利用多子波方法对宽频带地震数据的时间残差进行多信道估计

介绍了一种用于估计地震台阵数据到时残差的多信道处理的新方法。该方法综合了3种传统台阵处理方法的特点:频率域波束形成、时间域波束形成和主成分分析。首先对数据进行多子波变换,从而产生一组窄频带地震图。我们利用多子波变換替代加窗的傅里叶变换,以控制时间和频率的分辨率。我们还使用了一种波束形成程序,对转换过的、按时间排齐的数据进行主成分分析。主成分矢量值和成对数值被用来计算衡量波外形相似的相干性。主成分矢量的相差可作为数据与平面波模型拟合偏差的一种量度。相位差可以直接转换成时间差,但它们只能分辩一部分波长。因此,我们的方法是从较低的分析频带移至较高的分析频带的逐步分析法。我们提供了两个实例来说明这种方法在很宽的时空尺度范围均可采用。第一,1994年的玻利维亚深源地震期间,我们测定了一组覆盖南加利福尼亚大部分地区的宽频带地震台的时间残差。时间残差的范围为2s,将它们消除后,我们可以在1.0Hz上把数据叠加。第二,我们研究了在土库曼斯坦的直径不足1km的地震台阵的高频传感器记录的地方震数据。我们发现,时间残差范围只有0.02s,将其消除后,我们显著地改善了信号的主频数据的叠加。     

用宽频带数字地震资料研究陕西地区的应力场

利用西安数字地震遥测台网记录的宽频带数字地震资料,应用断裂力学理论与谱分析方法,首次测定了陕西地区中地震的应力降和区域剪切应力值。结果显示陕西地区存在几个应力值较高的地区。最后对其与地质构造及地震活动性之间的关系进行了探讨。     

地面多分量地震数据P/S波分离的深度学习方法

多分量地震记录P/S波分离是多波地震数据处理的关键技术环节.常规方法大多依据两种波模式视速度或偏振特征的差异,基于信号分析或偏振投影实现模式解耦.在许多实际的地震-地质条件下,这些基于信号特征假设或表层参数模型的P/S波分离方法往往不太有效.为此,本文将各向同性介质条件下的地面多分量地震数据P/S波分离视为非线性的逐点预测问题,借助深度神经网络强大的特征提取能力进行求解.以国际标准模型为基础,提出了创建弹性参数样本库和P/S波分离标签数据集的有效方法.实验表明,丰富的训练样本保证了深度神经网络的泛化性能,在测试数据体上取得了明显优于经典的偏振投影分离方法的处理效果,而且摆脱了对表层介质参数的依赖性,为多分量地震数据反射PP波和PS波成像提供了有效的技术支撑.

     

基于区域宽频带和近震波形数据的多点源反演——以2016MW7.1日本熊本地震为例

中强度(M6—7)地震可以对人类社会基础设施和生命财产造成威胁,并且其发震频率要远高于M8+地震.从震源物理的角度来说,此类地震的发震断层的几何形态和破裂过程往往较为复杂.因此,准确地确定此类地震的震源参数对地震防治和了解震源物理都具有重大意义.作为承接地震单点源解和有限破裂模型的桥梁,地震多点源解可以为有限破裂模型反演提供可靠的断层几何,并有效地帮助约束破裂的时空演化过程.本文基于马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)非线性反演算法,将一种多点源波形反演方法的适用范围从近震距离推广到了区域距离,并验证了利用余/前震(或历史地震)对地震波传播路径进行校正的有效性.我们将改进后的方法应用于具有代表性的2016 MW7.1 熊本地震的研究中.结果发现,利用一个MW6.0和一个MW5.4的前震,可以对半径100 km范围内强震记录和 1000 km内的宽频带记录进行有效的路径校正,筛选出现有速度模型所适用的地震台和震相,并且可以确定波形拟合中高质量 Pnl波和面波所能利用的频率上限,即高达 0.3 Hz(Pnl)和 0.2 Hz(面波).研究结果还显示区域宽频带数据反演的结果和强震+高频 GPS数据结果有高度的一致性,验证了将该方法推广到区域数据反演的可行性.对熊本MW 7.1 主震的反演结果显示,在反演所用的频段,我们需要至少四个子事件来表示该地震的运动学过程.第一个MW 6.7 子事件发生在地下 12 km深的 Hinagu断层上,并具有高倾角的纯走滑位错解;第二(MW 6.7)和第三个(MW 6.7)子事件的深度均为7 km,其走向和Futagawa断层一致并有一定的正断滑移成分;最后一个子事件(MW 6.6)最浅(1～2 km),也具有最强(滑动角＝－137°)的正断滑移成分.这些子事件揭示了发震层的厚度随着主震向东北方向的破裂传播距离增加而变薄,并且其深度随着破裂位置靠近 Aso火山而变得越浅.当使用离断层最近的0701 高频 GPS台站时,五点源反演可以分辨出在破裂最后阶段沿一个次级断层的传播,我们认为该断层分叉现象有可能对地震的停止起到了关键性的作用.     

利用深反射地震数据构建的多阶面波频散曲线反演近地表横波速度结构——以跨班公湖—怒江缝合带深反射地震资料为例

深反射地震剖面法为了获取深部结构特征常常采取大的偏移距采集数据.目前公开发表的相关资料中,鲜有利用深反射地震炮集数据获取近地表的结构特征.为此,本文通过正演测试了相关数据处理流程,即利用有限差分正演了起伏地表模型的大偏移距地震单炮弹性波场特征,通过共检波点域面波信号F-K频谱叠加构建新方法,从深反射地震数据集中提取了高品质的多阶面波频散曲线,再利用多阶面波联合反演获得了近地表的结构特征.在前述正演流程基础上,利用跨越班公湖—怒江缝合带的SinoProbe深反射地震剖面中的实际炮集数据,求取了基阶和一阶瑞利波频散曲线,联合反演后得到近地表横波速度结构.该结果与初至波走时反演获取的纵波速度结构具有较好的一致性,且在近地表的浅层分辨率较纵波速度结构特征更高,而更与已有地质认识相吻合.本文提供的相关数据处理流程表明利用深反射地震炮集数据,也能够获取近地表浅层的横波速度结构.

     

利用深反射地震数据构建的多阶面波频散曲线反演近地表横波速度结构——以跨班公湖—怒江缝合带深反射地震资料为例

深反射地震剖面法为了获取深部结构特征常常采取大的偏移距采集数据.目前公开发表的相关资料中,鲜有利用深反射地震炮集数据获取近地表的结构特征.为此,本文通过正演测试了相关数据处理流程,即利用有限差分正演了起伏地表模型的大偏移距地震单炮弹性波场特征,通过共检波点域面波信号F-K频谱叠加构建新方法,从深反射地震数据集中提取了高品质的多阶面波频散曲线,再利用多阶面波联合反演获得了近地表的结构特征.在前述正演流程基础上,利用跨越班公湖—怒江缝合带的SinoProbe深反射地震剖面中的实际炮集数据,求取了基阶和一阶瑞利波频散曲线,联合反演后得到近地表横波速度结构.该结果与初至波走时反演获取的纵波速度结构具有较好的一致性,且在近地表的浅层分辨率较纵波速度结构特征更高,而更与已有地质认识相吻合.本文提供的相关数据处理流程表明利用深反射地震炮集数据,也能够获取近地表浅层的横波速度结构.