Discrimination between stochastic dynamics patterns of ambient noises (Case study for Oni seismic station)

Investigation of complex dynamics of ambient seismic noise remains as an important scientific research challenge. In this work we investigated dynamical features of the ambient noises at Oni seismic station, Georgia. We used stochastic model reconstruction method from measured data sets. Seismic records for different time periods around Oni seismic station have been analysed. It was shown that the dynamics of fluctuations of seismic noise vertical component undergoes essential changes for considered time period from 2005 to 2012. These changes are more noticeable for time periods of preparation and aftershock activity of strong M6.0 earthquake occurred in 2009 in the vicinity of Oni seismic station.     

新冠肺炎疫情对佘山与大洋山地震台背景噪声的影响

人类的生产生活产生的振动会以高频地震波的形式被地震台站所记录。2020年1月,新冠肺炎疫情爆发,为了应对此次疫情,各地政府分别启动应急响应,国内地震记录出现最长、最突出的人为地震降噪期。各地震台站背景噪声显著下降,在人口稠密及工业发达地区尤为明显。同时,静噪期为探测地下地震源的微弱信号提供了可能。静噪期内,佘山地震台2 Hz频点背景噪声功率谱密度值比平时降低10 dB,而大洋山地震台10 Hz频点背景噪声功率谱密度值较平时降低约5 dB;佘山地震台2—10 Hz以及大洋山地震台10 Hz以上频率的背景噪声受静噪期影响明显。结合地震台站所处位置分析,疫情期间佘山地震台附近人口流出较多,2—10 Hz频率的背景噪声变化明显;大洋山地震台背景噪声则受工厂、轮渡、高速汽车等影响较大,f ≥10 Hz的背景噪声变化显著,而频率在2—10 Hz则无明显变化,表明该台人口总数趋于平稳。地震噪声和人类活动之间的相关性表明,地震学研究可以提供实时人口动态估计。     

Designing and testing a network of passive seismic surveying and monitoring in Dehdasht (South Western Iran)

From August 2016 to July 2017, a passive seismic survey was conducted in South Western Iran as a part of a pilot project aimed to improve the imaging in geologically complex areas. Passive seismic methods have shown to be a useful tool to infer the physical properties of the underground geological structures where traditional hydrocarbon exploration methods are challenging. For this purpose, a dense passive seismic network consisting of 119 three-component borehole seismic stations was deployed over an area of 400 km² around the city of Dehdasht. This paper focuses on the details of the network design, which was devoted to high-resolution seismological applications, including local earthquake tomography and seismic attenuation imaging. In this regard, we describe the instrument types and the station installation procedures used to obtain high-quality data that were used to retrieve three-dimensional models of P- and S-wave velocity and P-wave attenuation in the area using tomographic inversion techniques. We also assess the network performance in terms of the seismic ambient noise levels recorded at each station site, and we revise the horizontal orientation of the sensors using surface waves from teleseismic earthquakes.     

华北地区地震环境噪声特征研究

利用华北流动地震台阵观测的垂直分向连续波形数据, 通过计算功率谱密度和相应的概率密度函数, 对华北地区地震环境噪声特征进行了分析研究. 结果表明, 东部平原和沉积盆地2 Hz以上的高频环境噪声水平与全球新高噪声模型（NHNM）相近, 周期3——18 s的平均噪声水平低于NHNM和新低噪声模型（NLNM）的平均值; 山区及西部高原的高频噪声水平明显低于NHNM, 周期1——18 s的噪声水平大多明显低于NHNM和NLNM的平均值; 不同区域18 s以上周期的噪声水平差异相对较小. 流动地震台阵部分台站的环境噪声存在明显的昼夜变化, 个别台站噪声水平明显高于周边台站, 表明这些台站受人类活动干扰较大. 不同台站的噪声水平分析表明, 将台站布设在摆坑内, 能在一定程度上降低高频和低频段的噪声水平. 台站环境噪声特征的研究结果可为流动地震台阵观测数据质量的定量评估, 观测期间的台站优化调整等提供重要依据.      

数字地震台站的配电单元系统

在广东数字遥测台网的建设过程中,开发了一套具有串口监控自动重启作用的数字化地震台站配电单元系统。介绍了该配电单元系统的原理和功能。着重介绍了交流隔离、稳定可靠和简单实用等特点。     

MATLAB在地震记录日常分析中的应用初探

主要介绍了MATLAB的一些特点,讨论了其在地震台日常分析中的应用,通过分析可以看出MATLAB可以成为台站工作人员在日常工作中必不可少的工具之一。     

利用背景噪声互相关研究汶川地震震源区地震波速度变化

利用2007年3月至2009年3月四川数字地震台网的宽频带连续波形资料,通过计算地震背景噪声互相关提取台站对间的经验格林函数,在0.1～0.5 Hz频带下测量每天经验格林函数与参考经验格林函数的走时偏移,进而得到各台站对在该时段内的相对地震波速度变化.结果表明,2008年5月12日汶川M_s8.0级地震造成了震源区地震波速度的急剧降低,最大降幅达0.4%;大致以安县为界,余震带西南部地区在汶川主震后波速降即达到最大值,而东北部地区的最大波速降一般出现在主震后的1~4个月,相对地震波速度变化的这种分段特性与地震序列的时空分布特征有较好的对应关系;在震源区外围的四川盆地也观测到了震后波速降低,而川西高原内部则没有出现显著的波速变化.进一步的分析和计算结果表明主震的静态应力变化和强地面运动引起的地表破坏都不能很好地解释震后波速的急剧降低,地震导致的断层区内部结构破坏和周边介质应力状态改变可能是波速变化的主要原因.     

New seismic station in the territory of Kabardino-Balkariya

The location features and equipment of the Neytrino seismic station are described. The examples of registering various weak local seismic events, which may be of paramount importance in researching the nature of geodynamic processes around the Elbrus volcanic center, are presented.     

流动地震观测背景噪声的台基响应

大规模流动地震台阵技术发展为高分辨率深部结构成像提供了重要基础,背景噪声是影响流动地震观测质量的关键因素. 为掌握流动地震观测噪声规律,发展流动地震观测降噪技术, 编制流动地震观测技术规范, 我们开展了针对不同台基流动地震观测背景噪声的观测实验与分析. 其中,山西省临汾市五个地点架设了共22个对比观测台站, 进行了超过一年半的连续观测. 通过计算不同频段范围内背景噪声记录的加速度功率谱密度, 研究了不同场地条件和环境噪声下流动地震观测台站的噪声特征及其台基响应,分析了不同台基处理方式对噪声的抑制效果. 结果表明:(1)高频人为噪声和长周期自然噪声是影响流动地震观测质量的主要噪声, 可以通过增加台基深度和改善台基处理方式等方法降低其影响; (2)增加台基深度能有效地降低长周期噪声和高频噪声, 2 m深坑能使高人为噪声台站各分量的高频频段和长周期频段分别降低5 dB和10 dB; (3)由于其不稳定性, 沙子台基的水平分量在长周期频段一般要高于摆墩台基5 dB, 流动地震观测中推荐使用摆墩台基; (4) 台站位置、台站内部温度和空气流动都是影响台站噪声的重要因素. 在此基础上提出了不同场地条件和噪声环境下的台基处理建议和适合国情的移动地震台阵台站建设参考方案, 有助于流动地震观测野外工作的标准化和规范化.     

新冠疫情防控前后湖北恩施地震台背景噪声变化分析

利用2018年1月至2020年3月恩施地震台站观测的垂直分量连续波形数据,通过计算噪声功率谱密度和概率密度函数,统计其不同频段功率谱密度分布情况,对比分析疫情前后恩施地区噪声水平变化特征.同时,将2018年、2019年和2020年垂直向地震噪声的加速度幅值进行对比,发现春节前几日的加速度幅值变化曲线高度一致,表明这三年...     

利用多种地震数据联合反演剪切波速度结构的可靠性检测

本文模拟使用青藏高原东南缘区域台网及国家台网的170个宽频台站基于背景噪声、天然地震面波、P波接收函数反演时的实际数据,对青藏高原东南缘假定的初始模型进行恢复,通过计算初始模型台站下方纯路径频散、提取各台站对间的瑞雷波频散曲线、计算理论接收函数以及反演剪切波速度结构来测试使用不同单项数据与联合使用多种数据反演对初始模型的恢复程度。结果表明,同时使用接收函数、基于噪声经验格林函数的群速度、相速度频散以及基于天然地震面波的相速度频散联合反演的剪切波速度结构,充分利用了几种数据的分辨率优势,清晰地分辨出中下地壳及上地幔顶部的低速层。此外,本文也分析了实际数据处理中出现的计算误差、随机噪声干扰对计算结果稳定性的影响。结果显示:对于面波频散,加入1%的误差后,联合反演的结果仍可很好地反映低速层的形态,但是当误差提升至5%后,对最终结果则产生了一定程度的影响;而在接收函数中加入4%的随机噪声时,虽然地幔低速层的上界面和下界面会略微受到随机噪声的影响,但是低速层的深度范围和速度值均得到了较好的恢复。     

基于地震监测能力的地方测震台网布局优化

为解决带约束条件的台站选址问题,本文借鉴公共服务设施选址最优化理论,深入分析测震台网监测能力的构成要素,并考虑地形坡度、环境噪声水平、台站布局等约束条件,建立了基于地震检测能力、记录能力和定位精度的台网布局最优化模型。之后以成都市测震台网为例,经模拟退火算法求解,获得了分别满足重点监测区和非重点监测区地震监测能力需求的台网布局优化方案,明确给出了新增或新建监测台站的地理位置。      

Direct migration of ambient seismic data

Utilising ambient seismic energy naturally propagating in the Earth as an alternative approach to active body-wave seismic investigations has been a topic of interest for a number of decades. However, because ambient surface-wave arrivals typically are of much greater amplitude than ambient body-wave energy, significant data signal processing and long recording times are required to mitigate this and other coherent noise sources, and to correlate sufficient reflected body-wave energy to converge to a stable image. Even for these scenarios, identifying and validating imaged body-wave reflection events remain challenging. In active-source investigations, extended imaging condition gathers are used to examine velocity (in)accuracy. Herein, we develop an ambient direct migration approach that uses a novel ambient (deconvolution) extended imaging condition. We simulate synthetic ambient-wavefield seismic data for two different models and use a field data set from Lalor Lake in Manitoba, Canada, to conduct a series of numerical experiments to demonstrate the velocity sensitivity and long-term stationarity of ambient-wavefield seismic data in the migration image domain. Tests with varying global velocity perturbations show a characteristic reflector moveout in deconvolution extended imaging condition gathers that can serve as a diagnostic of reflected ambient body-wave energy. We illustrate that this imaging formalism, under idealised circumstances, gives comparable results to conventional seismic methods, which extends the use of extended imaging condition gather-based image validation to ambient-wavefield seismic data scenarios. We assert that this may be a valuable tool for the validation of ambient migration techniques that to date have yielded largely inconclusive results.     

甘东南地区宽频带地震台阵背景噪声特征分析

基于甘肃东南地区150个宽频带流动台站2010年的垂直分量连续波形记录,通过计算台站对之间背景噪声的互相关函数并叠加得到5—10s和10—20s两个周期的瑞雷面波信号,并通过信噪比和归一化背景能量流两种方法研究了该地区背景噪声源的时空演化特征.研究结果表明,甘东南地区5—10s和10—20s周期的背景噪声源具有明显的季节变化特征和各自的优势方位.5—10s周期的背景噪声在夏季的能量优势方位为170°—240°,噪声源主要位于印度洋,而冬季为100°—150°,主要位于北太平洋;10—20s周期的背景噪声源则比较复杂,其优势方位受多个大洋的交替影响,夏季噪声源能量优势方位为170°—210°,噪声源主要位于印度洋,冬季为90°—150°和310°—355°,噪声源分别位于北太平洋和北大西洋.由于这两个周期的背景噪声源在甘东南地区存在明显的季节变化,因此在利用背景噪声方法研究该地区介质速度结构时需充分考虑噪声源的非均匀性所产生的影响.      

2017年8月8日九寨沟MS7.0地震前成都台地磁谐波振幅比异常分析

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_S7.0地震,成都地震基准台距此次地震震中约255km,震前该台地磁谐波振幅比出现趋势性异常。对成都台GM4磁通门磁力仪秒数据进行谐波振幅比计算,结果显示,谐波振幅比在九寨沟M_S7.0地震前表现出下降—转折—恢复上升的异常变化形态,地震发生在异常恢复期,同时,异常表现出由长周期向短周期迁移、SN向与EW向变化不同步的特征,芦山M_S7.0地震前成都台地磁谐波振幅比亦呈现了相似的异常变化特征。     

面向地震层析成像数据库的设计方法

本文概述了面向象数据库的特点，及与传统数据库的区别。结合面向地震层析成像数据库的设计，具体描述了定义地震事件对象、、地震震相和地震台站对象，确定属性，操作和类的方法。最后，讨论了用Ｆｏｘｐｒｏ２．５ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ实现面向地震层析成像数据库的一些特征。     

江苏省地震台站巡检系统架构

地震台站是开展地震观测和地震科学研究的基层机构,台站运行和维护关系到地震数据质量。以江苏省地震台站巡检系统为研究对象,提出一种基于TOGAF的地震台站巡检系统架构,探索适合台站巡检的业务构架、数据架构、应用架构和技术架构,并给出地震台站巡检系统总体架构。该架构能够有效整合现有地震台站巡检系统应用,降低地震台站管理信息化建模难度,提高信息化架构规划和实施的可行性。     

Prediction of the seismic manifestations of Vrancea earthquakes in Moscow

According to the normative maps of the General Seismic Zoning in the Russian Federation, OSR-97, the Moscow metropolitan area is situated within the 5 point seismic zone. Of highest hazard priority for tall buildings in Moscow are the low-frequency vibrations proceeding from the deep sources of strong earthquakes that occur in the East Carpathians (the Vrancea zone, Romania) at a distance of approximately 1350 km from Moscow. Accelerations of the ground vibrations in Moscow are found from the analysis of seismic signals produced by Mw = 5.0 to Mw = 7.4 Vrancea earthquakes and recorded at the Moskva seismic station. Extrapolation of the parameters of the weak and moderate earthquakes towards stronger seismic events provides an estimate for the maximum expected horizontal accelerations of A_hor = 2.3 cm/s² in case of the Mw = 8.0 Vrancea earthquake. The synthetic accelerogram of the maximum possible effect on the benchmark soils of Moscow is calculated. The displacements of the ground are multidimensional and not necessarily oriented strictly towards the seismic source. These inferences suggest that the MSK-64 macroseismic scale be corrected and the Construction Norms and Regulations, SNIP II-7-81*, be updated with regard to the hazard assessment of low-frequency seismic effects of 5 point and weaker seismic events including those caused by distant earthquakes.     

Simultaneous determination of the source mechanism and the seismic wave energy

Summary It is necessary to know the source mechanism for the determination of the seismic energy of seismic waves from the seismogram recorded at one station. For sparse data (selected events of the 1985/86 Western-Bohemia earthquake swarm) the source mechanisms cannot be determined fromP-wave first motions. Therefore, a new method of determining the source mechanism simultaneously with the energy calculated from observations at two stations has been developed. The method is described and tested. Advantages, disadvantages and the stability of the method are discussed.     

埋深对地铁车站地震反应的影响分析

关于埋深对地下结构地震反应的影响的研究对象多见于地下隧道,对地铁车站地震反应受埋深影响变化规律缺乏深入研究。本文基于ANSYS有限元软件,采用改进的简化方法建立三种不同埋深的地铁车站结构有限元模型,以两种基岩波的水平向和竖向地震动作为激励,求解各模型中地铁车站结构重要部位的地震反应。分析不同埋深时地铁车站结构惯性作用、侧面土体和上部土体三个因素对地铁车站地震反应的影响情况。分析结果表明:在双向地震作用下,地铁车站侧壁弯矩、剪力、轴力和中柱轴力随埋深的增加而增加,中柱剪力和弯矩随埋深增加而减少。埋深越深,侧面土体对地铁车站地震反应影响越大;上部土体使中柱轴力不断增加;结构自身的惯性作用对其地震反应的贡献逐渐减小。