江苏东海深井观测地震波形及其信噪比研究

为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示：由于观测研究站周围强烈的噪声扰动,地面地震仪记录中无法识别M_L0.8地方震波形,而深井地震仪可清晰地记录到该小震波形,且深井地震仪可观测到较地面地震仪更多的零级或负震级地震;井下三组不同深度地震仪所记录波形的信噪比均远高于地面地震仪,且不同深度地震波形信噪比的平均值随仪器深度的增大而增加。井下1 559.5 m处的地震仪的波形平均信噪比为69.20 dB,2 545.5 m处的信噪比达到74.15 dB,均达到高保真波形的信噪比值,这说明1 500 m深处地震仪所观测到的波形可以有效地避免地面干扰,因此深井地震观测能够提供高信噪比的波形资料,为研究震源过程和场地效应等提供真实可靠的基础资料,这也预示着深井观测将促进深井地震学的研究与发展。     

近年首都圈地区中小地震震源机制解及其特征分析

利用Snoke的初动加振幅比方法和59个3分量数字化测震台站记录到的1028条地震波形资料计算了首都圈地区2002～2004年1月41次中小地震的震源机制解,并用随机模型等方法对震源机制解的可靠性做了检验.结果表明该区的震源机制具有一定的区域性特征,如唐山地区以逆断层性质为主,北京-天津地区以正断层性质为主.     

感应式磁力仪磁暴数据分析

本文对子午工程感应式磁力仪(SCM)与传统磁通门磁力仪(GM4)记录的磁暴基本特征进行对比分析,GM4记录的波形不论在磁场平静时还是在磁暴时,各个台站波形相关性很高,GM4记录到完整的磁暴变化形态,SCM记录的磁暴非常规磁暴变化形态.SCM在磁场平静时波形相关性很低,磁暴时各个台站波形相关性很高,可能是由于SCM分辨率较高,磁场平静时记录到更多的台站背景噪声.GM4和SCM磁暴时,Z分量急始方向都向上,且各个台站一致,GM4的H水平分量急始方向向上,而SCM的X分量急始方向朝下,这是因为GM4的H分量探头朝向地磁北极,而SCM探头方向朝向地理北极.磁暴时,GM4的H差分结果与SCM的X分量数据相关性很高,GM4的Z分量与SCM的Z分量差分结果相关性并不高,这可能是因为:(1)磁暴时H水平分量或者X分量表现比较明显,而Z分量虽然有变化,但是变化不如H分量剧烈,(2)GM4的三分量探头集成在一个探头盒中,且有水平泡等保证水平,正交性较好,而SCM的Z分量安装时是安装在一个垂直的坑中,而三分量是否严格正交没有经过检验,可能由于安装方法存在误差,造成GM4的Z分量差分结果与SCM相关性不高.     

天山地区ML≥3.6(K≥9.9)级地震目录定位精度及质量统计检验

采用统计检验方法 ,将天山地区 ML≥ 3.6 (K≥ 9.9)级地震目录与 ISC、NEIC、中国历史地震资料汇编、新疆地震目录进行对比检验 ,结果表明 :天山地震目录与 I、N、Z、X地震目录的发震时刻及经纬度值无明显差异 ;天山地震目录给出的发震时刻、震源位置精度比其它任何一个地震目录都高 ;参检的各地震目录给出的震源深度离散度大 ,稳定性差 ;天山地震目录具有较高的可信度和可靠性     

深度神经网络拾取地震P和S波到时

从地震波形数据中快速准确地提取各个震相的到时是地震学中的基础问题.本文针对上述问题提出了利用深度神经网络拾取到时的新方法,建立了用于地震到时提取的17层Inception深度网络模型,在对原始三分量数据进行高通滤波和归一化处理后输入网络直接输出到时信息.整个过程基于神经网络自适应提取波形特征,自动输出结果.通过对100组加了不同强度的噪声数据进行了可靠性检验,相比于其他方法神经网络方法对于噪声具有较高的容忍度以及稳定性,并且与地震目录数据有较高的相似性.相比于AR-AIC+STA/LTA,深度神经网络虽然运算速度稍慢,但整个过程不需设定时窗与阈值,同时具有更高的可用性,并且可以迭代升级以提高精度.此方法作为人工智能方法,为波形到时拾取提供了新思路.     

上海崇明长江农场深井综合地震观测系统地磁观测数据质量分析

对上海崇明长江农场井深约460m的深井综合地震观测系统中的地磁观测数据进行质量分析。通过对该系统2套地磁仪以及相距约12km的三烈中学台地磁仪的时序图、相关性、频谱以及等效背景噪声水平对比分析,得出:(1)上海深井综合地震观测系统中用膨胀水泥固定在井深约460m岩石中的地磁仪工作正常,未受同一耐压腔体内应变仪、地温计、空隙压计传感器和安装在同一个钻孔内深度为430m左右的地震仪、倾斜仪传感器和系统影响,且相距60m远的长约400m的井下套管对其相对变化也未产生扰动;(2)长江农场深井地磁观测的等效背景噪声水平明显小于三烈中学台,开展深井地磁观测既能节约经费又能获得高于地表的观测数据质量,是值得推广的建设方式。     

井下磁力计的研制

如何提高观测的信噪比,克服在人类社会工业化、城市化、现代化发展中带来的交通、工业等人为高噪音的影响,分辨微小地震和来自地下微弱的地球物理信息,是当代地球物理面临的重要研究内容.开展深井观测是提高观测精度的有效途径.为此中国地震局研制了井下集成综合观测系统,地面主机用RS-422总线与井下各传感器进行实时数据通信.在井下...     

sPL,一个近距离确定震源深度的震相

实际地震波形观测表明,对于大陆结构相对简单的地壳中的地震而言,有一震相出现在P 波和S波之间.一般在30~50 km附近发育得较好,其能量主要集中在径向分量,而垂向分量的振幅相对径向要小,切向分量上的振幅很弱,且波形以低频为主,通常没有P波尖锐.在利用FK方法计算合成地震图的基础上,发现该震相是由S波入射到自由地表形成水平传播的P波(文献称为surface P wave,自由地表P波)或者包括S波入射到地表后形成的多次P波或其散射震相.由于该震相是由S波和P波之间耦合而形成,本文将其定义为sPL(s coupled into P) 震相.理论波形研究表明,sPL相对直达P波的到时差对震中距离不敏感,而随着震源深度的增加几乎呈线性增加,因此可以很好的约束震源深度.本文以2005年江西九江地震为例,证实了sPL确定震源深度的可行性和可靠性.在观测到sPL震相的情况下,离震源50 km以内的一个三分量地震台站的波形就可以帮助获得可靠的震源深度,而不需要精确的震中距离.由于sPL震相出现距离较近,对于较小(三级以上)的地震也可以应用,因此在稀疏台网布局情形下sPL对于确定中小地震深度应该具有很好的应用意义.     

数字波形地震预测辅助分析软件

自"九五"以来中国地震局在中国大陆不同地区建立了大量的数字化地震观测台站,为地震预测和数字地震学的研究工作提供了海量的可靠的数据资源.利用这些数字化波形数据目前已开展了大量的地震预测研究工作,取得一系列成果,为地震预测提供了新的思路和方法.为此,在地震预测和数字地震学相关研究工作中,数字波形分析方法及其相关处理软件对于地震波信息的挖掘变得越来越重要,基于此原因研制了<数字波形地震预测分析软件系统--wavePRED Version 2007>.通过一段时间的检验和应用,认为该软件可作为地震预测和数字地震学研究工作中一款分析工具.本文首先概述了利用数字波形进行地震预测工作的重要性及其存在的一些问题,然后介绍了wavePRED系统的研制意义、设计目标、研制思路、系统具有的一些特点、构建系统的框架体系、操作界面、技术特点、方法与功能等,给出了该系统的应用实例,最后对软件中存在的问题进行了讨论,也对软件的未来前途进行了美好展望.     

1998年4月日本伊东近海震群期间观测到的旋转运动

在日本伊豆半岛的伊东近海1998年4月震群期间,我们在近场地区观测到了地面旋转和平移运动的6个分量。为了检验我们使用MotionPack传感器观测结果的可靠性,我们安装了8301F传感器,即灵敏度比MotionPack传感器高的惯性角位移传感器。MotionPack的噪声水平远高于8301F的噪声水平,但这些信号分量的波形却相互相当相似,说明MotionPack记录旋转速率正确,但噪声较高。我们的观测使人们知道了垂直轴周围最大旋转位移和最大平移速度之间的线性相关。围绕垂直轴旋转运动的波形与平移水平速度的波形类似,说明最大值之间线性相关。这些旋转运动远大于由圣安德烈斯断层台阵数据计算的旋转运动。这种大差异可由下列一种或一种以上作用来解释:单一回转仪测量和台阵观测所得旋转运动空间尺度的差异;记录伊东近海震群的台站受陡峭地形的影响;圣安德烈斯断层和伊东近海震群区之间成熟度的差异。     

Reflection multi‐scale envelope inversion

Sufficient low‐frequency information is essential for full‐waveform inversion to get the global optimal solution. Multi‐scale envelope inversion was proposed using a new Fréchet derivative to invert the long‐wavelength component of the model by directly using the low‐frequency components contained in an envelope of seismic data. Although the new method can recover the main structure of the model, the inversion quality of the model bottom still needs to be improved. Reflection waveform inversion reduces the dependence of inversion on low‐frequency and long‐offset data by using travel‐time information in reflected waves. However, when the underground medium contains strong contrast or the initial model is far away from the true model, it is hard to get reliable reference reflectors for the generation of reflected waves. Here, we propose a combination inversion algorithm, i.e., reflection multi‐scale envelope inversion, to overcome the limitations of multi‐scale envelope inversion and reflection waveform inversion. First, wavefield decomposition was introduced into the multi‐scale envelope inversion to improve the inversion quality of the long‐wavelength components of the model. Then, after the initial model had been established to be accurate enough, migration and de‐migration were introduced to achieve multi‐scale reflection waveform inversion. The numerical results of the salt‐layer model and the SEG/EAGE salt model verified the validity of the proposed approach and its potential.     

测震数采仪记录的钻孔应变

A seismometer data acquisition unit has been used in the Changping seismic station to record the output of a strainmeter.The output of a strainmeter was sampled at a rate of 100/sec by seismometer acquisition from the original rate of 1 per minute.Plenty of high frequency sampled data was recorded.The minute value curve calculated from the seismometer acquisition are consistent with that of the original data sampled by the strain acquisition system.More complete waveforms were recorded with a higher sampling rate,and seismic phase parameters calculated by using higher sampling rate strain seismic waves are also in consistency with the results of its predecessors.Spectra of the strain seismic waves are compared with that of seismic waves recorded by a seismometer in the Shisanling seismic station,and their trends are almost the same.Besides,some lower frequency components still exist in strain seismic waves.     

在地震预测研究中使用GPS和震源机制资料的问题探讨——与王秀文等商榷

针对"山西地区应力场变化与地震的关系"一文,本文指出:(1)P波初动存在误读的可能,出现矛盾符号是正常的;(2)地震仪器极性也可能反向,不校核可能会导致错误的震源机制解.还讨论如何正确地表示震源机制随时间的变化.分析认为GPS观测结果若不认真考虑观测误差、模型误差以及应变信息的层次,所得结果可能会与震源机制解反演的区域...     

首都圈地区中小地震全波形震源机制反演

目前对首都圈地区中小地震的震源机制研究所用的方法主要有P波初动极性法、 振幅比法及波形反演方法。 前两种方法只利用了波形中很少量的信息, 且对于稀疏台阵效果较差, 而传统的波形反演法也仅利用了波形的部分信息, 且对于震级、 数据资料等有一定的要求。 为克服上述传统方法中的局限并进一步提高震源机制解的准确性, 本文采用一种新的综合利用上述各种信息的全波形匹配方法来反演首都圈地区中小地震的震源机制解, 提高反演解的可靠性。 为了检验所使用的全波形匹配震源机制反演方法的可靠性, 我们首先进行了合成数据测试, 结果表明全波形匹配方法可以得到稳定可靠的震源机制解。 利用新的全波形匹配方法计算了2019年4月北京发生的两次地震震源机制解, 并结合活动断裂进行分析。 将新的全波形震源机制反演方法应用于首都圈地区2015年以来的22个地震(2.2≤M≤4.3), 并对22个地震的震源机制解及应力轴分布进行了分析, 与前人研究结果具有较好的一致性。     

地震计性能测试装置的研制

研制一个地震计性能测试装置，使其在地震计的生产过程中提供仪器的频响特性曲线及三分量一致性，提供更方便可靠的测试手段。结合目前现有的电法标定原理以及数据处理理论，给出测试装置的原理、硬件电路、软件设计以及结果分析。     

典型地震波形特征分析——利用超宽带数字地震仪JCZ-1

使用超宽频带JCZ-1型地震计记录到的不同震中距、不同类型的地震波形,通过对这些典型地震波形的分析,得到JCZ-1型地震计除震中距1 000 km的特大地震不能很好记录外,均能够较好记录不同震中距及不同类型的地震波形.     

On the calibration of feedback broadband seismometer FBS-3A with current signal

IntroductionWith the time passing by and the environment changing, the characteristics of the components in a seismometer may change a little to some extent because of some certain reasons. Therefore the reliability of a sensor(s output may lower the reliability and a wrong result may also be produced if these changes are not realized and controlled or adjusted in time. Hence, the seismometers must be calibrated either before leaving factory or in use, so as to check the parameters and the cha…     

利用面波波形模拟探测中国大陆地壳和上地幔波速结构的分区特征

对穿过中国大陆东部、中部、北部和西部4个不同地区的8条地震射线路径的波形进行拟合分析,反演得到了各路径下方的一维平均波速结构.反演得到的地壳和上地幔波速结构表现出明显的分区特征,该特征与已知的大地构造单元和已有的研究成果吻合较好. 表明面波波形拟合方法是一种可靠的探测地壳和上地幔波速结构的方法,且比单纯利用基阶面波频散对上地幔结构探测更具优势.      

FBS-3A型反馈式宽频带地震计电流标定方法研究

随着时间的推移和环境条件的缓慢变化，地震计各部件的性能参数会有所改变，及时了解这种变化并加以控制和调整，有助于提高地震计输出结果的可信度．所以，一台地震计无论在交付使用前，还是在使用过程中，都需要进行标定．目前，比较常用的标定方法有方波电流标定和正弦电流标定．本文从系统分析的角度出发，在分析得到地震计传递函数的基础上，将方波电流标定和正弦电流标定过程进行理论抽象，进而在复频域对两种电流标定过程进行仿真推导；并在此基础上，讨论了方波电流标定输出曲线与地震计固有参数之间以及正弦电流标定的稳态输出与标定电流之间的关系，并且论述了两组特定频率正弦电流的标定输出之间的关系．最后，作为理论分析在实践中的具体应用，给出了两种电流标定过程在实际工作中的应用方法．本文旨在阐明两种常用的电流标定方法的物理意义，对地震计的调试及应用有积极的参考作用．      

利用P波初动测定地震计水平分向的定向偏差

基于P波质点振动方式和初动方向,设计一种测定地震计水平分向定向偏差的方法。通过旋转两水平分向波形获取P波优势能量方向,将旋转角度与地震方位角进行比较,得到地震计水平分向偏离正北方向的位置。再以地震计垂直向初动和已知震中确定台站初始速度的方向（即向源或离源方向）,依此初始速度方向在地震计坐标系中的位置,与水平分向实际记录初动符号所代表的方向进行确认,即可认定地震计水平分向的极性,进而确定地震计水平分向任一极性偏离的角度。