海城7．3级地震前地震波动力学特征量的异常变化

本文给出对海城７．３级地震前地震波动力学特征量变化的一些最新研究结果。所研究的地震波包括体波（Ｐ，Ｓ波）、尾波和短周期地脉动三类。特征量有：体波与地脉动的波形时间线性度和空间线性度，平均半周期，频谱的峰值频率、拐角频率、相对频带宽度、相对频谱峰值、高频段的谱线斜率绝对值；尾波的时间熵、振幅比、持续时间、观测与计算持续时间差及其二阶差分、Ｑ＿ｃ值、反映介质混浊度与震源特性的系数ａ＿ｃ等。所得结果表明，三类地震波的上述动力学特征量大都在震前一至半年左右出现、有的在６－１０天乃至一天以内出现过不同形态的阶段性异常变化，因而可看作海城地震的中短期和临震的地震波前兆异常指标。     

上海地震台阵的F-K分析

频率－波数（F－K）谱分析是地震台阵数据处理基本方法之一。采用该分析方法，可以从地脉动背景中提取有用的地震信号，提高地震的定位精度。本文列举了F－K功率谱的不同计算方法，并将该方法应用于上海地震台阵所记录的地震事件。对地震和地脉动的F－K分析结果得出，地震的方位角和慢度值分别对记录长度的分布呈线性特征，而地脉动的方位角和慢度值则呈不规则分布。     

地震波动力学特征变化指标在短期地震预报中的应用

本文研究了地震前地震波动力学特征的变化，主要是波形和频谱的变化，并从中提取出可望在短期（半年以内）地震预报中应用的一些预报指标。这些指标包括：Ｐ波初始部分波形的时间线性度和空间线性度，初始段平均半周期，Ｓ，Ｐ波频谱的峰值频率，拐角频率，相对带宽度，相对频谱峰值，高频段的谱线斜率绝对值等。同时还研究了短周期地脉动的波形线性度及频谱特征量（峰值频率等）在大震前出现的短期（半年以内）和临震（９天以内）的     

震前蒙城地震台地脉动噪声的特征

对本台数字化地震观测以来记录到的典型地震,运用数字地震信号处理方法,测算每个抽选地震震前一分钟地脉动信号在时间域和频率域的特征数据,通过频谱分析法,获得了震前地脉动噪声频谱的差异性。初步研究了典型地震震前地脉动频谱变化的特征和规律,共归纳了18类震前地脉动噪声类型,按照无震平静分钟值脉动频谱特征类比典型地震震前分钟值频谱的异样变化,发现正常与异常的地脉动噪声特征,最主要的还是受震级强度和地理位置的影响较大。临震前地脉动分钟值频谱特征异常,可用于震前脉动前兆异常变化跟踪,从而利用地脉动频谱的特征参量监测地震孕育过程,为地震中长期及短临预报提供依据。     

地脉动及特殊波形的频谱特性在地震预报中的应用

利用功率谱和Ｓｏｍｐｉ谱分析方法,对大震前地脉动及震前特殊波形等记录进行了比较深入的研究,结果表明：（１）较大地震前短周期地脉动及震前特殊波形频谱的峰值频率ｆｍ,拐角频率ｆｃ相对频带宽度△ｆ相对峰值Ｓｍ／Ｓ０,高频段的斜率绝对值│ｂ│及Ｓｏｍｐｉ谱的卓越频率ｆｄ等特征量均可能出呈现出较明显的下降（少数为上升）异常变化。（２）各频谱特征量呈现异常的时间基本上同步,并与波速异常发展趋势基本相符,（３）     

海南数字地脉动参数处理系统

该文编制了一个基于服务器数据库的地脉动参数自动处理系统, 它利用FTP协议每天自动从测震台网中心的服务器中获取地脉动波形, 自动计算各个地脉动参数, 并自动把参数添加到地脉动参数数据库中。 同时编制地脉动参数查询与图形显示系统, 用户可使用IE浏览器查看地脉动参数和绘制变化图形。 初步研究认为, 在海南及邻区显著地震前和地震活动活跃时地脉动参数有一定的异常变化。     

用高台宽频带数字资料研究气流扰动对地脉动的干扰影响

通过对高台宽频带数字资料在数次冷空气过程时段地脉动幅度及频谱变化的分析,在时间域和频率域上研究冷空气过程的干扰特征,发现冷空气过程时段,地脉动记录曲线会出现大周期扰动或抖动式畸变;随着冷空气过程开始到结束,0.001~0.005 Hz的频幅最大值出现较大变化,进程上具有上升、达到最大值、逐渐回复的特征,降温幅度最大则扰动幅度达到最高值。     

用高台宽频带数字资料研究气流扰动对地脉动的干扰影响

通过对高台宽频带数字资料在数次冷空气过程时段地脉动幅度及频谱变化的分析,在时间域和频率域上研究冷空气过程的干扰特征,发现冷空气过程时段,地脉动记录曲线会出现大周期扰动或抖动式畸变;随着冷空气过程开始到结束,0.001~0.005Hz的频幅最大值出现较大变化,进程上具有上升、达到最大值、逐渐回复的特征,降温幅度最大则扰动幅度达到最高值。     

地脉动在大震前的异常变化研究

利用2008年4月28日0时至5月12日13时许昌地震台地震连续波形资料,对安德列亚诺夫群岛7.0级、日本东海岸近海7.1级和汶川8.0级地震3次M≥7.0地震前地脉动变化情况进行了频域、振幅的量化分析,得出如下结论:3次地震前三分向都记录到了地脉动异常,水平向较垂直向明显;傅立叶谱0.2~0.3 Hz谱振幅值出现较大变化,进程上具有快速增大—达到最大值—下降—下降过程中发震的特征;地脉动异常分别在3次地震前2.3、3.3、2.9 d出现,属临震异常。     

大震前重力地脉动异常分析

研究了高台地震台和兰州地震台在2008年5月12日汶川8.0级、2009年8月28日青海海西6.4级、2009年9月30日撒摩亚群岛8.1级地震前重力记录资料脉动幅度及频谱变化,总结了重力地脉动在时间域和频率域上的临震前兆异常特征,发现有与宽带地震仪低频波异常对应的异常信息,即震前时域脉动曲线出现纺锤型或喇叭口形态,0.1～0.14Hz的频幅最大值在震前几天加速增大直到发震.跟踪地脉动异常变化可以为地震短临预报提供有用信息.     

重力仪高频信息和地脉动的观测研究

本文介绍了应用电磁反馈零位检测技术改装的重力仪进行高频信息的观测。阐述重力仪高频信息频谱分布特征、数据采集、数字计算和随机信息的处理方法。利用高频信息可以很好地观测和研究地脉动,给出北京香山地震台利用重力仪高频信息观测所得的地脉动功率谱。分析了地脉动特征及其与台风过程的关系;讨论了某些大地震前所出现的地脉动异常现象。得出北京地区正常地脉动频率分布范围为0.13-0.32Hz,优势频率为0.2Hz,相应的卓越周期为5s的脉动频率异常,也可能在地脉动的正常频率处（0.2Hz左右）,出现幅度很大的脉动幅度异常,后者又往往与台风引起的幅度异常相混淆。     

地脉动记录中台风扰动和低频波前兆信息的频带区别研究

通过对宽频带数字资料在昆仑山口西8.1级、汶川8.0级、民乐—山丹6.1级地震前地脉动幅度和频谱变化的研究,发现在震前几天地脉动有明显的扰动变化,初步认为是大震的低频波前兆异常。而强台风对地脉动也有类似的扰动现象。从频率域对比研究后初步认为:低频波前兆异常的可能频带范围是0.1~0.14 Hz,而强台风对地脉动的扰动频率范围是0.15~0.30 Hz。区别对待这两个频带,对跟踪强震临震异常有现实意义。     

近地表速度结构对场地强地震动特征的影响

近地表松散沉积层对地震波具有强烈的改造作用。为了揭示近地表速度结构对场地强地震动特征的影响机理,采用横波勘探和地脉动测试方法研究两个地震台站的场地条件,并对比分析场地测试结果与汶川地震记录的频谱特征。正如浅层地震勘探和地脉动数据所揭示的那样, MXT地震台的强震记录中,对应横波图像0.10 s处强反射波的地震动分量（频率5 Hz左右）在该场地占明显优势,而对0.22 s的弱反射界面（对应的基频为2.3 Hz）的反映并不明显,分析认为这一现象归因于地下10~11 m处粉土与卵石层间具有较大的波阻抗差异,因而造成地震反射图像上0.10 s附近的强振幅掩盖了0.22 s的反射波组,岷县强震记录频谱也显示为单峰值形态。横波勘探在WUD台获得的地震图像显示分别在0.22 s和0.50 s处有两组比较明显的反射波,其所对应的场地潜在响应频率分别为2.3 Hz和1.0 Hz,WUD台的强震记录频谱的形态也明显受这两个波阻抗界面的影响;通过对比地脉动与地震记录的频谱图,认为场地结构对地震信号与一般地脉动信号的影响是有差别的。研究表明：（1）剪切波的强阻抗界面深度及其平均波速是控制场地频谱主频的主要因素,近地表地层中阻抗强的界面对地震波的改造作用占主导地位;（2）近地表松散覆盖层的波速结构影响着场地地脉动频谱与地震动频谱的谱形变化;（3） 一般情况下,浅部强波阻抗界面对地脉动频谱特征的影响可能大于深部（百米以内）,强震作用下深部波阻抗界面会使场地的响应主频向比其脉动基频更低的频段发展。     

安宁河及邛海周边地区地脉动特征分析

根据地脉动测试获得的安宁河和邛海周边地区45个场点的地脉动数据,采用谱分析方法对所测得的数据进行处理。结合场地条件对地脉动谱曲线进行分析总结,得到了该区地脉动频谱特性,给出了不同场地条件下的场地地脉动卓越周期建议值,所得结果可以为西昌市防震减灾规划提供场地背景资料和分析依据,也可为西昌市以后的工程场地选址、场地类别划分和结构抗震设计等提供参考。     

海原地区黄土的微观结构及地脉动特征分析

1920年8.5级地震诱发了大量的黄土滑坡,对研究黄土地区的滑坡灾害、土层地脉动特征分析具有重要意义。基于高精度电子扫描显微镜（SEM）分析发现海原地震现场表层黄土为架空孔隙弱胶结微观结构,且该黄土是以粉粒为主的低黏性粉土,有震陷和地震滑坡的高风险。基于地脉动测试得到滑坡场地15个地脉动数据,采用傅里叶变换法对苏堡村滑坡土层的脉动特征进行分析,获得地脉动频谱特征曲线。研究表明场地卓越周期建议值为0.126 s,将其划分为坚硬场地,可为该滑坡场地类别划分作为参考,同时发现滑坡体与未滑体的地脉动特征有较大差异,可为海原地震滑坡的脉动特性分析提供依据。     

近断层地震动的频谱周期参数和非平稳特征分析

分析地震动的频谱周期参数和频率非平稳特征,是地震危险性分析和结构抗震设计的重要内容.本文对近断层地震动记录按照不同的运动特征分组,进行了Hilbert-Huang变换分析.结合相关的定义得到了表征地震动频谱特性的7个周期参数,包括:Fourier幅值谱平均周期Tm、Hilbert边际谱平均周期Tmh、特征周期Tc、卓越周期等,并计算了地震动的Hilbert谱瞬时频率时程变异系数.计算结果表明,从整体上把握地震动频谱特性的三个周期参数Tm 、Tmh 和Tc适合于表征近断层地震动的频谱成份.近断层地震动的频率非平稳特征显著,Hilbert谱瞬时频率变异系数良好地反映了地震动的频率非平稳性质和程度.而且,考察了近断层地震动运动特征对地震动频谱周期参数和频率非平稳性的影响.     

2014年云南鲁甸MS6.5地震震前地脉动异常

利用2014年鲁甸MS6. 5地震前10天云南数字测震台网昭通、巧家、盐津和东川台的宽频带数字资料,通过小波阈值去噪、快速傅里叶变换等方法处理数据,研究震前地脉动的异常变化特征,并通过相关系数法、单台法等,确定其异常能量来源方位,以分辨其真正来源。结果显示:①鲁甸地震前,4个台站地脉动异常变化具有一致性,分为2个阶段,第一阶段从震前112 h左右开始,分别持续58～81 h,0. 1～0. 14 Hz频段包络线最大值逐渐升高;第二阶段从震前37 h左右开始,分别持续30～37 h,0. 1～0. 14 Hz频段幅值最大值急剧下降,下降至某一低值时发生地震,之后又快速回升。②其低频波前兆异常能量来源方位为震源区,排除台风扰动。③该地脉动异常变化能量或与震中距有关,总体呈现出由震源区向四周扩散的趋势。     

用HV谱比法推测银川市区沉积层基底分布特征

在缺乏其他资料的情况下,地脉动常常用做确定地震动对地表介质产生影响效应的简便手段。本文以银川市区为研究对象,根据地震勘探资料有目的的选取5条测线在银川市区进行地脉动观测,观测点共141个。用Nakamura提出的HV谱比法解析观测数据,在给定地下构造剪切波速度(VS)的基础上,由H/V比值曲线中的基本频率推测盆地深层地下构造。通过理论计算进一步验证了解析结果。结合前人地震勘探资料推测了银川市区脉动基本频率分布特征,并给出2D和3D银川市基底构造变化情况,对比分析表明,HV谱比法得到的脉动基本频率值可以反映银川盆地基底变化情况。     

地脉动方法最新研究进展

因其简便、经济的独特优势,地脉动方法在场地动力性能评价中得到了国际学术界广泛关注,业已取得了大量的研究成果和并得到了广泛应用。由于对国际地脉动研究的最新进展缺乏足够的了解,我国地震工程界对其研究和应用尚存在不同认识。本文着重介绍了地脉动单点谱比法和地脉动台阵方法的国际最新研究进展和实践现状,指出了各种方法的特点及其应用条件,以期促进地脉动方法在我国的合理使用,推动我国地脉动研究的不断深入。     

2020年河北唐山M5.1地震震前地脉动异常特征初探

对2020年唐山M5.1地震前河北数字测震台承德、涞源、滦县、京唐港和迁西台站的数据资料进行分析,通过小波分解、功率谱分析、快速傅里叶变换等方法处理数据研究震前地脉动的异常变化特征。结果显示:① 唐山地震前,5个台均出现低频地脉动前兆异常,且4个台站低频异常具有一致性;② 4个台震前表现为振幅趋势上升,震后逐步下降;③ 4个台震前PSD变化具有一致性,震前趋势上升震后逐渐下降,且与振幅曲线呈相同趋势。