鹤岗地震台阵勘选数据分析

作为"一带一路"地震台网项目的子项目,鹤岗地震台阵区域位置特殊,在地震监测中担负着重要使命。2019年,黑龙江省地震局采用Reftek-130B地震数据采集器和CMG-3T宽频带地震计,完成台阵前期勘选工作,连续波形记录时间30天以上,波形记录质量良好。利用该台阵已勘选的15个点位连续波形记录,估计各点位功率谱,通过绘制概率密度函数图和单频曲线,初步分析该地区背景噪声变化特征。分析结果表明,各勘选点位的噪声功率谱密度相对稳定,部分点位受人类活动影响,在10 Hz以上存在突变,3-5、3-6、4-4子台高频变化较为明显,勘选点位的背景噪声变化特征可为今后的地震台阵建设提供依据。     

黑龙江省地震科学台阵背景噪声特征分析

2019年黑龙江省完成"一带一路"地震科学台阵项目中台址勘选工作,基于科学台阵中136个台址的地面运动噪声数据,通过计算不同频段范围内背景噪声记录的加速度功率谱密度,研究不同环境噪声下科学台阵记录数据的地噪声特征及其台基响应。结果表明：黑龙江西北和东南部地区地面运动噪声水平低,观测环境较好;中部和东北部地区噪声水平较高,大庆地区尤为严重。勘选结果真实反映了黑龙江区域内的背景噪声分布,使我们对本区域地噪声水平和干扰因素有了新的认识。     

福建地区环境噪声特性研究

为进一步加强对福建地区噪声特性的认识以及提升台站地震观测质量,计算了2014年福建地震台网宽频带地震仪连续观测数据的功率谱概率密度函数,并分析其影响因素和不同频段时空变化特性。结果表明:人文噪声平均水平最高地区位于福建沿海福州至厦门一带,07:00—18:00的功率谱密度要明显高于其它时间段,12:00左右出现间歇性低谷期,夜间有不同程度的降低,日变化除了在春节假期大幅下降外,均处于较为稳定态势;福建地区次级微震主要成分是Rayleigh波,主频约为2.7 s,主微震主频约为16 s,次级微震平均水平最高地区也位于沿海一带,向内陆方向呈衰减趋势,其日变化明显,与台风和潮高有较高的相关性。     

华北地区地震震源机制分区特征

利用华北地区（北纬36°—42°;东经111°—125°范围）2010年1月至2014年6月≥M_L2.5的918个地震事件波形资料,采用FOCMEC方法计算震源机制,根据参与计算的清晰初动数量及振幅个数,以及在分别采用5°、10°、15°不同步长搜索震源机制解结果必须为同一组接近解的原则,我们共得到572个可靠的震源机制解.对于震级相对较大且波形低频部分信噪比较好的地震,同时采用TDMT全波形反演方法反演了矩张量,最终得到14个地震的矩张量,并与利用FOCMEC方法得到的震源机制解进行了比较.同时我们还搜集了1937年以来华北地区中强地震的震源机制解结果.根据震源机制类型特征及构造特点,我们从空间上对震源机制结果进行了分区分析.结果表明：研究区内中小地震的震源机制类型相对复杂,但仍能看出中小地震震源机制有显著的分区特征,震源机制主要类型是正断型和走滑型,并且大部分正断型震源机制分布在山西断陷带、唐山老震区、海城老震区内.该现象表明研究区内主要变形以平移和拉张为主;同时通过大于4级以上地震震源机制类型主要为走滑型可得出,走滑型应力在华北地区应力场上占绝对优势,但是局部地区的正断型应力也比较显著,比如山西断陷带、海城老震区、唐山老震区、渤海内（烟台—蓬莱段局部地区）.

     

浙江临安地震台阵勘选测试与背景噪声水平分析

在大中城市周边建设地震台阵,可解决城市内地震监测台站建设不便和背景噪声高等问题,增强人口密集区的地震监测能力。杭州湾地区沉积层较厚,建设基岩地震台站不够现实,为适应长三角区域的一体化发展,增强该区地震和非天然地震的监测能力,在浙江临安建设地震台阵。使用GL-PS60一体化宽频带地震计进行测点勘选工作,利用Welch平均周期法,对9个子台进行背景噪声功率谱估计。结果发现,背景噪声功率谱相关性较好,且与全球噪声模型一致性较好。在台阵勘选过程中,于2017年4月12日和13日分别记录到临安4.2级地震及菲律宾远震事件,波形清晰,表明初选台址效果较好,符合地震台阵建设要求。     

台基观测方式对地震台站背景噪声影响分析

重庆地区3个地震台站经改造后,台基类型由深坑观测改变为地表观测。分别计算3个台站改造前后的噪声功率谱密度（PSD）及相应的概率密度函数（PDF）,通过噪声功率谱平均噪声曲线,评估3个台站台基背景噪声变化情况。计算结果表明,3个改造台站环境噪声水平有所增加,尤其在2 Hz以上的频段,其中合川云门台（YUM）最大增加9 dB,开县临江台（LIJ）最大增加10 dB,忠县善广台（SHG）最大增加4 dB。目前,3个台站1—20 Hz频带范围内环境噪声水平仍符合观测规范要求,但改变台基观测方式后,传感器接收到人为干扰噪声信号更丰富。因此,开展地震台站建设、改造施工要慎重改变台基观测方式。     

华北地区中小地震重新定位和地震活动特征研究

选取了华北地区1978—2011年289个台站记录到的24753个地震事件, 使用双差定位方法对这些地震进行了重定位, 获得了20512个地震的重定位结果, 平均定位误差在EW、 NS、 UD方向分别为0.54 km, 0.57 km和0.57 km。 相比于初始结果和绝对定位结果, 双差定位结果在平面上分布更集中, 沿断裂分布特征更加明显, 震源深度也更加合理。 通过剖面分析, 张北地震带、 唐山地震带、 邢台地震带均为高倾角断裂, 南部剖面6震源深度分布有随时间变浅的趋势。 通过与前人的研究结果进行对比, 本次研究使用的时间较长, 地震数量较大, 得到了更加可信的结果。     

汶川地震区地壳速度相对变化的环境噪声自相关研究

2006年中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区(100°E～105°E, 26°N～32°N)布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵.本文利用川西流动地震台阵29°N以北地区的137个台站2007年1月至2008年10月的连续三分量地震环境噪声记录,研究了汶川地震震前震后地壳速度变化特征.借助川西台阵的密度优势,我们针对单台三分量噪声自相关函数和单台不同分量间的互相关函数,利用互谱移动窗技术,在0.33～1 Hz频带范围内测量了经过50天滑动平均的相关函数与长时间平均参考相关函数的走时变化率,进而求得地壳浅部速度随时间的相对变化,并得到其空间分布特征.本文结果表明,利用环境噪声自相关方法可以得到与互相关方法基本一致的同震速度变化分布图像,同震速度变化分布与同震体应变具有明显相关性.具有更高空间分辨率的噪声自相关研究进一步发现,在鲜水河断裂和龙门山断裂交汇区存在同震速度增加区,这个区域与同震库伦应力变化和地表形变观测预测的周边断层库伦应力增加区一致.我们的研究发现,同震库伦应力增加效应的持续时间大约为2个月左右,在此之后,区域应力场逐渐恢复为普遍的应力下降.     

华北地区地震活动间歇性的一些特征

从地震活动间隔时间和等待时间的角度出发,结合1970～2003年华北地区的地震活动,对其5 0级以上地震、5 4级以上地震和6 0级以上地震活动的等待时间特征进行了分析,并给出了地震活动次数百分比随等待时间变化的等值线特征,最后简略地介绍了历史地震活动的一些特征。     

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。      

利用背景噪声进行地震成像

利用长时序列背景地震噪声进行地震成像是最近的一项创新成果,它摆脱了传统方法须依赖地震获取地壳上地幔高分辨率信息的限制。新方法被称为背景噪声层析成像（ANT）,主要用于地震面波。随着背景噪声层析成像技术在最新部署的地震台阵（如美国台阵地球透镜项目）资料解释中的应用,更高分辨率的地壳上地幔地震模型已赫然显现。     

华北科学探测台阵背景噪声特征分析

利用华北科学探测台阵180多个宽频带台站2007年的连续记录,得到了台站之间噪声互相关函数.通过对三个分量记录的相关运算,获得了Rayleigh波和Love波的经验格林函数,分析了其信噪比随周期的变化和高信噪比台站对的方位分布.利用经验格林函数的非对称性和聚束方法,研究了华北科学探测台阵地震噪声的方位分布,及其季节变化特征.尽管噪声源的分布随季节有轻微变化,但全年的分析结果表明,10～32 s周期内华北台阵的地震噪声源在各个方向上的分布近于均匀,这为利用噪声成像提供了理论前提.     

华北地区基于噪声的瑞利面波群速度层析成像

本文利用华北地震科学台阵2007年1~4月份、190个宽频带和10个甚宽带垂直分量的地震噪声数据,通过互相关方法提取了瑞利面波的经验格林函数,用多重滤波方法测量了瑞利面波的群速度频散曲线.我们将研究区域划分为0.5°×0.5°的网格,利用噪声层析成像方法得到了研究区域7 s、12 s、16 s、23 s的瑞利面波群速度分布图像,所得结果较好地揭示了地壳内部、尤其是浅部地壳的横向速度变化.研究表明,短周期的群速度分布同地表地质结构、地形密切相关;华北地区的地壳结构具有明显的横向不均匀性,华北盆地及山间的沉积盆地显示出低速异常,而基岩广泛出露的太行山和燕山隆起区,呈现高速异常;多数强震(M≥6.0级)都发生在高群速度与低群速度的过渡地带.     

背景噪声频散曲线测定及其在华北地区的应用

利用华北地震台阵垂直分量的观测资料,采用滑动绝对平均方法对资料进行预处理,通过互相关方法从背景噪声中提取瑞利面波的格林函数,开发了群速度频散曲线的自动提取工具,测量了位于华北盆地、燕山隆起和太行山隆起的3条频散曲线,反演得到了3个区域的S波速度结构．研究分析表明,滑动绝对平均方法可以有效降低地震和台站附近干扰源的影响．为了得到可靠的层析成像结果,应计算格林函数的信噪比,选择高信噪比的格林函数测量其频散曲线,进行层析成像反演．当信噪比大于7时,一般都能得到稳定可靠的频散曲线．群速度频散曲线的最大可信周期(Tmax)与台站间距有关,华北地区最大可信周期以不超过台站间距的1/12为宜,周期大于Tmax时不同月份测得的频散曲线变化较大．     

中国东北地区噪声层析成像

中国东北地区是中国唯一的深震孕育区,获取该区的壳幔结构,对于研究板块俯冲、深震以及火山活动等有重要的科学意义.本文利用该区159个固定台站2011年1月至2012年6月和27个流动台站2011年1月至2011年6月间的垂向波形连续记录,计算了台站间的预估格林函数,并采用基于连续小波变换的时频分析方法,测量了双台路径上瑞雷波的群速度和相速度频散曲线.通过质量控制和筛选,最终得到了2204条路径上周期5~40 s的群/相速度频散曲线.检测板测试表明,反演结果可以达到2°×2°的分辨.利用Ditmar & Yanovskaya反演方法,我们得到了研究区（105°E—135°E,39°N—52°N）周期8~30 s的瑞雷波的群速度和相速度分布图.不同周期的群/相速度分布图,反映了不同深度S波速度的横向变化情况.研究结果显示：中国东北地区的地壳上地幔S波速度结构存在横向非均匀性.短周期（如8 s）的群/相速度分布与地表地质构造具有明显的相关性,具体来说,山区显示为高速,沉积盆地显示为低速;随着周期的增大（如15 s,22 s）,地形的控制作用相对减弱;较长周期（如30 s）的群/相速度分布与地壳厚度密切相关.     

基于中国内陆大孔径地震台阵的Rayleigh面波噪声源分布特征研究

Rayleigh面波地震背景噪声成像技术已被成功运用到全球范围不同尺度的地球内部结构的研究中,并以背景噪声场是时空均匀分布为前提假设.然而真实的噪声源分布的时空非均匀性将导致经验格林函数提取存在偏差,最终影响噪声成像结果的精准性.近年来,噪声源分布特征研究逐步成为提高噪声成像精准度、深化地震背景噪声成像的关键问题.本文利用频率-波束域分析法对中国西北地区的一个大孔径台阵（WuTan Array,简称WTA）在2014全年的垂直分量连续记录做了聚束分析,研究了Rayleigh波噪声源分布特征.结果显示：WTA台阵成功探测到了10~20 s周期范围的来自于全球不同方位的Rayleigh波噪声信号,其源区分布具有明显的季节变化特征：冬季集中分布在北大西洋方位,而夏季则转为印度洋方位噪声信号最强.此外,Rayleigh波噪声源区空间分布还表现出一定的频率依赖性,即在较低频段（0.0488~0.0635 Hz）在北大西洋、北太平洋、印度洋及西太平洋四个方位均有分布;而在频率较高频段（0.0928~0.1025 Hz）则集中分布于西太平洋方位.Rayleigh波噪声源时空分布特征和频率依赖性与海洋活动本身的季节性变化和频谱特征有关.并初步推测本文所观测到的Rayleigh波是由加剧的海浪运动直接作用于海岸、大陆架或海底而激发产生的第一类地脉动噪声信号.

     

华北克拉通中部地区背景噪声成像

利用华北地区的流动与固定地震观测台阵在2007年1月~12月期间的垂直分量记录,采用背景噪声层析成像方法获得了华北克拉通中部地区6~40 s的相速度和群速度分布图像.成像结果显示研究区地壳以及上地幔的速度结构存在很大的横向不均匀性.8~16 s的相速度以及8~20 s的群速度分布图像清晰地勾绘出华北地区盆地和隆起之间的边界.华北盆地以及山西断陷带呈明显的低速异常,表明相应区域存在较厚的沉积层并且在中、上地壳内存在低速带;而太行山隆起以及鄂尔多斯高原则呈现高速异常.相速度16~25 s以及群速度20~30 s的图像显示华北盆地由低速异常变为高速异常,表明华北盆地的地壳较薄.长周期(30~35 s)相速度图像表明华北盆地的上地幔顶部存在低速异常.华北盆地较薄的地壳和低速异常(明显低于全球平均水平),可能与该地区岩石圈减薄,软流圈物质上涌有关.8~35 s的群速度和相速度图像都显示,大同火山区是一个低速异常区,可能是由目前仍在活动的岩浆的加热而引起地壳升温造成的.     

漳州地震台阵背景噪声的特性研究

对2007年10~12月在福建省漳州地区进行的勘址观测数据进行了分析,采用了均方根、功率谱、相干函数等方法对漳州地区的地震背景噪声水平进行了研究。研究结果表明,漳州台阵内环半径参考值为510m,外环半径参考值为1700m。滨临海边的台阵勘址测点噪声水平偏高,并在1.5、5.0Hz处发现明显噪声源。1.5Hz噪声源主要来自水库地区的大风引起的水波,5.0Hz噪声源来自台阵场地东北方向的发电厂。