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。     

辽宁地区Pb震相识别及康拉德界面研究

本研究采用2012-2019年辽宁地震台网记录的ML≥2.5地震波形资料,利用理论走时与实际波形特征相结合的方法,从114条地震记录中拾取到269条Pb震相进行分析,结果表明辽宁地区易识别的Pb震相的周期小于Pn,振幅介于Pn和Pg之间,波形呈尖锐的锯齿状.使用修正后的辽宁地区速度模型计算P波理论走时发现,当震源深度大于11km,震中距在80～120 km时,Pb作为初至震相到达;震源深度小于11 km时,辽宁地区Pb只作为续至震相到达.Pb的频带比Pn宽,高频能量比Pn强,频带宽度和高频能量与Pg比较接近.Pb的拟合速度为6.9082 km/s,反演获得康拉德界面平均深度为23 km.通过射线路径勾勒出康拉德界面分布,证明康拉德界面在辽宁地区及渤海湾北部横向连续.     

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.     

河北地区Pb震相识别及康拉德界面分析

基于河北测震台网现用速度模型,利用走时方程计算得到河北地区Pb震相的盲区范围大致为70km左右,作为初至震相的起始震中距范围为90~120km,作为后续震相的起始震中距范围为135~150km;收集近年京津冀地区2.0级以上地震88条,根据Pb震相理论波形特征,以及理论波形与实际波形到时比对,最终识别到158个有效Pb震相,拟合速度为6.69km/s,康拉德界面埋深21km,并得到河北地区Pb震相实际波形特征,弥补了河北台网Pb震相空白;利用Pb震相的射线分布,分析认为康拉德界面在河北北部山区发育程度较好,南部次之,中部渤海湾盆地地区连续性最差。     

气枪探测资料对华北地区地壳低速带的约束

地壳低速带是岩石圈中的力学软弱带,对地震的孕育有重要作用.人工探测和天然地震层析成像资料均表明,华北地区在不同深度上均存在低速带.为进一步对华北地区地壳低速带的特性进行约束,我们分析了在唐山地区进行大容量气枪震源探测所获得的高分辨率观测资料.分析中发现,该地区的地震记录具有如下主要特征:①直达波Pg视速度为6km/s,可以追踪到约70km;②Moho面反射波PmP从50km开始就以强势震相出现;③PmP震相在150km处比Pg震相约滞后2s.本文利用合成地震图,通过波形正演对观测数据进行拟合,结果表明,合成地震图不仅可以解释各种震相的走时,同时也能较好地反映PmP和Pg的相对振幅.模型结果显示:①该地区平均地壳厚度为33km;②在该地区上下地壳各存在一个低速层.通过分析热流和大地电磁测深资料,认为该地区上/下低速层可能分别是流体和热作用的结果.     

上海及邻近地区Pb震相识别

收集2009年以来上海地区近震事件,并重新进行震相拾取。通过走时曲线、时频分析等识别震相的辅助手段,确认震相的可靠性。研究结果表明,上海地区地震的Pb波作为初至震相时,震中距约100 km;初至震相是Pb波时,地震波形类似于正弦波且周期较大。     

芦山地震科考人工爆破与构造地震特征对比分析

对四川芦山地震科考人工爆破与构造地震特征进行了对比分析,用实例说明了不同震中距、不同地区、震级相近的两类地震事件震相特征的不同,指出在震中距小于120 km时,两类地震事件波形记录特征差异显著,通常爆破地震波形多显示为Pg振幅突出,垂直初动向上,Sg波不易识别,面波相对较发育等特征;在震中距大于120 km时,两类地震事件波形记录比较相似,不易直接通过波形记录进行判别,需进一步计算出地震波传播速度、持续时间等参数后才能判别。正确判定地震事件类型有助于提高大震速报和地震编目工作质量,能更好地为地震科研工作者提供准确的基础资料。     

朝鲜2009年和2013年两次核爆的地震学特征对比研究

利用布设在长白山地区临时地震台站接收到的朝鲜核爆的波形资料,对2009年5月25日和2013年2月12日两次朝鲜核试验的地震学特征进行比较.震中距范围从145km到420km.采用P/S型谱比值方法识别朝鲜核爆,通过与2009年3月20日长春地震和2013年1月23日沈阳地震事件的比较,表明在频率大于3 Hz时P/S型谱比值能够有效识别发生在中朝边境地区的地下核试验.选定参考台站,利用区域震相Pg波的振幅谱比值计算朝鲜核爆至各台站路径上的相对衰减.结合介质速度模型,在一定程度上反映了长白山地区衰减情况,为进一步研究长白山地区衰减层析成像提供初始模型.     

吉林松原5.8级震群震相特征

选取2013年松原5.8级震群23个M_S≥3.0地震事件,通过地震波的振动持续时间、速度、周期、振幅等,进行震相识别,综合分析发现:该区域土层较厚,且震源相对较浅,面波较发育,波列的振动持续时间较长;地震震相主要以Pn、Sn、Pg、Sg、PmP、SmS为主:其中PmP、SmS震相在震中距70—110 km范围内较易识别;Pn、Sn震相在震中距150 km以上可较清晰的识别,随着震中距增大,Sn震相在震中距350 km以上将不易识别。     

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.     

吉林松原5.8级震群震相特征

选取2013年松原5.8级震群23个M_S≥3.0地震事件,通过地震波的振动持续时间、速度、周期、振幅等,进行震相识别,综合分析发现：该区域土层较厚,且震源相对较浅,面波较发育,波列的振动持续时间较长;地震震相主要以Pn、Sn、Pg、Sg、PmP、SmS为主：其中PmP、SmS震相在震中距70—110 km范围内较易识别;Pn、Sn震相在震中距150 km以上可较清晰的识别,随着震中距增大,Sn震相在震中距350 km以上将不易识别。     

南阳淅川喀斯特地貌区地震记录特征

分析河南测震台网记录的南阳淅川喀斯特地貌地区地震波形特征,从初动方向、AS/AP振幅比、反射波PmP与Pg到时差、直达波Pg视速度,与河南省汝阳矿区工程爆破记录波形进行对比分析,发现二者波形特征较为相似,但喀斯特地貌地区地震仍具有典型地震特征,如:初动方向呈四象限分布,振幅比远大于3,反射波记录较弱,Pg波视速度较高。     

我国境内瑞利波的相速度

本文利用新不列颠岛两个地震在十二个基本台站所记录到的瑞利波,计算了我国不同地区的相速度.着重讨论鉴别和对比不同台站记录中同一震相的方法.在大部分台站的记录中,见到有周期约为35秒的相位,和后面的位相比较,它的周期较大,振幅较小.波形的对比对初步鉴别震相有很大的帮助.详细的震相对比是根据周期随距离变化的规律和各震相到时的规律.两个地震所得的相速度很符合.计算的结果表明:利用三台计算相速度时,如果射线的路程差别较大,海洋路程的校正是不能忽略的.因为有关我国地壳构造的资料还很少,我们所得的瑞利波相速度只能与普瑞司修正后非洲大陆的相速度理论相比较,由此得到我国不同地区的地壳厚度.这样所得的厚度,虽然不能视为最后的结果,但是它们仍然表现与主要地质单元之间有密切的联系.     

基于气枪信号偏振特征的震相自动判别研究

气枪震相拾取是地下结构探测的一项基础性工作,震相拾取的精度和波组类型的可靠度是速度结构反演的关键.本文提出了基于偏振特征的气枪震相自动识别方法,通过将水平分量旋转为径向和切向分量,由垂向分量和径向分量构成的偏振特征量初步判别P波组和S波组,根据质点运动轨迹确定出偏振角和偏振线性度参数,针对偏振角大小判别出具体波组类型 Pg、Pn、PmP、Sg、Sn、SmS,结合 STA/LTA-AIC、理论走时与振幅等特征形成一套气枪震相自动识别技术.采用龙门滩水库气枪信号叠加500次的波形对自动识别算法进行测试,结果表明,本研究的偏振识别方法正确识别率为91％,漏识别率为9％,误识别率为13％,识别效果优于一般识别方法,特别是震中距130～180 km波组交汇处的判别更能发挥其作用.通过对气枪偏振特征的研究既提高了气枪震相拾取的精度和效率,也为不同类型波组的正确识别提供潜在的技术手段.     

核幔边界反射P波对接收函数影响的研究

远震P波接收函数是探测壳幔结构的有效方法,它采用平面波入射假定,将入射波视为具有相同射线参数的单一震相.然而,在一定震中距时,核幔边界反射P波(如PcP震相)会进入接收函数提取窗口,其射线参数与直达P波相差较大,可能导致提取的接收函数存在偏差.本文理论测试了不同震源机制,震中距以及震源深度等情况下核幔边界反射P波对远震P波接收函数的影响,并结合实际观测资料进行对比分析.测试结果显示,与走滑断层产生的PcP震相对接收函数影响较小不同,倾滑断层产生的PcP震相会使接收函数出现虚假震相并降低直达P波及后续震相的振幅,从而干扰壳幔间断面(如410 km和660 km间断面)的识别,并导致反演的台站下方S波速度降低达到5%.进一步分析倾滑型地震对接收函数波形影响发现,当震源深度小于300 km时,PcP震相导致接收函数直达P波振幅要低于4%.在震源深度在300～450 km、震中距为50°～60°、断层倾角在大约30°～60°,以及震源深度大于450 km、震中距为50°～60°、断层倾角大约25°～65°情况下影响可达20%.接收函数叠加方法可以有效压制结果中PcP震相导致的虚假信号,但是仍然无法完全去除PcP对接收函数振幅的影响,叠加后直达P波振幅降低仍然能够达到4%.本文结果表明,在计算接收函数时,剔除掉产生较强PcP的特定震源机制、震中距和震源深度的地震事件有助于反演精确的壳幔结构.     

sPL,一个近距离确定震源深度的震相

实际地震波形观测表明,对于大陆结构相对简单的地壳中的地震而言,有一震相出现在P 波和S波之间.一般在30~50 km附近发育得较好,其能量主要集中在径向分量,而垂向分量的振幅相对径向要小,切向分量上的振幅很弱,且波形以低频为主,通常没有P波尖锐.在利用FK方法计算合成地震图的基础上,发现该震相是由S波入射到自由地表形成水平传播的P波(文献称为surface P wave,自由地表P波)或者包括S波入射到地表后形成的多次P波或其散射震相.由于该震相是由S波和P波之间耦合而形成,本文将其定义为sPL(s coupled into P) 震相.理论波形研究表明,sPL相对直达P波的到时差对震中距离不敏感,而随着震源深度的增加几乎呈线性增加,因此可以很好的约束震源深度.本文以2005年江西九江地震为例,证实了sPL确定震源深度的可行性和可靠性.在观测到sPL震相的情况下,离震源50 km以内的一个三分量地震台站的波形就可以帮助获得可靠的震源深度,而不需要精确的震中距离.由于sPL震相出现距离较近,对于较小(三级以上)的地震也可以应用,因此在稀疏台网布局情形下sPL对于确定中小地震深度应该具有很好的应用意义.     

利用波速扰动定量分析Hyposat方法的定位误差

以浙江省数字地震台网的台站布局为基础,在浙江省内以0.1°×0.1°网格点作为虚拟地震震中,利用浙江2015地壳速度模型计算了各台站Pn、Sn、Pg、Sg震相到时,对速度模型及各震相走时增加适量扰动,进而使用Hyposat进行地震定位。定位结果与虚拟震源位置对比显示:(1)对于震中位置,当速度模型中速度偏差小于0.1km/s时,所得震中偏差基本在3km以内,但在某些区域会出现无法有效定位的情况;(2)对于震源深度,与仅使用Pg、Sg(或Pb、Sb)震相定位的结果相比,当Pn、Sn震相参与定位时,震源深度的计算结果更接近实际震源深度,且计算结果的一致性更好。     

数字化台网的近震震相自动识别

首次提出了数字化台网对于近震震相自动识别的“波形变化值增长”算法和“无后续震相”判据 .前者根据波形变化值来描述近震波形的变化 ,用该值的增长捕捉地震波振幅或频率的突变 ;后者在识别到初动后考察后续波形的变化情况 ,如果没有其它震相 ,初动识别无效 .该判据使算法在初动震相振幅过小识别不清时 ,不会误将后续振幅较大的震相识别为初动震相 .该方法经实例检验表明精度符合地震速报的要求 ,并编制了相应的程序     

秦岭中段及其相邻区域S波速度结构研究

利用纯S波波形拟合方法,输入纯S波波形,使用传递矩阵计算了层状介质自底面传到地表约100 km厚度、32 s的理论地震波形;引进快速模拟退火法进行反演搜索理想模型,用理论波形与观测波形的相关系数作为约束函数,选择同一台站几个震例的理论波形与实际波形吻合最好的模型作为该台站下方的可接受速度结构模型.收集深源远震的清晰S波记录波形,我们共得到了陕西省境内秦岭造山带中段及其邻近区域13个地震台站下方的S波速度结构.结果显示,秦岭造山地带、渭河盆地及鄂尔多斯块体的地壳结构之间存在很大的差异,各个块体有其各自的构造特点;不过三个块体的地壳厚度都显示了由东向西逐渐增加的变化趋势.     

昭通巡龙强夯土非天然地震记录特征及识别研究

通过分析昭通巡龙2022年11月—2023年5月多次重型地面平整机施工和小震级天然地震事件的记录特征及差异后认为：昭通巡龙强夯土事件的P波初动向下、持续时间短、衰减快、P波与S波最大振幅小于天然地震,强夯土事件波形记录的频谱特征与天然地震差异较大,天然地震P波与S波震相明显,强夯土事件震相不明显。可以利用Pg/Sg谱比、交叉Pg/Sg谱比实现强夯土非天然地震和天然地震事件的分类识别。分类结果表明：当频率大于5 Hz时,Pg/Sg谱比判据基本实现天然地震和强夯土事件分类;交叉Pg/Sg谱比判据对应的分类识别正确率为天然地震事件91.3%,强夯土事件90.7%。交叉Pg/Sg谱比判据比单一频带谱比判据能更好地反映天然地震和强夯土事件的特征差异。