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.     

长三角地区地壳P、S波速度结构模型

利用收集到的瑞利面波频散数据和区域地震台网震相数据,分别采用面波层析成像和体波走时层析成像方法反演了长三角地区地下速度异常分布,获得了该区地壳P、S波速度结构.层析成像结果表明速度结构模型与地质特征基本一致,研究结果有助于深化对长三角地区沉积盖层和地壳结构以及强震活动深部环境的认识.     

川西龙门山及邻区地壳上地幔各向异性地震P波走时层析成像研究

经典的地震层析成像假定介质为各向同性,通过走时反演确定地球介质的非均匀结构,得到的仅是近似地球模型。如果各向异性较强时,应用基于各向同性假设的层析成像算法,可能导致错误的结果。非均匀与各向异性效应是耦合的,如果仅考虑非均匀效应则各向异性结构可能映射到非均匀结构中造成非均匀速度结构的误差,反之亦然。因此,高分辨率的走时层析成像必须同时考虑非均匀和各向异性两种效应。同时反演非均匀和各向异性结构(即各向异性层析成像),不仅可以获得可靠的各向同性速度结构,同时可以确定各向异性结构。相对于S波偏振分析,体波走时方法基于不同的数据集,能提供独立的地震各向异性观测证据。利用地震走时层析成像方法同时研究介质的非均匀性和各向异性,对于认识地球的结构及动力学过程都具有非常重要的意义。     

深井观测中的地面反射波震相

本文通过理论推导和对深井地震观测的实际记录资料进行分析后认为,井下观测中有可能记录到近震体波的地面反射波震相。这些地面反射波震相振幅的大小不仅取决于原来入射到地面的上行波的振幅大小,也取决于上层波速V,观测深度Z,及上行波的频率f_1诸因素。当2f_1·Z/V≈n(n=0,1,2.…)时,反射波震相的幅度最强;而当4f_1·Z/V≈2n+1(n=0,1,2,…)时,反射波震相幅度最弱。此时,实际上便看不到这样的震相了。反射波震相SS一般在水平分量较强;而PP震相,除一般在垂直分量较强外,有时水平分量也会出现很强的振幅。利用地面反射波震相可以估算表层的地震波速。     

小江断裂带北段上地壳三维速度结构研究及鲁甸Ms6.5地震构造分析

利用巧家流动台阵2012-2017年期间记录到的近震P波和S波到时数据,采用地震体波走时层析成像方法,反演得到了小江断裂带北段及鲁甸地震震源区上地壳的高分辨率VP和VP/Vs模型.成像结果显示:小江断裂带北段在0～6 km左右的深度表现为低波速、高波速比异常,在9～12 km左右的深度以下,小江断裂带北段整体开始呈现显...     

近震层析成像的理论及应用

地震层析成像是 2 0世纪 70年代末以来随着地震反演理论的发展、地震观测资料的积累和计算机技术的飞速进步而发展起来的地球物理学的前沿学科 ,2 0多年来在该领域取得了许多重要的成果。为了解这个我们赖以生存的星球 ,如同对地球进行透射似的地震层析成像技术 ,给出了关键的地球内部的三维结构的图像 ,为地球深部构造和深部动力学过程的研究开创了新的篇章。它已成为地学研究中的一项重要手段而得到日趋广泛的应用。本文对近震层析成像技术的理论与方法进行了详细的分析和研究 ;对近震成像技术中的各个重要步骤展开讨论 ,如地球三维结构的…     

基于伴随方法的线性台阵背景噪声面波和远震体波联合成像研究

伴随层析成像（Adjoint Tomography）通过求解全波方程来准确模拟地震波在复杂介质中的传播,并利用波形信息来反演地下结构,是新一代的高分辨率成像方法.其中3-D伴随层析成像需要庞大的计算资源,而2-D反演相对更具计算效率.面波和远震体波是研究地壳上地幔速度结构的重要方法,它们对S波速度及Moho面的敏感度不同,通过联合反演,可以得到更为准确的S波速度结构及Moho面.通过两种数据的高度互补性,本文提出基于伴随方法的线性台阵背景噪声面波和远震体波联合成像方法,同时约束台阵下方S波速度结构及Moho面形态.我们将该方法应用到符合华北克拉通岩石圈典型结构特征的理论模型上,测试结果表明联合反演方法优势明显,相比于面波伴随层析成像,能获得更高分辨率的S波速度结构,同时能精准约束Moho面形态.相比于体波伴随层析成像,联合反演能有效压制高频假象,降低波形反演过程中的非线性化程度.本研究有望提供一种更为高效精准的线性台阵成像方法,搭建联合伴随层析成像理论框架,提升岩石圈成像分辨率,并为后续其他类型波形数据的引入提供思路和方法.     

远震层析成像在柴西狮子沟构造背景研究中的应用

利用2004——2007年在柴达木盆地西部狮子沟地区布设的地震台站的连续观测资料,挑选远震P波到时,采用远震体波走时层析成像方法进行反演处理,获得了该地区地下三维速度结构图象．反演结果表明,在研究观测地区西南侧存在一近北西走向的低速异常体,以较大倾角向北东方向插入;在该低速异常体的北部、东北部和东部环绕着相对高速的异常,其走向和分布范围基本与狮子沟背斜构造一致．      

多震相菲涅耳体射线走时同时反演成像

高频假设下的地震射线理论以及相应的地震成像理论表明,在射线稀疏条件下,不可能得到较高分辨率的构造成像;而有限频射线理论更符合实际地震的传播规律,即地震波的走时不仅与中心射线(传统的几何射线)上的速度分布有关,而且与中心射线附近一定范围(称其为第一菲涅耳体)内的速度异常分布有关.鉴于此,本文提出了计算多震相地震波菲涅耳体有限频射线的方法,并定义了走时敏感核函数,同时给出了利用多震相菲涅耳体有限频射线进行速度模型和反射界面同时反演成像的公式.利用多震相走时资料,使用传统射线层析成像方法与有限频射线层析成像方法进行了速度和界面的同时反演成像.结果表明,当射线密度较小时,无论是对速度模型的重建还是对反射界面几何形状的更新,有限频射线层析成像方法均优于传统射线层析成像方法, 而变频有限频射线层析成像则是实际地震层析成像的首选反演算法.      

考虑到时误差的地震定位算法及其在四川地区2001-2008年地震定位的应用

精确的地震位置对于地震活动性、地震层析成像和地壳应力场反演具有相当重要的意义,对于地震速报也具有重要的应用价值。将观测到时的不确定性、台站高程、地震震源深度进行约束的同时,根据反演理论给出了地震震源位置精确估计和误差估计的方法。该算法联合考虑Pg波、Sg波、Pn波和Sn波的到时进行反演,数据量的增加可以增强地震位置的准确性,并可同时应用于地方震和区域地震。采用模拟数据对该地震定位算法进行检验发现,该算法在观测数据的不确定性不等时明显优于其他方法。将该算法应用于四川地区2001-2008年间的地震定位,得到的地震位置更加符合地震的丛集性并集中于断裂带附近。这些结果为四川地区的地震活动性、断层构造以及地震层析成像研究打下了基础,并且为汶川地震之前的地震活动前兆研究也提供了有益帮助。     

基于改进长短时窗比值及优化变分模态分解的微震初至拾取算法

针对低信噪比条件下微震初至拾取准确度低的问题,基于信号幅度变化引入权重因子,对传统长短时窗比值（STA/LTA）算法进行改进,提高初次拾取精度。为了进一步降低拾取误差,对变分模态分解（VMD）算法进行优化,基于互相关系数和排列熵准则自适应确定VMD分解层数,对初次拾取结果前后2—3 s的记录进行优化VMD,并计算分解后各本征模函数（IMF）的峰度赤池信息准则值,得到各IMF的到时,以各IMF的拾取结果及能量比综合加权得到二次拾取到时。仿真实验表明:改进后的STA/LTA在较低信噪比下可降低初次拾取误差约0.01 s以上;相比经验模态分解（EMD)和小波包分解,自适应VMD分解后能再次降低误差,最终与人工拾取结果平均误差在0.023 s以内。实际微震信号初至拾取结果表明,本算法能快速有效地识别初至P波,与人工拾取结果相比误差小,准确率高。      

基于相对质心震中的地震破裂方向性测定方法研究:以2008年云南盈江MS6.0地震为例

地震破裂方向性参数包含了断层几何形态、破裂长度等信息,对于地震灾害评估、孕震机理研究具有重要意义.但是基于点源近似的震源矩中心张量机制解(CMT)或断层面解(fault plane solution)只能给出两个节面,无法确定破裂断层面.本文提出一种基于质心与起始震中的差异确定发震断层的方法,该方法利用P波到时来测定主震与参考地震间相对起始震中,同时利用波形反演震源机制过程中的主震时移与参考地震时移之差测定相对质心震中,在假定单侧破裂的情形下,根据时移之差随方位角的变化推断破裂断层面.本文使用该方法研究了2008年云南盈江M_S6.0走滑型地震,发现其破裂方向与其他方法结果一致.由于该方法基于相对起始震中和质心震中,可有效削弱速度结构模型不准确以及地震绝对位置误差带来的影响,应可适用于其他类似类型6级左右地震的破裂方向性研究,但仍需进一步工作对其进行验证.     

煤矿矿震定位中异向波速模型的构建与求解

针对煤矿上覆岩层层状赋存和离层带的特点,构建矿井尺度的微震监测系统异向波速模型,模型中波速向量由地面探头速度与井下探头速度组成.研究了在只有强矿震信号和混有爆破信号两种条件下,以到时残差最小为目标和震源定位误差最小为目标的两种求解模型,模型求解选用具有全局寻优特性的遗传算法与CMEAS算法结合的混合算法.现场实际应用得出,只使用爆破信号的到时残差法最优,混有强矿震信号的到时残差法其次;与爆破信号定位所用的统一简化波速模型相比,震源定位误差大幅度降低.在此基础上进一步减低定位误差,还需从微震台网的优化布设方面解决.     

一种确定震源中心的方法:逆时成像技术(一)——原理与数值实验

研究地震断层的精细结构需要对地震活动精确定位,然而,盖戈类标准定位方法已经不能胜任.现今计算机技术的发展使我们能够直接面对地震定位这个非线性问题,所以,我们提出一种称为逆时成像技术的确定地震震源中心的非线性方法.首先,从位移表示定理出发,阐述了逆时成像技术的原理;然后,通过多组数值实验,论证了这种技术的可行性.由于直接采用直达波信号构建包络信号,进而采用互相关技术测量观测到时,因此,观测到时的准确性和客观性得到了提升;由于采用波形聚束方法直接建立观测到时和震源位置的非线性关系,因此,绕开了盖戈类方法的线性化过程,从而杜绝了非线性问题线性化过程造成的误差;由于采用波形聚束方法而不是经典的最小二乘法求解,所以,克服了最小二乘解对于少数或者个别"出格数据(outlier)"敏感的缺点;由于采用非均匀网格搜索的方法确定非线性系统的解,所以,可以利用解集的特征半径描述解的分辨率,进而利用观测到时的标准差和分辨率来描述解的不确定性,避免了以观测误差为正态分布的假设为前提的统计方法,克服了这类方法常常给出脱离实际意义的结果的不足.然而,由于采用网格搜索方法求解非线性方程,所以,与盖戈类方法相比,计算效率相对较低.例如:这里的每次定位过程在普通的个人计算机上需要大约30 s.不过,用时间换取精度也是惯常的选择.     

基于重构激发信号的电磁式可控震源相关检测参考信号方法研究

针对电磁式可控震源地震数据的相关检测,研究发现,在地下结构复杂、基板-大地耦合不佳时,常规方法——基于震源控制信号或基板附近信号作为参考信号检测得到的地震记录中,存在子波到时误差和虚假多次波问题.本文分析了上述问题的理论原因,并提出基于重构激发信号的相关检测参考信号方法(Correlation Detection Reference Signal Based on the Reconstructed Excitation Signal,CDRSBRES).首先,利用直达波与其他地震波到时不一致的特点,从震源基板附近信号中分离、提取直达波.然后,利用直达波重构震源激发信号并作为参考信号对地震数据进行相关检测.最后,应用谱白化技术提高检测结果质量.数值模拟研究表明,重构激发信号与理想激发信号的相关系数为0.9869,达到高度线性相关,CDRSBRES方法检测的地震记录在子波到时和波形特征上均与模型相符.随后,在某金属矿区开展了可控震源对比实验.与液压式可控震源MiniVib T15000检测结果相比,电磁式可控震源PHVS 500的检测结果中:基于震源控制信号的检测结果存在子波到时误差约0.012s,对应垂向精度误差约11.16m;基于基板附近信号的检测结果部分区域出现虚假多次波,信噪比降低;而CDRSBRES方法的检测结果子波到时误差约0.001s,对应垂向精度误差约0.93m,波形特征一致,相同区域无虚假多次波.综上,本方法适用于电磁式可控震源地震数据的高精度检测,尤其对于地下结构复杂区域的高分辨率地震勘探具有重要意义.     

单震相微地震事件识别与反演

为了对单震相微地震事件进行识别,同时将识别出来的微地震事件进行定位.根据单一震相任意两道到时差与微地震事件、检波器空间位置及震相速度关系的特征规律,研究了单震相微地震事件识别方法.首先分析到时差与以上各变量的内在变化规律,建立起到时差与各变量之间的定量计算关系,然后就相邻道到时差和检波器排列的首尾两道到时差,研究了具体...     

耀斑引发的激波初始速度对激波到达时间预测的影响

利用Hakamada-Akasofu-Fry运动学太阳风模型模拟了1981到1985卡林顿周的48个太阳耀斑事件激发的激波到达地球的时间.结果表明,对模式输入参数之一的激波初始速度进行调整,可以使模拟结果和实际观测基本一致.通过对发生在该时期多个事件的统计分析,分别得到日球表面东、西两半球耀斑爆发对应的激波初始速度调整...     

区域震相初至估计

本在地震数据自动化处理中，给出一种基于自回归模型的Akaike information criteria(AIC)算法和信号平均幅值比的混合方法来估计地震信号的初至．用信号的AIC曲线和平均幅值比曲线构造一种叠加曲线，再进行类似于坐标旋转的校正，可以准确估计低信噪比记录中信号的初至，尤其对于震相类型比较复杂的后续震相(如S波、Lg波)的初至估计结果很好．通过对中国数字地震台网乌鲁木齐台记录到的23次天然地震中P波、S波和Lg波的初至估计，与人工分析结果相比，P波初至估计的均方误差为0．71s，后续震相(S波、Lg波)的均方误差为1．64s，优于传统AIC算法的估计结果．     

Study on the method of optimal location on explosion events at near-source site

IntroductionEarthquake location is one of the inverse problems in seismology. The accurate earthquake source location is the basis of studies of earthquake images, the relation analysis between seismicity and tectonics, and the important parameters of earthquakes. It is also the basic data used to study the space distribution of aftershocks after a strong earthquake. The earthquake location accuracy mainly depends on reliability of the velocity models for the earth(s crust, the reasonable desi…     

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.