偏振分析算法测定井下地震计方位角偏差

基于P波质点的振动方式与初动方向,采用偏振分析算法,计算8次近震数据构建偏振椭球的协方差矩阵方程,得到特征向量值,估算地震计的相对安装方位,对比得到井下地震计方位角偏差。本文分析计算阜南井下台地震观测波形数据,得出地震计三分向输出极性正常与水平方位偏差约9°。     

江苏省测震台网井下地震计方位角检测

为获取江苏省测震台网井下地震计精确方位角,架设地面参考地震计,将其精确指北,并与井下地震计检测结果进行对比,利用相关分析法计算22个深井台站精度较高的方位角。研究结果表明,受多因素制约,井下地震计检测结果普遍偏差较大,部分台站水平向分量几乎反向,如提井,需重新进行方位角检测;地面与井下地震计同频带有利于提高相关性,从而获取高精度检测结果;利用不同频带地震计进行井下地震计方位角检测时,对较宽频带地震计进行仿真处理尤为重要;溧阳2台站新建井下地震计检测结果表明相关分析法可应用于井下地震计方位角检测;尽可能选择台基噪声功率谱密度曲线具有明显波峰频段作为滤波频段,有利于提高地面与井下地震计观测数据相关性,提高方位角检测精度。     

浙江省测震观测台网井下地震计方位角检测与校正

选取浙江省测震台网景宁、北仑、南麂岛地震台井下地震计观测数据,采用地震数据波形相关性分析法,与地表地震计同步观测数据进行相关性分析,检测并校正井下地震计方位角,结果发现,3个地震台井下地震计方位角实际偏差分别为82.2°、-22.8°、32.2°。分析认为,井下地震计安装易受线缆应力影响,导致方位角与实际偏差过大,应在应力释放完成后固定地震计,并架设地表地震计进行数据相关性分析,以确定方位角可靠性。     

采用P波分析法校正北京遥测地震台网地震计方位角

中国地震局地球物理研究所北京遥测地震台网通过调研,率先提出利用寻北仪测量真北方向,并对该台网地震台地震计摆放方位进行测量与校正,发现部分仪器存在大于10°的方位角偏差。考虑到正确可靠的三分量观测数据对地震科学研究的重要性,针对北京遥测地震台网北京地区10个地震台地震计方位校正前后的地震观测数据,采用质点运动轨迹与P波极性分析方法,研究P波波形资料,以便准确测定地震计以往摆放的方位角,对正确利用地震观测数据开展相关科学研究具有重要意义。     

井下、地表地震计记录波形对比——以松原地震台为例

分析了相邻井下、地表地震计记录的背景噪声及近震、远震波形特征,以及相关的振幅谱及近震、远震接收函数波形特征。结果表明,井下地震计记录的背景噪声比地表地震计小1个数量级,其近震、远震波形记录较清晰、简洁;井下、地表地震计记录的远震振幅谱和径向接收函数具有较好的一致性,但背景噪声、近震振幅谱、近震接收函数、远震切向接收函数波形存在一定差异;由地表地震计得到的近震震级比井下地震计的大0.12,地表地震计到井下地震计之间的P波速度约为2 km/s。     

利用P波质点运动估算中国东北地区固定台站地震计方位角

现代地震研究依赖于可靠的三分量观测数据,地震计的北分量是否严格指北将直接影响研究的准确性。然而,受台站附近磁异常或人为安装错误的影响,地震计的方位角可能出现偏差。基于东北地区154个固定台站2020年的远震数据,利用P波质点运动方法,估算了每个台站的北向分量方位角,以判断台站地震计是否存在方位角偏转问题。结果表明,84%的台站运行良好,12%的台站存在方位角偏差绝对值过大（>20°）或分量极性反转等问题。此外,分析后发现方位角偏转较大会导致H-κ叠加方法计算得到的地壳厚度和地震波速比出现偏差。因此,为确保地震学分析的可靠性,固定台站的地震计方位角需要进行定期校标。     

井下地震计方位角检测技术应用研究

本文利用波形相关分析法对井下地震计方位角检测精度及一致性进行分析研究.研究中在地表布设地震计进行不同距离、不同频带多套地震计方位角检测对比测试,并在四川泸州、宁夏灵武、陶乐、河南安阳、清丰、陕西定边等6个分别安装井下甚宽频带、宽频带、短周期地震计的台站,进行地表同台址不同频带多套地震计与井下地震计方位角检测及一致性对比测试.根据全球噪声模型1~10s之间存在明显的噪声峰值的特点,对测试数据进行0.2~0.3Hz带通滤波和仿真处理,通过分析得出,对于不同地震计组合,测试地震计方位角检测结果一致性较好,根据地表不同距离、不同频带地震计组合的检测精度和地脉动记录的特点,认为井下地震计方位角检测精度优于4°.     

中国西北、西南地区地震台站地震计方位角偏差估计

选取2019—2020年西藏、云南、四川、青海、新疆地震台网记录的MS≥5.5远震事件P波数据，采用P波质点运动方法，计算中国西北、西南地区211个地震台站方位角及其随时间的变化。结果显示，约53%的台站方位角偏差绝对值始终小于3°，运维状况极佳；约39%的台站方位角偏差绝对值保持在3°—10°，运维良好；约9%的台站方位角偏差绝对值大于10°，少数台站存在极性反转等现象。在运行维护过程中，部分台站受到更换或移动地震计等人为因素的影响，地震计方位角出现短时跳变现象。为保证地震数据的可靠性，应定期对台站方位角进行检查和校正，以便为地震学研究提供可靠的基础数据。     

井下、地表地震计记录波形对比——以松原地震台为例

分析了相邻井下、地表地震计记录的背景噪声及近震、远震波形特征,以及相关的振幅谱及近震、远震接收函数波形特征.结果表明,井下地震计记录的背景噪声比地表地震计小1个数量级,其近震、远震波形记录较清晰、简洁;井下、地表地震计记录的远震振幅谱和径向接收函数具有较好的一致性,但背景噪声、近震振幅谱、近震接收函数、远震切向接收函数...     

核幔边界反射震相ScS对远震体波反演震源参数精度影响

研究表明,远震直达体波波形(P波、SH波)是有效反演中强地震(M5.5~7)震源参数的重要资料.但是当震中距较大时,核幔边界全反射波ScS会进入SH波反演窗口,其未被传统的基于体波震源参数反演算法所考虑,从而导致反演结果偏差.本文通过TEL3与fk方法合成理论地震图,使用Jackknifing统计方法定量测试了不同情况下ScS震相对远震体波反演的影响.结果表明,当反演数据震中距位于70°~90°时,ScS震相会造成震源质心深度1km左右、机制解最大8°的系统偏差;使用震中距40°~90°的SH波进行抽样反演,机制解最大系统偏差可达5°;SH波与P波联合反演可减少ScS震相引起的震源参数结果系统偏差.因此,ScS震相对基于射线理论的远震体波震源机制解反演所造成的误差是需要给予考虑的.     

喀什基准台宽频带井下和地表地震计记录数据对比研究

对比分析喀什基准台麦盖提井下和相邻地表宽频带地震计记录的背景噪声、麦盖提M_L3.1近震和棉兰老岛M_L6.6远震波形记录以及功率谱,并进一步研究了相关的震级差和台站下方结构。研究结果表明,井下和地表地震计记录到的波形特征和功率谱既存在相似性,又具有差异性;井下地震计记录的近、远震波形更清晰、简洁,且功率谱也相对较低。麦盖提台站下方地壳厚度约50km,井下地震计下方59m和地表地震计下方47m深度范围内的平均S波速度分别为0.59km/s和0.47km/s。井下地震计得到的近震和远震震级分别比地表地震计得到的震级小0.518和0.025。本文研究结果对合理布设地表和井下地震计,以及利用其观测数据进行地震学研究具有一定的指示意义。     

昆明基准地震台地面与井下记录地震差异分析

对昆明基准地震台山洞内放置的宽频带地震仪BBVS-60及井下放置的GL-S60B深井宽频带地震仪所记录的地震进行信噪比、P波到时差、波形相关性和频谱分析,得出地面与井下记录地震的差异情况。结果表明:①井下台信噪比与地面台信噪比相比提高有限,仅NS向提升明显;②地面台和井下台记录地震的P波到时基本一致;③在震中距小于3.1°时,地面台和井下台记录地震波波形相关度较低甚至不相关;在震中距大于3.1°后,波形相关度较高;④1.5～8.0Hz背景噪声差异,是震中距小于3.1°时地面台和井下台地震波形差异的主要原因。     

绥芬河基准站井下地震计观测性能分析

绥芬河基准站是黑龙江省地震烈度速报与预警工程新建基准站,配备GL-CS60B型井下地震计进行地震观测,为验证该地震计观测性能,以GL-CS60型地表地震计作为参考,进行方位角检验和标定计算,并对比分析2套地震计台基背景噪声水平,结果发现：井下地震计各项参数达到标准,其中方位角为164.349°。井下地震计抗干扰能力较强,尤其对于1—20 Hz频段的人为干扰压制作用明显,其台基背景噪声水平达Ⅰ级,观测数据质量更佳。     

综合近震及远震波形反演2006文安地震（Mw5.1）的震源机制解

2006年7月4日,在距离北京100 km左右的文安地区,发生了Mw=5.1级地震,引起了北京地区的强烈震感.为了更好的认识区域构造,我们利用近震及远震波形反演的方法得到了此次文安地震的震源机制.选择了北京数字地震台网的9个地震台,震中距小于600 km,台站的方位角覆盖较好.为了更好地利用信号相对较弱的P波信号,对于一个地震记录,本文分别截取出P波和面波两个部分,分别给予不同的权重进行反演,结合格点搜索的方法,得到了与记录P波及面波三分量对应较好的地震的方位角、倾角和滑移角.同时考虑到北京西北地区地壳较厚,本文在利用F-K方法计算近震理论波形的时候,对不同的方位角,采用了不同的地壳速度模型.随后结合远震信号中的直达P、pP、sP波形得到了分辨率较高的地震震源深度.反演结果表明,此次文安地震是一个较为典型的走滑型地震,方位角为210°,倾角80°,滑移角-150°,地震的深度为14～15 km,地震的震级为(Mw-5.1).反演结果与断层的几何分布、余震分布及北京地区北北东向应力场有很好的一致性.     

溧阳地震台地面与井下地震观测对比分析

为系统总结地面与井下地震观测特性,对溧阳地震台地面GL-S60与井下GL-S60B宽频带地震数据对比分析,结果显示：(1)井下地震计方位角约为176.5°,即东南、西北大致反向,并结合地震P波到时极性分析得以验证。(2)垂直向相关系数优于水平向,受人类活动干扰白天低于夜晚。(3)受台站附近南北向公路影响,地面台基噪声水平向大于垂直向,南北向最大,而井下地震计台基噪声整体较小,且水平向小于垂直向,说明深井观测能有效降低台基噪声,尤其水平向。(4)井下记录的地震信噪比次于地面,地面土层对地震波具有一定放大作用。因此,深井观测虽有效降低噪声水平,但不一定意味着高信噪比数据产出,需结合实际观测资料综合分析。     

综合近震及远震波形反演2006文安地震(Mw5.1)的震源机制解

2006年7月4日,在距离北京100 km左右的文安地区,发生了M_w=5.1级地震,引起了北京地区的强烈震感.为了更好的认识区域构造,我们利用近震及远震波形反演的方法得到了此次文安地震的震源机制.选择了北京数字地震台网的9个地震台,震中距小于600 km,台站的方位角覆盖较好.为了更好地利用信号相对较弱的P波信号,对于一个地震记录,本文分别截取出P波和面波两个部分,分别给予不同的权重进行反演,结合格点搜索的方法,得到了与记录P波及面波三分量对应较好的地震的方位角、倾角和滑移角.同时考虑到北京西北地区地壳较厚,本文在利用F-K方法计算近震理论波形的时候,对不同的方位角,采用了不同的地壳速度模型.随后结合远震信号中的直达P、pP、sP波形得到了分辨率较高的地震震源深度.反演结果表明,此次文安地震是一个较为典型的走滑型地震,方位角为210°,倾角80°,滑移角-150°,地震的深度为14~15 km,地震的震级为(M_w=5.1).反演结果与断层的几何分布、余震分布及北京地区北北东向应力场有很好的一致性.     

2004年东乌珠穆沁旗地震震源参数研究

利用波形反演方法, 研究并确定了2004年3月24日发生在内蒙古东乌珠穆沁旗与西乌珠穆沁旗交界处地震的震源机制及深度。 近震波形对震源机制有很好的约束, 而远震体波对于震源深度分辨率很高, 因此综合利用了近震和远震波形数据。 对于近震宽频带波形记录, 用CAP方法反演震源机制解。 利用远震直达P波、 pP波和sP波的到时能较好的确定震源深度。 综合利用近震宽频带波形和远震体波波形记录, 反演得出2004年03月24日地震为逆冲型, 震级为M_W5.3。 其两个节面分别为: 节面I的走向、 倾角、 滑动角分别为147°、 22°、 87°, 节面Ⅱ的走向、 倾角、 滑动角分别为 330°、 68°、 91°; 震源深度为(12±2) km, 是一个典型的浅源上地壳地震。 与前震序列对比, 节面Ⅰ是可能的发震构造。     

利用P波质点运动检测福建台网地震计方位角

为提高福建台网地震计方位角的准确性,于2013年用高精度寻北仪对所属台站进行了方位角的校正工作。主要是利用P波质点运动的原理及“SNR为权重的多事件”方法,选取了全球范围M≥6.0以上的远震作为研究对象,以2013年为界,分两阶段显示福建台网所属台站方位角的变化情况,结合维护日志找出某些台站方位角偏差较大的原因,为持续提高并保持方位角的准确性排除障碍。     

利用P波初动测定地震计水平分向的定向偏差

基于P波质点振动方式和初动方向,设计一种测定地震计水平分向定向偏差的方法。通过旋转两水平分向波形获取P波优势能量方向,将旋转角度与地震方位角进行比较,得到地震计水平分向偏离正北方向的位置。再以地震计垂直向初动和已知震中确定台站初始速度的方向（即向源或离源方向）,依此初始速度方向在地震计坐标系中的位置,与水平分向实际记录初动符号所代表的方向进行确认,即可认定地震计水平分向的极性,进而确定地震计水平分向任一极性偏离的角度。     

小江断裂带北段地壳浅层P波速度各向 异性观测的原理与数值试验

以二维情形下观测速度场为各向同性场和各向异性场的叠加为前提, 提出了一种利用走时残差估算地震波速度各向异性的方法, 即剩余慢度矢量法. 利用小江断裂带北段巧家流动地震台阵24个台站记录的3181次地震事件的P波走时残差, 采用剩余慢度矢量法计算了各观测台站周围水平方向上尺度为0.5°×0.5°, 震源深度为0—5 km的剩余慢度矢量, 由此得到了P波快波和慢波方向. 计算结果表明, 大部分观测台站周围的P波速度方向性较为一致, 快波方向为ESE向, 慢波方向为NNE向. 快波方向与小江断裂带北段应力场P轴方向较为一致, 而慢波方向与应力场T轴方向一致, 表明应力的长期作用可能是导致P波速度各向异性的重要原因.