冀北地区震相到时数据提取

中国地震台网中心提供的区域震相到时多用于地震定位,到时数据有限。为提取更多可用到时数据,选取2001年10月—2002年12月首都圈107个数字化地震台记录的3 018个区域地震波形资料,采用中国地震局提供的波形处理软件ISDP,拾取22 547个Pg波和22 547个Sg波到时数据,为获得研究区高分辨地震成像结果和精度定位提供基础资料。     

2013年甘肃岷县-漳县MS6.6地震余震 序列目录完备性研究 基于对单台记录地震事件震中与震级的估计

中强地震余震序列地震目录编目是否完备、 震源参数是否准确,直接影响余震序列特征分析、 震后趋势快速判断和强余震预测等研究结果的科学性和可靠性. 2013年7月22日甘肃岷县-漳县M_S6.6地震余震序列目录中存在较多单台记录地震事件,地震观测报告仅给出其震级,而未给出震中位置. 由于余震波形间的相互交叠干扰,使得余震最大振幅的测量误差较大,造成地震观测报告给出的单台事件震级误差较大. 精确估计单台记录地震事件的震中和震级,能够补充完善现有地震目录,提高地震目录的完备性. 本文对单台记录地震事件震中和震级的估计不仅限于单个台站,而是通过分析区域台网中多个台站的波形记录实现. 首先以余震序列中震级较大、 波形记录信噪比较高的地震波形作为模板,使用波形互相关震相检测技术,检测单台记录的地震事件在多个台站的震相到时. 如果能在4个以上台站检测到震相,则利用测震台网常用的HYPOSAT方法估计其震中位置,并利用多个台站记录波形与模板地震的振幅比估计其震级. 之后计算主震发生后不同时间的最小完备性震级,并通过线性拟合得到最小完备性震级随时间变化的表达式,以分析此地震余震序列的目录完备性. 经过计算共得到253个单台记录地震事件的震级和其中177个事件的震中位置,其震中空间分布范围与余震序列中其它地震分布范围基本一致. 震级复测以及与人工拾取震相到时误差对比表明,该方法所得震相检测和震级估计结果具有较好的可靠性. 主震及最大余震发生后的短时间内,有较多数量单台事件的目录所给出的震级偏低,分析认为可能受主震与较大余震后续震相以及余震间相互干扰所致. 主震发生0.02—0.3天内,其余震序列最小完备性震级随时间的对数呈线性下降,在0.3天后最小完备性震级稳定在M_L1.1左右.      

OBS广角地震探测中二次反射Pg震相特征及在地壳结构成像中的作用

在海底地震仪(OBS,Ocean Bottom Seismometer)广角地震探测中,经常可以见到能量很强、连续性很好的多次波震相,但对于如何确定这些多次波的属性以及怎样充分利用它们来约束地下的结构特征,至今还缺乏详细的研究.本文利用南海北部已获取的OBS探测数据,对与地壳折射Pg震相近乎平行并紧随其后的二次反射Pg震相进行了系统分析研究,发现在实测OBS地震记录剖面上,二次反射Pg震相具有连续、清晰、可追踪偏移距较远(约60km以上)等特点,其地震波形和粒子运动轨迹与初至Pg震相相似,但二次反射Pg震相波形最大振幅值和粒子震动能量明显比初至Pg震相大.通过理论模型模拟以及对实测地震剖面三种不同反射层路径的走时计算,确定了二次反射Pg震相主要来自沉积层的反射.在此基础上,对二次反射Pg震相在地壳结构成像中的作用进行分析,发现加入二次反射Pg震相前后,由于反射震相的增加,沉积层界面的约束程度得到极大的提高;另外,通过对理论模型和实测剖面OBS2010地壳结构进行加入二次反射Pg震相前后的分辨率测试,结果发现加入二次反射Pg震相数据后,由于射线密度的增加,沉积层和上地壳结构的成像分辨率有显著改善.     

天津港“8·12”爆炸事件记录波形分析

利用天津地震台网23个短周期地震仪记录到的2015年8月12日天津港爆炸事件波形数据,对事件进行初步分析和研究。分别使用能量包络线法和波形匹配法,共识别出4次爆炸事件,并结合波形互相关的主事件定位法对爆炸事件进行定位。分析结果表明:第一次爆炸发生的时间为2015年8月12日23时34分4秒,1.77s后发生了规模更大的二号爆炸事件;34.11s后又发生了最强的三号爆炸事件;86.33s再一次发生了能量较弱的四号爆炸事件,其中二号与三号爆炸事件相距65~70m,二号与四号事件相距160~170m。此外,通过选用爆破、矿塌、核爆和天然地震等不同类型事件的波形数据,从时间域和频率域分别对这些事件进行对比分析,发现其震相特征表现出明显差异。     

地震自动定位的综合解决方案

针对已有两类地震自动定位方法各自的优点和限制，提出了综合利用这两类方法以形成一个统一系统的方案，希望以此提高地震自动定位能力。该方案的基本流程是：利用波形相关方法在连续地震波形上检测出地震事件并初定其震源位置和发震时刻；利用初定的震源位置和发震时刻，预测各台站各震相的到时；以预测的各震相到时为参考点，利用单台波形(单道或三分向)在该参考点附近精确测定震相到时；利用修定后的震相到时测定震源位置和发震时刻；根据震中距判定地震类型(地方震、近震、远震)，在预期的波形段自动测定波形最大振幅和相应周期，进而测定相应类型的震级(ML、Ms或mb)。     

山东乳山震群遗漏地震检测和发震构造初探

正本研究利用小孔径乳山台阵记录的连续波形数据,以模板匹配法识别了乳山震群2014年6月至2015年6月的遗漏地震,又利用波形互相关法对检测出的遗漏地震进行震相检测,重新校正了震相到时,并去除了误检测地震。1遗漏地震检测乳山震群自2013年10月开始,持续发展至今,共发生小震1万多次,其中M≥1.0地震1 500多次,震级最大为M4.6,震群所释放的能量相当于一次M5.3地震。     

基于U形卷积神经网络的震相识别与到时拾取方法研究

精确获取震相到时是地震定位和地震走时成像等研究的重要基础.近年来,随着地震台站的不断加密,地震台网监测到的地震数量成倍增长,发展快速、准确、适用性强的震相到时自动拾取算法是地震行业的迫切需求.本文在前人工作基础上,发展了Pg、Sg震相自动识别与到时拾取的U网络算法（Unet_cea）,使用汶川余震和首都圈地震台网记录的89344个不同震级、不同信噪比的样本进行训练和测试.研究表明,U网络能够较好地识别Pg、Sg震相类型和拾取到时,Pg、Sg震相的正确识别率分别为81%和79.1%,与人工标注到时的均方根误差分别为0.41 s和0.54 s.U网络在命中率、均方根误差等性能指标上均明显优于STA/LTA和峰度分析自动拾取方法.研究获得的最优模型可以为区域地震台网的自动处理提供辅助.     

山西地区Pb震相记录特征研究

通过识别山西测震台网2016-2018年记录到的ML≥2.5地震事件波形Pb震相,获得山西地区不同震中距Pb震相的记录特征:山西地区Pb震相作为初至震相出现的最小震中距约80km左右,记录形态类似于正弦波,波形特征和Pn波相似,振幅比Pg波小,周期比Pg波大;Pb震相作为后续震相出现,一般呈锯齿状,处于Pn与Pg震相之间,周期较Pn与Pg波小,振幅稍大于Pn波,小于Pg波。通过识别Pb震相,采用在不同震中距范围内实测数据进行线性拟合的方法,得到其传播速度为6.815km/s。     

STA/LTA—AIC算法对地震P波震相拾取稳定性影响

选取区域地震台网记录的地震波形数据,使用STA/LTA算法与STA/LTA—AIC算法,进行地震P波震相初至到时自动拾取,对地方震及震中距较大的震相进行P波震相拾取效果分析,发现:STA/LTA算法对于地方震P波震相识别精度较高,与STA/LTA—AIC算法拾取的P波震相初至到时相差不大;震中距变大后,STA/LTA算法对P波拾取位置相对于最佳位置向后延迟,STA/LTA—AIC算法有效矫正了STA/LTA算法拾取位置的延迟问题,与人工拾取位置差别可忽略不计。     

2013年3月涿鹿微震群遗漏地震事件检测和发震构造分析

震群活动时,短时间发生大量地震,不同地震事件的记录波形相互交叠影响,易造成地震目录的遗漏,对震群发震构造分析等研究带来不利的影响.本文针对2013年3月3日至5日在河北涿鹿发生的微震震群,利用匹配滤波技术,以地震台网观测目录所记录地震事件的波形为模板,在连续波形记录中搜索与模板相似的信号,从而检测台网目录遗漏的地震.利用波形互相关标定新检测到地震事件的P波和S波到时,进而对其震中位置和震级做出估计.计算结果显示,通过互相关扫描检测到52个地震台网常规分析遗漏的地震,约为地震目录给出的45个事件的1.16倍.检测到的遗漏地震震级估算为M_L0.1~0.9,通过震级-频次统计分析,加入遗漏地震后地震目录的完整性在M_L0.3~0.8范围内有较明显的改善.根据地震事件精定位结果,推测此次震群的发震构造为北西走向倾角较大的断层,施庄断裂为发震构造的可能性较大.     

唐山震区上地壳平均波速比分析

收集河北地震台网记录的唐山震区2012-2016年ML≥1.0地震,选取震源深度5-10km、波形信噪比较高的波形数据,拾取直达P波、S波震相到时,利用和达法计算平均波速比,并分析研究区平均波速比水平分布特征与时变特征,结果表明:唐山震区上地壳平均波速比约为1.71,且水平分布呈区域化特征,反映了研究区复杂的地壳结构。研究区内3次ML≥4.0地震前,波速比曲线均呈较显著的下降-低值-回升形态,表明该区平均波速比变化可能具有一定地球物理异常特征。     

尾波干涉技术在2017年重庆武隆MS 5.0地震后震源区地壳介质变化的应用

2017年11月23日,重庆武隆发生M_S 5.0地震,震后1个月内发生107次M_L≥1.0地震,双差定位结果显示,主震震源深度约10 km,破裂面呈近SW向单侧破裂。选取震中附近布设的3个流动台地震波形及观测资料记录,利用波形互相关技术,挑选武隆M_S 5.0地震后符合条件的重复地震事件,利用尾波干涉技术,分析震源区震后地壳介质变化。结果显示：①S波早期尾波部分呈明显的线性变化,可能由震源区附近地壳介质的波速变化所引起;②由震中距最小的重复地震计算的相对波速变化最大;③在P波尾波发现走时延迟和不相关系数均存在1个短周期“尖峰”变化,可能与震后地下介质中散射体的运移有关;④震后局部地区的地震波速度存在上升—下降的恢复过程。     

2015年河北滦县震群发震机理分析

震群发震机理研究是近年来地震学研究的热点之一,其中基于观测现象对不同发震机理模型的分析和讨论是研究焦点.本文以2015年河北滦县震群为研究对象,首先通过模板匹配方法检测震群活动期间目录遗漏地震事件,得到更为完整的地震目录.再通过波形互相关震相检测技术标定地震事件在记录台站的震相到时,依据标定的震相到时,利用双差定位方法对震群进行精定位,基于地震精定位结果分析震群的震中扩展特征.最后通过波形互相关系数和破裂面重合程度检测震群中是否存在重复地震活动.通过计算共检测到目录遗漏地震事件103个.地震精定位结果显示发震构造为北东向断层,震中扩展表现出迁移速率先快后慢的两阶段线性扩展特征.震群活动期间共检测到两组重复地震活动,其中第一组发生在震中扩展的第一阶段,第二组发生在震中扩展的第二阶段.在三种常见的震群发震机理模型——级联触发模型、断层慢滑动模型和流体侵入模型中,断层慢滑动模型能够解释我们观测到的重复地震活动和震中线性扩展现象,因此认为此次滦县震群活动可能伴随断层的慢滑动,断层慢滑动可能对滦县震群的触发和持续活动起到一定作用.     

重庆地区重复地震识别及在数字地震台网定位评价中的应用

利用重庆数字地震台网2010年1月至2017年12月的地震波形资料和观测报告,选出5个研究区1 251个M_L≥1.5地震进行波形互相关计算,识别出358对同时被2个地震台站记录且各台波形互相关系数(cc)不小于0.8的重复地震对,涉及342个地震事件,约占地震总数的27%。将筛选出的重复地震对用于定量判断地震目录中震相拾取误差及评估台网定位精度,结果显示:重庆数字地震台网的垂直定位误差约为3 km,水平定位误差约为5 km,Pg、Sg震相拾取误差分别为0.5 s和0.7 s;其中武隆区地震定位和震相拾取精度最高,綦江区最低。     

利用sPL震相测定2017年河北临城ML 4.4地震震源深度

2017年9月4日河北临城地区发生M_L 4.4地震,为得到准确的震源深度,根据sPL震相基本特征,对震中距20-70 km范围内8个地震台站波形数据进行处理,在其中4个地震台观测到明显的sPL震相,利用频率-波数（F-K）方法,计算其理论波形图,与处理后的观测波形拟合对比,得到震源深度范围,与TDMT-INV方法、PTD方法及河北测震台网编目等结果基本一致,表明利用sPL震相测定河北临城M_L 4.4地震震源深度可靠,其深度范围为10-11 km。     

当涂地震站地方震Sc震相分析及康拉德面特征

2016年2月13日4时17分,芜湖市弋江区发生M_L 2.1地震,震中距43.75 km,震源深度8 km。当涂地震站记录的两水平向波形均出现3个明显震相,前面2个震相分别为Pg、Sg,在横波Sg震相之后又出现一个振幅较大的不明震相。通过分析,发现该不明震相为康拉德面上的反射波Sc。分析马鞍山测震台网记录的初动较清晰的6个Sc震例,对Sc走时和震中距进行拟合,得到康拉德面上方横波速度为3.59 km/s,康拉德面深度在20.35—23.85 km之间,与已知相关数值接近。     

首都圈地区Pb震相典型特征与康拉德界面研究

Pb震相是近震震相中的一个重要震相.关于Pb震相典型特征的总结和分析,对指导区域台网工作人员如何识别该震相,丰富台网观测报告震相产出,提高地震定位精度和确定康拉德界面等相关研究具有重要意义.但由于识别困难,国内很少有系统进行有关Pb震相的识别和研究工作.本研究采用首都圈地区高密度台网2009-2015年记录到的369个ML≥2.5地震事件的波形资料,重新分析震相并识别出1153条Pb震相.基于震相资料,利用时频分析、多项式拟合、射线分析、最小二乘法、联合反演、理论走时计算等方法进行研究,并在结合前人研究结果的基础上,我们得出:在首都圈及邻区,在肉眼可识别时频域内的特征来看,通常容易识别的Pb的振幅或频率高频部分相对比初至Pn和Pg大或高,也有振幅变小或者频率变化不明显的情况,这可能与震源机制、台站方位、场地响应、仪器类型等方面有关.时频分析、功率谱密度和肉眼识别分析的结果表明,P波的主要能量集中在相对低频部分,Pn,Pb,Pg,PmP四种震相(本研究以后提到的震相顺序只考虑这四种震相)有很强的共性,区别在于传播路径上的不同,频率或观测记录周期上的小幅度差别.在Pg作为初至波时,Pb震相的低频主频部分与Pg震相的低频主频部分带宽差不多(受到包含Pg震相的影响),但是高频主频部分频率更高,Pb到时在Pg之后,PmP之前.Pn作为初至波时,Pn震相低频主频部分带宽比Pb宽,但是Pb高频主频部分频率相对更高,Pb在Pn之后,在Pg之前.鉴于震源深度对Pb到时顺序的影响,及其在定位结果中精确度最差的情况,在震中距约在80~140km范围内时,得考虑区域地壳厚度横向不均匀、震中距、震源深度等情况并结合波形特征,来判定Pb是否为初至震相.Pb震相在康拉德界面的平均传播速度约为7.0km·s^-1,康拉德界面平均深度约为23km.Pb射线的分布情况直接证明了康拉德界面在首都圈地区的分布是连续的.基于本研究利用Pg,Pb,Pn,PmP震相走时联合反演所得模型计算的理论走时结果和实际观测结果一致进一步证明了我们结果的可靠性.     

气枪震源地震波走时变化影响因素分析及地震相关的走时变化

云南省地震局在程海断裂以西10 km的大银甸水库处建成了气枪震源发射台, 在水库丰水期内进行连续激发观测。 2014年8月21日、 24日气枪震源附近分别发生M_S4.2、 M_L4.1和M_L4.0地震。 本文利用宾川气枪震源附近的钟英台、 黄坪台等10个台站2014年9月8日至2015年2月28日观测数据, 使用波形互相关方法提取这些台站气枪信号的走时变化, 使用射线追踪的方式正演研究了气压、 水库水位、 潮汐应力等因素对波速变化的影响。 排除上述影响后, 认为3次4级左右地震可能是2014年9月台站气枪信号走时增大0.04~0.05 s的原因。     

地震大小的度量

本文首先对地震大小度量的研究历程作了简要回顾。在此基础上着重指出以下几点: ① 近几十年广泛使用的M_L、m_b(m_B)、M_S震级标度,作为对地震大小的度量,不仅都存在着“以偏概全”和“震级饱和”的问题,而且由于未充分顾及地震波衰减的区域差异,尤其台站场地对地震动放大作用的差异,因此都只是对地震大小的不精确的度量。 ② 地震矩M₀不仅物理含义明确,而且克服了M_L、m_b(m_B)、M_S震级标度所存在的各种问题,是最适合科学度量地震大小的物理量。为了继续延用“震级”这一术语,Kanamori定义了矩震级标度M_W,虽然其假定的前提条件仍有待研究,但也是对地震相对大小的较合理的度量。 ③ 为更加科学地度量地震的大小,必须充分利用现代区域数字地震台网产出的大量波形数据,加强地震波衰减特征、场地效应和震源参数测定及有关定标关系的研究,在完善M_L、m_b(m_B)、M_S震级测定方法的基础上,重点改进、完善M_W标度,逐渐推进以M_W作为统一度量地震相对大小的物理量,为地震科学研究和地震预测研究奠定更加坚实的基础。