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云南宾川盆地及周边地震波走时的季节性变化和可能的物理机制

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1412-1425页

作者：寇华东王伟君闫坤彭菲叶志鹏吕恒茹常利军中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

基于背景噪声自相关方法,本文计算了云南宾川盆地及周边区域地震波在四个频段的相对走时变化(dt/t),发现存在比较显著的年变和半年变特征,最大变化幅度从0.1~0.2 Hz(7 km左右深度最敏感)的±0.8%逐渐降低至1.0~2.0 Hz(对应1 km以浅介质... 详细信息

基于背景噪声自相关方法,本文计算了云南宾川盆地及周边区域地震波在四个频段的相对走时变化(dt/t),发现存在比较显著的年变和半年变特征,最大变化幅度从0.1~0.2 Hz(7 km左右深度最敏感)的±0.8%逐渐降低至1.0~2.0 Hz(对应1 km以浅介质)的±0.05%.噪声源季节性变化可能是dt/t周期性起伏的一个潜在因素,但雨水和温度与其有更直接的关联性.其中雨水渗透产生的介质孔隙压变化是年变和半年变的重要贡献因素;而温度起伏产生的介质热力学形变,主要对一定深度范围(3 km左右最敏感)的介质有明显的年变影响.不同频段走时变化存在幅度差异和不同步,可能和各频段敏感核的深度范围以及水与热力学形变从地表向深部渗透/传播过程有关.研究表明,环境因素对地下介质的地震波走时有较为显著的影响,区分出它们的贡献,才能更可靠地评估地震构造应力或人文生态环境的变化.

关键词：单台背景噪声干涉走时周期性变化环境因素孔隙压变化热力学形变

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利用深度学习与物理特征预测仪器地震烈度

地球物理学报 2024年第7期67卷 2712-2728页

作者：郑周林彬华金星于伟恒李军韦永祥王士成李水龙周施文中国地震局工程力学研究所哈尔滨150088 福建省地震局福州350003 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150088

快速准确地预测记录台站的仪器地震烈度,并在地震预警过程中向潜在用户提供及时和准确的警报至关重要.本文提出了一种结合深度学习和物理参数特征的算法,用于更可靠地预测仪器地震烈度.收集并处理了2001—2021年日本K-NET和KiK-net强震... 详细信息

快速准确地预测记录台站的仪器地震烈度,并在地震预警过程中向潜在用户提供及时和准确的警报至关重要.本文提出了一种结合深度学习和物理参数特征的算法,用于更可靠地预测仪器地震烈度.收集并处理了2001—2021年日本K-NET和KiK-net强震仪台网记录的3386次地震事件作为研究样本.对这些地震事件进行截取、基线校正、质量筛选等预处理,共得到25714条三通道地震波形.使用18000条地震记录(90%训练,10%验证)构建了一个窗长为3秒的仪器地震烈度预测模型(CNN-PP),并对7714条地震记录进行了测试.结果表明,CNN-PP模型在预测仪器地震烈度方面优于传统的单一特征参数方法.此外,离线震例测试结果显示,CNN-PP模型的报警成功率达到95.03%,没有出现误报情况,为解决地震预警仪器地震烈度的测定提供了一种潜在方法.

关键词：地震预警仪器地震烈度深度学习卷积神经网络物理参数特征

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地电阻率观测中信噪比与观测精度

地震地质 2024年第4期46卷 955-971页

作者：张宇王兰炜张世中张兴国胡哲中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论... 详细信息

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论上研究了地电阻率观测中信噪比和观测精度之间的关系,分析了地表和井下不同观测装置条件下信噪比的变化情况。当供电电流不变且主要受到均匀场的干扰影响时,减小极距可有效提高测量的信噪比。当地表装置的测量极距缩小为原来的1/3,或井下装置的测量极距缩小为原来的1/4时,信噪比可提高约20dB。以江宁台不同深度、极距观测结果为例,讨论了江宁台井下装置设计的合理性。文中研究结果可为今后地电阻率观测装置的设计和观测场地的选择提供参考。

关键词：地电阻率信噪比观测精度极距

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甘肃积石山M6.2地震的多普勒效应

大地测量与地球动力学 2024年

作者：况春利韩光洁刘奕君戴丹青中国地震局地震研究所湖北省地震局中国地震台网中心

2023-12-18 23:59甘肃积石山发生MS6.2地震，本文通过收集震中距2°<Δ<15°范围内测震数据及近场211组强震记录，分别测定面波震级及不同周期的水平向地震动反应谱值。结果表明，91个台站测得的宽频带平均面波震级MS（BB）为6.2，震级... 详细信息

2023-12-18 23:59甘肃积石山发生MS6.2地震，本文通过收集震中距2°地震动反应谱值。结果表明，91个台站测得的宽频带平均面波震级MS（BB）为6.2，震级空间分布具有南东小、北西大的特征；水平向地震动反应谱值主要呈椭圆状展布，最大反应谱值主要位于震中北西方向两侧。此次地震震级分布及加速度反应谱的空间分布特征具有明显的断层地震多普勒效应，结合地震构造背景、震源机制解、余震序列精定位及破裂过程反演等推断，其发震构造可能位于拉脊山断裂北缘。

关键词：积石山M 6.2地震多普勒效应面波震级近场地震动

重力建站测试的影响因素研究——以云南燕子岩站为例

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地球物理学进展 2024年

作者：方伟韦进黄雅辜有启胡敏章刘高川崔庆谷云南省地震局中国地震局地震研究所中国地震台网中心

建立重力观测设施是提高重力观测资料信噪比、增强仪器探测微弱信号能力的一种有效途径，但观测设施的建设效果常受建站测试策略、自然和场地环境等因素影响而无法做到准确评估。为此，本文收集了滇西南4个重力站gPhone型重力仪和地震... 详细信息

建立重力观测设施是提高重力观测资料信噪比、增强仪器探测微弱信号能力的一种有效途径，但观测设施的建设效果常受建站测试策略、自然和场地环境等因素影响而无法做到准确评估。为此，本文收集了滇西南4个重力站gPhone型重力仪和地震计的长期同址观测数据以及燕子岩建站前测试数据，采用PSD-PDF方法计算并比较了燕子岩建站前后的背景噪声，分析讨论了影响建站测试结果的主要因素和量级。结果表明：1）燕子岩观测山洞的建立能较好抑制由近场人类活动激发的0.5～4Hz高频噪声，抑制量达9.1dB；但0.16～0.26Hz频段的噪声测试结果受远场海浪激发的微震信号影响而变化较大（17dB），且因建站测试时段噪声的同期年变差异（2～5dB）和季节性变化（4～8dB）均较大而导致无法判定观测山洞建设对微震频段噪声的抑制效果；2）相比于测试时长，重力建站测试时段的选取更重要，每年4～5月时段的微震频段背景噪声呈稳定低值特征，它是一个理想的背景噪声测试窗口期；3）滇西南同址重力仪和地震计在0.16～0.26Hz频段功率谱密度互相关系数为0.98，可用于微震信号的联合研究。以上研究成果可为重力站建站测试、观测山洞建设效果评估以及联合多源数据开展微震信号探测研究等方面提供方法和依据。

关键词：重力站建设概率密度函数背景噪声季节性变化 gPhone ASSM

2022年青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带宽度调查与启示

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地球物理学报 2024年第2期67卷 548-570页

作者：牛鹏飞韩竹军郭鹏李科长吕丽星中国地震局地质研究所北京100029

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层... 详细信息

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层"避让带"提供了有利条件.2022年门源M_(S)6.9地震在青藏高原东北缘冷龙岭与托莱山断裂阶区部位产生了显著的左旋走滑型地表破裂带.基于震后获取的高精度无人机正射影像和数字高程模型,文中在门源地震地表破裂带全段精细解译的基础上,沿走向间隔100 m测量了251个宽度数据,R1破裂带最大宽度为209.78±14 m,平均宽度为42 m,R2破裂带最大宽度为115.31±15.72 m,平均宽度为26.14 m.宽度沿走向具有差异性,这主要受控于同震变形强度、破裂带几何结构以及地表第四系松散层发育状况;具体表现为同震位移量大、阶区等复杂几何结构以及穿过第四系松散层区段的破裂带比同震位移量小、平直段以及基岩区段的破裂带要宽.通过对去除离散值后的破裂带宽度数据统计分析,计算出95.4%和68.2%置信区间的有效宽度分别是70或50 m.在工程抗震设防中,若走滑型活断层评估的最大潜在震级与此次门源地震震级相近(~M 7.0),根据建(构)筑物类别,建议确定"避让带"宽度时参考本文获得的破裂带有效宽度(70或50 m).对于单一走滑型错动面发育地段,按建(构)筑物类别向两侧各扩展35或25 m即可;而对于活断层斜列阶区、平行断层围限区、走向弯曲区和双陡倾角错动面发育地段,在这些复杂几何结构分布范围的基础上需要各向两侧扩展35或25 m.本文研究结果可为建(构)筑物选址避让走滑型断层提供参考依据.

关键词：走滑型地震地震地表破裂带活断层"避让带"宽度门源M_(S)6.9地震工程抗震设防

不同类型地震震级与重力变化异常的统计特征及其机理分析

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地球物理学报 2024年第8期67卷 3032-3059页

作者：李树鹏胡敏章祝意青朱成林崔华伟陆汉鹏张刚王锋吉山东省地震局济南250014 中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉430071 武汉引力与固体潮国家野外科学观测研究站武汉430071 中国地震局第二监测中心西安710054

依据收集到的107个4.0级以上地震震例,研究中国陆区中强地震震前重力变化异常统计特征,探讨地震震级与震前重力变化异常各要素及地震性质之间的统计关系,给出了5、6、7、8级地震震级判定的重力变化异常时变距S、量级G和时间T参考指标,... 详细信息

依据收集到的107个4.0级以上地震震例,研究中国陆区中强地震震前重力变化异常统计特征,探讨地震震级与震前重力变化异常各要素及地震性质之间的统计关系,给出了5、6、7、8级地震震级判定的重力变化异常时变距S、量级G和时间T参考指标,并对比、分析了逆冲型、走滑型和正断型地震的重力变化特点,进而结合流体物质运移假说及岩石物理实验结果,探讨了震前重力变化异常的物理机制,以及其与亚失稳阶段、地震孕育能量的联系.得到的主要结论有:(1)震前重力变化异常参量与震级之间更符合非线性关系,5、6、7、8级地震的震前重力变化异常时变距参考指标分别为67、111、185、305 km,重力变化异常量级参考指标分别为49、67、92、125μGal,重力变化异常时间参考指标分别为1.6、2.5、3.7、5.2 a.(2)地震类型对震前重力变化参量有一定影响,尤其是7级以上强震的差异更加明显,逆冲型地震的重力变化量级及时变距可能更大;重力变化异常时间方面,正断型地震可能对应更长的重力变化时间,逆冲型次之,走滑型最短.(3)震前重力变化异常的物理机制可能是,在孕震晚期、亚失稳阶段,震中周边区域岩石裂隙增多、扩展、贯通,引起流变性的深部幔源物质向地壳运移,同时地壳内先存的流体物质由于应力分布不均而大规模迁移,最终在地表引起重力场变化响应.(4)目前流动重力观测受到时空密度的制约,地震预报主要针对5级以上地震,且震级越大预报效能越好.

关键词：地震预报重力变化异常震级震源机制解

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福建地震预警台网观测数据质量评估

地球物理学进展 2024年第4期39卷 1330-1342页

作者：游秀珍林彬华李军韦永祥王士成李水龙丁炳火福建省地震局福州350003 中国地震局厦门海洋地震研究所厦门361021

针对测震、强震和烈度计三网融合所面临的数据质量评估问题,开展了区域地震预警台网背景噪声研究分析工作.利用噪声功率谱法、最大概率加速度噪声峰值(PGA)、速度噪声峰值(PGV)、位移噪声峰值(PGD)指标科学评估构成台网三类传感器的背... 详细信息

针对测震、强震和烈度计三网融合所面临的数据质量评估问题,开展了区域地震预警台网背景噪声研究分析工作.利用噪声功率谱法、最大概率加速度噪声峰值(PGA)、速度噪声峰值(PGV)、位移噪声峰值(PGD)指标科学评估构成台网三类传感器的背景噪声,分析其噪声水平的差异性;采用噪声功率谱面积占比法定量评价台站噪声水平,根据不同色标展示各台站的噪声水平高低,方便直观判断站点运行状态;由实际统计,选取合适的比例,确定各类传感器噪声模型的高低基准线和正常噪声PGA、PGV、PGD的上下限,甄别出波形记录疑似异常的台站.研究结果表明:三类地震监测仪器中,地震计在全频带能完整有效地记录环境噪声,其噪声水平最低;强震仪可记录0.1 Hz以上的环境噪声,小于0.1 Hz频带主要为仪器自噪声,其噪声水平较地震计高;烈度计的记录基本是仪器的自噪声,无法记录到地球脉动,其噪声水平最高.噪声功率谱面积占比法将噪声水平划分成四个等级,能够有效评选出记录优质的台站.通过频域和时域对异常台站进行检测,极大提高检测结果的可靠性,同时也有利于对标定、异常大脉冲等误报结果的检测.台网观测数据质量评估结果,可供维护人员作为参考依据,对优质台站重点关注,对记录异常台站及时修复,保证优质台站数据的完备性,为地震预警与烈度速报产品的可靠性和准确性提供重要保障.

关键词：数据质量背景噪声噪声功率谱 PGA PGV PGD

基于频率-贝塞尔变换方法的城市浅层勘探研究

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：王顺廖武林李井冈张丽芬周紫岩中国地震局地震研究所中国地震局地震大地测量重点实验室湖北省地震局

在同一场地分别采用T形、直线形、正五边形及螺旋形4种不同观测台阵进行微动探测对比实验，分析互相关分段时间窗口长度、观测台阵几何形状及其展布对F-J频散能量成像质量的影响。结果表明：对于相同时间长度的观测，增加互相关分段时... 详细信息

在同一场地分别采用T形、直线形、正五边形及螺旋形4种不同观测台阵进行微动探测对比实验，分析互相关分段时间窗口长度、观测台阵几何形状及其展布对F-J频散能量成像质量的影响。结果表明：对于相同时间长度的观测，增加互相关分段时间窗口长度能有效区分开基阶和高阶频散曲线，但会减少叠加次数，降低频散谱分辨率；F-J方法对观测台阵排列无特别要求，随机分布、线性排列等均适用，在台阵口径相同情况下，拥有更多台间距组合的观测台阵的频散能量成像的质量和分辨率会更高；F-J方法对观测台阵的展布范围有一定要求，当展布范围过小时，F-J法频散成像的质量较差，无法将高阶频散曲线分离。

关键词：微动基阶面波高阶面波频率-贝塞尔变换方法(F-J) 台阵观测