研讨在中国地区用数字化台网记录做地震波断面成像的问题

中国地区已建立50个宽频带数字化地震台网，在地震活动性较高的地区，或在经济发达的地区，还建有北京、上海、山西、兰州等20组区域性数字化地震台网；和青藏高原（兰州）、上海和海拉尔三个数字化台阵，也能记录到清楚的震相和相应的波列；本文辑录了有可能利用中国地区丰富的数字化地震台网记录，来探讨研究地壳和上地幔震波速度结构的三维分布和品质因数Q值三维分布的有关信息和计算机法实现途径；可将地震台记录的地位移谱和速度谱，经过地球介质的吸收衰减校正，换算为震源面上的震级谱，以便帮助判别系列类型（孤立型，主震余震型，主震余震型，前震－主震－余震型或震群型）。希图引起国内外有关专家，包括海外人学者的关注，参与这方面的研讨，以促进充分利用中国地区丰富的数字化地震台网记录，进行三维速度结构成像的研究，进行地壳和上地幔震波衰减－品质因数Q值三维分布的探测研究，为地震预报研究服务，为减轻灾害服务。2001年8月日本爱媛大学地球动力学研究中心赵大鹏教授在北京大学“地球科学报告会”上报告了他的地震断面成像方法新方法。赵教授方法的最大特点是，对于处理复杂形状的地震速度断面具有突出的优点，已广泛地于许多国家和各种大地构造环境，是当前世界上最流行的地震断面成像方法，由于中国地区莫霍面的深度变化秀大，从东部大陆架的30km变到西藏高原的70km。他的程序已开始在中国地震局地球物理研究所，地质研究所和分析预报中心，以及中国科技大学研究生院的有关课题组应用，这是一种处理复杂界的三维地震成像方法，是最新的技术，有助于综合利用地方性，区域性台网和远震台震相记录为在中国地区了解地壳和上地幔三维结构和地震构造方面将取得巨大的进展，有助于揭示非均匀地壳结构和地震及火山活动的关系，但是在使用他的成像方法和程序时，必须遵守他的几条规则。本刊1996年第5卷4期发表在英国工作的毛伟健博士的“多波型射线跟踪断面成像方法”。讨论了在复杂2－D和3－D非均匀介质中地震射线跟踪方法。提出了一个改进的立方B－样条方法用于对不连续面的模拟，这个模型参数方案表达嵌入不连续界面的连续变化的真实地质构造，很多地震波类型，如透射、反射、折射、转换，衍射和回转波对复杂的地质模型是需要涉及的。在选择各种类型波的射线时，通过迭代求解线性方程的方法。来产生震源和接收器之间的实际射路径，并把各种波型的射线跟踪过程和在源和接收器配对之间的多次波型统一起来，通过现存的解析公式也可以估算出射线的振幅。这个方法可实际用于多震相的层析成像和三维射线跟踪的地震模拟。关于成像的细节，可参阅该作者在1996－1997年“Geophysics”杂志的相应文章，也可供有关研究人员选用。     

三维电磁模拟技术及其在频率测深法中应用

利用现有的并矢格林函数和积分方程理论对轴向频率测深三维问题进行正演模拟，并讨论其精度．三维良导体或高阻体的存在对频率测深电场分量Ｅ_ｘ定义的视电阻率响应（振幅、相位）分布特征的影响各有其特殊的规律性．选择测量电极中心作为频率测深三维问题正演计算结果的记录点，既使视电阻率响应在异常体正上方获得最大异常，同时又使正演计算的拟断面图的异常分布与异常体之间有很好的对应关系．     

三维电磁模拟技术及其在频率测深法中应用

利用现有的并矢格林函数和积分方程理论对轴向频率测深三维问题进行正演模拟，并讨论其精度．三维良导体或高阻体的存在对频率测深电场分量Ｅｘ定义的视电阻率响应（振幅、相位）分布特征的影响各有其特殊的规律性．选择测量电极中心作为频率测深三维问题正演计算结果的记录点，既使视电阻率响应在异常体正上方获得最大异常，同时又使正演计算的拟断面图的异常分布与异常体之间有很好的对应关系．     

煤层冲刷带地震响应特征及其与煤层瓦斯突出的相关性分析

阳泉新景煤矿生产实践发现3#煤层发生的煤与瓦斯突出事故大部分位于煤层冲刷带.三维地震勘探记录地层连续性好、控制精度高,是识别煤层冲刷带最常用的技术手段.本文以新景矿芦南二区为研究区,建立二维正演模型,研究煤层的地震响应规律,发现其振幅和相位属性对煤层冲刷带响应明显.利用该区现有的三维地震资料,综合瞬时振幅属性特征、地震相分类特征及声波阻抗响应特征,圈定冲刷带平面位置及分布范围.运用有限元分析软件对煤层冲刷带应力分布进行三维正演模拟,结合煤样测试结果,对区内应力异常带的煤层瓦斯和煤体结构等进行分析.研究发现煤层冲刷带过渡区段突出危险性最大,是圈定冲刷带的关键部位,研究成果与实际突(喷)出点位置吻合度较高.总之:1)煤层冲刷作用是导致瓦斯地质条件差异性的主要因素之一,过渡区段为重点防突区域;2)综合多种地震岩性信息响应特征在准确识别煤层冲刷带位置及分布范围方面效果显著.     

日本九州岛和周围地区的居里点深度

作为日本地热资源的综合的、全国性评价的一部分,做出了覆盖九州岛的第一份居里点深度图。该图是根据反演区域航空磁测网格数据做出的,这里提出了根据点偶极子分布反演网格数据的两种令人满意的算法。第一种算法通过计算傅里叶变换径向频谱的最小二乘拟合,估算这种分布的质心坐标x_0、y_0和z_0,第二种算法通过计算频谱振幅平方的最小二乘拟合,只估算质心深度,至于点偶极子集合的顶部平均深度z_t,由第二种算法的改变来估算,作为居里点深度的偶极子底部度深为zb=2z_0-z_t。由深度估计量用手画等值线得到最后的图,用居里点深度图与区域地质和热流数据,以及有限的重力数据作比较,居里点深度和热流以及区域地质之间有很好的相关,在重力和居里点深度之间观察到的空间相关被认为是次级的构造效应。目前正在运转着的地热发电站的位置与最浅的居里点深度相对应,根据这些比较,我们得出结论,这些方法提供了地质上合理的结果,而在全国性的地热评价计划中是合用的。     

地震特征拾取及其在解释应用中的新进展

本文通过对瞬时振幅、瞬时相应、瞬时频率的应用研究的回顾，进一步论述了对这三种瞬时特征在地震记录分析中，如何利用模式识别技术和引用最新的ＰＰ方法即投影寻踪方法，同时介绍了倾角和方位角在三维 震资料解释中的应用，文中给出了每一种特征的应用实例。     

云南武定地震余震近场尾波衰减的区域特征

根据地方震尾波散射理论，利用云南武定MS6.5主震后近场田心和云龙两个流动数字化台站记录的余震序列地震资料，以不同中心频率（1.5～20Ｈｚ）取样分频研究了近场尾波振幅衰减率（f ）的空间分布特征．结果表明，两个台站给出的尾波振幅衰减率（f ）存在明显的小区域范围非均匀性变化．位于主发震断层两侧的云龙台（东侧）和田心台（西侧）测得的尾波振幅衰减率（f ）值，当 f ＜6.0Ｈｚ时基本一致．相应的Qc（f ）值为66～120的低值；但在高频范围（f 6.0Ｈｚ），由于穿过主断层的近场尾波遭到断层破碎带强烈的吸收，因而云龙台测得的尾波振幅衰减率（f ）值，比不穿过主断层的田心台给出的（f ）降低30％，并讨论了产生近场尾波振幅衰减空间分布差异的原因．本文的研究结果还表明，波源因子A0（f）不仅与震源强度相关，也与频率犳相关，用1.5～20Ｈｚ求出的Ｓ波平均自由程犔在主断层东侧为30ｋｍ、西侧为40ｋｍ ，由此证实了地震波穿过主断层破碎带时有更强的散射．      

双波成像：利用源与接收器阵列对下地幔不均匀性成像的研究

利用源与接收器阵列信息,我们采用一种新技术对下地幔不均匀性分布进行空间成像研究。这一技术主要是基于单一散射假定和Ｋｒｕｅｇｅｒ等（１９９３,１９９５,１９９６）的双波方法,同时利用了两个阵列中的振幅、延迟时间、慢度和方位角资料。这种技术的关键是对所选参考震相（ＰｃＰ）进行静态改正。成像方法是利用指定的源和接收器阵列,作出所选震相的慢度、方位角和延迟时间的空间似然分布。这就要求识别Ｐ尾波连续震相的空间起始位置。在一个补充的方法中,我们通过三维网络中的散射点的慢度和方位角理论值来进行双波叠置迁移。在参考震相理论延迟时间所决定的事件窗中,散射强度用波功率、波振幅或相似参量来表示。虽然似然成像提供了一个区域反射概率成像,散射强度用波功率、波振幅或相似参量来显示。虽然似然成像提供一了个区域反射概率成像,解释了单一散射所产     

运用理论格林函数模拟新疆阿克陶6.7级地震强地面运动

运用QSGRN/QSCMP理论地震图计算与合成方法,根据震源机制解设定断层几何参数,模拟了2016年11月25日阿克陶6.7级地震周边区域加速度记录,经场地条件校正绘制了地震峰值加速度分布图。通过对2个强震台观测波形数据与模拟加速度波形数据在时间域和频率域进行对比分析,验证了两者振幅数量级相当、频谱特征一致性较强。同时,提取了实际调查点坐标所对应的模拟峰值加速度,并与实际调查点烈度进行对比,发现两者具有较好的对应关系。文中尝试提供1种震后快速产出峰值加速度分布情况的方法,为监测台站稀少、地形复杂、难以快速开展现场地震灾害调查的地区提供地震影响场范围估计,为地震灾害快速评估与应急决策等工作提供辅助资料。     

关于地震烈度的讨论--以新疆地区为例

地震烈度是衡量某一次地震对一定区域地面影响的强烈程度，代表的是一定范围内地震动强度的平均度量，反映的是地震中人的感觉和地震对地面建筑物所产生影响的分布图象。1980年初编制的《中国地震烈度表》（中国科学院工程力学研究所，1980），逐项描述了各烈度影响下人的感觉及震害现象与震害指数的对应关系。到目前为止，地震烈度的震害标准没有改变，究其原因：这种以人的感觉和宏观、微观地震震害现象为指标的烈度评定，简单易行，便于掌握；同时地震烈度的内在含义已被许多行业以及公众所接受和理解。从第一代地震烈度区划图到第三代区划图表示的不同等值线范围在很大程度上（尤其是经济欠发达、人口分布稀疏、自然环境条件相对恶劣的区域）都是依据地震烈度等值线分布状况而确定的；地震烈度仍然是抗震救灾与大中型城市抗震设防和规划的重要科学依据和指标。     

Features of different types of seismic events in China’s Capital Region

Seismic records produced by different seismic sources vary. In this study, we compared the waveform records and time-frequency characteristics of tectonic earthquakes, artificial explosions, and mine collapses in China’s Capital Region. The results show that tectonic earthquakes are characterized by stronger S-wave energy than P-wave energy, obvious high-frequency components, and wide frequency bands of P and S waves. Artificial explosions are characterized by greater P-wave amplitude than S-wave amplitude and near-station surface wave development. Mine collapses are characterized by lower overall frequency, more obvious surface waves, and longer duration. We extracted quantitative discriminants based on the analysis of different event records, with 31 feature values in 7 categories (P/S maximum amplitude ratio, high/low frequency energy ratio, P/S spectral ratio, corner frequency, duration, the second-order moment of spectrum, and energy strongest point). A comparison of the ability of these feature values to recognize distinct events showed that the 6–17 Hz P/S spectral ratio was able to completely distinguish artificial explosions from the other two types of events. The S-wave corner frequency performed relatively well in identifying all three types of events, with an accuracy of over 90%. Additionally, a support vector machine was used to comprehensively distinguish multiple features, with an accuracy for all three types of events reaching up to 100%.     

豫鲁冀交界区S波分裂变化特征

选取豫鲁冀交界区17个数字化测震台站S波记录,对该区地震进行限定筛选,并对台站记录的地震波形进行严格仔细的参数测量与提取,分析地震波传播过程中S波分裂变化及与地震的关系,提取中等地震前S波分裂所表现的地球物理异常特征。     

Estimation on site-amplification from different methods using strong motion data obtained in Tangshan, China

Introduction It has been known that each soil type responds differently when it is subjected to ground mo-tion from earthquakes. So, the study of local site effects on seismic ground motions is one of the most important goals of earthquake engineering. It is practical importance to develop methods for assessing the nature and potential of sediment amplification, especially when choosing the location and design of critical and essential facilities. At present, however, the method by which site …     

任意方向震源二维兰姆问题的一个精确解

均匀弹性半空间表面或内部震源产生的地震波场的解析解属于Lamb问题,采用Cagniard-deHoop方法,对与水平面呈任意夹角的表面线源,求解了其作用于弹性半空间时的拉普拉斯-傅里叶双积分变换解.以δ-脉冲函数为例,给出了任意方向作用力下波场的构成,并定量解出了P波、S波、首波和Rayleigh波等各波的位移表达式,分析了不同作用方向下各波位移的相对大小.建立数值模型并进行数值模拟,模拟结果验证了理论研究的正确性.研究成果为近地表地震波场的研究提供了理论依据.     

利用纵、横波震源谱参数研究波速比——以岷县—漳县MS6.6地震为例

利用甘肃省区域地震台网提供的地震波形,计算得到甘肃东南地区2010年1月至2014年6月183个M_L≥2.5地震纵、横波的拐角频率和零频极限等震源谱参数,分析2013年7月22日岷县—漳县M_S6.6地震前后纵、横波拐角频率比值和零频极限比值的变化特征,间接反映震源处波速比的变化。结果如下:(1)拐角频率比值的平均值约为1.32,而由零频极限比值计算得到的波速比平均值约为1.55,后者高于前者;(2)二者得到波速比的时间变化趋势基本一致:两个波速比在岷县地震前后呈现出"明显升高-下降-震前急剧下降-震后缓慢恢复"的变化过程;(3)二者得到的波速比空间分布基本一致:岷县地震震中附近及合作、舟曲等地区在震前出现低值异常,震中附近地区的波速比在震后有所回升。     

S-wave Velocity Profiles for Earthquake Engineering Purposes for the Cologne Area (Germany)

Local S-wave velocity-depth profiles are a key factor in seismic hazard assessment, as they allow the amplification potential of the sedimentary cover to be evaluated. Ambient seismic noise is mainly composed of surface waves, and therefore contains vital information about the S-wave velocity structure, allowing polarization or dispersion curves to be obtained from single station or array noise recordings. At two sites in the area of Cologne, Germany, the extended spatial correlation method was applied to such recordings and apparent phase velocity curves in the frequency range of interest for earthquake engineering were obtained. Using this data, a linearized inversion, the simplex downhill method, and a genetic algorithm yielded similar S-wave profiles. However, the latter method is recommended since it is less dependent upon a good starting model. Importantly, the presence of low-velocity layers in the Cologne area made it necessary to consider in the frequency range of interest higher modes in the inversion procedures. Finally, independent information on the total thickness of the sedimentary cover permitted the estimation of a 2D S-wave velocity profile crossing the Cologne area. Here, the H/V ratio inversion using 20 single-station noise recordings was used, with the results in good agreement with a geological profile.     

Detection of gas and water using HHT by analyzing P- and S-wave attenuation in tight sandstone gas reservoirs

A direct detection of hydrocarbons is used by connecting increased attenuation of seismic waves with oil and gas fields. This study analyzes the seismic attenuation of P- and S-waves in one tight sandstone gas reservoir and attempts to give the quantitative distinguishing results of gas and water by the characteristics of the seismic attenuation of P- and S-waves. The Hilbert–Huang Transform (HHT) is used to better measure attenuation associated with gas saturation. A formation absorption section is defined to compute the values of attenuation using the common frequency sections obtained by the HHT method. Values of attenuation have been extracted from three seismic sections intersecting three different wells: one gas-saturated well, one fully water-saturated well, and one gas- and water- saturated well. For the seismic data from the Sulige gas field located in northwest Ordos Basin, China, we observed that in the gas-saturated media the S-wave attenuation was very low and much lower than the P-wave attenuation. In the fully water-saturated media the S-wave attenuation was higher than the P-wave attenuation. We suggest that the joint application of P- and S-wave attenuation can improve the direct detection between gas and water in seismic sections. This study is hoped to be useful in seismic exploration as an aid for distinguishing gas and water from gas- and water-bearing formations.     

应用三分量浅层地震反射方法探测隐伏活动断裂

多波多分量地震勘探方法在油气田勘探开发中日益受到重视,但在工程和活动断裂探测中过去还没有开展多波多分量地震勘探的先例.本文简要介绍了在北京黄庄—高丽营断裂上开展的三分量浅层地震反射试验数据采集和资料处理方法,以及取得的初步结果.试验结果表明,采用纵波震源或横波震源激发、三分量接收的浅层地震勘探方法,可获得较高信噪比的浅层地震纵波、横波和转换波剖面,特别是水平分量采集的横波和转换波可提供很有意义的地下结构和构造信息.综合利用纵波、横波和转换波剖面特征进行的地质分层和断层解释结果取得了与跨断层的钻孔联合地质剖面结果较好的一致性.     

Crustal attenuation characteristics of S-waves beneath the Eastern Tohoku region,Japan

An inversion method was applied to crustal earthquakes dataset to find S-wave attenuation characteristics beneath the Eastern Tohoku region of Japan.Accelerograms from 85 shallow crustal earthquakes up to25 km depth and magnitude range between 3.5 and 5.5were analyzed to estimate the seismic quality factor Q_s. A homogeneous attenuation model Q_s for the wave propagation path was evaluated from spectral amplitudes, at 24 different frequencies between 0.5 and 20 Hz by using generalized inversion technique. To do this, non-parametric attenuation functions were calculated to observe spectral amplitude decay with hypocentral distance. Then, these functions were parameterized to estimate Q_s. It was found that in Eastern Tohoku region, the Q_s frequency dependence can be approximated with the function 33 f~(1.22) within a frequency range between 0.5 and 20 Hz. However,the frequency dependence of Q_s in the frequency range between 0.5 and 6 Hz is best approximated by Q_s(f) = 36f~(0.94) showing relatively weaker frequency dependence as compared to the relation Q_s(f) = 6 f~(2.09) for the frequency range between 6 and 15 Hz. These results could be used to estimate source and site parameters for seismic hazard assessment in the region.     

The seismic energy of Yaoan earthquake sequence estimated by peak velocity

For a long time, a quantitative calculation of energy radiated by seismic waves has been an important problem in the basic study of seismology. Up to now the well-known relationship of lgE=l.5MS+11.8 created by Gutenberg and Richter (1956) has still been a better experiential statistical relation for estimating the energy of seismic waves. Since the creation of seismic dislocation model in the 1960s, seismologists have studied a quantitative calculation of energy radiated by seismic waves. F…