基于Lg波识别判据的特性分析

Lg波是检测、识别地下核爆炸的重要震相.通常情况下,地下核爆炸的低频段Lg波能量相对较强,基于Lg波的识别判据在高频段表现较好. 然而在低频范围内却表现出难以用球对称爆炸源模式解释的现象,如Lg/Pg判据在1 Hz附近失效等现象.本文利用理论地震图方法,分析了伴随层裂过程产生的重要辅助源〖CD2〗CLVD源对Lg波低频成分的调制作用,给出了基于Lg波的识别判据成功及失效的原因,并将层裂过程视为输入扰动,利用振型叠加原理,进一步解释了基于Lg波识别判据特性的物理机制.这对于更好地利用Lg波识别地下核爆炸,具有较好的参考意义．     

选自东哈萨克地下核爆炸的Lg震级

可用亚洲南部和斯堪的纳维业的世界标准地震台网的台站的地震图上记录到周期为1秒的Lg波的振幅来确定东哈萨克试验场东部62次地核爆炸的mb(Lg)值。这此爆破选自1965年到1985年期间mb(P)≠5．5级或更大的。假定对饱和水岩石而言，把内华达试验场得到的mb(Lg)与当量的关系用于东哈萨克试验场估计了爆破的当量。假定地壳结构和核爆点的深度的横向变化不影响mb(Lg)的值，Lg资料表明，内华达试验场和东哈萨克试验场之间mb(P)的偏差是0．35震级单位。     

地下核爆炸Lg波的激发机制

地下核爆炸Lg波的激发机制,目前尚未十分清楚.其中主要观点之一是源区附近由补偿线性矢量偶极源（CLVD）激发的Rg波的散射形成的S波是Lg波能量的主要来源.本文利用理论地震图模拟方法,基于东哈萨克斯坦地区速度模型,分析比较了东哈萨克斯坦地壳速度模型下的爆炸源、张裂源及CLVD源对区域震相Lg波的影响.结果表明,从能量的角度来看,CLVD源是激发Lg波的主要因素.模拟计算结果也进一步证实了CLVD源激发的Lg波振幅谱具有低谷点的特征源自于该震源所激发的Rg波;在此基础之上,检验了Patton提出的估算震源埋藏深度的经验公式.结果发现,该公式仅适用于震源埋藏深度较浅的情况（<500m）.这些结果对于进一步理解及更好地利用Lg波具有重要理论指导意义.     

利用Lg波谱特征估计地下核爆炸装置的埋深

Lg波同时携带地球介质结构信息和爆炸源引起的二次源信息,是研究地下爆炸震源机制及检测、识别手段的重要震相。基于对某一区域介质结构的了解,将实测Lg波谱特征形态与理论波谱形态进行比对,利用Lg波频谱曲线的低谷点随震源深度"左移"的特征,作为辅助识别手段估计地下核爆炸装置的埋深。研究结果对深入地理解地下核爆炸震源机制有重要的参考意义。     

不同模型下爆炸源和层裂源的 Lg波特性研究

地下核爆炸区域及远区地震波信号中,有二次源即层裂源的贡献,其对区域震相Lg波具有调制作用.本文利用理论地震图数值模拟方法,分析爆炸源和层裂源在3种典型介质速度模型下的区域震相特征,得到了爆炸源和层裂源所激发的Lg波与介质速度模型的关系,并结合CLVD源所激发的S波随震中距的演化过程,对Lg波的形成机制进行了阐述.结果表明,CLVD源是激发地下核爆炸低频Lg波的主要因素.      

岩石损伤对地下核爆炸震源特性影响研究

本文在考虑动态力源扰动的情况下,对岩石损伤对地震波辐射的影响及其震源表示进行了理论推导,证明了当有动态力源存在时,Ben-Zion和Ampuero于2009年给出的结果只是岩石非弹性响应对震源及相应地震波场的贡献,而非其全部.在此基础上,应用相关结果对岩石损伤破坏对地下核爆炸震源成分的影响进行了分析,给出了地下核爆炸情况下补偿线性偶极子源和构造应力释放与岩石损伤破坏之间的关系.结果表明,地下核爆炸补偿线性偶极子源主要来自于地表反射拉伸波和空腔回弹冲击波等造成的爆心上方锥形区域中的岩石破坏,而构造应力释放则主要来自于整个岩石破坏区内的构造应力松弛.      

基于波场延拓的变换坐标转换波静校正

常规的转换波静校正的基本思想都是从地震波的运动学特征出发,基于地表一致性假设.在地表条件复杂和地表高程相差较大的地区,它不仅无法解决严重的静校正问题,反而会带来新的畸变.本文基于频率波数域波动方程偏移原理,采用波场延拓方法实现转换波静校正,其关键点在于时间空间域和频率波数域的相对应.文中通过坐标变换将起伏地表转化为新坐标系下的水平地表,把炮点和检波点映射到同一水平面上,然后在新坐标系下推导频率域波动方程延拓公式,接着对下行波P和上行转换波SV分别利用近地表速度向上延拓到基准面,恢复起伏地表到基准面之间的真实波场,最后转换到原始坐标系取出基准面数据完成转换波静校正.通过对模拟和实际数据处理,证明该方法是正确和有效的.     

层裂对区域震相Lg波的影响

地下核爆炸Lg波的激发机制, 目前尚未十分清楚. 普遍接受的观点是: 伴随层裂源的补偿线性矢量偶极源激发的Rg波的散射形成的S波, 是Lg波的最主要贡献因素. 本文利用频谱比对方法, 结合合成理论地震图方法, 基于东哈萨克斯坦地区速度模型, 分析了东哈萨克斯坦地壳速度模型下的层裂对区域震相Lg波的影响, 并进一步分析了该地区的实际观测资料. 结果表明, 层裂时间函数对Lg波具有扇贝形调制作用; Lg波振幅谱的低谷点源自于补偿线性矢量偶极（CLVD）源激发的Rg波. 这一结果也表明, 东哈萨克斯坦速度模型下的Lg波受层裂的调制作用, 与内华达试验区的Lg波是一样的, 进一步支持了Patton和Taylor的观点, 对于进一步理解及更好地利用Lg波具有重要理论指导意义.      

利用Lg波Q值反双台层析成像方法研究青藏高原南部地区的地壳衰减

首次基于2017—2019年西藏自治区区域台网27个宽频带固定台站记录的757次地震的波形资料,利用反双台法开展了青藏高原南部地区1 Hz的Lg波Q值层析成像研究.研究中采用3.5—2.4 km/s的速度窗截取了1981条Lg波,计算得到13543条路径上的Q值,测试了1°×1°和0.5°×0.5°网格下的棋盘格恢复情...     

基于波场传播方向的波动方程偏移有效去噪方法(英文)

本文研究分析了双程波波动方程偏移成像中广泛存在的三种主要噪声,特别是针对过去研究中没能很好解决的存在于高速盐丘悬垂边界附近的射线状噪声,提出了基于优化成像条件的有效去噪方法。射线状噪声主要来自于震源一侧波场的下行透射波分量和接收阵列一侧波场的上行散射波互相关成像。这一部分能量具有较强的互相关性,但并不携带真实的反射面信息。它广泛存在叠前偏移成像中,与信号在强度上同量级。多数情况下偏移成像中的相关噪声由方向性传播的波场能量产生。利用波场梯度得到的波场传播角度,可以分离出噪声对应的波场能量,并在成像条件中减去。采用这一方法可以有效地去除多种噪声,包括直达波噪声、散射波噪声和射线状噪声。该去噪方法不依赖波场外推算子,在需要时可以方便地运用到几乎所有的波动方程偏移中去。并且该去噪方法针对噪声的物理根源,对信号的损害很小。对去噪后的偏移成像结果额外地进行波数域滤波处理,可以进一步提高叠加图像的质量。这一去噪方法在超广角单程波偏移成像中取得良好效果,我们同时期待其在其他双程波波动方程偏移特别是逆时偏移(RTM)中的成功运用。     

Decomposition of seismic moment tensors for underground nuclear explosions

Generally the decomposition of a seismic moment tensor is not unique. However, to favorably view the characteristics of a certain seismic source, one must decompose a seismic moment tensor into parts according to assumptions about the properties of the seismic source. Different from natural earthquakes in which the shear dislocation component plays a predominant role in the source process, and the seismic moment tensor can be separated into an isotropic component, a double couple, and a compensated linear vector dipole (CLVD), underground nuclear explosions have three major components in their source process, i.e., the explosion, the tensional spalling, and the tectonic strain release associated with the explosion. In such a situation the conventional moment tensor decomposition for earthquakes is not convenient to estimate the yield of the explosion and to characterize the tectonic strain release. In this paper, an alternative decomposition scheme is proposed to deal with the moment tensor of underground nuclear explosions, which might benefit the approach to study the tectonic strain release induced by underground nuclear detonations.     

The effect of spall on Lg waves

Introduction The Lg phase plays a central role in nuclear test detection, discrimination, and yield estima-tion because of its stability in propagation, but the excitation mechanisms of Lg phase are not fully understood. Regional Lg is a short-period guided wave composed mainly of a sequence of multi-ply reflected post-critical S waves trapped in the crustal wave guide. Several studies carried out recently (Gupta et al, 1992; Patton and Taylor, 1995; Gupta et al, 1997; Wallace, 1991) have …     

地下核爆炸磁异常

研究目的在于跟踪地下核试验现场核查新方法,通过选择合适的磁力仪器,研究针对地下核爆炸磁异常数据解释方法,使磁法成为一种地下核试验现场核查方法的新技术;并且可以根据磁异常数据处理解释,作为研究探测地下核爆炸相关参数的方法和工具.     

基于三分向台站波形的重复地下爆炸相关检测

在将相关检测方法应用于三分向台站记录数据时不能采用台阵数据检测时所使用的基于相关系数束慢度估计的虚假触发筛查方法来控制误检测.为此,本文根据重复事件的震中位置本身固定,各台站记录到的重复事件信号之间的到时差与相应参考事件的信号到时差基本相同的特性,根据两个以上三分向台站的相关检测触发到时差筛查相关检测虚假触发,从而解决了相关检测方法在应用于三分向台站数据时虚假触发过多的问题.利用新疆的三个三分向台站一个月的连续数据对该方法进行测试的结果表明,该方法能在接近零误检率的情况下对重复地下爆炸进行检测.     

The detection and recognition of underground nuclear explosions

This paper reports on a joint meeting of the Royal Astronomical Society's Joint Association for Geophysics and VERTIC (the Verification Technology Information Centre) held in London in 1992. The topics presented focused on the detection and recognition of underground nuclear explosions. The objective of the meeting was to emphasize the multi-methodological approach that is important in verifying compliance with test-ban treaties. An overview of seismological monitoring was followed by a discussion of the technical and scientific aspects of a global seismic monitoring network, and in particular of the 1991 experiment to test the large-scale international exchange of seismic data between recording stations and data centres world-wide. The current capabilities of satellite remote-sensing were presented, and their use explained in terms of both the provision of information for monitoring the development of foreign nuclear testing programmes and also for providing sufficient information for the evaluation of treaty compliance. A review of radio-isotope sampling showed how the isotopic signature of both air and ground based sampling programmes can be diagnostic of the nuclear source. Finally, previously classified research on the ionospheric effects of underground nuclear explosions was presented, the generated acoustic waves disturbing the ionosphere and producing detectable changes in the reflection of radio and radar signals which have potential as a monitoring technique.     

地下爆炸Rg波低谷点激发机理

目前普遍认为Rg_S散射是地下核爆炸短周期Lg波的主要能量来源,其主要依据为由线性偶极补偿源（CLVD）激发的Rg波谱的低谷点随深度变化的特征与区域震相Lg波谱的低谷点随深度变化的特征具有一致性. 本文利用简正振型理论,分析了Rg波谱中低谷点的形成机理,给出了各种速度模型下CLVD源深度与低谷点频率之间的关系,并分析了利用公式hCLVD=V/(16fNull)估计震源深度的局限性. 本文的研究结果进一步支持了CLVD源是激发Lg波的主要因素的观点,并得到重要结论：CLVD源形式下的本征位移函数及其导数的叠加所形成的极小值,即源的空间分布特征,是形成Rg波低谷点的原因,而不能仅用水平向基频本征位移函数过零点来解释.     

单台识别核爆的方法初探

根据乌鲁木齐地震台记录的国外６个主要核试验基地的核爆地震记录资料，通过对振动波形、首波振幅Ｐ１、最大纵波振幅Ｐｍ、最大横波振幅Ｓｍ及体波震级ｍｂ、面波震级Ｍｓ之间一些关系的研究，找出了核爆记录与天然地震记录的差别，为单台正确识别核爆提供了基本方法。