汶川地震区断层围陷波探测

对汶川地震区开展震后科考和断层围陷波探测,本文主要介绍平通镇断层围陷波探测及初步结果。平通镇处在汶川8．0级地震断层带正上方,地表破坏十分严重。该断层围陷波测线横跨断层,以地震探槽为大致中点,沿NW—SE方向两端延伸,测线长约400m。这次观测结果表明,在汶川8．0级地震的新破裂带中可以观测到断层围陷波,反映了断层带内外的介质在物理性质上有较大的差异。该测线记录的断层围陷波优势频率大约为3—4Hz。探槽附近的台站断层围陷波较强,初步推测,该地段地壳内断层的宽度大约有200m。     

利用断层围陷波研究昆仑山口西8.1级地震破裂面

利用横跨地表破裂带的小点距的地震测线, 对2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震进行了断层围陷波的观测实验. 经过数字滤波和频谱分析等技术, 由地震记录图中分离出了断层围陷波. 资料处理结果表明： ① 无论是人工地震震源还是天然地震震源, 只要位于断层带内或紧靠断层带, 均能激发断层围陷波; ② 断层围陷波的能量主要集中于断层带内, 其振幅随测点与断层带距离的增加而急剧衰减; ③ 断层围陷波的优势频率与断层的宽度及断层带内介质的速度有关, 断层带越宽, 或断层带内部介质速度越低, 则观测到的断层围陷波的优势频率越低; ④ 断层围陷波存在着频散现象; ⑤ 根据昆仑山口西地震测线断层围陷波的观测结果, 可推断该处破裂面宽度为300 m左右, 远远大于地表破裂带的宽度.     

汤西断裂的断层围陷波初步研究

作为断层围陷波方法在城市活断层探测中的首次尝试,我们针对太行山山前断裂带南段的汤西断裂开展了爆炸震源的观测试验。运用数字滤波和频谱分析等技术,由地震记录图分离出了断层围陷波。根据2横测线的观测结果,可确定断层的位置,并可推测断层在该处宽度为200～300m。破裂面较宽,可能与其张性特征有关。分频道地震图显示,断层围陷波具有正频散现象,其低频分量传播较快。这表明断层围陷波是一种面波,可利用其频散规律研究断裂带内介质的物理性质。这次的观测结果也表明,断层围陷波并不局限于新破裂带,在老断层中也能形成和传播。事实上,只要断层带内外的介质在物理性质上有较大的差异,均能产生沿断层传播的围陷波。在城市活断层探测中,断层围陷波的方法具有非常独特的优越性     

断层带围陷波研究及其应用进展

断层带结构研究对于认识地震的孕育发生、地震破裂过程及其地震灾害具有重要的意义,因而多种方法被用来观测和研究断层带结构,其中断层带围陷波就是有效方法之一.断层带围陷波是由地震波入射到断层带内低速介质与高速围岩之间的界面时在界面内侧经多次反射相干叠加形成,具有大振幅、低频率和频散的特点.由于断层带围陷波在断层带的内部传播,它携带有断层带的介质物性和结构的重要信息,因此可以利用围陷波的波形特征研究断层带的精细结构.本文详细介绍了断层带围陷波的形成机制、传播和特性,全面阐述了断层带围陷波在观测研究、传播和特性理论研究和利用围陷波反演断层带结构的方法及应用三个方面的进展,并探讨了断层带围陷波研究方面存在的不足和问题.     

松软覆盖层对隐伏断层带围陷波的影响研究

利用二维非均匀介质地震波传播的伪谱和有限差分混合方法,通过数值计算,讨论了松软覆盖层对隐伏断层带围陷波特征的影响.在没有覆盖层的情况下,围陷波振幅和围岩上相比明显增加,持续时间变长.覆盖层造成围岩上地面运动振幅增大,围陷波的部分能量传播到覆盖层中,使得围陷波的能量变小.随着覆盖层厚度增加,围陷波的振幅越来越小,和围岩上...     

天然地震与人工爆破的波形小波特征研究

研究了如何从天然地震和人工爆破事件的波形记录中提取出有效、适用的波形特征,以用于对爆破事件的识别.首先对波形记录进行了4层小波包变换;然后对变换得到的最后一层小波包系数提取3种波形特征:能量比特征、香农熵特征及对数能量熵特征;最后利用v-SVC支持向量分类机对这3种特征的分类能力进行了外推检验.通过选用不同地区、不同台站、不同震级的天然地震与人工爆破的波形记录,力求提取的特征量能尽可能地反映天然地震与人工爆破波形的本质区别,尽量弱化震中距、震级等因素对识别效果的影响.结果表明,上述3种特征中以香农熵特征的识别效果最好,能反映天然地震与人工爆破的本质区别,可作为识别天然地震与人工爆破的一个有效判据.     

基于多输入卷积神经网络的天然地震和爆破事件识别

天然地震和爆破事件识别是地震监测预警的重要内容.近年来, 快速发展的深度学习算法以其强大的数据特征挖掘和图像识别能力, 能够较快并准确地约束地震事件属性.利用多输入卷积神经网络算法构建天然地震和爆破事件自动分类网络模型, 其中输入信息包括多台站地震波形和单台站的地震时频数据, 使得卷积神经网络同时获取事件的波形、频谱和极性特征.根据美国犹他州2012年记录到的天然地震和采石场爆破的观测资料, 构建深度学习的训练数据集并进行模型训练, 并据此判断2013—2016年间已知的天然地震和爆破事件.结果表明, 多输入卷积神经网络具有较高的识别精度, 识别率高达97%.

     

反投影全球子台网P波记录研究2010年4月14日玉树地震破裂过程

我们运用反投影远震P波研究了2010年4月14日玉树地震的破裂过程.通过台站响应函数对从IRIS下载的经过波形筛选的206个震中距在30°~95°间的台站进行选取.29个能够得到最好台站响应函数且波形相似度高的台站的记录被用于最终的反投影研究.在研究中我们运用4阶方根叠加法和2 s窗长、1 s滑动的滑动窗对总时长为100 s,始于P波前20 s的波形记录进行反投影.反投影结果显示玉树地震震源破裂时间为20 s,破裂尺度为60 km.在玉树地震的整个破裂过程中能量主要在两个时间和空间上释放.一个能量释放点是震后6 s,位于震中附近;另一个是震后12 s,位于震中位置东南,靠近结古镇的区域,且这次能量释放是玉树地震破裂过程中能量最大的.最大能量释放地点和实际震害最重的区域相吻合.反投影远震P波得到的震源破裂模型是软件自动生成的震动图的有效补充,能为震后应急救援服务.     

天然地震与人工爆破的波形小波特征研究div

研究了如何从天然地震和人工爆破事件的波形记录中提取出有效、适用的波形特征,以用于对爆破事件的识别．首先对波形记录进行了4层小波包变换;然后对变换得到的最后一层小波包系数提取3种波形特征:能量比特征、香农熵特征及对数能量熵特征;最后利用upsilon;-SVC支持向量分类机对这3种特征的分类能力进行了外推检验．通过选用不同地区、不同台站、不同震级的天然地震与人工爆破的波形记录,力求提取的特征量能尽可能地反映天然地震与人工爆破波形的本质区别,尽量弱化震中距、震级等因素对识别效果的影响．结果表明,上述３种特征中以香农熵特征的识别效果最好,能反映天然地震与人工爆破的本质区别,可作为识别天然地震与人工爆破的一个有效判据．      

2016年印尼苏门答腊岛海域MW7.8地震震源运动学特征

根据中国和全球地震台网记录的波形记录,采用W震相矩张量反演、反投影分析及有限断层模型反演方法,研究了2016年3月2日印尼7.8级地震破裂过程,分析讨论印尼地震震源运动学特征.结果表明：此地震为一次对称的双侧破裂走滑型事件,北北东─南南西向的断层节面（走向5°/倾角85°）为发震断层面.标量地震矩约6.19×10²⁰ Nm,矩震级为7.79,最大的滑动量约11 m,位于破裂起始点北东,沿着断层走向约30 km处.破裂平均速度2.0~2.2 km·s^-1,破裂持续时间35 s,破裂在5~25 s内释放的能量,约占总能量的97%.最终形成了总长度90 km左右的断层.印尼地震具有破裂持续时间短、破裂速度慢、高滑动能量带相对集中等显著特点.本研究对进一步增进海洋岩石圈地震的震源特性认识有重要参考意义.

     

断层带震相及其应用研究现状与展望

利用断层带特有震相通过观测模拟可以得到断层带介质的性质。本文回顾了地震学领域中断层带震相研究的发展历程,对断层带首波、断层带围陷波的国内外研究现状进行了综述,并结合国际上有关断层带震相研究的最新进展,对基于地震波形研究断层性质的前景进行了展望。     

通过计算高效的相似性搜索进行地震检测

地震学正经历着数据量的快速增长,它已超过处理算法发展的速度。地震检测——连续数据中地震事件的识别——是观测地震学的一项基本操作。使用波形相似性克服了现有检测方法的缺点,从而开发了一种有效的方法来检测地震。该方法称为指纹和相似性阈值法(FAST),分析1个星期的连续地震波形数据用时不到2小时,或者比自相关快140倍。指纹和相似性阈值法采用数据挖掘算法,最初设计用于大数据库中识别相似的音频剪辑。它首先通过提取关键的判别特征来创建波形的紧凑"指纹";然后把相似的指纹组合在一个数据库中,以利于相似指纹对快速、可扩展的搜索;最后生成地震检测的一个列表。指纹和相似性阈值法从位于美国加利福尼亚中部卡拉韦拉斯断层附近的一个台站1个星期的连续数据中检测到了大部分编目地震(24个中的21个)和68个非编目地震,实现了能与自相关相媲美的检测性能,尽管有一些额外的虚假检测。当应用于地震台站的分布式台网、非常长的持续时间数据集上时,指纹和相似性阈值法可望发挥其充分的潜力。指纹和相似性阈值法的广泛应用,可能有助于发现意想不到的地震信号,改善地震监测,促进对各种地震过程的更深的了解。     

慢震复合性质的进一步证据:1997年4月28日爱德华王子岛地震

1997年4月28日爱德华王子岛转换断层地震(M_u6.8)的地震图清楚地显示了两类破裂的重叠,一种是正常地震,一种是在低频辐射能量的慢成分。我们将低频谱数据和P波波形数据结合起来,反演满足0.001～2.5 Hz数据的震源时间函数。结果表明地震开始于快主震前约15s的一个慢事件,它是持续时间在30s以上慢震的一部分。在地区性台站P波到时初始部分期间,从高频能量低振幅推断初始事件的平滑度。方向性分析表明,破裂的这两种成分发生在不同断层上。慢事件发生在主转换断层上,快事件发生在以东40 km的一个平行断层上。1994年罗曼什转换断层上发生过一个包括慢成分和快成分的近似的复合序列,且在多个断层上都发生了破裂。慢震的这些结果和其他结果表明,海洋转换断层上的许多大地震都是复合事件。     

2023年山东平原MS 5.5地震宽频带面波震级和近场地震动反应谱空间分布特征分析

2023年8月6日山东平原发生M_S 5.5地震,中国地震台网中心获得丰富的测震和强震台站三分量波形数据。使用2°—10°震中距范围内80个台站的宽频带垂直向速度记录,测量该地震的宽频带面波震级;使用震中距200 km范围内1 278个强震仪和简易烈度计三分量记录,计算近场强震动加速度反应谱值。结果表明,宽频带面波震级M₍S(BB))平均值为5.5,震中西南侧台站测定震级相对偏小,偏大台站多分布在东北侧。近场强震动加速度反应谱呈NE—SW走向的条带状分布特征,沿断层破裂方向衰减慢,垂直断层方向衰减快。宽频带面波震级和加速度反应谱的空间分布特征支持本次地震以东北向单侧破裂为主,对照震中区地震断层资料,本次地震可能属于高唐和陵县—阳信隐伏断裂体系。     

第二影区地震震相到时特征变化浅析

运用国家台甚宽和超宽频带地震计记录的波形数据,对震中距介于105°～128°(即第二影区)的地震波形进行仿真处理,分析各台站地震波由地幔传播到核幔交界面时,各震相记录特征发生的变化.结果表明,当震中距增大到105°左右时,地震波进入到核幔过渡带这一复杂的低速层中,地震波能量衰减加快;P波与Pdif波震相未表现出明显的分...     

柯坪塔格断裂带重复地震识别及其时空特征分析

根据互相关系数不小于0.8的波形互相关意义上重复地震的定义,利用国家数字地震台网中的乌什和巴楚台记录的区域地震波形数据,识别并研究了新疆柯坪塔格断裂带及其周缘的板内重复地震.对所有相互距离不超过30 km的地震事件的垂直分量采用0.5-5.0 Hz带通滤波后进行波形互相关计算.其中乌什台共识别出460例重复地震,组成重复地震对和多重地震对共171组,占总事件数的15.5％;巴楚台共识别出822例重复地震,组成重复地震对和多重地震对共298组,占总事件数的21.2％00.对重复地震的分析表明,台站分布的不同和波形事件记录质量的差异,是造成两个台站识别出的“重复地震”数目和比例不同的原因.对重复地震复发的时间间隔统计表明,重复间隔从数分钟到数百天不等,最长重复间隔达10年.     

基于S变换的振动信号时频特征分析

利用S变换方法对山西南部测震台网记录的振动事件波形进行时频特征分析。结果表明,不同台站记录的振动事件波形特征差异较大,一般单波峰最大能量持续时间较短,衰减较快;双波峰或者三个波峰以上的能量持续时间较长且频率分布范围较大;接收振动波形信号时间不同的台站,能量未出现明显的衰减,除波列能量的频率分布范围和持续时间不同外,其他无显著差异。     

柯坪塔格断裂带重复地震识别及其时空特征分析

根据互相关系数不小于0.8的波形互相关意义上重复地震的定义, 利用国家数字地震台网中的乌什和巴楚台记录的区域地震波形数据, 识别并研究了新疆柯坪塔格断裂带及其周缘的板内重复地震. 对所有相互距离不超过30 km的地震事件的垂直分量采用0.5—5.0 Hz带通滤波后进行波形互相关计算. 其中乌什台共识别出460例重复地震, 组成重复地震对和多重地震对共171组, 占总事件数的15.5%; 巴楚台共识别出822例重复地震, 组成重复地震对和多重地震对共298组, 占总事件数的21.2%. 对重复地震的分析表明, 台站分布的不同和波形事件记录质量的差异, 是造成两个台站识别出的“重复地震”数目和比例不同的原因. 对重复地震复发的时间间隔统计表明, 重复间隔从数分钟到数百天不等, 最长重复间隔达10年.     

2004年苏门答腊大地震激发的T-波

T-波是由海底地震或者海陆边界俯冲带附近地震激发,并在海洋低速层中传播的声波.2004年12月26日,在印度洋东部印尼苏门答腊岛附近发生MW=9.3级大地震,其产生的能量在印度洋中激发了巨大的海啸,造成了严重的人员伤亡和财产损失,受到了世界科学家们极大的关注.本文从台站(PALK)及台站(DGAR)记录到的地震的信号中,提取出了清晰的高频T-波,并在频率域内分析,最终得到了T-波的频谱已及频率随时间变化图像.另外,通过对大地震时间域和频率域内T-波信号的分析,了解到此次大地震断层破裂过程持续的时间大致为500 s,其间伴随有两次明显的能量释放过程.分析数据表明两次能量释放过程的间隔大致为80~100 s.T-波分析将为推断海洋地震以及海陆边界俯冲带附近地震的特征,提供一种独立的研究手段和方法.     

1999年台湾集集地震近断层竖向与水平反应谱比值的研究

选取了1999年9月21日台湾集集7.6级地震主震中68组断层距在20km以内的近断层台站记录和46组断层距在40~70km的东部台站记录,按台站的上下盘位置、场地条件和断层距分组,对其竖向和水平加速度反应谱比值V/H进行了统计分析。研究表明:1)断层的滑动方向和断层破裂的传播方向对断层距在3km以内的台站上的地面运动谱比值V/H有一定影响,且主要体现在中短周期范围内,例如平行断层方向的谱比值要比垂直断层方向的谱比值大。在下盘断层距3~20km的范围内,场地条件对V/H基本没有影响。2)在集集地震中长周期(>3s)部分的谱比值通常>32,且有一个较高的峰值,表明其竖向运动加速度中的长周期分量大于其它地震。3)对于下盘的台站,地面运动在短周期(<0.2s)段的谱比值不随断层距的增加而减少。与中远(>40km)距离的台站相比较,近断层台站的V/H在工程界关心的周期范围内普遍较大。4)场地条件对谱比值V/H的影响在近断层处不显著。在远离断层的东部台站上,硬土场地谱比值V/H在长周期段大于软土场地