上海地震台阵与台网的定位及视慢度研究

阐述了台阵的地震定位原理和视慢度在台阵与台网定位中的一些重要特性，并比较了相同位置上的上海地震台阵与台网对同一地震的定位结果。最后，对上海台队与台网导致定位误差的横向速度变化的位置和范围给出了矢量校正的结果并进行了初步讨论。     

安徽霍山窗中小地震活动与精定位研究

采用双差地震定位方法对安徽省霍山地区2009年1月1日至2014年6月13日发生的2 679个M_L≥0.0地震进行重新定位研究。对同一地震事件定位前后位置进行比较,得到各个地震在EW、N-S及U-D三个方向的偏差平均值分别为0.05km、0.06km及0.07km。重新定位后,原震源位置的定位精度大大提高,由定位误差所引起的原震源位置呈现的"网格状"假象分布现象得到明显改善,震中在空间上分布更加紧凑,丛集性明显,且呈现出3条NE向分布的地震密集带,与落儿岭—土地岭断裂方向大致一致。同时震源深度的分布更加精确,且在4~9km处存在明显的优势分布现象,占总数的88%以上。霍山地区浅源地震发育,表明该地区地壳中上部地震波速度较高。     

特定震源台站校正定位方法及在安徽霍山地区的应用

本文详细介绍一种地震定位方法--特定震源台站校正定位法(Source-Specific Station Term, SSST),并应用该方法对安徽大别山的霍山地区1976~2008年发生的地震进行重新定位研究.重新定位后,原震源位置的精度得以大大提高、空间上分布也更加紧凑.使用bootstrap法对定位偏差进行估计,得到E-W、N-S、U-D三个方向的定位误差分别为0.4 km、0.6 km、0.9 km;定位均方根残差得以很大程度上减小,其均值由定位前的1.34 s下降到定位后的0.11 s.文中比较了特定震源台站校正方法与双差方法,结果表明,相对于双差方法,特定震源台站校正法定位条件容易满足,定位后缺失地震较少且还具有一定的绝对定位作用.应用特定震源台站校正方法的结果对霍山区域的地震活动性进行分析,发现重定位后显示出3条明显的密集条带,由此划分出3个密集区并分析其时空分布特征,结果显示这3个密集区在深度上分布都具有较浅的特征,但随时间分布却有所差异.条件允许时,将来可以结合波形互相关技术进一步提高定位精度.     

国家地震速报备份系统定位结果评估

国家地震速报备份系统的自动实时处理系统能够在地震发生后几分钟之内自动确定出地震的3要素.分析2009年1月～2010年10月的自动定位结果后发现,282个4级以上地震的自动定位结果与中国地震台网中心(CENC)的人机交互速报结果(CC)匹配;70％的地震震级误差≤0.3;69％的国内及周边地区地震的震源水平位置定位误差≤20km,73％的国外地震的震源水平位置定位误差≤50km;国内及周边地区地震的平均速报时间为3.5min,国外地震平均为11.1min,该系统速报速度明显高于人机交互速报速度.全球6级以上地震中有284个的定位结果与欧洲-地中海地震学中心(EMSC)的实时定位结果匹配,其中49％的地震震级误差≤0.3;73％的地震水平误差不超过50km,68％的地震震源深度误差≤50km,对于震源深度大于300km的深源地震,90％的地震震源深度误差不超过50km.另对未匹配及误差较大的地震事件进行了进一步的分析.     

S波影区地震精确定位的研究

长期的地震观测发现,北京地震台记录到的S波影区地震存在定位误差大的现象.由于来自震中距9°～36°的地震经过了低速层,造成了S波不发育.所以S波影区地震多用LG波来确定震中距.造成影区地震定位偏差大的现象有两个原因:①长期以来多是用短周期记录来区分LG1和LG2,定位偏差较大;②有的影区地震,S波也少许发育,但用S波来定位也存在定位偏差大的现象.为此搜集了北京地震台记录到的影区地震,通过NCDSN仿真成SK记录,通过理论震中距的比较,找到了准确定位影区地震的LG2识别位置.     

基于Pn/Pg相对定位方法研究2017年8月8日九寨沟M7.0地震起始破裂深度

本文利用Pn/Pg相对定位方法,测定了2017年8月8日四川九寨沟M7.0主震及部分余震的起始破裂深度.地震的起始破裂深度是理解地震孕震机理的重要参数,而九寨沟地区台网稀疏,地壳速度结构复杂,基于传统的到时定位方法测定地震起始破裂深度误差较大.Pn/Pg相对定位方法首先基于流动观测近台记录对2017年8月10日M4.1和11月7日M4.5余震震源位置进行测定,选择其为参考事件,再利用Pg校正主震水平位置,Pn约束震源起始深度,基于参考事件可以有效降低速度模型对震源位置测定的影响.结果显示：九寨沟主震起始破裂深度约9 km,早期余震的震源深度分布在7~13 km,主要集中在主震起始破裂深度附近.     

倾斜仪在地震定位中的应用

利用上海综合深井观测系统中两分向倾斜仪记录的25Hz采样观测数据,与相邻台站地震仪对东海MS7.0中源地震进行地震定位结果对比分析。结果显示发震时刻最大误差仅0.06s,震中位置最大误差5.1km,并且定位结果都保持了较小的定位残差。因此高采样率深井地倾斜仪记录的观测数据可以用于地震的定位分析。     

双差地震定位算法：方法和在加州北海沃德断层上的应用

研究出一种在远距离范围确定高分辨率震源位置的有效方法。这种定位法同时使用普通的绝对走时和／或互相关的P波和S波的差异走时数据。将每个台站观测的事件都与台站组成台站一事件对，使地震对的观测和理论走时之差的残差(或双差)最小。反复调整震源对的矢量差，得到了最小二乘解。双差算法用于没有进行台站校正的未经模型化的速度结构而使误差最小化。因为地震目录和互相关数据同时应用在一个方程组中，多重事件内部的事件之间的距离取决于互相关数据的精度，而多重事件和不相关事件之间的相对位置取决于绝对走时的精度。统计的再抽样方法用于估算数据的精度和定位的误差。双差定位的不确定性与地震目录相比降低了一个数量级以上。这种算法已得到验证，并应用在加州北海沃德断层上的两个地震丛的定位中。它使分散的目录定位集中成水平震源条带，形成了清晰的地震活动图象，揭示了断层上存在一个狭窄的通过脆性破裂释放应力的区域。     

西南印度洋中脊三维地震探测中炮点与海底地震仪的位置校正

在海上实施三维地震探测过程中,人工震源枪阵中心与船上GPS的距离及地震探测作业中的船行方向造成炮点实际位置与预设位置有一定偏差;自由落体投放的OBS由于海流的影响会偏离原定设计位置(投放点),因此,炮点与海底地震仪(OBS)的位置校正是三维地震结构研究中的基本环节.本文利用艏向信息校正了炮点位置;采用蒙特卡洛和最小二乘法方法对海底地震仪的位置进行了校正,并探讨了直达水波曲线特征.结果表明 OBS位置一般偏离设计点1 km左右,其误差范围在20 m以内,校正后的OBS记录剖面展示了真实的记录情况.该研究结果为下一步西南印度洋的三维层析成像研究提供了坚实数据基础,同时为今后南海的三维深部地壳结构探测提供经验与借鉴.     

近台资料对近震相对定位算法的影响

从地震定位的基本原理出发，分析认为近台资料可用于双差定位算法，但不能用于其他相对定位方法.在此基础上，通过分析和模拟计算表明，应用近台资料时，双差法有可能给出一定精度的地震绝对位置.但仅采用近台资料时，相对位置的误差会比使用远台资料时有所增加.近台和远台资料的联合使用，有利于得到较为精确的定位结果.当震源深度远小于震中距时，如果没有深度震相的参与，只能得到误差较小的震中相对分布，深度的相对位置仍有较大的误差.对2003年新疆伽师地震余震序列中部分余震的重新定位试验，验证了近台资料对双差定位算法的上述影响.     

对比法测试地震计传感参数

笔者提出使用对比法测试地震计传感参数,即灵敏度、敏感轴方向角和倾角等的方案,包括测试数据采集、测试频带选择、传感参数计算方法等,并给出参数结果误差估计方法。为了满足斜轴悬挂、UVW输出地震计参数测试需要,给出此类地震计传感参数测试方案。通过合成数据、振动台检验验证,批量地震计参数重复测试证明该测试方法精度高、可信、可靠。对比法既适用于大批量地震仪器参数测试,也适用于地震台站现场,在不影响台站日常观测情况下,对单个地震计参数进行测试,其测试条件要求不高,操作简单、快捷,是测试生产、观测中地震计传感参数的一种可行办法。     

喀什基准台宽频带井下和地表地震计记录数据对比研究

对比分析喀什基准台麦盖提井下和相邻地表宽频带地震计记录的背景噪声、麦盖提M_L3.1近震和棉兰老岛M_L6.6远震波形记录以及功率谱,并进一步研究了相关的震级差和台站下方结构。研究结果表明,井下和地表地震计记录到的波形特征和功率谱既存在相似性,又具有差异性;井下地震计记录的近、远震波形更清晰、简洁,且功率谱也相对较低。麦盖提台站下方地壳厚度约50km,井下地震计下方59m和地表地震计下方47m深度范围内的平均S波速度分别为0.59km/s和0.47km/s。井下地震计得到的近震和远震震级分别比地表地震计得到的震级小0.518和0.025。本文研究结果对合理布设地表和井下地震计,以及利用其观测数据进行地震学研究具有一定的指示意义。     

Seismometer self-noise estimation using a single reference instrument

A new method is presented for the self-noise estimation of a seismometer using a single, side-by-side, reference instrument and taking into consideration the misalignment in the orientation of both seismometers. The self-noise of seismometers is extracted directly from the measurements without using any information relating to the transfer functions. This procedure can be applied if the self-noise of the reference seismometer is well known and defined, or if the self-noise of the reference seismometer is sufficiently below the self-noise of the tested instrument and can be neglected. The latter case applies to this study. An algorithm is also developed where we apply self-noise data in order to determine the orientation misalignment between two seismometers, which is then resolved in three-dimensional space. This new method provides an estimate of the self-noise and can also be used to extract some parameters of the installed seismic system in comparison with the reference seismic system, such as generator constants and seismometer orientation or to eliminate unwanted noise sources, which have their origin in the seismic station’s design. The new technique was applied to the CMG-3ESPC and CMG-40T seismometers, where an STS-2 instrument served as the reference seismometer.     

井下地震计方位角检测技术应用研究

本文利用波形相关分析法对井下地震计方位角检测精度及一致性进行分析研究.研究中在地表布设地震计进行不同距离、不同频带多套地震计方位角检测对比测试,并在四川泸州、宁夏灵武、陶乐、河南安阳、清丰、陕西定边等6个分别安装井下甚宽频带、宽频带、短周期地震计的台站,进行地表同台址不同频带多套地震计与井下地震计方位角检测及一致性对比测试.根据全球噪声模型1~10s之间存在明显的噪声峰值的特点,对测试数据进行0.2~0.3Hz带通滤波和仿真处理,通过分析得出,对于不同地震计组合,测试地震计方位角检测结果一致性较好,根据地表不同距离、不同频带地震计组合的检测精度和地脉动记录的特点,认为井下地震计方位角检测精度优于4°.     

地震计自噪声的研究

仪器的固有噪声水平是地震计的关键技术指标。 如何降低仪器的自噪声是地震计设计中需要解决的重要问题。 本文分析了产生地震计自噪声的两个主要噪声源: 布朗热噪声和电子噪声(1/f噪声), 以及它们对地震计传递函数的影响。 分析了三种地震计所记录的地震台台基噪声, 并且通过试验来检验仪器噪声对地震计观测数据的影响。     

利用P波初动测定地震计水平分向的定向偏差

基于P波质点振动方式和初动方向,设计一种测定地震计水平分向定向偏差的方法。通过旋转两水平分向波形获取P波优势能量方向,将旋转角度与地震方位角进行比较,得到地震计水平分向偏离正北方向的位置。再以地震计垂直向初动和已知震中确定台站初始速度的方向（即向源或离源方向）,依此初始速度方向在地震计坐标系中的位置,与水平分向实际记录初动符号所代表的方向进行确认,即可认定地震计水平分向的极性,进而确定地震计水平分向任一极性偏离的角度。     

山西测震台网地震计工作状态检测及故障原因分析

以山西省测震台网部分台站使用的地震计为研究对象,选取一段时间的脉冲标定波形数据进行计算,根据脉冲标定处理结果分析得出地震计工作周期和阻尼变化的特点及原因,结合测震台网运行与维护实际工作经验,提出了检测地震计工作状态的思路和方法。实践证明,采用定期检测地震记周期和阻尼的变化可以在一定程度上反映出测震台站地震计运行的工作状态。     

甚宽频带地震计磁屏蔽测试

地球磁场和人工磁场不断变化,会对甚宽频带地震计的簧片产生吸引而降低地震观测数据质量。将甚宽频带地震计分别采用宽背簧和窄拉簧悬挂,放置于赫尔姆霍兹线圈中间,测试地震计所受干扰;使用铍莫合金屏蔽罩罩住地震计,再次测试地震计所受干扰。测试结果表明:地震计垂直分向所受干扰严重,使用宽背簧支撑摆体运动的地震计所受干扰程度较大;铍莫合金屏蔽罩对参与测试地震计所有分向均有一定屏蔽效果。     

江苏省测震台网井下地震计方位角检测

为获取江苏省测震台网井下地震计精确方位角,架设地面参考地震计,将其精确指北,并与井下地震计检测结果进行对比,利用相关分析法计算22个深井台站精度较高的方位角。研究结果表明,受多因素制约,井下地震计检测结果普遍偏差较大,部分台站水平向分量几乎反向,如提井,需重新进行方位角检测;地面与井下地震计同频带有利于提高相关性,从而获取高精度检测结果;利用不同频带地震计进行井下地震计方位角检测时,对较宽频带地震计进行仿真处理尤为重要;溧阳2台站新建井下地震计检测结果表明相关分析法可应用于井下地震计方位角检测;尽可能选择台基噪声功率谱密度曲线具有明显波峰频段作为滤波频段,有利于提高地面与井下地震计观测数据相关性,提高方位角检测精度。     

溧阳地震台地面与井下地震观测对比分析

为系统总结地面与井下地震观测特性,对溧阳地震台地面GL-S60与井下GL-S60B宽频带地震数据对比分析,结果显示：(1)井下地震计方位角约为176.5°,即东南、西北大致反向,并结合地震P波到时极性分析得以验证。(2)垂直向相关系数优于水平向,受人类活动干扰白天低于夜晚。(3)受台站附近南北向公路影响,地面台基噪声水平向大于垂直向,南北向最大,而井下地震计台基噪声整体较小,且水平向小于垂直向,说明深井观测能有效降低台基噪声,尤其水平向。(4)井下记录的地震信噪比次于地面,地面土层对地震波具有一定放大作用。因此,深井观测虽有效降低噪声水平,但不一定意味着高信噪比数据产出,需结合实际观测资料综合分析。