利用天然地震研究蒙城地震台区域范围内介质的品质因子Q值

基于单次散射模型的尾波功率谱分析法,利用安徽省蒙城区域数字地震台1999年12月30日记录震中距35 km,M_S 4.1地震波形资料计算蒙城地震台周边半径约55 km范围内区域地球介质不同频率的Q值,发现0.5—20 Hz频率范围内,Q值随频率的变化关系近似服从幂函数关系Q_c=Q_0f~η,Q_0为1 Hz时的Q值,即Q_c=27.04f~(0.9952±0.0004),其中Q值在13—533范围内,平均值为273,η值在0.9952±0.004。结果表明,蒙城地震台附近范围内Q值具有较强的频域依赖性,与他人研究求得的Q作比较,平均值结果接近该Q值可以较好反映当地地球介质的品质因子;给出当地地震波传播介质的平均自由程为15 km,探讨介质的品质因子Q(Q_c)值的物理意义及应用,对研究本地区的地震活动习性及震后趋势预测具有重要意义。     

甘肃地区S波非弹性衰减Q值再研究

利用近年甘肃地区地震波形资料,研究了甘肃地区S波的非弹性衰减Q值,分别得到甘肃西部地区Q值与频率的关系为Q(f)=337.4f~(0.6259);祁连山中段地区Q值与频率的关系为Q(f)=748.6f~(0.2083);甘东南地区Q值与频率的关系为Q(f)=409.3f~(0.3263)。从分区Q值研究结果看,各分区之间存在较大差异,显示出了Q值空间分布的非均匀性特征,这种区域差异性与甘肃地区构造活动、地震活动、地壳速度结构及热活动状态的区域差异性有较好的一致性,活动强烈、高热活动、低速区为相对低Q值区,地震波衰减较快。     

宁夏地区Lg波衰减及场地响应特征

本文采用2008—2017年宁夏及邻区内15个数字地震台站记录的131次地震的波形资料,基于地震波衰减与场地响应联合反演方法,分析频率介于1—7 Hz之间的Lg波衰减及场地响应。采用2.2—3.6 km/s的速度窗截取了1 069条Lg波,计算得到Lg波各分量的地震波衰减品质因子Q（ f ）与频率f之间的关系。结果显示:Lg波垂直、东西及南北向各分量的Q₀分别为237.1,201.8及245.9;Q（ f ）对f的依赖性指数分别为0.44,0.52及0.44,该结果与全球其它地震活跃地区的相应研究结果相一致。对Q（ f ）在时间域的分析结果表明,研究时段内该地区地壳介质的衰减属性并未改变,15个台站的最大场地响应幅值不大于6。      

腾冲火山区剪切波和尾波衰减初步研究

用云南腾冲火山地区观测的地震数字化记录进行了尾波和剪切波的衰减测量。用AkiandChouet和Sato单次散射模型获得 5 2秒和 18秒流逝时间尾波的品质因子分别为Qc (f) =5 7×f- 0 94和Qc (f) =2 6×f- 0 95 ,表明地壳上部和地壳上地幔的地震波衰减频率变化率一致。两者均未显示出活火山地区尾波衰减的异常特征。尾波掠过空间椭球的平均半轴 ,前者约为 80km ,大大超出了腾冲火山分布的地理范围 ,后者约为 30km ,在腾冲火山分布的地理范围之内。用尾波规一双台S波振幅比法进一步缩小所用地震波掠过的空间 ,最后获得了S波随频率的衰减有类似于前人报导的活火山地区尾波频率衰减的特征 :相对于低频 (1 5～ 6Hz) ,高频 (6～2 0Hz)的Q- 1s 变化很小。从地表位置看 ,腾冲最年青的全新世的马鞍山和老龟坡火山就在S波掠过范围内 ,打鹰山火山也在近旁。这一结果表明在这三座火山体之下存在低速高衰减体。火山或处于休眠状态 ,或在消亡过程之中。     

鄂尔多斯地块地壳内S波衰减特征的研究

采用分布于鄂尔多斯地块及其周缘的32个地震台站记录到的19次地震事件共487条数字化波形记录, 利用遗传算法反演得到了整个鄂尔多斯地块地壳内S波的三段几何扩散参数、S波非弹性衰减Q值随频率变化的关系式、32个台站的场地响应以及19次地震的震源参数. 计算结果表明, 鄂尔多斯地块地壳内S波非弹性衰减在1 Hz处的Q值比地质构造活跃地区的结果要大得多. 32个地震台站的场地响应在高频部分除个别台站外基本没有表现出明显的放大效应,但在低频区间部分台站之间有一定的差异. 19次地震事件的地震矩对数值与震级ML有很好的线性关系.      

辽宁地区S波非弹性衰减Q值及台站场地响应研究

利用辽宁省地震台网2009~2014年所记录到的39个地震事件,震级为M_L3.2~4.6,研究了辽宁地区S波非弹性衰减Q值和台站的场地响应,得到辽宁地区的Q值和频率之间的关系Q(f)=552.7f~(0.2801)。说明辽宁地区处于Q值的中等范围,地震活动性相对较低;同时得到了32个台站的场地响应,大部分台站的场地响应基本在1附近,无明显的场地放大效应。     

新疆北天山西段P波、S波衰减特征研究

针对2008年1月至2011年12月发生在新疆北天山西段的地震事件,分析新源、温泉和巴仑台3个台站记录到的波形资料,采取尾波归一化方法,计算出P、S波在多个频率点f的衰减系数Q-1P、Q-1S,利用最小二乘法拟合得到Q-1=Q0fη,得到该区域P波衰减系数和S波衰减系数。结果表明,新源研究区关于P波、S波的衰减指数为-0.982 1、-0.978 1;温泉研究区关于P波、S波的衰减指数为-1.049 7、-0.773 8;巴仑台研究区关于P波、S波的衰减指数为-0.870 0、-0.956 8。与中国云南地区关于P波、S波衰减结果相比,新源研究区域与云南的禄劝研究区地下介质衰减特性比较一致。     

首都圈地区爆破、矿塌和天然地震的识别研究

选取首都圈地区2008年8月——2009年9月ML在2.0——2.2范围内的爆破、矿塌和天然地震数据资料,从时间域和频率域进行分析对比,总结出识别爆破、矿塌和天然地震的依据．在时域方面,爆破的初动方向向上,矿塌向下,天然地震的初动方向依赖于台站的分布情况;爆破和矿塌的面波比较发育;天然地震的S波与P波最大振幅比(AS/AP)大于爆破和矿塌,同时,爆破和矿塌的能量衰减比天然地震快．在频域方面,高频成分的能量衰减快于低频;天然地震的拐角频率较高,爆破次之,矿塌的最小;在震中距200 km范围内,爆破的顶峰频率主要分布在5——7 Hz,矿塌分布在2——4 Hz,天然地震的顶峰频率较大,在10——18 Hz范围内.另外,天然地震的频率域较宽,其次为爆破、矿塌．      

河南平顶山平煤矿区天然地震、爆破、塌陷时频特征分析

选取2019年3月—8月河南平顶山市宝丰县平煤矿区发生的ML 2.0—2.9天然地震、爆破、塌陷等9次震动事件,在区域地质构造背景和波形特征分析基础上,采用短时傅里叶变换(STFT)方法开展时频波谱分析,提取不同类型事件的时频特征。结果显示:(1)天然地震频率成分丰富,且高、低频分布均匀,P波在约3 Hz和8 Hz处存在2个峰值,S波存在多个峰值;(2)爆破事件的时频谱相对集中,以低频为主,P波频率峰值约5Hz,信号主频随时间变化,大致呈线性降低至1—2 Hz;(3)塌陷事件频率成分以4 Hz以下的低频为主,P波无明显峰值且频率成分单一,主频出现在2 Hz左右的面波。本文结果可为今后该矿区震动事件类型判断提供参考依据。     

陕北塌陷记录的区域特征研究

选取陕西省境内2011—2018年震级为M_L2.7—3.1的18个天然地震事件的287条记录和2013—2018年上述震级范围的20个陕北塌陷事件的185条记录,从时间域、频率域及时频域进行分析对比,总结出陕北塌陷记录区别于天然地震事件的特征:① 在时间域,就P波初动而言,塌陷的P波初动弱而平缓,只有极少数台的垂直向P波初动方向清晰,而天然地震的P波初动强而尖锐,垂直向P波初动方向清晰,有象限分布的特征;在体波特征方面,塌陷的体波周期要比天然地震的大;面波发育是塌陷区别于天然地震最显著的特征之一,即使震中距很小,塌陷记录依然有明显的短周期面波Rg波发育;在震中距＜50 km时,塌陷的振幅比A_S/A_P值要远远大于天然地震,且随着震中距的增大,A_S/A_P值变小并与相同震中距下天然地震的A_S/A_P值相近;相同震级,塌陷比天然地震尾波持续时间长,能量衰减慢。② 在频率域,塌陷的频率域较窄,主要为低频信号,集中在0—3 Hz内;天然地震的频率域较宽,低频信号较少;定义频带内频谱的方差与均值的比值为频谱变异系数α,塌陷的频谱变异系数α整体高于天然地震的。在震中距200 km范围内,塌陷的拐角频率f_c较天然地震小,集中在1—3 Hz,天然地震的拐角频率f_c在3—15 Hz均有分布。③ 从时频谱的对比可见,塌陷的主要频率成份为低频面波,而天然地震频率成份最丰富的为横波波段。      

基于广义反演方法的复杂板块构造下地震动衰减特性

为研究构造复杂的关东盆地及其周边地区的地震动衰减特性,根据地震震源机制解和Slab1.0模型,依据前人提出的日本地区地震构造类型划分方法给出所研究地震的构造类型,并依据地震构造类型及空间分布划分了3个研究区域。利用单步非参数化广义谱反演方法分析了3个区域的地震动衰减特性。结果表明:区域Ⅰ中发生于陆地的浅地壳地震的地震动路径衰减较弱,远距离处近似不出现路径衰减,频率相关的非弹性衰减较弱,品质因子Q=92.33f~( 1.87);区域Ⅱ中,发生于陆地的上地幔地震的地震动路径衰减的下降速率随距离增大而增大,频率相关的非弹性衰减较强,Q=27.75f~( 1.08);区域Ⅲ中,发生于近海的浅层地壳和上地幔地震的地震动路径衰减兼具区域Ⅰ、Ⅱ的衰减属性,Q=58.07f~( 0.89)。     

2000年姚安MS65地震震源及近邻区的低QS

利用震源距23 km范围内观测的2000年姚安MS65地震余震记录，计算了震源及近邻区域的尾波规一直达S波在频率15～20 Hz之间的傅里叶谱振幅.结果显示谱振幅随震源距增大而增大， 在对谱振幅进行了震源辐射方向性校正之后, 才出现谱振幅随震源距衰减的现象.由此获得了震源及近邻区域S波的Q(f)值,可表示为QS(f)=89f098其值比由尾波得出的姚安地区的平均QC(f)值低得多，表明了震源破裂带的强烈非均匀性对QS(f)的重大影响.     

2000年姚安MS65地震震源及近邻区的低QS

利用震源距23 km范围内观测的2000年姚安MS65地震余震记录，计算了震源及近邻区域的尾波规一直达S波在频率15～20 Hz之间的傅里叶谱振幅.结果显示谱振幅随震源距增大而增大， 在对谱振幅进行了震源辐射方向性校正之后, 才出现谱振幅随震源距衰减的现象.由此获得了震源及近邻区域S波的Q(f)值,可表示为QS(f)=89f098其值比由尾波得出的姚安地区的平均QC(f)值低得多，表明了震源破裂带的强烈非均匀性对QS(f)的重大影响.     

利用遗传算法反演山东地区S波非弹性衰减及场地响应

采用山东地震台网记录的地震资料,基于Atkinson方法计算得出研究区非弹性衰减Q值与频率f的关系为Q(f)=457.1f~(0.4317)。基于Moya方法得到山东台网中46个台站的场地响应,其中大部分台站效果比较理想,BSH、BZH、DOY、KEL、SHH、TZH、WEF台站存在较明显的放大效应,BZH、CHD、DOY、KEL、SHH、TCH、WEF台站的场地响应在6Hz以上出现显著的高频衰减。     

地震与爆破的小波包识别判据研究

利用sym5小波包基函数对小震级天然地震和人工爆破波形进行4层小波包分解并绘制了时频谱图.通过时频谱图可直观得出, 爆破频率成分简单, 时频谱聚集性较好. 为寻求定量的识别指标, 综合P波和S波小波包变换结果, 提出并定义了P/S能量比. 分析识别效果较好的 P/S能量比判据得出爆破的P波主频集中在频段3.125—9.375 Hz处, 地震频率成分较复杂, S波在高频12.5—23.4375 Hz处也较发育, 在这些频段上, 爆破的P波与S波差异要大于地震的P波与S波差异. 作为小波包判据研究的补充, 文中也提取分析了P波的能量比与S波的能量比. 能量比判据识别结果表明, 人工爆破与天然地震的频率成分存在差异, 通过小波包变换能够提取有效的识别判据.      

自中亚地区五条远震波路径的高频P波衰减

建立了一个从哈萨克斯坦东部到五个地震台阵的远震波路径的高频(0.5—8赫)P波减衰模型,四个UKAEA台阵分别设在苏格兰(EKA),加拿大(YKA),印度(GBA)和澳大利亚(WRA),对波路径的衰减影响以前曾有过研究(Bache,Marshall和Bache)。目前又增加一条到挪威地震台阵(NORSAR(挪威东部)的路径,并引入震源谱显校正值以扩大本文的研究。选用的事件为苏联塞米巴拉金斯克(Semipalatinsk)试验场地的地下爆破,取米勒和黑菲(Mueller和Murphy)模型的震源修正值。该模型用美国经验进行归一化。由许多台阵中的子台及大量爆破中获得的平均频谱推导出数条平滑曲线,基本上显示了在每条路径上的衰减影响。有三个主要特征,第一,五条波路径上衰减影响在0.5—3赫时几乎一致,表明对频率的强依赖关系。第二,3—8赫时,四个UKAEA台阵的波路径其衰减影响基本相同,挪威地震台的波路径则恰好相反。其校正震源谱几乎是平缓的。这说明该频带的路径平均Q值与频率成正比。第三,频率在7—8赫以上时,从挪威地震台阵波路径上获得的资料中发现了一些附加的衰减影响。因而,对于远震P波路径,其信噪比(signal/noise)在7赫或8赫时最大。0.5—8赫时的衰减影响可用吸收频带模型表示。UKAEA台阵波路径的参考模型其t_o(走时/长周期中的Q值)约为0.6秒。τm约     

玉树地区波速比和视速度变化特征研究

利用青海数字地震台网观测数据,采用多台和达法,研究了2009年1月1日至2012年12月31日玉树7.1级地震震中附近地区及其前后直达波波速比和视速度分布特征,结果显示:1该区平均波速比为1.693,平均P波视速度为6.184 km/s,平均S波视速度为3.652 km/s。2研究发现玉树7.1级地震前后波速比和视速度存在变化,表现为主震前几次地震的P波视速度存在低值现象。     

限制在1992年加州兰德斯地震断层带中传播的地震导波

沿着1992年6月28日M7.4兰德斯地震的断层线,我们在11个地点安装了7个台的流动地震观测网,台站离断层线的最大距离只有1km。我们发现在S波后面有一个很明显的相对长周期的波列,而且这个波列只有当台站和发生的地震两者都很靠近断层线时才显示出来。我们把这个波列解释为局限于低速断层带内的地震导波。为了研究导波振幅随与断层线距离的分布,以及导波随沿着断层线传播距离的衰减,我们利用尾波规一化法来消除震源与记录位置的影响。规一化后的导波振幅在3-4Hz处出现一个谱峰,该谱峰随着远离断层线衰减很快。频谱幅度在高频段(8-15Hz)出现相反变化趋势,即随着远离断层线而增加。规一化的导波振幅在3-4Hz处也显示出随沿断层带的震源距加大而系统减小,由此我们推断出表观Q值为50。为了证实导波的存在,我们在断层上的11个观测地段中的一个布设了31个台站的密集台阵。记录的结果给出了确凿的证据证实了与断层带有关的导波的存在。我们将导波模拟成夫于两个均匀半空间的速度V_s为3.0km/s的低速波导中传播的S波,从波形模拟推断出波导宽度大约为180m,其剪切波速为 2.0-2.2km/s,Q大约为50。具有清晰导波的余震的位置显示出沿侧向和沿深度的有规则的分布,在三维空间中勾画出了低速断层带的范围。我们发现断层带延伸深度至少10km,这条断层带很明显向南延伸,穿过平托山断层,因为在平托山断层以北的地震台上观测到震中在南面的地震的导波。另外,在主震震中以北大约20km的断层弯曲处断层带出现不连续,在地震台和震中位于断层同一侧时就观测到了导波,而各在一侧时就没有观测到导波。     

西藏高原地壳上地幔P波和S波速度结构

利用西藏高原及其邻区150个地震,西藏台网、四川台网、世界标准台网及在西藏布设的流动台网的 P 波和 S 波观测资料,得出了该地区的地壳和上地幔的 P 波以及 S 波的速度模型:(1)地壳平均厚度70km,可分为明显的两层.上层厚16km,P 波速度5.55km/s,S 波3.25km/s;下层厚54km,P 波速度6.52km/s,S 波3.76km/s;(2)上地幔顶层 P 波速度7.97m/s,S 波4.55km/s.140km 处出现低速层,层厚约55——62km.低速层下的正速度梯度与地幔顶部盖层相差无几.      

江苏及邻区地震波非弹性衰减Q值、场地响应和震源参数研究

根据江苏数字地震台网(包含邻区共享台站)73个数字地震台记录的49次地震事件的波形资料,用Atkinson方法对江苏地区的非弹性衰减Q值进行了计算,得到研究区介质非弹性衰减平均Q值随频率f的关系式为Q(f)=272.1·f~(0.5575),并用Moya方法计算并得到了研究区内63个台站的场地响应。结果表明,江苏境内25个地面基岩台的场地响应为1~20Hz,放大倍数基本在1附近波动,符合基岩台基的特征。14个井下台站场地响应形态相同,表现为低频放大,高频部分迅速衰减。根据Brune模型计算并获得了江苏及邻区2010年10月至2015年3月58个M_L2.5以上地震的震源参数,结果表明,近震震级与地震矩、震源尺度和拐角频率的相关性较好,而与应力降的关系不明显,且应力降与震源尺度的关系也不明显。