新的采样思路.     

CAP方法反演震源机制的误差分析:以胶东半岛两次显著中等地震为例

利用区域波形数据使用CAP方法反演中强地震的震源机制正逐渐得到广泛应用.本文以胶东半岛近期发生的两次显著中等地震为例,讨论了使用CAP方法反演震源机制时的误差估计,展示了反演结果的不确定性分析过程.2013年11月23日和2014年1月7日在山东莱州和乳山分别发生了M4.6和M4.3级中等地震,两次事件均造成了较大影响.我们基于CAP方法,使用自助抽样(bootstrap)技术多次重复反演过程,得到大样本量的震源机制解数据;基于这些数据,使用粒子群算法和聚类分析技术给出了优化解,估计了震源机制解的误差范围,并利用震源机制解的P、T轴给出了震源球上的概率密度分布.     

三维复杂速度模型的交切法地震定位

地震定位是地震监测与减灾研究重要基础.基于均匀或横向均匀介质模型,利用震源轨迹确定震源位置的交切法具有稳健和效率高的优点,但定位精度较低,特别是震源深度.为提高震源定位精度,我们提出适用于三维复杂速度模型的地震定位交切法.将地壳速度模型由均匀或横向均匀介质模型扩展为三维复杂速度模型;均匀或横向均匀介质模型对应的原假设为球面或双曲面的震源轨迹通过最小走时树射线追踪技术予以确定.确定震源位置的震源轨迹以到时差作为约束条件;将震源定位于震源轨迹交汇最密集的点处,即总的到时差残差(RDT)最小的点处.定位结果的不确定性可通过RDT值较小节点的空间分布予以定性表示.考察了准确速度模型、扰动速度模型、扰动观测到时及地震在台网外等4种情况下改进方法的地震定位效果,结果表明改进的交切法可用于三维复杂速度模型的地震定位;综合利用P波与S波的到时差信息,可明显改善震源位置约束;使用多条震源轨迹进行定位,有助于减少由随机因素导致的定位误差.     

三维复杂速度模型中地震事件震源轨迹的计算

地球内部三维速度图像的广泛建立为进行高精度的地震定位提供了良好条件.使用震源轨迹确定震源位置不仅稳健而且直观,但三维复杂速度模型中的震源轨迹难以给出解析解.为此,本文提出了一种较准确地计算三维复杂速度模型中震源轨迹的数值方法.根据震源轨迹在残差场中的特点：（1）震源轨迹位于残差正负极性彼此不同的邻点之间;（2）绝对梯度在震源轨迹的法线方向最大;（3）在法线方向上越靠近震源轨迹残差绝对值越小,对于每个模型节点分别和残差正负极性与其不同的邻点组成的点对,将其中绝对梯度最大的点对作为震源轨迹法线点对,选取法线点对中残差绝对值较小的点（即震源轨迹所在模型单元的节点）作为震源轨迹代表点;在绝对残差场中数值较小的连通区域（可能有多个）内,利用最小走时树算法依次计算出每个连通区域中地震波从绝对残差最小点至同一连通区域内震源轨迹代表点的射线路径作为震源轨迹.算例表明：本文方法适用于三维复杂速度模型,对震源轨迹的稳定性及构成段数没有限制,计算的震源轨迹精细且较完整、可用于高精度的地震定位.     

基于Gabor变换反褶积技术在渤海某工区的应用研究

使用常规的Wiener反褶积必须假设震源子波在地层旅行过程中是平稳的即一成不变的,这个前提条件与实际野外地震资料采集差别较大,而基于Gabor变换反褶积技术考虑到地震能量的衰减、子波的形变等非平稳性特征.地震道在Gabor域可因式分解成三项即震源子波、衰减函数和反射系数,该技术设计POU窗函数,并利用此函数在Gabor域对地震信号进行局部时频分解.Gabor域反褶积算法在Gabor域通过除以衰减函数和震源子波的乘积来估算地层反射系数,然后再做Gabor反变换可求得时间域的地层反射系数.理论模型的测试和实际地震资料的应用均表明,与Wiener反褶积相比较,基于Gabor变换反褶积可补偿中深层的能量衰减并因此拓宽有效频带和提高时间分辨率.     

日本研制出用于微机的地震资料数据库系统

日本气象厅气象研究所的研究官员石川有三最近研制出使用微机便可轻易利用地震资料的数据库系统和根据震源区的深度,将红、蓝两色点双层错开展现于电视屏幕,佩戴立体眼镜便可掌握震源区的系统,它能简单地用立体的形式表示出震源区的深度,或许还可用于地震预报的研究与教学。     

关于震源附近流体、热和能量分配问题的研究进展

作为地震学的基本问题,地震发生过程中震源附近流体、热与能量的分配问题一直是地震学家关注的前沿课题.目前,越来越多的研究表明震源附近存在流体,且流体在地震的孕育、发生过程中起重要作用,但对深部流体的来源尚存较大争议.对于震源区的热问题,自应力热流佯谬提出以来,不同的模型被用于解释热流佯谬相关问题,其中动态弱化被认为可能是解决热流佯谬的关键.摩擦产生的热能与能量分配问题直接相关,大地震发生后,立即进行深钻现场测量对认识地震发生过程中震源附近的流体、摩擦热能及能量分配问题具有时效性和重要现实意义.本文回顾了国际上有关震源附近流体、热及能量分配问题的最新研究进展,这些问题的研究将对认识地震的孕育和发生过程带来重要启示.     

近震源破裂过程反演研究——I.方法和数字试验

利用非线性规划研究的最新成果,设计了一种全新的震源破裂过程的反演方法,同时反演震源破裂的时间图像和滑动在破裂面上的分布.该方法与目前震源过程破裂反演计算所用的两类主要方法(线性矩阵方法和全局搜索寻优方法)相比,在线性矩阵方法对初始模型依赖大、解不稳定和全局搜索寻优方法在高维解空间寻优效率不高、易出现伪解等方面有较显著改善.数字试验的测试表明,本方法计算效率高,反演结果稳定、可靠,可有效应用于实际地震震源过程的反演研究中.     

近震源破裂过程反演研究——Ⅰ. 方法和数字试验

利用非线性规划研究的最新成果, 设计了一种全新的震源破裂过程的反演方法, 同时反演震源破裂的时间图像和滑动在破裂面上的分布. 该方法与目前震源过程破裂反演计算所用的两类主要方法(线性矩阵方法和全局搜索寻优方法)相比, 在线性矩阵方法对初始模型依赖大、解不稳定和全局搜索寻优方法在高维解空间寻优效率不高、易出现伪解等方面有较显著改善. 数字试验的测试表明, 本方法计算效率高, 反演结果稳定、可靠, 可有效应用于实际地震震源过程的反演研究中.     

数字地震信号震相自动识别研究

震相识别是从地震记录中获取震源空间位置、震源破裂过程和地球介质结构等信息的前提.由于震相形态复杂多变,目前的识别都靠人工完成,不仅经验性强、工作量大,而且造成地震观测工作难以实现自动化.若能自动识别震相,更多的人就可直接使用地震记录获取信息,减轻震相识别人员的工作量,并使地震观测工作实现自动化成为可能.     

甘肃地区震源参数的相关性研究

通过对甘肃数字地震台网2008年1月-2009年6月记录的ML 2.0-ML 6.0中小地震,S波观测谱中噪音、仪器、路径、场地等影响的逐一消除,利用遗传算法反演得到甘肃地区273条地震的震源谱,进而根据Brune的圆盘震源模型,计算地震矩、应力降、拐角频率、震源半径等震源参数,并研究甘肃地区震源参数的特征及相似关系....     

Characteristics of the Seismic Waves from a New Active Source Based on Methane Gaseous Detonation

Active seismic sources are critical for obtaining high resolution images of the subsurface. For active imaging in urban areas, environment friendly and green seismic sources are required. In present work, we introduce a new type of green active source based on the gaseous detonation of methane and oxygen. When fired in a closed container, the chemical reaction, i.e. gaseous detonation, will produce high pressure air over 150MPa. Seismic waves are produced when high pressure air is quickly released to impact the surroundings. The first field experiment of this active source was carried out in December, 2017 in Jingdezhen, Jiangxi Province, where a series of active sources were excited to explore their potential in mine exploration. In current work, we analyzed the seismic waves recorded by near-field accelerators and a dense short-period seismic array and compared them with those from a mobile airgun source, another kind of active source by releasing high pressure air into water. The results demonstrate that it can be used for high resolution near surface imaging. Firstly, the gaseous detonation productions are harmless CO₂ and water, making it a green explosive source. Secondly, the dominant seismic frequencies are 10-80Hz and a single shot can be recorded up to 15km, making it suitable for local structure investigations. Thirdly, it can be excited in vertical wells, similar to traditional powder explosive sources. It can also act as an additional on-land active source to airgun sources, which requires a suitable water body as intermediate media to generate repeating signals. Moreover, the short duration and high frequency signature of the source signals make it safe with no damage to nearby buildings. These make it convenient to excite in urban areas. As a new explosive source, the excitation equipment and conditions, such as gas ratio, sink depth and air-releasing directions, need further investigation to improve seismic wave generation efficiency.     

虚源法地震技术综述

地震虚源法是为了解决复杂近地表问题而发展起来的一种新方法技术,采用地表激发井中接收的观测方式,通过在接收器位置构建虚源,能够获得井中接收器之间的地震响应.这一过程无需速度和震源位置信息,从而避开了复杂近地表对地震波场的影响.目前主要应用于复杂时变近地表条件下的油气勘探开发领域,如4D油藏监测、钻探风险评估和高陡构造精细成像等.本文首先详细介绍地震虚源法的发展历史、原理和技术特点,其次介绍其实际应用的成功实例,最后简单分析其存在的问题,并展望其潜在的应用前景和商业价值.     

菏泽5.9级地震前后三项地震活动性参数的空间动态演化

用地震活动性参数（地震频度Ｎ，地震能量Ｅ和地震ｂ值）的二维空间等值线计算机扫描技术，系统地追踪了１９８３年菏泽５．９级地震前后三项地震活动性参数的空间动态演化情况。结果表明，菏泽５．９级地震前１－４年，河北平原断陷南部地区特别是其东界聊考断裂带地震活动异常增强，地震频度增高，地震能量释放加速而地震ｂ值降低；地震活动增强区的长度约２００余公里，未来主震发生于地震活动增强区的边缘；震后约一年左右震中周     

乌鲁木齐及周边地区潜在震源区的确定

根据"乌鲁木齐市活断层探测与地震危险性评价"项目的成果,确定了乌鲁木齐及周边地区的发震构造模型。在此基础上,结合地震活动特征,根据地震重复及构造类比原则对乌鲁木齐市周围的潜在震源区进行了重新划分。由此,采用地震危险性概率分析方法计算乌鲁木齐市及周围县市的基岩峰值加速度,并进行地震动峰值加速度复核。由复核结果可以看出,此潜在震源区划分方案对乌鲁木齐市的影响不大,但对阜康市的影响较大,使该市地震动峰值加速度由原来的0.15g变化为0.20g。     

Broadband seismic source data acquisition and processing to delineate iron oxide deposits in the Blötberget mine-central Sweden

A prototype electromagnetic vibrator, referred to here as E-Vib, was upgraded and developed for broadband hardrock and mineral exploration seismic surveys. We selected the iron oxide mine in Blötberget, central Sweden, for a test site in 2019 for the newly developed E-Vib because of the availability of earlier seismic datasets (from 2015 to 2016) for verification of its performance for hardrock imaging purposes. The two-dimensional data acquisition consisted of a fixed geometry with 550 receiver locations spaced at every 5 m, employing both cabled and wireless seismic recorders, along an approximately 2.7 km long profile. The E-Vib operated at every second receiver station (i.e. 10 m spacing) with a linear sweep of 2–180 Hz and with a peak force of 7 kN. The processing workflow took advantage of the broadband signal generated by the E-Vib in this challenging hardrock environment with varying ground conditions. The processed seismic section shows a set of reflections associated with the known iron oxide mineralization and a major crosscutting reflection interpreted to be from a fault system likely to be crosscutting the mineralization. The broadband source data acquisition and subsequent processing helped to improve signal quality and resolution in comparison with the earlier workflows and data where a drophammer seismic source was used as the seismic source. These results suggest new possibilities for the E-Vib source for improved targeting in hardrock geological settings.     

基于弹性波全波形反演的主被动源多分量混采地震数据速度建模

在常规地震采集中,被动源地震波场往往被视为噪声而去除,这就造成了部分有用信息的丢失.在目标区进行主动源和被动源弹性波地震数据的多分量混合采集,并对两种数据进行联合应用,使其在照明和频带上优势互补,能显著提高成像和反演的质量.本文针对两种不同类型的主被动源混采地震数据,分别提出了相应的联合全波形反演方法.首先,针对主动源与瞬态被动源弹性波混采地震数据,为充分利用被动源对深部照明的优势,同时有效压制被动震源点附近的成像异常值,提出了基于动态随机组合的弹性波被动源照明补偿反演策略.然后,针对低频缺失主动源与背景噪声型被动源弹性波混采地震数据,为充分利用被动源波场携带的低频信息,并避免对被动源的定位和子波估计,提出了基于地震干涉与不依赖子波算法的弹性波主被动源串联反演策略.最后,分别将两种方法在Marmousi模型上进行反演测试.结果说明,综合利用主动源和被动源弹性波混采地震数据,不仅能增强深部弹性参数反演效果,还能更好地构建弹性参数模型的宏观结构,并有助于缓解常规弹性波全波形反演的跳周问题.     

城市活断层高分辩率地震勘探震源对比试验研究

国内外大量地震震例研究表明，巨大的城市地震灾害主要是由隐伏于城市之下的活动断裂上发生的地震造成的，因此，探测城市活断层是十分必要和紧迫的。高分辩率地震勘探是目前探测城市活断层较为有效的地球物理方法，它包括激发技术、接收技术、观测系统、地震数据处理与解释技术等。而震源是地震勘探的首要问题，城市特定的人文环境和城市活断层的特点对高分辩率地震勘探的震源提出了特殊的要求，较小的断距决定了要有较宽的震源谱，城市较严重的干扰决定了震源勘探的震源提出了特殊的要求，较小数点的断距决定了要有较宽的震源谱，城市较严重的干扰决定了震源要有较强的抗干扰能力。通过在福州市跨八一水库断裂进行的可控震源、真空加速落锤、锤击震源、枪震源以及炸药震源的试验研究，利用频谱分析技术，得到了各种震源谱的特征，并给出了可控震源、真空加速落锤和锤击震源叠加时间剖面对比，探讨了各种震源在城市活断层探测中的有效性。     

炸药震源的地震安全性野外实验研究

选定一块场地,针对相同井深、不同药量的情况,进行炸药震源的地震安全性野外实验,用Etna数字强震动加速度仪记录每次爆破时房屋振动的加速度.在选定房屋结构的地基、窗台、屋顶等3个位置分别布设了仪器,记录结构响应的加速度波形.为了与《爆破安全规程》的参考标准对应,将加速度值转换成速度值,并对位于屋顶的结构响应速度峰值进行分析.通过对结构响应、安全距离、频率的研究,分析建筑物结构对每次爆破的响应,并对其安全性进行讨论.     

1989年大同—阳高地震的前兆过程及其场—源特征

本文对１９８９年山西大同－阳高６．１级地震的前兆过程及其场、源特征进行了综合研究，结果表明，大同－阳高地震震前较为丰富的前兆现象是震源应力场与区域应力场共同作用的结果，估计大同地震的震源区尺度为２０－３０ｋｍ，孕震区范围约２００ｋｍ。最早的异常（震前３－４年）表现为大同盆地沉降速率加大，且出现在震源区，然后扩展至孕震区边缘，在孕震区边缘（１５０－２００ｋｍ）存在中、短期异常的突出集中区，在孕震过程