Active Source Seismic Identification and Automatic Picking of the P-wave First Arrival Using a Convolutional Neural Network

In seismic data processing, picking of the P-wave first arrivals takes up plenty of time and labor, and its accuracy plays a key role in imaging seismic structures. Based on the convolution neural network (CNN), we propose a new method to pick up the P-wave first arrivals automatically. Emitted from MINI28 vibroseis in the Jingdezhen seismic experiment, the vertical component of seismic waveforms recorded by EPS 32-bit portable seismometers are used for manually picking up the first arrivals (a total of 7242). Based on these arrivals, we establish the training and testing sets, including 25,290 event samples and 710,616 noise samples (length of each sample:2s). After 3,000 steps of training, we obtain a convergent CNN model, which can automatically classify seismic events and noise samples with high accuracy (> 99%). With the trained CNN model, we scan continuous seismic records and take the maximum output (probability of a seismic event) as the P-wave first arrival time. Compared with STA/LTA (short time average/long time average), our method shows higher precision and stronger anti-noise ability, especially with the low SNR seismic data. This CNN method is of great significance for promoting the intellectualization of seismic data processing, improving the resolution of seismic imaging, and promoting the joint inversion of active and passive sources.     

基于潜在破裂面源模型的南北地震带南段地震区划研究

南北地震带南段大震活动频繁。已有的研究结果表明,大震近场范围场点的地震危险性与地震破裂面产状及其尺度密切相关。因此,在南北地震带南段需要考虑潜在震源三维特征进行地震危险性分析和地震区划研究。本文在充分搜集大震发震构造资料的基础上,在南北地震带南段构建了考虑震源尺度和产状的潜在震源模型,改进了地震危险性概率分析方法,进而对该地区进行地震区划研究。结果表明,考虑潜在震源三维特征的地震危险性分析结果可以有效地反映南北地震带南段发震构造的产状和尺寸特征,提高地震区划结果的合理性。     

Application of Characteristics of Seismogenic Structures in the Determination of Parameter of Potential Seismic Source Areas

INTRODUCTIONThe method of probabilistic seismic risk analysis was proposed by Cornell in1968(Cornell,1968).After more than30years development,it has become the main method for seismic riskassessment of engineering sites and seismic zonation,and has been u…     

地震属性分析在高分辨率活断层地震勘探中的应用

通过分析影响地震属性的岩石物理特性及其在地震响应上的特征,获得地震波传播过程中地震振幅、层速度与裂缝层密度、泊松比、纵横波速度、孔隙度、压力的关系。同时,结合地震属性的分析技术,利用地震正演模拟的方法提高地震勘探数据解释结果精确度和可信度,为高分辨率的活断层地震勘探研究提供更为可靠的方法手段,提高了地震数据的处理解释精度。     

活动推覆构造区潜在震源的边界和震级上限——以1902年阿图什8(1/4)级地震构造区为例

1902年阿图什81/4级地震发生在西南天山山前推覆构造体中,逆冲推覆构造由推覆体的根部断裂、推覆体、滑脱断层和前缘逆断裂-褶皱等组成,大地震的发震断裂往往是推覆构造的根部断裂,而地震地表破裂和同震褶皱隆起则位于山前逆断层-褶皱带内。高震级的潜在震源区(MU7.5)对应于低速的天山地块和高速的塔里木地块之间的根带断裂,其长度对应于推覆体根带断裂的长度,宽度对应于根带隐伏逆冲断裂在地表的投影宽度。推覆体前缘的每个活动逆断裂-背斜对应于一个潜在震源(MU≤7.5),其长度与活动逆断裂-背斜的长度相等,宽度应覆盖活动褶皱的两翼。潜在震源的矩震级上限由W-C统计关系式确定,其中发震断裂的面积为活动褶皱的长度与隐伏断坡宽度的乘积。     

气枪震源水中能量辐射特性研究

基于云南宾川气枪主动源激发实验数据,对气枪震源水中能量辐射特性进行了分析研究,得到了气枪震源水中激发脉动气泡周期和最大半径的经验计算公式。结果表明:(1)气枪震源的能量辐射效率在垂直向下方向要高于水平方向;(2)垂直向下的气泡能辐射效率随着供气压力的增加而增大;(3)供气压力为15MPa时,气枪震源垂直向下的能量辐射效率为9.4%;(4)供气压力越大,气枪震源压力波叠加增强的持续距离越远。     

基于小波包和空间相关性分析的人工地震波仿真技术

考虑强震作用下地震动参数的空间相关性,是生命线工程、道路、桥梁等呈空间分布的大型结构抗震设计的重点问题。由于强震观测历史和观测设备的限制,符合设计标准的地震波较为匮乏。因而,人工地震波成为结构抗震时程计算分析的一个重要技术。小波包技术将地震波进行时域和频域分解及合成并通过区域化的强震记录,得出小波包参数在时域和频域的统计特征及其空间相关性。进一步采用克里格插值法对无观测记录场址的地震动小波包参数进行最优估计,从而合成人工地震波。能较好地模拟人工地震波的区域空间相关特征,将为重大工程结构的防灾抗震仿真计算和动力优化设计提供实用可靠的地震波输入。     

宾川地震信号发射台的震源系统、观测系统和观测结果

概括总结了宾川地震信号发射台及所处区域地球物理观测的基本情况,重点介绍了宾川地震信号发射台观测系统的构成以及气枪震源在水库、井中激发的特性和信号的传播距离。对发射台建成以来所开展的工作、取得的观测实验研究结果以及遇到的问题进行了总结和探讨。结合项目的目标提出了今后一段时间主要应开展的研究工作。     

新版地震区划图地震活动性模型与参数确定

地震活动性模型和地震动预测模型是概率地震危险性分析的两个核心。在新版地震区划图中,依据板内地震活动空间不均匀性分布的特点,在概率地震危险性分析方法(CPSHA)中采用了由地震统计区、背景潜在震源区和构造潜在震源区构成的三级层次性潜在震源区模型,并构建了相应的地震活动性模型。本文在论述CPSHA方法及其地震活动性模型基本概念的基础上,重点介绍了新版地震区划图地震活动性模型的三级潜在震源区模型的构成、地震活动性假定和基本特点,同时,也对新版地震区划图地震活动性模型的重要参数确定思路、方法与结果进行了介绍。本文将为更好地认识与理解我国新版地震动参数区划图提供有益的参考。     

Response of Surface Soft Soil and Fine-Grained Sand Layers to Seismic Waves

INTRODUCTIONManyChineseandforeignseismologistsandengineeringseismologistshavestudiedthelargecasualtiesandpropertydamagescausedbytheMexicanMS8 1earthquakeonSeptember1 9,1 985andtheHanshinMS7 4earthquakeinJapan ,onJanuary 1 7,1 995andfoundthatsurfacesoftsoilcovercansignificantlyamplifyseismicgroundmotion .Thisphenomenoncanresultinlargerfailureofbuildingswithvibrationfrequencysimilartotheamplifiedgroundmotionfrequencythanthatcausedbyearthquakesthatoccuratbedrocksiteswheretherearenoamplifi…     

淄博市及其邻近地区活断层地震危险性评价

本文是山东省防震减灾“十五”重点项目(SD10503)—淄博市活断层探测与地震危险性评价项目的一个子课题和山东省自然科学基金青年基金(Q97E1142)——郯庐断裂带强震孕育动力学模型及其数值模拟研究部分研究成果的总结.在分析研究地震地质、地球物理、断层综合地球物理探测、探槽开挖、断层活动性鉴定等技术手段获得的反映区域地震构造环境、深部构造背景、活动断裂长期滑动习性的定性和定量资料、历史与现代地震活动性和地球动力学资料的基础上,甄别出具有发生破坏性地震的活断层段.同时利用定性、定量和综合判定方法,评价了淄博市及其邻近地区主要断层的地震危险性.本项研究成果为淄博市城区地震小区划、震害预测和断层危害性评价提供了基础依据.     

地震活动水平在潜在震源区判定中的应用——以甘肃酒西盆地为例

酒西盆地为河西走廊西段的一个压陷性盆地,其内发育了多条晚第四纪活动逆断裂、褶皱带,是未来具有发生破坏性地震的潜在震源区.通过对酒西盆地和邻近地区9个潜在震源区的长期地震活动水平的对比研究,发现不同震级档的潜在震源区基本处于各自的一个地震活动水平档上.据此将玉门潜在震源区地震活动水平与其它潜在震源区对比,并结合区内活动构造及历史地震等活动特征,判定其震级上限为MS7.0.指出地震活动水平对比方法可作为潜在震源区划分中的一个辅助手段.     

The Acquisition Technique of High-resolution Seismic Data for the Prospecting of Active Faults

The high-resolution shallow seismic technique can be used for more accurately prospecting the position and property of faults and for the preliminary study of fault activity.The author obtains many high quality stack time sections through the prospecting methods of different seismic sources,different group intervals and different observation systems on the Xiadian fault.These sections clearly display the stratum structure and the structure characteristics from several meters to several hundred meters of the...     

胶东半岛地区震源波谱参数研究

利用山东数字地震台网记录到的胶东半岛及附近地区2010年以来的地震波形资料,采用Brune模型,并结合遗传算法反演了本区134次2.0级以上地震的震源波谱参数.结果表明胶东半岛地区中小地震的地震矩在9.76×1011～5.9×1014N·M之间;应力降范围在0.017～25MPa之间,均值是0.97MPa;视应力范围在0.06～10.2MPa,平均应力水平在0.396MPa.地震矩、应力降和视应力都与震级呈正相关关系,拐角频率与震级的关系不是很明显;地震矩和拐角频率成负相关关系.根据本区震源参数和震级的定量统计关系,去除震级影响,通过应力降和视应力随时间的变化得到目前正处于应力的释放时期.     

新版美国地震区划图源及其参数模型的分析与评述

2008年版《美国地震危险性图》（本文称“美国地震区划图”）采用5种类型震源区模型。本文全面分析了这些震源模型的划分目的、划分原则、基本特征、用途、各类型源间的相互关系,及其地震活动性参数确定的原则与基本方法。评述了美国地震区划图震源区模型及其地震活动性参数确定的特点和存在的问题。以期为我国新一代地震动参数区划图编制提供参考。     

活动断裂地震危险性的研究现状和展望

本文综述了活动断裂地震危险性研究的历史、发展现状、存在的问题及发展方向。在活动断裂地震危险性研究中,重点论述了在概率分析研究阶段地震复发模式、概率模型、断裂间相互作用以及最大震级的评估等问题,指出未来活动断裂地震危险性分析研究的主要发展方向是多学科资料和研究手段、动力环境分析和力学模型的引入。     

中国大陆活动地块变形与地震活动的关系

本文在中国大陆及邻区活动地块研究的基础上，利用球面上的非连续变形分析方法(DDA)和近10年来的GPS测量结果，对整个中国大陆及其周边地区各活动地块的运动和变形状况进行了初步研究。研究结果表明，虽然中国大陆东西部各活动地块的运动速率和应变率相差较大，但位于同一个地块区的各个活动地块之间的运动和变形具有一定的协调性。文中还计算了活动地块边界带之间的相对运动，讨论了现今地壳运动和强震活动的关系。发现1988年以来，中国陆区的7级以上地震都发生在GPS测量所给出最大剪切应变率差异大的活动地块的边界带和现今滑动速率大的活动地块的边界断裂上。     

Seismic anisotropy and velocity structure beneath the southern half of the Iberian Peninsula

Travel times of 11,612 Pn arrivals collected from 7675 earthquakes are inverted to image the uppermost mantle velocity and anisotropy structure beneath the southern half of the Iberian Peninsula and surrounding regions. Pn phases are routinely identified and picked for epicentral distances from 200 to 1200 km. The method used in this study allows simultaneous imaging of variations of Pn velocity and anisotropy. The results show an average uppermost mantle velocity beneath the study area of 8.0 km/s. The peninsular area covered by the Iberian massif is characterized by high Pn velocity, as expected in tectonically stable regions, indicating areas of the Hercynian belt that have not recently been reactivated. The margins of the Iberian Peninsula have undergone a great number of recent tectonic events and are characterized by a pronouncedly low Pn velocity, as is common in areas greatly affected by recent tectonic and magmatic activity. Our model indicates that the Betic crustal root might be underlined by a negative anomaly beneath the southeastern Iberian Peninsula. In the Atlantic Ocean, we find a sharp variation in the uppermost mantle velocities that coincides with the structural complexity of the European and African plate boundary in the Gulf of Cadiz. Our results show a very pronounced low-velocity anomaly offshore from Cape San Vicente whereas high velocities are distributed along the coast in the Gulf of Cadiz. In the Alboran Sea and northern Morocco, the direction of the fastest Pn velocity found is almost parallel to the Africa–Eurasia plate convergence vector (northwest–southeast) whereas to the north, this direction is almost parallel to the main trend of the Betic Cordillera, i.e. east–west in its central part and north–south in the curvature of the Arc of Gibraltar. This suggests that a significant portion of the uppermost mantle has been involved in the orogenic deformation that produced the arcuate structure of the Betic Cordillera. However, we assume that the Neogene extension had no major influence on a lithospheric scale in the Alboran Sea. Our results also show a quite complex pattern of anisotropy in the southwest Iberian lithospheric mantle since the relationship between the direction of fastest Pn velocity and major Hercynian tectonic trends cannot be directly established.     

基于人工地震波作用下大跨度悬索桥多点激励地震响应分析

为研究大跨度悬索桥在多点激励作用下的地震响应规律,在已有的功率谱模型基础上提出了改进的功率谱模型,并将其应用到人工地震波合成过程中。以某水库上主跨720 m双塔单跨悬索桥为研究对象,用Midas civil建立全桥有限元模型,采用大质量法进行不同波速多点激励地震响应分析。结果表明:大跨度悬索桥在多点激励作用下的主塔内力响应、主塔位移响应及主梁位移响应均受行波效应、衰减效应、不相干效应及衰减后地震波叠加效应影响,且最终的响应值由衰减后地震波的叠加效应与衰减效应的共同作用决定;500 m/s多点激励下衰减后的地震波叠加加强效应与衰减效应共同作用后,对主塔轴力响应、主塔塔底顺桥向剪力响应、左塔上横梁处剪力和弯矩响应的加强效果最大;各波速多点激励下,主塔顶顺桥向位移响应相对变化率均大于零且几乎保持不变,主梁两端顺桥向位移响应相对变化率在1 000 m/s波速取得最大值,主梁竖向位移响应在500 m/s取得最大值并随波速的增加逐渐接近一致激励情况。     

基于三参量威布尔分布的潜在震源区强震危险性估计

本文提出了一种基于三参量威布尔分布模型估计潜在震源区强震危险性的方法。选择日本东海-南海地震带为潜在震源区,分别基于强震发震时间间隔服从二参量和三参量的威布尔分布,估计该区强震危险性,结果表明三参量威布尔分布的拟合效果优于二参量威布尔分布。选择马尼拉海沟俯冲带为潜在震源区,基于三参量威布尔分布估计该区强震危险性,结果显示未来10、30和50年该区强震（M≧7.5）复发概率分别为62%、82%和89%,最短发震时间间隔估计为1.70年。