噪声HVSR法在OBS探测中的应用——以珠江口外海OBS台阵为例

噪声谱比法(horizontal-to-vertical spectral ratio, HVSR)通常用于确定沉积层的厚度,而应用于海底地震仪(OBS)以获取海底沉积厚度的研究较少.本文将HVSR法应用于珠江口外海域OBS台阵中,验证了该方法用于OBS探测中的可靠性.通过对珠江口外海27台OBS收集的三分量地震噪声记录进行处理,得到了所有台站的HVSR曲线.有23台OBS的HVSR曲线可获取与沉积层厚度相关的峰值频率,通过经验公式可以计算得到沉积层厚度.结果显示,珠江口外海域沉积层(新生代地层)厚度范围为100～3500 m,研究区东南部沉积层远厚于西北部,且沉积厚度受到NEE向滨海断裂带控制.本文获得的结果与以往依靠反射地震剖面和钻井等获得的沉积层厚度结果基本一致.进一步分析发现研究区新生代地层具有多层结构,大部分HVSR曲线在5～12 Hz存在振幅最大的波峰,认为是与第四系厚度相关的峰值频率,继而确定第四系厚度为20～50 m.本研究拓展了HVSR法的应用领域,为获取海底沉积层厚度提供了一种新的可靠方法.     

宽频带地震仪性能现场检测方法进展研究

宽频带地震仪具有采样信号频带宽、动态范围广及采样精度高的特点,常布设于野外流动地震台站中进行长时间的地震观测,利用宽频带地震仪及由其组成的观测系统进行科学研究已成为近年来的发展趋势．由于野外环境存在大量不确定因素,这些变化可能会导致宽频带地震仪性能改变,从而影响数据质量．现场检测作为地震仪器性能检测的一种方法,无需改变仪器的布设位置能够保证仪器采集的连续性,同时考虑野外现场因素的影响．因此,宽频带地震仪性能的现场检测也越来越受到国内外学者的重视．本文以野外宽频地震仪性能检测为研究方向,从仪器性能的影响因素、原位校准方法以及利用观测数据评估仪器性能这三个角度出发：（1）论述了布设位置及方式、温湿度及大气压力变化对仪器性能的影响;（2）介绍了仪器原位校准中的电测法和对比测量法;（3）总结了利用地震信号、地震背景噪声以及潮汐信号对宽频地震仪性能进行现场检测的方法．最后,本文对目前宽频地震仪性能检测方法存在的问题进行分析总结,并对其发展前景提出展望．     

昆明地震台地面与井下地震观测背景噪声对比

对昆明地震台山洞内放置的宽频带地震仪BBVS-60及观测井内放置的GL-S60B深井宽频带地震仪所记录的资料,进行背景噪声对比分析,得到基岩地区地面及井下背景噪声干扰,为今后在云南地区推广井下观测提供参考依据。结果显示,在1—20 Hz频段内,井下台背景噪声RM_S值比地表台小,降噪效果UD向达30%以上,EW向达50%,NS向达60%。在100—30 s频带内噪声不降反升,原因有待进一步分析。     

南黄海OBS数据转换横波分析及其地质意义

多分量地震勘探在减小地球物理反演问题多解性的同时提供了更丰富的地下信息,可以从量化的意义上真正实现岩性勘探.由于地壳结构的复杂性及转换横波的特殊性,南黄海地壳结构研究中基本未涉及横波.本文使用南黄海OBS数据,在不同剖面上对比分析纵横波走时、视速度以及质点运动轨迹,基于纵波理论模型对转换横波震相进行射线追踪和走时试算,识别并拟合了来自不同地层的转换横波震相.研究表明,北部坳陷中主要发生了PPS转换,转换界面为陆相沉积层底界面.千里岩隆起区除了发生转换界面为陆相沉积底界面的PPS转换还有转换界面为海底的PSS转换.断层活动引起岩石破碎,高波速比特征的断层边界为胶莱盆地在海上部分的边界圈定再添证据.千里岩地区高速地层成分含有花岗岩,其纵横波速比为1.67~1.68;推测北部坳陷中的海相沉积北-南地层不同,依次为碳酸盐岩及砂岩两类地层.     

地震的应变张量观测与应用前景

地震发生时的动态应变场,在研究地震触发、地震破裂、地面破坏、水文和岩浆变化等方面都具有重要应用意义.地震的应变张量观测和现有的惯性地震仪观测的物理量不同.前者可以直接记录到地震发生时震源辐射的应变(应力)波,而后者记录到的是位移、速度或加速度.地震频率的应变测量在地震学中的应用前景主要表现在:①测量震源机制解理论预言的辐射4象限分布;②测量库仑应力变化;③换算成动态应力以评估地震烈度;④测量地震波的能量密度;⑤测量地震断层形变加速和形变局部化过程.用惯性地震仪的记录虽然在理论上也可以解算出动态应变值,然而种种原因导致计算结果的误差很大,往往不可接受.应变张量地震仪若能与现有的惯性地震仪配套起来,形成大规模台阵,则有可能推动应变地震学的诞生,在地震观测和地震学科领域引起重大革新.     

国产海底地震仪的时间记录与原始数据精细校正

海底地震仪(OBS)的时间记录对数据处理是至关重要的.实践发现,部分国产便携式OBS的数据记录存在较大的内部时间误差,并且实测地震剖面异常的同相轴"断阶"、"倾斜"现象时有发生.我们通过自激自收试验,对这些异常现象进行了验证,确认其来源于OBS数据文件内部时间漂移,以及数据处理程序存在的缺陷.统计表明,A、B型OBS内部时间漂移量在250Hz的预设采样率下为0～40ms,L、S型OBS在100Hz下为0～90ms.这个量级的时间漂移,会对OBS数据处理、计算模拟产生影响.进一步,我们采用计算实际采样间隔、调整采样间隔、数据重采样的方法,对这种误差进行校正,并且改进了相关的OBS数据处理程序.本文的研究加深了对OBS数据时间记录误差的认识,得到了OBS数据文件内部时间漂移的分布规律,使得中等及较大程度的内部时间漂移的精细校正得到重视,进而完善了OBS数据处理步骤和流程,对OBS数据的有效利用进行了重要补充,为国产OBS的广泛使用、仪器研发提供了重要参考.     

一种新型潜标式海洋地震仪及在海洋地震探测中的应用

本文介绍了一种面向全球海洋地震P波长期探测的新型潜标式海洋地震仪.该地震仪不同于传统的固定式陆地地震台站或者坐底式海底地震仪,而是漂浮在海水中一定深度接收天然地震信号,并随着洋流运动.当接收到地震P波信号后,该地震仪可以自动上浮至海面,并通过卫星将数据传回岸基中心,然后下沉到指定深度继续工作.该潜标式海洋地震仪主要由水听器模块、浮力调节模块、通信与传输模块、能源模块以及中央控制模块组成,同时有安全监测功能,以实现准实时、大范围的天然地震P波信号长期监测.该海洋地震仪将突破现有海洋地震观测技术局限,拓展海洋地震监测的时空覆盖范围及监测尺度,为海洋地震研究和地球深部构造提供准确可靠的数据.     

爆炸当量估算的初步研究

爆炸当量是评估爆炸能量的重要参数,快速估算爆炸当量对于有效开展应急救援工作至关重要。收集攀枝花铁矿爆破、宁夏煤矿爆破、河南汝阳钼矿爆破等矿山爆破资料,得到爆破的地方性震级M_L与爆炸当量Y之间的经验关系,并据此估算2019年7月19日河南省三门峡市气化厂爆炸事故的爆炸当量为16 t左右。     

基于混合回归模型的夏季高温日数预测

本文以变化比较激烈的高温日数为对象,通过加权叠加、周期波动以及尺度比较等理论分析提出一种短期气候预测观点,即长周期波动可用当地前期各种气象要素的长周期波动的某种函数表示,而短周期波动依然与大范围周边环境因子的变化有关。采用功率谱分析、逐步回归、方差分析等常用统计手段和二项式平滑方法,建立长周期波动和波动偏差比的预报方程,在此基础上得到高温日数的预报方程。应用该方法对合肥地区的高温日数进行了预测试验,利用滚动预报得到13个预报样本。在13个试测样本中,有11个样本试测较为准确,试测准确率达到84．6％。在试测不准确的2个样本中,误差有5～6d,而且它们出现在高温日数相对较多的年份,因此试测效果令人满意。     

海底地震仪远震记录接收函数反演——以南海西南次海盆为例

由于海底环境和海底地震仪(OBS)结构的特殊性,用OBS远震记录进行接收函数岩石圈反演研究因为存在一定的困难,所以还很少见.在深入分析问题的基础上,以国产I-4C型宽频带OBS在南海西南次海盆记录的天然地震为实例,我们将傅里叶变换和小波变换相结合以压制海底地震仪记录中的非平稳干扰,获得了信噪比较高、震相清晰的地震记录,进而成功开展了远震记录的岩石圈结构接收函数反演.主要结论是:(1)OBS接收函数的求取是可行的,关键是压制非平稳干扰.(2)西南次海盆的Moho面埋深为海底下10~12km(地壳厚6~8km),沉积物厚度为1~2km,浅部地壳存在低速区,与沉积物和海底扩张停止后的岩浆喷发产生的岩石碎屑和裂隙有关.(3)在扩张脊中央Moho面上方6~12km存在S波低速区,推测扩张中心可能存在下地壳熔融或岩浆房,在17~30km区间S波速度呈负梯度,我们认为扩张中心更深的地方存在热物质的供给.