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.     

利用地震台阵识别中深源远震sP和pP震相确定震源深度

震源深度是目前最难确定的震源参数之一,基于密集的近台观测数据可以准确确定近震震源深度,但对远震的震源深度无法较好地约束。远震反射波震相sP和pP包含用于确定震源深度的有效信息,理论上可以对远震的震源深度进行有效约束。将国内测震台站中台间距远小于震中距的区域台站作为台阵,通过互相关、震相对齐、波形叠加聚束等处理,可以提升sP和pP深度震相的信噪比。利用IASP91全球模型,根据震相走时差得到较为准确的震源深度。本文计算了2017—2020年M≥6.0的64个国外远震的震源深度。通过与GCMT、GFZ、USGS等机构给出的结果相比,验证了此方法得到的震源深度的可靠性。通过讨论破裂持续时间对pP震相识别的影响,得到此方法在矩震级6.0～8.5时,在不同深度上有较好的适用性。     

核震相在数字仪上的记录特征

通过几个典型震例,详细分析了震中距在145°至160°之间,核震相PKP的3个分支(PKPab、PKPbc、PKPdf)在数字化仪上的记录特征。指出中国地震台网在记录发生在南美洲的极远震时,能清楚地记录到PKP震相的3个分支,同时分析了这些震相在数字化地震仪上的记录特征,为今后台站人员在极远震震相的分析上作了一些有益的尝试。进而指出,分析PKP震相的3个分支,将有助于提高台站震相分析的精度,也将有助于整个中国地震台网的定位精度。     

用短周期地震仪的记录图纸分析远震和确定震源深度

0 引言 众所周知,固有周期不同的地震仪监测不同周期的地震波。短周期地震仪主要用于监测地方震、近震以及远震P波初至,而中长周期和长周期地震仪监测震中距大于1000km的远震和极远震。目前,地震台站都配备有短周期地震仪,笔者在分析乌鲁木齐台短周期地震仪的记录时,发现对部分远震,不管是DD-1(T_0=1.0s)可见记录仪还是62型(T_0=2.0s)短周期光记录仪,其图纸上S波、pP波sP波、PP波、PcP波、ScP波、ScS波的起始一般都很清楚(图1)。特别对于中源地震(h>60km)和深源地震(h>300km),在短周期地震仪记录图上的震相形态清楚,比中长周期和长周期地震仪都具有优势,显示出独特的作用。在中长周期和长周期地震仪记录图上有些震级小于6.0的中深源地震的震相往往根本看不到,而在短周期地震仪的记录图上却清楚可见。 有些大地震,由于震级较大,加之传播路经上地壳结构等因素的影响,在中长周期仪上记录的纵波段比较发育,横波的起始因纵波的迭加而不太清楚。短周期仪对大周期成份有滤波作     

核幔边界反射震相ScS对远震体波反演震源参数精度影响

研究表明,远震直达体波波形(P波、SH波)是有效反演中强地震(M5.5~7)震源参数的重要资料.但是当震中距较大时,核幔边界全反射波ScS会进入SH波反演窗口,其未被传统的基于体波震源参数反演算法所考虑,从而导致反演结果偏差.本文通过TEL3与fk方法合成理论地震图,使用Jackknifing统计方法定量测试了不同情况下ScS震相对远震体波反演的影响.结果表明,当反演数据震中距位于70°~90°时,ScS震相会造成震源质心深度1km左右、机制解最大8°的系统偏差;使用震中距40°~90°的SH波进行抽样反演,机制解最大系统偏差可达5°;SH波与P波联合反演可减少ScS震相引起的震源参数结果系统偏差.因此,ScS震相对基于射线理论的远震体波震源机制解反演所造成的误差是需要给予考虑的.     

大同国家测震台远震震级偏差分析

选用大同国家测震台2008年1月至2012年2月观测到的Ms≥5.0的地震事件,与中国地震台网中心正式地震目录中给出的震级,进行震级偏差统计分析,找出二者间的关系,并对产生偏差的原因进行分析。结果表明,大同台观测到远震的震级偏差均值为0.18,观测仪器和分析软件的不同、震中距、方位角、震级大小、震源深度对震级偏差均有一定的影响。     

短周期仪器记录在远震分析中的应用

地震泼由多种频率成份组成,在其传播过程中。由于地球介质的滤波作用,随着传播距离的增大。高频成份逐渐被衰减。周期越大的成份传播越远。因此,在地震观测上,不同频带的地震仪用于观测不同震中距范围的地震,使仪器较好地响应,就我国台网而言,短周期仪用于地方震、近震的监测,中长周期仪和长周期仪用于远震,极远震的监测,其中长周期仪偏重于记录极远震。但作者在实际分析工作中注意到,短周期仪的记录应用于远震,极远震的分析,显示出独特的作用,充分挖掘和利用短仪资料,将会更加丰富远震、极远震的震相资料。本文以高台地震台的资料为依据,从震中距和震级角度,与中长仪和长仪作比较,对短仪记录远震、极远震的震相及特征作了统计分析与初步探讨,并对新疆地区“影区”地震S波的记录、日本地区地震_PPcP等震相的出现提出了现象的存在,给出了相应的观测结果,以待步一步研究。     

用计算机评分法控制地震台站的分析质量

测震分析是地震台站的常规处理工作之一。其主要内容有:对近震(震中距小于1000km)测定P波和S波到时,测定S波最大振幅,计算近震震级M_L;对远震和极远震,测定初至P波和S波到时以及与震源深度有关的后续震相到时,测定面波振幅,计算面波震级M_S,测定体波震幅,计算体波震级m_B和m_b。然后把这些数据汇集在一起,做出单台地震报告。     

震中距100°左右地震震相特征分析

震中距100°左右的地震,位于远震与极远震之间,特征既像远震又像极远震,震相较难分析。为了提高对该震中距地震的速报能力,对山西省地震局太原基准地震台记录的该震中距的地震事件进行了分析,总结了其震相特征及规律。     

核幔边界的速度结构对PKPab波形的影响

用地球的自由振荡研究地球内部结构、速度间断面、密度分布等具有射线理论不可替代的优点。而地球的自由振荡可以用简正振型来表示,用简正振型叠加方法合成的PKP波理论地震图,其PKPab波震相和PKPdf波震相的走时与射线理论计算的理论走时基本一致,并且研究了在地幔底部至核幔边界上方300km处,压缩波的速度梯度的变化对PKPab波振幅的影响,从而证明当波以接近掠射角或者大于掠射角入射时,会有漏能现象的发生,或者可称之为隧道效应。发现用3个不同模型合成的地震图,在震中距相同的情况下,核幔边界上P波速度梯度大的,其PKPab波的振幅较小一些。这也进一步说明核幔边界上方P波速度梯度的变化对漏能现象有一定程度的影响。     

基于深度卷积神经网络的地震震相拾取方法研究

地震震相拾取是地震数据自动处理的首要环节,包括了信号检测、到时估计和震相识别等过程,震相拾取的准确性直接影响到后续事件关联处理的性能,影响观测报告的质量.为了提高震相拾取的准确性,进而提高观测报告质量,本文采用深度卷积神经网络方法来解决震相拾取问题,构建了多任务卷积神经网络模型,设计了分类和回归的联合损失函数,定义了基于加权的分类损失函数,以三分量地震台站的波形数据作为输入,同时实现对震相的检测识别和到时的精确估计.利用美国南加州地震台网的200万条震相和噪声数据对模型进行训练、验证和测试,对于测试集中直达波P、S震相识别的查全率达到98%以上,到时估计的标准偏差分别为0.067s,0.082s.利用迁移学习和数据增强,将模型用于对我国东北地区台网的6个台站13000条数据的训练、验证和测试中,对该数据集P、S震相查全率分别达到91.21%、85.65%.基于迁移训练后的模型,设计了用于连续数据的震相拾取方法,利用连续的地震数据对该算法进行了实际应用测试,并与国家数据中心和中国地震局的观测报告进行比对,该方法的震相检测识别率平均可达84.5%,验证了该方法在实际应用中的有效性.本文所提出的方法展示了深度神经网络在地震震相拾取中的优异性能,为地震震相和事件的检测识别提供了新的思路.     

区域震相初至估计

本在地震数据自动化处理中，给出一种基于自回归模型的Akaike information criteria(AIC)算法和信号平均幅值比的混合方法来估计地震信号的初至．用信号的AIC曲线和平均幅值比曲线构造一种叠加曲线，再进行类似于坐标旋转的校正，可以准确估计低信噪比记录中信号的初至，尤其对于震相类型比较复杂的后续震相(如S波、Lg波)的初至估计结果很好．通过对中国数字地震台网乌鲁木齐台记录到的23次天然地震中P波、S波和Lg波的初至估计，与人工分析结果相比，P波初至估计的均方误差为0．71s，后续震相(S波、Lg波)的均方误差为1．64s，优于传统AIC算法的估计结果．     

江苏及邻区地方性震级量规函数的研究

基于2009～2018年江苏及相邻数字地震台网记录的2602次地震事件观测资料,通过震级残差统计方法得到了72个台站的单台震级与台网平均震级的偏差、平均偏差和标准偏差,分析了震级偏差频次分布和定量统计结果,进而修正了江苏及邻区的地方性震级量规函数。实际地方性震级测定结果表明,使用校正后的量规函数比新震级国家标准(GB17740—2017)中量规函数所测定的震级的标准差更小,且单台震级残差相对更集中于0,这说明该量规函数有助于提高江苏及邻区地方性震级测定精度。     

基于深度学习的地震检测模型在区域台网的泛化性研究

将识别地震的深度学习算法PhaseNet应用于四川台网和首都圈台网,对该模型的泛化能力进行了测试和评估.首先利用2010年1月至2018年10月首都圈台网199个地震台站记录的29 328个事件(ML0～ML4)所对应的126761段事件波形,以及2019年4-9月四川及邻省部分台网227个地震台站记录的16595个事...     

基于信号整体与局部特征的地震数据自动处理方法研究

提出一种基于信号整体与局部特征的地震数据自动处理新方法, 该方法不同于以往仅采用包络线互相关来直接检测事件. 新方法依然按照检测、 识别、 关联和定位等4个步骤进行处理, 但在进行单个震相信号检测的同时, 也检测信号波列并利用其包络线特征来识别和关联震相. 文中详细阐述了数据处理过程中如何定义一个波列及抽取和应用其特征. 相关的数据处理技术目前已成功应用于区域台网的日常数据处理分析中. 作为例子, 给出了对新疆区域台网连续16天数据进行测试处理的结果. 实际应用结果表明, 这种新方法可以大幅度降低自动处理结果的误检、 漏检率, 在实际应用中具有很好的前景.      

宁夏地区近震震级短周期量规函数的研究与修正

选取宁夏"十五"宽频带数字地震台网2009年1月—2016年12月的1 782个地震事件、7 345条地震记录资料,通过震级残差统计和多元回归分析计算各台站单台震级与台网平均震级的偏差、平均偏差和标准偏差,分析震级偏差的频次分布,修正M_L量规函数,得到宁夏地区的地方性均匀震级量规函数和台基改正量。且采用多元回归分析方法,得到最大地动位移的衰减关系及与之对应的量规函数。结果表明,修正后的震级均方差由原来的0.237 0降低为0.228 9,震级修正最大值为0.51。     

国际监测系统(IMS)对内华达地区地震事件的检测和定位能力分析

通过对国际数据中心(IDC)审议地震公报(REB)与美国先进的国家地震系统(ANSS)地震目录的比较,分析了国际监测系统(IMS)对美国内华达地区地震事件的检测和定位能力,以及影响监测结果的主要因素.结果表明,对内华达地区的地震事件,IMS最低可检测mb为2.1的地震事件.对M＞4.5的地震事件,IMS可以全部检测;对...     

基于复曲波变换的一次波和多次波分离方法

多次波压制方法的研究一直都是地震数据处理中非常重要的一个课题.由于常用的多次波匹配方法主要针对多次波模型和实际多次波存在的振幅或相位的差异进行匹配校正,而无法直接校正多次波模型和实际多次波存在时移误差.本文构建了一种复曲波变换的算法,利用复曲波变换的时移不变性质,通过调整复曲波系数的振幅和相位实现对多次波模型振幅和时移误差的校正.为了更好地保护有效信号,在一次波和多次波分离前,引入一个非线性屏蔽滤波器,可以事先分离出大部分有效波,然后再将剩余部分数据作为输入数据,在复曲波域进行剩余一次波和多次波分离.最后通过模型试算和实际资料处理验证了本文提出的一次波和多次波分离方法的有效性.     

基于深度学习到时拾取自动构建长宁地震前震目录

将深度学习到时拾取、震相关联技术与传统定位方法联系起来,构建一套连续波形自动化处理与地震目录自动构建流程,对于高效充分利用地震资料,提升微震检测能力具有十分重要的意义.我们应用最新发展的迁移学习震相识别技术、震相自动关联技术,对长宁Ms6.0地震震中附近21个台站震前半个月(6月1日-6月17日)的连续记录波形进行P、...     

利用FK扫描技术实现上海地震台阵资料的特殊震相识别

震相识别已经有很多方法,但对于弱震相识别的难题尚未根本解决。本文利用台阵技术能增强地震信号,压低噪声的特点,实现FK扫描技术结合台阵响应进行地震事件扫描,根据其所得的水平视慢度、方位角及其一致性实现震相识别,特别是特殊震相的识别,这些特殊震相的识别为研究地球内部结构提供了可靠的资料和有利的保障。