Microseismic events enhancement and detection in sensor arrays using autocorrelation‐based filtering

Passive microseismic data are commonly buried in noise, which presents a significant challenge for signal detection and recovery. For recordings from a surface sensor array where each trace contains a time‐delayed arrival from the event, we propose an autocorrelation‐based stacking method that designs a denoising filter from all the traces, as well as a multi‐channel detection scheme. This approach circumvents the issue of time aligning the traces prior to stacking because every trace's autocorrelation is centred at zero in the lag domain. The effect of white noise is concentrated near zero lag; thus, the filter design requires a predictable adjustment of the zero‐lag value. Truncation of the autocorrelation is employed to smooth the impulse response of the denoising filter. In order to extend the applicability of the algorithm, we also propose a noise prewhitening scheme that addresses cases with coloured noise. The simplicity and robustness of this method are validated with synthetic and real seismic traces.     

汶川地震断裂带科学深钻WFSD-3附近上地壳S波分裂特征

为配合汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）,中国地震局地球物理研究所在四川省绵竹市天池乡和灌县—安县断裂附近分别架设了15套微震仪器和17个短周期地震台.基于WFSD-3附近的微震、短周期和区域台网的固定台站记录的近震数据,通过横波窗内S波分裂计算,得到其上地壳各向异性参数,即快波偏振方向和慢波的时间延迟,并分析了研究区的上地壳各向异性特征.结果显示,研究区大部分区域的快波偏振方向为NE向,与龙门山断裂带走向一致,但在研究区微震台阵布设小区域内,快波偏振方向表现出东西分区特征,东部为NE向,西部为NW向.上地壳各向异性主要是受到岩层中随应力分布排列的微裂隙和岩石或矿物结构的影响,研究区内快波偏振方向主要表现为NE方向,与断裂走向一致,反映了研究区上地壳各向异性主要受控于结构控制的各向异性,局部区域的快波偏振方向为NW向,与区域最大主压应力方向一致,说明区域应力场对研究区上地壳各向异性也有影响.通过分析微震台阵的归一化时间延迟随时间的变化情况可以反映区域应力场的变化情况.微震台阵的慢S波时间延迟在2012、2013年较为离散,在2014年有收敛的趋势,反映了强震后区域应力场逐渐稳定的趋势.

     

微震记录的空间自相关法误差特性分析

本文定量研究了当面波能量分布不遵循各向均匀的假设时,运用空间自相关法（SPAC法）出现的误差.通过分析合成微震记录,研究了方位局限的入射、站台的数量对空间自相关系数的影响,明确了一些圆形排列的SPAC系数偏差空间构造.它可分为两个部分：低频域的零偏差部分和高频域的偏差部分.在高频偏差域,存在排列特色的周期特性.其角度周期是排列圆周上相邻站点之间夹角的一半.研究中要强调的是对于每种圆形排列存在一些特殊的入射方向的现象（如,对三角形排列,那些方向角度为 15°, 45°, 75°,…）.当瑞利波沿着这些角度之一传播时,在SPAC谱中,有效的无偏差频率范围扩展到先前研究结果的两倍.这个现象为提高野外SPAC法勘探精度提供了一个新的可能.     

用接收函数方法研究上海地震台阵下地壳结构

利用上海地震台阵16个台站记录的远震资料,采用接收函数线性反演方法,对台阵下的地壳速度结构进行研究,获得了研究区域内地壳厚度和地壳速度的分布特征。研究结果表明,研究区域Moho面深度约为33±2 km,Moho面深度基本不变,地幔顶部S波速度约4.4 km/s,地壳内没有发现明显的低速层。     

绥棱爆破地震监测与局部场地台阵观测

黑龙江省地震局在绥棱组织了2次人工爆破,目的在于检验黑龙江省地震台网的监测能力和定位精度,并开展相关的地震学和地震工程学研究。为此,在原黑龙江省地震台网的基础上,又架设了一个由六台数字地震仪组成的流动台网,并在爆破点附近建立了一个由多通道强震观测系统和4台强震仪组成的场地影响台阵。本文介绍了这次爆破及现场观测的有关情况,并对结果进行了初步分析。     

地震预报研究的主攻方向: 动力数值预测

尽管地震预测是一个举世公认的国际性科学难题,怛在强化各种减轻地震灾害措施的同时,仍须把地震的监测和预报作为中国地震局最为重要的任务。为此,需要高举攻克地震预测难题的旗帜,打破长期以来地震预测研究徘徊不前的局面。我们必须充分认识近年来地球物理观测技术和计算机技术所取得的重大进步和发展态势,并在此基础上制定地震预测研究的发展战略。以GPS为代表的空间对地观测技术,巨型高分辨率宽频带流动地震台阵观测技术以及电磁阵列观测技术的发展趋势表明,从布网观测走向阵列观测已经成为21世纪地球物理观测研究发展的基本方向。上述高新技术和计算机数值模拟技术的发展为地震动力学研究提供了前所未有的技术基础。为此,需要积极借助数值天气预报的经验,打破经验性地震预测的局限,把研究的注意力尽快转向以动力学为基础的地震数值预报。以地震数值预报为目标的GPS阵列地壳形变连续观测,高分辨率地壳上地幔结构探测,地壳动力学,地震孕育和破裂过程的理论、模拟试验和实际观测,数据同化和计算软件的开发应成为今后研究发展的重点。现在的问题是,需要我们强化多学科,多部门的组织协调,尽早在有条件的地区开展地震动力学数值预报的科学试验和相关的理论研究。这必将极大地促进我国地震科学基础研究的发展和地震预报水平的提高。     

带有小数补偿的低频数控振荡器及其基于FPGA的实现

在分析数控振荡器（NCO）工作原理的基础上,以低频信号为例,研究了影响NCO性能的几个因素。结合杂散特性,着重讨论了频率控制字误差对输出频率带来的影响,提出在相位累加器中加入小数部分补偿,以使降低信号频率门限值和提高输出的准确性。最后采用FPGA（现场可编程门阵列）实现了带有小数补偿的NCO,在兼顾硬件资源的同时优化了系统性能,另外通过仿真验证了这种方法的可行性。     

鄂尔多斯盆地低信噪比复杂地区检波器组合方法分析

在鄂尔多斯盆地西北部,低信噪比复杂地区存在严重的随机干扰,这导致该区地震资料信噪比很低。在不提高覆盖次数情况下,针对该区造成地震资料信噪比低的严重随机干扰问题,开展检波器组合压制随机干扰的方法研究。研究了随机干扰对动静校正量准确求取的影响,检波器组合对干扰波的压制作用,组内高差和组合基距对地震采集资料高频的影响,对比分析检波器组内距对随机干扰的衰减效果。研究结果表明：在盆地低信噪比复杂地区,野外检波器组合重点压制严重的随机干扰波,提高地震资料信噪比;小于1 m的检波器组内高差对该区地震采集资料110 Hz以下高频成分影响有限,小于13 m组合基距对中、深目的层地震资料70 Hz以内频率影响有限;理论计算和试验资料综合确定的随机干扰半径为1.7~2.0 m,大于随机干扰半径的检波器组合内距能有效压制随机干扰波,其中组内距3 m比较稳定;以上参数确定的检波器组合接收方法压制随机干扰波后,所得到的地震单炮记录相比单点接收、高覆盖次数压制随机干扰波所得到的资料在70 Hz有限频带内更能提高信噪比、频率,而且成本相对低。该结果在鄂尔多斯盆地低信噪比复杂地区地震勘探野外采集中具有指导作用。     

珊溪水库地震台阵建设

为更好地对珊溪水库地震震群进行监测和分析,浙江省地震局自2006年开始建设珊溪水库地震台阵.介绍了该环形小孔径台阵的勘选和建设过程,并结合2次地震震群活动的监测数据,展示了该台阵对地区性地震活动监测的效果.