一种基于模板匹配的震相关联和提取技术及其初步应用

作     者：龙锋 祁玉萍 赵敏 芮雪莲 Long Feng;Qi Yuping;Zhao Min;Rui Xuelian

作者机构：四川省地震局成都610041 

出 版 物：《中国地震》 (Earthquake Research in China)

年 卷 期：2021年第37卷第2期

页      面：368-378页

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：中国地震局“地震科技星火计划”(XH21026Y) 国家重点研发项目(2018YFC150330501) “2020年地震大形势研究”共同资助 

主　　题：模板匹配 DBSCAN密度聚类 自洽性检验 震相提取 地震空区 

摘      要：本文提出一套有别于常规模板匹配算法的流程,不仅能够提供被识别地震的时间、空间、强度信息,还可根据震相关联提取每个地震对应的震相到时资料供后续研究使用。该流程基本原理为:地震事件发生会使得震相记录在时间上趋于丛集,因此可利用密度聚类方法对震相信息进行提取。具体实现步骤为:(1)对采用相同降采样和滤波处理的模板事件和连续波形进行互相关系数计算,挑选相关性超过阈值的到时信息形成离散时间序列;(2)对整个序列进行DBSCAN聚类分析并对每个聚类簇开展自洽性检验,获取单个地震的震相关联,进而提取震相到时;(3)通过去重复事件、震级测算与定位获得最终的结果。将该方法应用到龙门山断裂带南段地震空区,结果显示,2013年5月至2016年12月,35个模板共获得了93个确切的地震信息,是所使用模板的2.65倍,包含390条P波震相以及791条S波震相。绝大部分模板并没有识别出自身的重复/相似地震,而被识别出的地震是由少量模板匹配成功的,主要分布于双河和安顺附近。精定位结果显示,双石-大川断裂倾向NW,同时在安顺以西可能存在某条不知名的、浅部直立、深部倾向NW的铲状断裂,震源深度与芦山地震序列类似,存在自SW至NE变深的现象,可能反映了龙门山断裂带南段不同段落具有类似的构造特征。测试结果表明,本文设计的流程可提供包括震源参数和每个地震震相到时信息在内的完整震相报告,在模板识别领域可作为一套计算机自主处理的可行方案。