前兆观测干扰信号频谱特征分析

地震前兆观测数据中干扰信号频繁出现,大大增加了地震前兆异常信息提取难度。本文选用基于傅里叶变换的功率谱、傅里叶谱以及基于希尔伯特-黄变换的边际谱方法,针对黑龙江地区数字化水位和竖直摆倾斜测项中的典型干扰信号进行分析,提取了水位高频干扰、周期干扰以及竖直摆倾斜的风扰、同震应变等常见干扰信号的频谱特征。通过对比3种频谱分析方法的差异性,发现功率谱法和傅里叶谱对提取干扰和噪声等平稳信号更加有效,而边际谱法对提取同震应变波等非平稳信号的效果更加显著。     

震前电磁波异常观测试验研究

本文介绍了张掖地区电磁波观测点观测到的几次地震前的电磁波异常。这些异常一般出现在震前几小时、几天至十几天,信号一般呈低频扰动或频率稍高的连续双向强脉冲型。观测结果表明,电磁波异常可以作为一种地震的短临预报指标。     

震前蒙城地震台地脉动噪声的特征

对本台数字化地震观测以来记录到的典型地震,运用数字地震信号处理方法,测算每个抽选地震震前一分钟地脉动信号在时间域和频率域的特征数据,通过频谱分析法,获得了震前地脉动噪声频谱的差异性。初步研究了典型地震震前地脉动频谱变化的特征和规律,共归纳了18类震前地脉动噪声类型,按照无震平静分钟值脉动频谱特征类比典型地震震前分钟值频谱的异样变化,发现正常与异常的地脉动噪声特征,最主要的还是受震级强度和地理位置的影响较大。临震前地脉动分钟值频谱特征异常,可用于震前脉动前兆异常变化跟踪,从而利用地脉动频谱的特征参量监测地震孕育过程,为地震中长期及短临预报提供依据。     

2015年阿拉善左旗5.8级地震前低频异常分析

针对2015年4月15日鄂尔多斯块体西北缘阿拉善左旗5.8级地震,利用内蒙古地震台网数字波形资料,采用快速傅里叶变换,分析2015年1月1日至4月15日震前频谱特征,意在判断震前是否存在低频异常信号。结果显示：①在5.8级地震前,东升庙、石嘴山及乌海地震台的地震波形低频信号存在相同现象;②低频信号在震前10天开始出现,并间断持续至发震;③低频信号出现的时间不连续,且持续时间间隔逐步缩短。     

高采样率四分量钻孔应变同震响应分析

针对2012年4月11日苏门答腊北部附近海域8.6级地震,选取了2套10Hz采样YRY型四分量钻孔应变仪、1套100Hz采样FBS-3B型宽频带地震计的观测结果,在预处理后对比分析了上述观测结果在同震时段的响应特征.利用S变换方法研究了整个同震时段的频谱动态演化过程,并对各震相时段的频谱细节进行了分析.同站点地震仪与钻孔应变仪S变换结果表明,二者的同震频谱演化过程具有较好的一致性,可以相互参照进行波动信号的甄别,说明钻孔应变仪在高频端的监测结果是可靠的.     

云南测震记录数据对台风登陆过程的响应

针对云南省香格里拉县发生的2次地震的"震前扰动"现象,以及同时期在关岛西南部海面上发生的超强台风Utor活动情况,对云南省部分数字地震台站观测到的异常扰动信号的频谱特征及持续时间进行分析研究,探讨震前低频扰动现象是否与台风引起的巨浪产生的地脉动效应有关。结果显示,"震前扰动"现象确与台风路径以及台风的强度密切相关,异常扰动信号开始时间基本与台风进入大陆架时间一致,台风引起的异常扰动信号的优势频率为0.15~0.3Hz。     

震前电磁波异常形态几例

为了研究震前的电磁波信息,我们在嘉祥地震台用GC1-1A型磁感应传感器接收超低频电磁波信号,频率选在0.001Hz—10Hz。传感器分南北、东西两个方向,平放于嘉祥地震台地面基岩中。采用DJ-1作记录器,直接笔绘波形,从而达到连续记录的目的。放大器取自地震仪,为了更好地把地震仪的放大器用于电磁波的接收,我们作了两处小改     

井孔声电效应转换电磁波的特征

为探索声电效应在测井技术中的应用前景,利用微弱信号检测技术对岩石的声电效应进行了实验研究,在模型井孔中不同矿化度的条件下同时记录声波与电磁波信号,对比分析研究声波和电磁波的特征.结果表明所记录的电磁波信号为声波在井孔中传播时激发的转换电磁波.在频谱分析中发现,转换电磁波在频率谱上存在对称的双主频峰.声波在井孔中传播时激发的伪瑞利波产生声电转换,形成转换电磁波.     

洞体形变短临异常HHT时频分析

利用HHT方法,对河津M_L 5.2地震前30天临汾盆地数字化洞体形变观测资料进行分析,计算不同观测手段、不同测向的瞬时振幅、时频谱及边际谱参数。结果表明,震前约14天,在水平摆和垂直摆边际谱上同步出现低频扰动波,且水平摆NS向时频谱伴随频带较宽的高频成分;震前2天侯马水管倾斜仪EW向瞬时振幅出现连续高值异常,时频谱表现为高频成分增多。分析认为,洞体形变观测数据的时频谱变化,可能显示了各阶段震源体激发的不同频段信息。     

三峡重点监视区构造地震与矿震时频谱特征分析

基于三峡数字遥测地震台网记录的数字化波形资料,利用谱图时频分析方法,研究了三峡地区构造地震和矿震波谱的时频特征,发现二者的时频谱特征存在着明显的差异:1)构造地震波主频高于矿震;2)构造地震波的频率成分比矿震丰富,能量密度频谱随频率轴展布较宽,前者带宽是后者的4倍;3)矿震能量强度的峰值在整个波列中出现的时间较构造地震早,且能量衰减较快     

基于地震信号波形形态差异的面波噪声稀疏优化分离方法

实际地震信号通常可表示为具有波形特征差异的多种基本波形信号的线性组合,如叠前道集中的工频干扰噪声与有效波信号、面波噪声与体波信号等.选择单一数学变换方法,往往不易实现地震信号的稀疏表示.近年来发展的形态成分分析理论,通过联合多种数学变换,可实现对复杂信号的稀疏表示.本文根据单道地震记录中面波与体波信号波形结构特征的差异性,提出一种基于形态成分分析的面波噪声衰减方法.针对面波的低频、窄带以及频散特性选择一维平稳小波变换作为其稀疏表示字典,而针对体波波形的局部相关特性选择局部离散余弦变换作为其稀疏表示字典,建立基于双波形字典的形态成分分析模型,通过求解该稀疏优化问题获得最终的信噪分离结果.理论模型和实际地震资料处理证实该方法不仅能够衰减单炮地震记录中的强面波干扰噪声,同时能够更好地保护有效信号的波形特征与频谱带宽,为地震资料的后续处理和分析提供良好的数据基础.     

单轴压缩下砂岩的P波动力学特征的实验研究

本文详细介绍了在单轴压缩下砂岩的P波动力学特征的实验结果。有关的动力学特征参数包括:振幅、振动持续时间、振幅谱、尾波走时持续时间及衰减系数α。观测了水对这些参数的影响。主要实验结果如下: 1.扩容后压力的增加将使通过岩石标本的P波最大振幅和振动持续时间增加。2.压力的增加将使P波振幅谱中的低频分量增加。3.水对P波动力学特征的影响是十分显著的,它将使P波振幅减小,振幅谱中的高频分量减少。4.压力的增加将使P波尾波持续数时间增长,衰减系数α减小。主要实验结果和理论分析、野外观测结果比较一致。这对于探讨地震波动力学特征的前兆异常是有益的     

宽频带数字资料低频波在大震前的短临前兆信息研究

通过对高台、兰州、成都、安西地震台宽频带数字资料在2001年昆仑山口西8.1级地震,2008年汶川8.0级地震以及2003年山丹、民乐6.1级地震前低频波频谱变化的研究,总结了数字资料在频率域上的短临前兆异常特征,发现0.1~0.14 Hz频幅在震前几天成逐渐增强的趋势。并结合震源区构造特征对前兆机理进行了探讨。认为低频波的产生与静地震和慢地震有关。     

地震波波谱分析与谱震级计算

为了分析和研究数字地震波信号的频谱分布特征,开发了地震波信号频谱分析软件(CALM P),并对辽宁岫岩地震和山西台网记录到的2001年至2003年的地震进行了分析处理,以期发现数字地震波信号的频谱分布规律。     

ELECTROMAGNETIC ANOMALOUS PULSES BEFORE AND AFTER EARTHQUAKES(M>6.0) IN CHINA CONTINENT IN 2008

In this paper,we provided the electromagnetic anomaly phenomena prior to five earthquakes with magnitude M_W>6.0 occurring in China continent in 2008.The electromagnetic data in frequency bands 800~0.1Hz are recorded at two stations located in Urumqi,Xinjiang Uygur Autonomous Region (URQ) and Tonghai,Yunnan Province (TH).The time series of four horizontal components of the electromagnetic field at the stations are converted to the spectra using Fast Fourier Transform.The relationship between the electromagnetic anomalous phenomena and the earthquake events is studied through analyzing the temporal variation of electromagnetic spectra and comparing them with earthquake events.This study provides the new examples for electromagnetic anomaly phenomena before the earthquakes.The following features can be found.①The obvious anomalous power spectrum density (PSD) of electromagnetic fields in frequency band of 128~0.5Hz appeared before earthquakes.The anomalous PSD is related to the earthquake magnitude and the epicenter distance.The anomaly size of magnetic PSD is about 1-3 orders of magnitude bigger than the background field before Wenchuan M_S8.0 earthquake.② The changes of parameters are also related with frequency of the signal;The ELF signal strength observed at seismic stations is significantly related with distance between the stations or the measured magnetic and electrical field components and the source of earthquake.We also found that the field strength attenuated faster in area closer to the source than in far area.It is clear that the magnetic signals have higher signal noise ratio than the electric data.③ The amplitudes are also related with the azimuth of the earthquake to station and with the frequency of the data.④ The anomalous pulses showed cluster phenomenon in time.     

基于VMD的随掘地震超前探测信号谱白化方法研究

随掘地震超前探测震源具有连续、非可控的特点,需要使用互相关技术将连续震源记录转换为等效脉冲震源记录以获取有效反射信号。但随掘地震超前探测信号往往包含一些能量较强且频带较窄的优势频率成分,使得互相关处理会引入较严重的干扰。为此,本文提出将基于变分模态分解（VMD）的希尔伯特谱白化方法应用于随掘地震超前探测信号。该方法首先利用VMD将地震信号分解为若干个本征模态函数（IMF）,再对各IMF应用希尔伯特变换进行时频分解,最后使用白化滤波器对其希尔伯特谱进行谱白化。数值模拟结果表明基于VMD的希尔伯特谱白化方法能够在保持各道信号一致性的同时均衡信号的不同频率成分,有效压制互相关结果中的虚假同相轴,加快主峰旁瓣衰减。将本文方法应用于安徽淮北杨庄煤矿某巷道实际数据,成功探测了掌子面前方存在的断层构造,表明该方法具有较好的实用性。      

Using the Wiener–Levinson algorithm to suppress ground-roll

In land seismic surveys, the seismic data are mostly contaminated by ground-roll noise, high amplitude and low frequency. Since the ground-roll is coherent with reflections and depends on the source, the spectral band of seismic signal and ground-roll always overlap, which can be clearly seen in the spectral domain. So, separating them in time or frequency domain commonly causes waveform distortions and information missing due to cut-off effects. Therefore, the combination of these factors leads to search for alternative filtering methods or processes. We applied the conventional Wiener–Levinson algorithm to extract ground-roll from the seismic data. Then, subtracting it from the seismic data arithmetically performs the ground-roll suppression. To set up the algorithm, linear or nonlinear sweep signals are used as reference noise trace. The frequencies needed in creating a reference noise trace using analytical sweep signal can be approximately estimated in spectral domain. The application of the proposed method based on redesigning of Wiener–Levinson algorithm differs from the usual frequency filtering techniques since the ground-roll is suppressed without cutting signal spectrum. The method is firstly tested on synthetics and then is applied to a shot data from the field. The result obtained from both synthetics and field data show that the ground-roll suppression in this way causes no waveform distortion and no reduction of frequency bandwidth of the data.     

基于多射线联合反演的速度无关叠前地震数据Q值估计

描述地震波衰减特征的品质因子Q对地震数据处理和油藏描述非常重要,在地震勘探领域,Q值一般通过垂直地震剖面(VSP)数据或地面地震数据得到.由于叠前地面地震数据具有复杂的射线路径且存在噪声、调谐干涉效应等影响,从叠前地震数据中准确估计Q值相对困难.本文以地震波射线传播为基础,根据同相轴局部斜率和射线参数的映射关系,将多射线波形频谱同时带入谱比法联合反演估计Q值,提出了基于多射线联合反演的速度无关叠前Q值估计方法.该方法通过局部斜率属性避开了速度对Q值估计的影响,局部斜率携带地震波传播的速度信息,具有相同局部斜率的地震反射波具有相同的传播射线参数.同相轴局部斜率是地震数据域的属性,而速度是模型域的参数,在估计Q值中采用数据域的属性参数可以直接应用于数据的联合反演,而不需要通过速度对其做进一步的转化,从而提高了Q值估计的精度.同时,本方法采用预测映射(predictive mapping)技术将非零炮检距反射信息映射到零炮检距处,从而获得零偏移距走时对应的Q值.模拟和实际算例验证了本文方法的有效性.     

S wave inelastic attenuation and site effect in the northern Tianshan area

In this paper,according to the relationship of observation spectrum with source spectrum,travel-path attenuationfactor and site effect,we use the digital seismic data of moderate-small earthquakes to invert the soft rock site ef-fect and S wave inelastic attenuation under the constraint of site effect,and determine the parameters of path andsite.The parameters obtained by this method exclude the topographic effect of seismic stations,and truly reflectthe seismic effect of free soft rock sites and the S wave inelastic attenuation in the studied region.The average softrock site effect is about 1.5 times in the frequency domain of 2～4 Hz and the S wave quality factor is obtained asQS=278 f0.346,which can be directly applied to the stochastic modeling of ground motions in the studied region.