中国大陆地区宽频带地震台网台基噪声特征

利用中国地震台网880个宽频带地震台站2014年1月至2015年12月的垂直分量连续波形记录,通过计算每个台站的噪声功率谱密度和概率密度函数,对中国大陆地区的台基噪声水平进行了初步分析。结果表明:中国大陆的噪声水平在不同频带呈现不同的分区特性,其中高频带（0.1—1 s）噪声水平在西部和北部较低,而在中东部地区较高,京津冀和东南沿海地区最高;城市噪声水平高于人口稀少地区,表明高频带噪声与交通、工业等人文活动强度具有较高的相关性;在盆地及其边缘地区,高频带噪声水平高于周边山区,可能与沉积层的放大效应有关;微震噪声（1—20 s）主要来自于中国东部海岸线的海洋活动作用,其强度由东南沿海向内陆地区逐渐变弱。基于噪声的分区特征,利用概率密度函数的第5和第95百分位数获取了31个地震台网的高低噪声基线,相比全球新高低噪声模型,该基线能够对台站观测状态进行更有效的判别。      

四川地区地震背景噪声特征分析

选取四川省数字测震台网2015年1月1日至2018年12月31日期间60个固定台站的三分量连续波形记录,计算了台站噪声加速度功率谱密度及相应的概率密度函数分布,统计了不同频率下的噪声功率谱密度值分布,对不同区域、不同频率下背景噪声水平的变化特征予以分析。结果表明:大部分地震台站的高频段噪声由于受到台站附近人为的、规律的作息生活和生产方式的影响,呈现明显的季节性变化和日变化,即夏季噪声水平升高,冬季降低,在农历春节期间达到全年最低值,地理空间分布特征不明显;第二类地脉动冬季噪声水平升高,夏季降低,季节性变化明显,平均变化为1—5 dB,且冬季峰值出现的频率向长周期方向移动1—2 s,呈现明显的地理空间分布特征,川东地区平均噪声水平最高,攀西地区次之,川西高原最低;与第二类地脉动相比,第一类地脉动观测到的噪声能量较弱,季节性变化不明显,地理空间分布的噪声水平差异明显减小;在20 s以上的长周期部分,台站噪声未呈明显的季节性和地理空间分布差异。此外,将地震计安置在山洞和井下,可以有效地降低台站周围干扰源、温度和压强对高频段和长周期观测的影响,噪声水平低于地表安装方式。      

我国东部地区非随机持续性微震背景噪声场源的特性及定位研究

我国东部地区陆海相连的独特区位是探究微震(2~20 s)背景噪声机理的天然场所.本文发展了一种基于噪声互相关非对称性能量走时差的场源定位技术, 并结合频域偏振等方法, 利用335个宽频带固定地震台站2015—2017年期间三分量的连续记录数据, 着重研究了我国东部陆地及近海地区微震背景噪声的非随机固有特性与场源位置, 并对及其激发响应机制进行了分析.获得的主要认识: (1)近海岸的涌浪作用是致使近岸台站DF(Double Frequency)微震谱峰出现双峰或多峰现象的主导因素, 其DF谱峰的频率和幅值明显强于陆地型台站.进一步获得的LPDFMs与SPDFMs偏振特性表明, LPDFMs主特征偏振功率的强弱与观测台站所处的地质构造环境密切相关, 而SPDFMs的强弱则取决于与海岸线的距离; 从极化程度、径向与垂向分量相位差结果看, 两者在0.25 Hz附近的分段特征非常清晰, 它们的产生机理并不完全一致, 可能来源于不同的场源; 在垂向和切向上的运动学特征差异不明显, 表明SF微震并不是纯态瑞利波; (2)研究区非随机持续性SF微震噪声源的方位主要指向印度洋方向, 很可能位于南半球印度洋南部至南极洲之间的深海区, 是由海浪驻波作用于远海海底所激发; 而DF微震噪声源的方位则主要指向东南向的太平洋方向, 其中LPDFMs很可能产生于开阔近海海域海浪与海底的相互作用, SPDFMs则可能源自于我国近海区域内稳定波-波相互作用形成的另一场源.(3)周期约10 s的主要持续性噪声源位置位于日本九州岛上的ASO火山附近区域; 另一个位于北太平洋的深海区, 但其所激发的信号强度相对较弱.

     

高频GPS坐标时序的噪声特性分析

为研究高频GPS坐标时序的噪声特性,对芦山地震前后三天,北京时间8:00—9:00,位于四川盆地8个CORS站50Hz的高频观测资料进行解算与分析。分析过程中,分别采用恒星日滤波和主成分滤波分析以及去除时空噪声,并采用功率谱分析经滤波后的坐标时序。结果表明,高频GPS坐标时序的谱指数在1.6~2.0间,符合白噪声+随机游走噪声模型特性。建议当利用高频GPS研究地表运动特性、监测大型建筑的运动结构或确定GPS动态实验平台姿态时,应考虑高频GPS坐标时序的这一噪声特性。     

京津冀城市群地区夏季低层大气风速谱特征分析

利用京津冀城市群地区6个观测站风廓线雷达夏季一个月同步观测资料,对其进行了风功率谱和小波分析.越接近地面,测站之间风的周期变化特征差异越明显,离地面越远,差异不显著.各站大于1天周期的频谱特征差异小,而小于1天周期的频谱特征差异大.各站频谱在几百米高度有明显日变化.不同位置的测站其日变化周期信号随高度分布表现为不同程度的地形影响效应.部分测站1 km高度以下风功率谱在大于1天高频区近似满足-5/3幂分布规律.降水过程风频谱在低层普遍有小于1天的高频周期,这与降水过程高低空风速起伏和变化密切相关.各站平均风矢量日变化在5:00—6:00、20:00—21:00有明显风速变化和风向转换,1500 m以下风向变化差异显著,偏南风出现时间及影响高度与该地区的山谷风和海陆风相联系.各站之间风速相关系数随高度分布呈现出低层低、上层高的特点.最后还给出了风廓线雷达布网建议.     

湖北秭归罗圈荒微震群的成因及其类型鉴别

2007年9月22日至10月18日在湖北秭归罗圈荒地区发生了一次微震群活动,其中最大为10月7日的ML2.9地震.震群的宏观震中位于郭家坝镇黄泥滩一带,极震区较小、地震波衰减较快,反映出该微震群的浅源特点.对该区及附近的天然地震和水库地震的波形、波谱特征以及拐角频率等进行对比分析,发现罗圈荒微震群与天然地震及水库地震有较明显差异,综合判定该微震群为矿震.     

江苏省测震台网背景噪声特征

为进一步了解江苏地区台站的背景噪声情况,提升台站的观测资料质量,通过对江苏省宽频台站2019年连续波形记录进行噪声功率谱概率密度函数计算,对江苏地区台基噪声水平进行分析.结果表明:江苏地区的人文噪声高值主要集中在江苏中南部地区;通过对台站日变化分析,江苏省日变化较大地区主要集中在常熟、昆山等长三角地区;深井架设地震计可...     

利用地震噪声准实时监测短周期面波波速变化

依据由噪声信号提取面波格林函数的原理,利用福建省地震台网25个宽频带台站2007年7月2日—8月29日的脉动观测资料,得到了瑞雷波群速度在福建地区的分布,并将该结果作为下一步相对变化动态成像的背景速度分布．分布结果表明,福建地区周期为3—5s的瑞雷波群速度大致在2.9—3.1km/s之间,平均速度为3.0km/s,瑞雷波群速度分布呈北高南低的现象,这与福建地区北部多山、南部多平原盆地的地理环境有很好的吻合．而且,该群速度分布图在漳州盆地地区表现出一个非常明显的低速,这主要是因为受到盆地沉积层的影响．通过滑动窗（窗长为20d,步长1d）技术得到了观测区内周期约为3-5s的瑞雷波波速分布变化的连续图像;再利用扣除背景影响的技术,得到了2007年8月14日—2008年7月1日福建地区瑞雷波波速的相对变化时空动态图像．通过分析相对变化时空动态图像与该时间范围内发生的地震的对应关系,表明福建地区瑞雷波波速在多次网内中等强度的地震或震群（ML＞3.0）中均表现出震前波速升高,震后下降恢复的变化趋势．初步分析认为,这可能与震前整个地区受到的应力增大震后应力得到释放所导致的介质变化有关．      

坚硬顶板诱发煤体冲击破坏的微震效应

利用TDS-6微震采集系统测试了忻州窑煤矿组合煤岩试样变形破裂直至冲击破坏过程中的微震信号,特别是冲击破坏前后微震频谱的变化规律.采用SOS微震监测系统,对忻州窑煤矿8929工作面冲击矿压的微震活动规律进行了监测,结果表明：（1）冲击前兆信号呈现低频特征,随着与主震间隔的时间越短,主频越低.主震信号频谱较宽,但低频（0～50 Hz）成份增加,余震信号呈现高频特性.（2）微震信号的频次、累积能量与主频之间呈负相关关系.尤其当工作面顶板来压以及诱发冲击矿压时,微震信号的主频达到最低值.（3）现场监测表明,冲击前兆微震信号的主频为0～50 Hz,且振幅较低.冲击主震信号频谱较宽,但较低频（0～20 Hz）成份明显增加,同时振幅达到极值.余震信号主频为0～200 Hz,呈现高频、低振幅特征.     

利用背景噪声估计华北地区场地放大效应

用噪声互相关函数聚束方法得到中国华北地区噪声源的极值方位和慢度,然后将噪声傅里叶谱在该方位和慢度点进行聚束,并计算得到噪声的频率波数功率谱。将该功率谱作为输入,单台站噪声的自功率谱作为响应,二者的比值可用于计算华北地区相对场地放大因子。计算结果显示:平原地区放大效应明显大于山地地区,而平原地区的场地放大效应与渤海湾盆地沉积层厚度有直接关联。本研究可为计算场地放大效应提供一种可行的途径。     

基于高分辨率地形数据的冲洪积扇特征提取与演化模式讨论——以海原断裂带老虎山地区冲洪积扇为例

干旱—半干旱地区第四纪冲洪积扇蕴含着丰富的气候与构造信息,划分并描述不同时期的冲洪积扇单元及其地貌特征是开展第四纪冲洪积扇研究的重要步骤。野外考察等传统方法是对冲洪积扇进行描述与填图的最重要的途径之一,但在此之前对冲洪积扇进行大范围的自动化地貌初步分级则可为地貌填图提供指导,从而提高后续的野外工作效率。文中借助航空影像生成的0. 2m分辨率数字高程模型提取老虎山地区各冲洪积扇单元的起伏度与粗糙度,实现对各冲洪积扇单元的分类与差异探讨。研究表明,随着提取窗口尺寸的增大,粗糙度迅速增大,而当提取窗口增大到一定程度后粗糙度过渡为缓慢增大并达到稳定的状态。在尺寸为8m×8m的滑动取样窗口下,起伏度与粗糙度随着冲洪积扇年龄的增加,呈现先减小而后增大的趋势,这恰好反映了冲洪积扇的动态演化过程。     

利用R语言半自动化提取河流阶地——以米家山黄河阶地为例

构造活跃地区阶地的发育对于分析不同时间域下的构造变形或气候作用具有重要意义。因此,如何利用有效的定量方法提取和精细刻画这类地貌特征显得极为重要。R语言是一种集统计分析和图形显示于一体的优秀编程语言,目前已被广泛应用于医学、生物学等领域,但尚未应用于地质与地貌学领域。文中以海原断裂带景泰—哈思山段的米家山东侧保存较好的多级黄河河流阶地为研究目标,初步尝试基于R语言对Sf M技术获取的高精度地形数据进行分析和可视化,完成了对米家山黄河阶地的半自动提取,共划分出20级河流阶地,同时揭示出较年轻的阶地具有较好的连续性和延伸性,而较老阶地的连续性和延伸性则相对较差,且老阶地变形逐渐趋于明显,阶地年龄越老,其似半抛物线形态的翘曲越明显,反映了米家山东侧多级阶地形成后的不同演化历史。此次试验结果表明R语言有望成为高精度地形数据分析和可视化的有效工具。     

新型地震预警方法研究及预警能力分析

本文研究了一种不同于传统地震预警方法的新型预警方法。这种预警方法利用数据同化技术对实时波动场进行精确估计,然后再利用基于辐射传输理论的蒙特卡洛直接模拟法对波动能量的传播做数值模拟,并最终计算预警目标区烈度并做阈值判断发出预警警报。整个预警过程无需触发、无需定位、无需测定震级、无需利用衰减关系,较传统预警方法具有明显不同的技术手段,比较有效避免了传统地震预警方法中一系列基于经验统计规律的误差累积和单纯依靠初至P波信息在应对复杂地震时的局限性。本文选择了2011年3月11日日本M_w9.0地震和2016年2月6日台湾M_w6.7美浓地震作为预警模拟震例,分析并论证了本文预警方法在处理网外地震、网内地震以及复杂地震时的预警能力,最终得出本文预警方法在应对网内地震时具有良好的预警准确性和时效性,以及相对于传统预警方法在处理复杂地震时具有较大的优势。最后,总结并展望了本文研究工作的不足之处和有待继续研究的地方。     

西藏地区M_L≥4级地震活动低频次异常分析

地震平静或者增强现象相对于正常地震活动背景都是一种异常变化。经初步研究发现,在西藏区域内强地震之前经常出现ML4级以上地震活动频次较低的现象。本文通过对2008~2018年西藏自治区及邻区的ML4级以上地震和M6级以上地震目录进行整理分析,并对研究时段内的8次M6.0级以上地震(余震不计)前,ML4级以上地震连续6个月的月频次为4次以下以及后续发生M6级以上地震的情况进行系统分析研究,找出了ML4级以上地震低频次活动的异常特征,得到了4级地震低频次活动异常可作为西藏区域内强地震中短期预测指标,并将研究结果应用于西藏地区的预测预报研究工作当中。     

酒西盆地内部两条断裂晚第四纪滑动速率研究

通过卫星影像解译、差分GPS测量和地貌年代学样品采集,对位于酒西盆地内部的阴洼山断裂和新民堡断裂晚第四纪滑动速率进行了研究。阴洼山断裂发育于阴洼山东侧,总体走向315°,长约25 km;新民堡断裂整体走向300°,长约20 km,二者皆为全新世活动的逆断层。通过野外考察,选择典型断错地貌进行断层陡坎测量,结合所获相应地貌面的年代数据,得到阴洼山断裂和新民堡断裂晚第四纪垂直滑动速率分别为(0.08±0.02)mm/a和(0.11±0.02)mm/a。结合断裂倾角及前人研究资料,得到垂直祁连山方向酒西盆地内部断裂的地壳缩短速率约为1 mm/a,整个盆地地壳缩短速率约为2.4 mm/a。     

砾性土剪切波速影响因素试验研究

剪切波速被认为是砾性土液化判别的有效指标,为探究砾性土剪切波速的影响因素,设计四因素三水准试验,利用GDS大型三轴-剪切波速设备研究含砾量、相对密度、固结应力和应力比等因素对砾性土剪切波速的影响。试验结果表明:砾性土的剪切波速与前述因素都有较好的相关性;当含砾量、相对密度、固结应力、应力比等增大,砾性土的剪切波速也随之增大;四个因素对砾性土剪切波速的影响程度与模式存在差异,其中固结应力是最为显著的影响因素。     

我国电力系统地震灾害损失基本特征分析

基于1997—2017年中国大陆247次地震灾害资料,统计了电力系统在97次地震中遭受的灾害损失情况,并分析了其在不同震级地震中的灾害经济损失情况及特点。结果表明:①电力系统平均每年遭受4.6次地震灾害;②灾害性地震造成电力系统成灾占比随震级增高而增大,M<5.0、5.0≤M<5.9、6.0≤M<6.9、M≥7.0地震成灾占比分别为13.6%,38.9%,56.2%和62.5%,平均为38.5%;③电力系统地震灾害损失随地震震级增大而增大,但二者之间并非简单的线性关系;④电力系统地震灾害主要分布在我国云南、四川、新疆、甘肃等中国西部地区。     

临泽断裂新活动特征初步研究

临泽断裂在地貌上可见3条断层陡坎,总体走向NNW,最长约8 km,东侧和中间陡坎主体倾向E,西侧陡坎倾向W。①利用差分GPS对3条断层陡坎进行了详细的测量,发现临泽断层陡坎较低,局部发育多级断层陡坎,坡角较缓,高度几十厘米至1米多;②在临泽断裂上选取4个探槽剖面进行古地震分析、样品采集和年代测试,发现东侧和中间的断层陡坎为正断层所控制,西侧的断层陡坎为逆断层所控制;③探槽开挖揭露出晚更新世晚期以来,临泽断裂上发生过4次古地震事件,时间分别为(8 895±125)a B.P.之前、(7 245±75)a B.P.～(6 190±20)a B.P.、(5120±20)a B.P.～(4.8±0.5)ka和(2 550±50)a B.P.～(2 326±64)a;④全新世以来可以确定3次事件,较早一次事件与榆木山北缘断裂上较早一次古地震事件时间比较吻合,说明临泽断裂可能是榆木山断裂向河西走廊内部继续活动的延伸;最后一次古地震事件的离逝时间约为2 500 a,表明临泽断裂全新世活动一直比较强烈。     

九寨沟7.0级地震中典型非结构构件震害特征

九寨沟7.0地震给九寨沟地区建筑结构及非结构构件造成了严重破坏。本文主要涉及调查区域包括漳扎镇、甲藩古城、若尔盖县阿西茸乡、求吉乡及包座乡等。主要调查框架结构、砖混结构、大跨空间结构以及木结构的非结构构件震害。此次调查的结构多数是2000年以后建造,8度设防,在2008年汶川地震中主体结构和非结构构件均未受到影响。在此次地震中,非结构构件大量损坏,破坏主要以框架、砌体填充墙开裂或变形或局部倒塌、吊顶脱落、地板隆起、吊顶设备掉落、玻璃震碎等震害为主。调查结果表明,与以往地震不同,Ⅷ度区内仅有的三个大跨度结构均发生不同程度的破坏,其中一个结构出现节点破坏,此次地震中大跨空间结构非结构构件震损尤为明显,非结构构件设备损失最为严重。另一个不同于以往地震震害的是位于Ⅵ度区山坡上的木结构非结构震害明显比坡下要严重一些。     

地形坡度和高程变异系数在识别墨脱活动断裂带中的应用

喜马拉雅东构造结位于青藏高原东南端,是欧亚板块与印度板块碰撞、会聚的地带,其内部的南迦巴瓦峰地区是喜马拉雅山东段的最高山峰,雅鲁藏布江围绕南迦巴瓦峰形成一个"几"字形的大转弯。南迦巴瓦地区东侧的雅鲁藏布江河谷位于喜马拉雅山的南麓,属于亚热带湿润气候区,分布有茂密的热带雨林植被。该地区的阿尼桥右旋走滑断裂带是南迦巴瓦构造结的东边界断裂。利用30m分辨率的DEM数据,在Arc GIS软件平台上获得了南迦巴瓦及其周边地区的地形坡度和高程变异系数2个定量地貌参数。在地形坡度分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江东西两岸的山体地形为坡度>30°的陡坡,在陡地形坡度的背景下,存在NE走向、断续分布的坡度为5°～25°的缓坡条带。地形高程变异系数分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江两岸地形为高程变异系数>0. 9的高地形起伏区,在高地形起伏区的背景上,发育NE走向、断续分布的高程变异系数为0. 2～0. 9的缓地形起伏条带。通过野外地质地貌调查和探槽开挖,发现上述地貌参数异常条带处为活动断裂通过的位置。上述工作表明,地形坡度和高程变异系数2个地貌参数的定量分析有助于发现地形坡度大、植被覆盖严重、剥蚀强度大的地区的活动断层。