核爆识别方法及地震台阵应用综述

随着《全面禁止核试验条约》的签订,应用地震学方法有效监测地下核试验成为科学研究的主要课题。地震观测技术的发展以及地震台阵的建设和应用使得对小当量核爆的定位、识别等成为可能。本文主要对核爆识别方法及地震台阵应用进行综述。首先介绍应用地震学知识进行爆炸识别的常用筛选步骤及方法;其次介绍地震台阵数据处理常用的聚束法、频率-波数分析法及相似系数法等方法,并分析台阵在核爆与天然地震识别中的优势;最后主要介绍中国地震台阵建设、发展及其在核爆与小震识别中的应用前景。     

台阵地震学、地震台阵与禁核试条约监测系统

本文介绍了台阵地震学的发展,国内外地震台阵的建设和工作进展以及地震台阵与全面禁止核试验条约(CTBT)国际监测系统(IMS)的关系。另外比较系统地论述了台阵地震学在地震精确定位和地球内部构造反演中的应用。     

IMS的建设背景

应中国全球地震台网建设预研项目的需求,对全面禁止核试验条约组织(CTBTO)下设的国际监测系统(IMS)进行了调查研究。研究表明:IMS地震台阵技术逐渐发展,形成了一门学科,即台阵地震学,地震台阵的应用降低了地震(爆炸)检测下限,使地球精细结构研究成为可能。     

频率-波数分析基础理论及上海地震台阵响应分析

自1960年开始,地震台阵技术迅猛发展,给地震学研究带来了新的冲击。作为一种新型的研究工具,它主要用来降低全球地震和核爆破的检测阈值和研究地球内部结构。     

台阵地震学方法及在中国IMS台阵的应用研究

中国的地震台阵建设与发展比国外晚了几十年.目前国内地震台阵正在不断地建设,而缺少的就是台阵技术,如能够把已有的台阵技术应用到我国的台阵中,就可以让台阵发挥它们应有的价值.作者根据国外的参考文献主要讨论了台阵地震学的主要技术方法并把这些方法应用到中国的IMS台阵,并给出了应用实例.结果表明,地震台阵使我们对地下结构的研究更加精细,使我们对微弱信号的识别更加轻松.如果我国现有台阵都能应用台阵地震学技术将对我国地震学和地球物理学的发展起到很大的推动作用.     

禁核试核查国际监测系统中的USRK及KSRS台阵对朝鲜地下核试验场的地震信号检测能力评估

根据禁核试核查国际监测系统中的USRK及KSRS台阵的实际记录数据,统计建立了这两个台阵的本底噪声水平分布概率模型。基于地下爆炸的源频谱模型及比例关系,对2009年5月25日朝鲜核试验在这两个地震台阵上的实际记录信号幅值进行了比例折算,得到了更小震级的“朝鲜地下核试验”在这两个地震台阵上的多频带信号幅值。在3倍信噪比检测条件下,利用概率模型法分别得到了这两个地震台阵对朝鲜地下核试验场小震级地下核试验的多频带信号检测能力。结果表明,震中距在400 km左右的两台阵对朝鲜地下核试验地震信号的检测阈值均随着频率的升高而逐渐降低,即高频段的检测能力强于低频段。这两个地震台阵的最高信号检测能力均出现在6.0—9.0 Hz频带,90%检测概率条件下,USRK和KSRS在该频带的检测阈值分别为m_b1.5和m_b2.2。      

地震学进展

简要回顾了当代地震学发展的两个方面,一是利用地震波探测地球内部.包括:现代测震技术的发展、数字地震学、地震层析成象、地震勘探和地下核爆炸侦查等;二是研究天然地震的成因以及地震灾害的预测和预防,包括:考古地震学的发展,地震活动的统计特征,地震模型、中长期地震预报等.     

哈萨克斯坦地震台阵

在哈萨克斯坦的5个现代化数字地震台阵中,4个小孔径同心圆结构的IMS简约型台阵建设、维护方便,全方位监测能力强,1个十字型结构中等孔径台阵,因对特定方位敏感,对更远距离已知核试验点监测能力更强。台阵观测场地均处于完整稳定的构造块体,内部岩石迁移性良好,噪声水平低,保证了对远处微弱地震信号的监测及各子台信号的相似性。地震检波器良好的性能,保证了台阵的地震信号记录质量和数据研究基础。采用卫星传输方式,有效保证了数据的实时性。哈萨克斯坦的地震台阵,其选址、布局、仪器、数据传输等台阵建设,为中国地震台阵发展建设提供了经验借鉴。     

聚束扫描在上海地震台阵选址中的应用

地震台阵的历史起始于５０年代末,当时其目标主要是检测核爆炸产生的地振动信号与鉴别爆炸信号和地震信号,我国地震学家在７０年代也曾对台阵作初步研究,在台阵的寻展过程中,许多新技术被引起用于信号处理,数据分析和解释,本文主要介绍频率扫描聚束及视速度扫描聚束在台阵数据处理的应用,并使用该技术在上海地震台阵选址中的具体实现。     

地震定位方法研究进展

地震定位是地震学基本问题之一,如何提高地震定位精度是地震学研究重点。本文介绍地震定位技术在国内外的研究历史及进展,对目前存在的各种地震定位技术进行分类,概述基本原理及应用。详细介绍盖革经典定位法、双差定位法和微震定位方法中的波形互相关技术和震源扫描算法,并简单介绍微震定位技术在核试验监测及定位上的应用。     

上海地震台阵数据处理及其在地震研究中的进展

本文简单介绍了地震台阵的概念、意义、上海地震台阵的布局和波数响应图以及信噪比分析,重点阐述了上海地震台阵的数据处理方法及应用,同时总结了上海地震台阵两年运行期间,在地震学研究上取得的主要成果及其未来研究趋势．     

90年代以来核爆炸地震学研究进展

本文从核爆炸事件的识别判据、核爆炸当量测定和爆炸源性质的研究、现代化地震台阵台网及自动检测技术的发展，以及利用核爆炸观测资料开展的基础地震学研究等几个方面介绍了９０年代以来核爆炸地震学的研究进展，并对这方面的发展趋势进行了讨论。     

探索统一的地震数据格式

探索统一的地震数据格式富克斯为满足将来由５００个以上台站进行观测的大范围地震实验对国际上统一的数据记录格式的需要，国际岩石圈计划（ＩＬＤ）和国际地震学及地球内部物理学协会（ＩＡＳＰＥＩ）已经组成了梅加地球流动地震台阵协会（ＭｅｇａＥａｒｔｈＭｏ－ｂｉ...     

核爆、化爆、地震识别研究综述

地震学方法是监测地下核试验最为重要的方法.为准确鉴别地下核试验,不仅包括识别核爆炸与天然地震,还包括对化学爆炸震源类型的识别.论文从核爆炸与天然地震的识别、化学爆炸与地震的识别、核爆炸与化学爆炸的识别三个方面对国内外的研究状况分别进行了综述,较为详尽地阐述了从统计分析和信号处理的角度进行研究的进展状况,并对目前的研究进展进行了分析总结,最后对未来的核爆监测识别研究的发展趋势进行了展望,提出了一些建议.     

应用小台阵资料对统计最佳事件检测的研究

介绍了检测和估计地震信号的Ｃａｐｏｎ最大似然技术。通过采用地震台阵噪声的多维自回归近似,提出了一项用Ｃａｐｏn的多通道滤波技术作为在线处理,结果表明这种适用于通 用噪声矩阵功率谱的自回归方法能很好地抑制互相关台阵噪声。作为一个例,子,用这项技术对ＡＲＣＥＳＳ台阵到的塞米巴拉金斯克小当量地下核爆炸记录进行检测。     

2006年《世界地震译丛》总目次

第1期(观测地震学专辑,译自《国际地震与工程地震学手册》)第17章观测地震学中的挑战(W.H.K.Lee)陈虹译(1)第19章陆地和海底的地震噪声(S.C.Webb)李纲译(15)第20章美国对全球数字地震台网的贡献(C.R.Hutt H.F.Bolton L.G.Holcornb)吴晶译(28)第21章地震图的结构及解释(O.Kulhanek)李纲译(44)第22章数字地震信号分析(F.Scherbaum)陈虹译(62)第23章地震台阵在地震与禁核试地震学中的用途(A.Douglas)郑建常译(70)第24章监测执行《全面禁止核试验条约》的地震学方法(P.G.Richards)吴晶译(83)第2期论文帕克菲尔德地震预报试验的成败(A…     

卫星数据在定位1998年印度核试验场中的作用

一种开放的、有应用前景的、能为监视核试验提供更多信息的商用卫星成像技术,正像传统的地震方法一样,逐渐地得到公认。与地震台阵不同,人们从空间观察,就能探查到武器试验的准备、隐蔽或与之相反的情况。对核试验前、后的信息做比较[即所谓的变量监测法(change detection)],能在一个广泛的地域内精确地指出地下核爆     

接收台阵、震源阵的传递函数与双聚束法的初步研究

根据汶川地震序列,选出距离合适、波形相关性较好的事件作为震源阵,联合永久台阵(那曲、和田台阵),进行震源阵与固定台阵组合研究,计算其台阵响应.结果表明,地震序列可以形成震源阵,按照地震台阵的特殊方法进行研究,可以提高信噪比,为揭示地下精细结构提供条件.     

诺伊迈尔台阵及其对南大西洋和南极洲地震研究的影响

于1997年南方的夏季，在南极洲毛德皇后地西部的德国诺伊迈尔基地附近布设了一个小孔径地震台阵。小孔径台阵是监测和定位地方或区域范围内微震的重要的地震学手段。地震台阵记录优于单台记录，可以直接计算地震信号的慢度矢量。另一个优点是通过各道聚束或叠加来提高信噪比。这个台阵由15个短周期垂直向地震计组成，布设成三个同心圆，最大孔径为2km，中心地震计是三分量宽频带地震计。这个台阵沿用了现有北半球台阵的设计，如挪威的NORESS和ARCESS台阵。同时在南非新萨纳四号基地布设了一个标准宽频带地震台站(台站代号为SNAA)。1998年初，在阿根廷贝尔格拉诺二号基地(BELO)布设了另外一个地震台站，SNAA和BELO台站拓展了诺伊迈尔地震台阵的孔径，使其达到1100km。该台阵建立以来，已检测到一些发生在毛德皇后地被动陆缘的地方地震。检测到这些事件说明了该台阵具有很好的监测能力并且有助于更好地了解该地区的地质构造演化。更有意义的是，现在可以检测到南桑威奇地区的地震事件，并且定位精度也大大提高。而此前在这个地区观测到的许多地震事件在全球目录中都不曾出现。     

上海地震台阵数据处理及其在地震研究中的进展

地震台阵是在与所观测地震波波长相当的孔径范围内有规则排列安装若干地震计的地震观测系统,它采用独特的地震数据处理方法,将各子台的数据会聚在一起,抑制地面噪声,提高信噪比并获取有关震源及地球内部结构的信息,从而获得比单个地震台更强的地震监测能力,特别是提取微弱地震信号的能力.同时,由于地下介质普遍为各向异性的,利用地震台阵可以研究地球内部介质的各向异性并为地球动力学提供有效的数据质量保证.目前地震台阵已成为全球地震监测网的重要部分,是一种先进的地震观测技术.应用地震台阵可监测较远处的微震事件,因而有利于对那些不宜于正当地架设台站的地区进行地震监测,特别是近海海域地区的地震监测.