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南海西北次海盆海底地震记录的短时事件分析
王宜志, 杨挺, 刘晨光, 刘丹, 吴越楚
, doi: 10.11939/jass.20220175
摘要:
本文对2019年10月—2020年5月在南海西北次海盆布放的宽频带海底地震仪的数据进行了分析,利用长短时窗均值算法在单个OBS台站拾取了多达12万个短时事件。根据信号特征以及可能的成因机制,可将事件分为连续性短时事件(C-SDE)和随机短时事件(R-SDE)。C-SDE的主要特征是在一段时间内连续且有规律发生的短时事件;包含多个事件组,事件组间隔约100—300 s,每个事件组包括3—10个持续约1 s的单波;其主频介于20—44 Hz之间,不同台站信号主频的不同可能是因信号源到台站距离不同而衰减的结果;C-SDE能量较强,在间距约105 km的三个OBS台站的三个分量上均有记录。R-SDE的主要特征是随机发生,持续时间约0.3—2 s;主频集中于8—25 Hz,在频谱上常呈现双波峰;由于其事件能量较小,很难在多个台站上拾取到同一个事件。本文探讨了C-SDE和R-SDE的信号源可能的产生机制,推断该时间段内南海西北次海盆存在着活跃的C-SDE信号源,可能来自人类活动,如气枪放炮或者低频水声通信;R-SDE则来源于离台站很近的源,很可能是海底沉积层中的气体逃逸所产生的破裂过程所导致,表明南海西北次海盆海底沉积层中存在气体泄露。 本文对2019年10月—2020年5月在南海西北次海盆布放的宽频带海底地震仪的数据进行了分析,利用长短时窗均值算法在单个OBS台站拾取了多达12万个短时事件。根据信号特征以及可能的成因机制,可将事件分为连续性短时事件(C-SDE)和随机短时事件(R-SDE)。C-SDE的主要特征是在一段时间内连续且有规律发生的短时事件;包含多个事件组,事件组间隔约100—300 s,每个事件组包括3—10个持续约1 s的单波;其主频介于20—44 Hz之间,不同台站信号主频的不同可能是因信号源到台站距离不同而衰减的结果;C-SDE能量较强,在间距约105 km的三个OBS台站的三个分量上均有记录。R-SDE的主要特征是随机发生,持续时间约0.3—2 s;主频集中于8—25 Hz,在频谱上常呈现双波峰;由于其事件能量较小,很难在多个台站上拾取到同一个事件。本文探讨了C-SDE和R-SDE的信号源可能的产生机制,推断该时间段内南海西北次海盆存在着活跃的C-SDE信号源,可能来自人类活动,如气枪放炮或者低频水声通信;R-SDE则来源于离台站很近的源,很可能是海底沉积层中的气体逃逸所产生的破裂过程所导致,表明南海西北次海盆海底沉积层中存在气体泄露。
2022年9月5日泸定MS6.8地震的同震地质灾害发育特征及主控因素分析
张佳佳, 陈龙, 李元灵, 刘民生, 石胜伟, 易靖松, 张文, 张世林, 孙金辉, 杨栋, 鲜杰良, 蔡佳君
, doi: 10.11939/jass.20220215
摘要:
本文基于对2022年9月5日泸定MS6.8地震的野外调查,结合遥感解译结果,总结了泸定地震同震地质灾害的发育特征和主控因素,研判了同震地质灾害的演化趋势,并针对同震地震灾害防灾减灾的不同阶段给出了相应的建议,结果表明:泸定地震同震地质灾害整体以小-中型的崩塌、滑坡为主,集中分布在磨西镇及海螺沟、得妥镇湾东村、得妥镇大渡河沿岸三个区域;主震及余震、鲜水河活动断裂、地形地貌、特殊岩土体是控制泸定地震同震崩滑空间分布的的主控因素;泸定地震震后地质灾害在未来10年内会极为活跃。需要密切关注磨西河及支沟、大渡河河谷两侧的高陡岸坡,大渡河高阶地、磨西台地边缘区域,以及磨西镇、得妥镇同震崩滑密集发育的泥石流沟谷;根据同震地质灾害应急防范的管理逻辑,建议地方政府应按照过渡性安置详查阶段、恢复重建阶段、长远规划阶段三个阶段来针对性的开展地质灾害的防灾减灾工作。 本文基于对2022年9月5日泸定MS6.8地震的野外调查,结合遥感解译结果,总结了泸定地震同震地质灾害的发育特征和主控因素,研判了同震地质灾害的演化趋势,并针对同震地震灾害防灾减灾的不同阶段给出了相应的建议,结果表明:泸定地震同震地质灾害整体以小-中型的崩塌、滑坡为主,集中分布在磨西镇及海螺沟、得妥镇湾东村、得妥镇大渡河沿岸三个区域;主震及余震、鲜水河活动断裂、地形地貌、特殊岩土体是控制泸定地震同震崩滑空间分布的的主控因素;泸定地震震后地质灾害在未来10年内会极为活跃。需要密切关注磨西河及支沟、大渡河河谷两侧的高陡岸坡,大渡河高阶地、磨西台地边缘区域,以及磨西镇、得妥镇同震崩滑密集发育的泥石流沟谷;根据同震地质灾害应急防范的管理逻辑,建议地方政府应按照过渡性安置详查阶段、恢复重建阶段、长远规划阶段三个阶段来针对性的开展地质灾害的防灾减灾工作。
潜在地震滑坡的概率危险性分析—以陕西陇县为例
付国超, 潘华, 程江, 郑立夫
, doi: 10.11939/jass.20210147
摘要:
本文采用第五代地震动参数区划图的潜在震源区划分方案并结合Newmark位移模型,根据陇县工程地质岩性及地形高程数据,同时考虑了地震动地形放大效应以及纽马克模型参数的不确定性,给出了陕西陇县地区地震动发生率为50年10%水平时滑坡的失稳概率,根据所得结果将研究区潜在地震滑坡危险程度分为 4个等级:极低危险区、低危险区、中危险区、高危险区。中、高危险区主要集中于陇县地区的泥岩、粉砂岩以及黄土覆盖地且斜坡坡度大于 40° 的地区。其中千河及其通关河两岸部分地区的地震滑坡危险性较高。本文结果可为该地区的地震滑坡风险管理和土地规划提供参考。 本文采用第五代地震动参数区划图的潜在震源区划分方案并结合Newmark位移模型,根据陇县工程地质岩性及地形高程数据,同时考虑了地震动地形放大效应以及纽马克模型参数的不确定性,给出了陕西陇县地区地震动发生率为50年10%水平时滑坡的失稳概率,根据所得结果将研究区潜在地震滑坡危险程度分为 4个等级:极低危险区、低危险区、中危险区、高危险区。中、高危险区主要集中于陇县地区的泥岩、粉砂岩以及黄土覆盖地且斜坡坡度大于 40° 的地区。其中千河及其通关河两岸部分地区的地震滑坡危险性较高。本文结果可为该地区的地震滑坡风险管理和土地规划提供参考。
伍德拉克裂谷地区的海底地震仪方位和地壳结构研究
高佳, 于有强
, doi: 10.11939/jass.20220091
摘要:
伍德拉克裂谷位于巴布亚新几内亚东南部,是发育在澳大利亚板块和西南太平洋板块碰撞带中的年轻大陆裂谷,为研究汇聚构造背景下裂谷起始演化的地壳结构提供了理想场所。伍德拉克裂谷海域地区海水层的存在使得获取高质量地震数据成为难题,而数据的获取主要依赖海底地震仪(ocean bottom seismograph,缩写为OBS)。OBS的布放一般是自由下落式,其地震计的北向水平分量方位与地理北向通常不一致,这使得利用三分量波形数据的反演结果产生较大误差甚至失效,例如接收函数方法。为确定伍德拉克裂谷地区OBS水平分量的方位偏转角度,本文同时引入纵波和瑞雷面波偏振分析方法进行方位校正,并利用校正后的三分量波形数据开展接收函数研究,进而约束该裂谷海域地区的地壳结构。结果分析表明,OBS方位校正后其获得的可用接收函数波形数量显著增多,并且利用纵波偏振分析校正后的数据处理获得了更加合理的地壳结构。基于在该裂谷地区获得的地壳构造结果,基里比斯盆地和裂谷扩张轴所在的古迪纳夫盆地呈现对比鲜明的地壳结构特征:古迪纳夫盆地的地壳厚度朝着裂谷扩张轴处减薄,其平均值为(33.3±2.42) km;基里比斯盆地的地壳厚度更薄,平均值为(24.1±5.44) km。此外,研究区域内所有OBS处均观测到了较高的地壳纵横波速比值,这可能是巴布亚超镁铁质岩体富集和古俯冲残片脱水熔融共同作用的结果。 伍德拉克裂谷位于巴布亚新几内亚东南部,是发育在澳大利亚板块和西南太平洋板块碰撞带中的年轻大陆裂谷,为研究汇聚构造背景下裂谷起始演化的地壳结构提供了理想场所。伍德拉克裂谷海域地区海水层的存在使得获取高质量地震数据成为难题,而数据的获取主要依赖海底地震仪(ocean bottom seismograph,缩写为OBS)。OBS的布放一般是自由下落式,其地震计的北向水平分量方位与地理北向通常不一致,这使得利用三分量波形数据的反演结果产生较大误差甚至失效,例如接收函数方法。为确定伍德拉克裂谷地区OBS水平分量的方位偏转角度,本文同时引入纵波和瑞雷面波偏振分析方法进行方位校正,并利用校正后的三分量波形数据开展接收函数研究,进而约束该裂谷海域地区的地壳结构。结果分析表明,OBS方位校正后其获得的可用接收函数波形数量显著增多,并且利用纵波偏振分析校正后的数据处理获得了更加合理的地壳结构。基于在该裂谷地区获得的地壳构造结果,基里比斯盆地和裂谷扩张轴所在的古迪纳夫盆地呈现对比鲜明的地壳结构特征:古迪纳夫盆地的地壳厚度朝着裂谷扩张轴处减薄,其平均值为(33.3±2.42) km;基里比斯盆地的地壳厚度更薄,平均值为(24.1±5.44) km。此外,研究区域内所有OBS处均观测到了较高的地壳纵横波速比值,这可能是巴布亚超镁铁质岩体富集和古俯冲残片脱水熔融共同作用的结果。
基于自适应噪声完全集合经验模态分解算法和Hurst指数的地震数据去噪方法
毛世榕, 史水平, 玉壮基, 苏梅艳, 李莎, 何嘉幸, 符衡, 张清
, doi: 10.11939/jass.20210165
摘要:
在地震观测中,地震数据中普遍包含有噪声信号。由于噪声信号的干扰,地震分析的效率会受到不同程度影响。传统的去噪方法通常需要噪声的先验知识,并且滤波时会造成部分有效数据丢失。针对这一问题,本文提出一种将自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)算法与Hurst指数相结合的地震数据去噪方法。首先通过CEEMDAN方法将信号分解为一系列本征模函数(IMF),然后利用Hurst指数对滤波后的IMF分量进行识别,最后对地震数据IMF分量进行重构,从而实现数据去噪。与传统方法的去噪效果对比表明,本文方法对低信噪比波形的滤波性提高32%,对高信噪比波形的滤波性提高6倍。同时对地磁数据的去噪结果表明,本文方法能够较完整地将地铁噪声从地磁信号波形中滤除。 在地震观测中,地震数据中普遍包含有噪声信号。由于噪声信号的干扰,地震分析的效率会受到不同程度影响。传统的去噪方法通常需要噪声的先验知识,并且滤波时会造成部分有效数据丢失。针对这一问题,本文提出一种将自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)算法与Hurst指数相结合的地震数据去噪方法。首先通过CEEMDAN方法将信号分解为一系列本征模函数(IMF),然后利用Hurst指数对滤波后的IMF分量进行识别,最后对地震数据IMF分量进行重构,从而实现数据去噪。与传统方法的去噪效果对比表明,本文方法对低信噪比波形的滤波性提高32%,对高信噪比波形的滤波性提高6倍。同时对地磁数据的去噪结果表明,本文方法能够较完整地将地铁噪声从地磁信号波形中滤除。
2022年1月8日青海门源MS6.9地震破裂过程
戴丹青, 杨志高, 孙丽
, doi: 10.11939/jass.20220032
摘要:
基于近台强震波形数据可快速且稳定地反演地震破裂过程。利用国家烈度速报与预警项目实施过程中青海地区新建和改建的强震动观测台站的波形数据,基于迭代反褶积和叠加法(IDS)对2022年1月8日青海MS6.9地震的震源破裂过程进行了反演。反演结果显示:破裂自初始破裂点向南东东方向扩展的单侧破裂,持续时间约14 s (主要集中在2—8 s),最大滑动量为3.6 m,破裂长度约为20 km。这表明破裂在纵向上自深部向浅部扩展,这与现场调查的地表破裂吻合。余震序列空间分布展示出显著的分段特征,预示破裂区复杂的构造,该地区未来仍然有发生强震的可能性。 基于近台强震波形数据可快速且稳定地反演地震破裂过程。利用国家烈度速报与预警项目实施过程中青海地区新建和改建的强震动观测台站的波形数据,基于迭代反褶积和叠加法(IDS)对2022年1月8日青海MS6.9地震的震源破裂过程进行了反演。反演结果显示:破裂自初始破裂点向南东东方向扩展的单侧破裂,持续时间约14 s (主要集中在2—8 s),最大滑动量为3.6 m,破裂长度约为20 km。这表明破裂在纵向上自深部向浅部扩展,这与现场调查的地表破裂吻合。余震序列空间分布展示出显著的分段特征,预示破裂区复杂的构造,该地区未来仍然有发生强震的可能性。
区域宽频地震波形反演所揭示的2022年1月青海门源MS6.9地震震源破裂过程
朱音杰, 罗艳, 赵里
, doi: 10.11939/jass.20220148
摘要:
基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2022年1月青海门源MS6.9地震的震源破裂过程,并结合地质构造与地震重定位结果判断发震断层走向。综合反演结果表明:此次地震的发震断层走向为NWW向,主要以走滑为主;破裂主要发生在震源两侧,可能存在着双侧破裂,在震后2 s、9 s出现破裂极大值,最大错动量约为1.5 m,位于深度约6 km处,发生明显破裂的深度约为16 km,地表破裂长度约20 km;此次地震释放的标量地震矩为1.23×1019 N·m,相当于矩震级MW6.7。地震能量主要在前15 s释放;发震断层面的倾角为84.6°,接近于垂直,由于破裂范围较大,所以发生明显错动分布的地表投影也长达34 km。 基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2022年1月青海门源MS6.9地震的震源破裂过程,并结合地质构造与地震重定位结果判断发震断层走向。综合反演结果表明:此次地震的发震断层走向为NWW向,主要以走滑为主;破裂主要发生在震源两侧,可能存在着双侧破裂,在震后2 s、9 s出现破裂极大值,最大错动量约为1.5 m,位于深度约6 km处,发生明显破裂的深度约为16 km,地表破裂长度约20 km;此次地震释放的标量地震矩为1.23×1019 N·m,相当于矩震级MW6.7。地震能量主要在前15 s释放;发震断层面的倾角为84.6°,接近于垂直,由于破裂范围较大,所以发生明显错动分布的地表投影也长达34 km。
局部场地地震动高频衰减系数估计模型
稂子平, 俞瑞芳, 肖亮, 傅磊, 周健
, doi: 10.11939/jass.20220053
摘要:
采用随机有限断层法进行地震动模拟时,选用合理的参数描述特定局部场地近地表高频衰减特征,对评价地震动模拟结果的正确与否具有重要的实践意义。 在工程场址地震动参数预测中,如何快速确定该参数的取值,是实际应用中亟需解决的问题。首先对场地高频衰减系数κ0和平均剪切波速VS30的相关性进行了分析;然后,选取国内外学者基于计算得到的546个κ0系数,采用一定时窗内的κ0均方根值讨论其随平均剪切波速VS30增大的变化趋势。 结果表明,虽然κ0具有明显的区域差异性,但其均方根值随着VS30的增大,呈现出逐渐减小的趋势。 为了得到合理的κ0估计模型,分别采用线性函数、多项式函数、对数线性函数和双对数线性函数对κ0均方根值和vS30关系进行初步拟合,结果表明,对数线性函数能够较好地描述κ0VS30之间的关系。 最后,基于筛选得到的477个数据,采用最小二乘法对模型参数进行了拟合,建立了适合于工程应用的κ0- vS模型。经过对模型适用性的分析表明,本研究所构建的κ0估计模型在预测工程场址地震动参数时能够合理估计地震动的高频衰减影响。 采用随机有限断层法进行地震动模拟时,选用合理的参数描述特定局部场地近地表高频衰减特征,对评价地震动模拟结果的正确与否具有重要的实践意义。 在工程场址地震动参数预测中,如何快速确定该参数的取值,是实际应用中亟需解决的问题。首先对场地高频衰减系数κ0和平均剪切波速VS30的相关性进行了分析;然后,选取国内外学者基于计算得到的546个κ0系数,采用一定时窗内的κ0均方根值讨论其随平均剪切波速VS30增大的变化趋势。 结果表明,虽然κ0具有明显的区域差异性,但其均方根值随着VS30的增大,呈现出逐渐减小的趋势。 为了得到合理的κ0估计模型,分别采用线性函数、多项式函数、对数线性函数和双对数线性函数对κ0均方根值和vS30关系进行初步拟合,结果表明,对数线性函数能够较好地描述κ0VS30之间的关系。 最后,基于筛选得到的477个数据,采用最小二乘法对模型参数进行了拟合,建立了适合于工程应用的κ0- vS模型。经过对模型适用性的分析表明,本研究所构建的κ0估计模型在预测工程场址地震动参数时能够合理估计地震动的高频衰减影响。
地电阻率观测中地铁杂散电流特征研究
王兰炜, 张宇, 张兴国, 胡哲
, doi: 10.11939/jass.20210197
摘要:
地电阻率研究在地震电磁学中具有十分重要的意义,地铁运行时的入地电流信号(杂散电流)在地电阻率观测中所表现出来的特征对分析地电观测资料,并正确判断震前异常也具有重大意义。本文在地铁杂散电流产生机理讨论的基础上,定量计算了地铁运行时杂散电流在地电阻率观测中所呈现的特征,结果表明地铁杂散电流传播范围可以达到几十甚至上百千米。通过对城市周边的北京通州、天津青光、宝坻、塘沽、江苏江宁和辽宁新城子6个地电阻率观测台站观测到的该类信号的研究,分析了其幅度、主要频率范围以及空间分布特征,结果表明该类信号的幅度从几mV至几十mV不等,与源距关系密切,周期主要集中在50—200 s范围内,在分析地震异常前兆信号时该类信号可使信噪比降低10—30 dB左右,其相对方差最大超出标准20倍左右。根据地铁运行时杂散电流传播的特征,本文提出了几种压制该类信号的措施,为识别地震前地电阻率异常信息、排除噪声提供了很有意义的依据。 地电阻率研究在地震电磁学中具有十分重要的意义,地铁运行时的入地电流信号(杂散电流)在地电阻率观测中所表现出来的特征对分析地电观测资料,并正确判断震前异常也具有重大意义。本文在地铁杂散电流产生机理讨论的基础上,定量计算了地铁运行时杂散电流在地电阻率观测中所呈现的特征,结果表明地铁杂散电流传播范围可以达到几十甚至上百千米。通过对城市周边的北京通州、天津青光、宝坻、塘沽、江苏江宁和辽宁新城子6个地电阻率观测台站观测到的该类信号的研究,分析了其幅度、主要频率范围以及空间分布特征,结果表明该类信号的幅度从几mV至几十mV不等,与源距关系密切,周期主要集中在50—200 s范围内,在分析地震异常前兆信号时该类信号可使信噪比降低10—30 dB左右,其相对方差最大超出标准20倍左右。根据地铁运行时杂散电流传播的特征,本文提出了几种压制该类信号的措施,为识别地震前地电阻率异常信息、排除噪声提供了很有意义的依据。
三峡库区秭归段浅层速度结构和孕震环境
胡锦涛, 谢军, 危自根, 金超
, doi: 10.11939/jass.20210194
摘要:
收集了湖北省秭归地区24个流动地震台站2020年6—7月期间的垂直分量连续波形记录,利用背景噪声互相关得到了各台站之间的经验格林函数,提取了0.6—5 s的瑞雷波群速度频散曲线,并反演获得了该区域近地表6 km以内的三维S波速度模型。结果显示:秭归盆地及其南部邻区S波速度明显低于东侧断裂区S波速度,与研究区不同构造地块的构造演化和沉积特征一致;2014年MS4.2地震发生在研究区垂向高低速交界区;断裂区在长江区域附近S波速度明显降低,表明长江水渗透到断层区,因此秭归地区地震频发与三峡库水荷载和水渗透作用有关。 收集了湖北省秭归地区24个流动地震台站2020年6—7月期间的垂直分量连续波形记录,利用背景噪声互相关得到了各台站之间的经验格林函数,提取了0.6—5 s的瑞雷波群速度频散曲线,并反演获得了该区域近地表6 km以内的三维S波速度模型。结果显示:秭归盆地及其南部邻区S波速度明显低于东侧断裂区S波速度,与研究区不同构造地块的构造演化和沉积特征一致;2014年MS4.2地震发生在研究区垂向高低速交界区;断裂区在长江区域附近S波速度明显降低,表明长江水渗透到断层区,因此秭归地区地震频发与三峡库水荷载和水渗透作用有关。
NGA-West2地震动预测模型对速度脉冲型地震动各分量的适用性研究
赵晓芬, 温增平, 谢俊举, 解全才
, doi: 10.11939/jass.20210176
摘要:
鉴于传统的地震动预测模型未考虑速度脉冲的影响,可能会低估近断层区域的地震风险,而新一代NGA-West2地震动预测模型对速度脉冲型地震动的适用性有待研究。首先,收集了2013年之后的近断层地震动记录,考虑脉冲方向的不确定性,基于小波方法定量地识别出速度脉冲记录,形成了最新的速度脉冲记录数据库;然后,利用小波提取出速度脉冲记录中的长周期脉冲信号,基于偏差参数分析方法,定量地研究新一代NGA-West2地震动预测模型分别对速度脉冲原始记录和提取长周期脉冲后的残余记录的适用性。研究结果显示,NGA-West2中的四个地震动预测模型均会低估近断层速度脉冲记录,特别是在脉冲周期附近的周期段内速度脉冲观测值远远大于这四个预测模型的预测值,但残余记录观测值与新一代NGA-West2中四个地震动预测模型预测值较吻合。值得注意的是,CB2014地震动预测模型能更好地预测残余记录。 鉴于传统的地震动预测模型未考虑速度脉冲的影响,可能会低估近断层区域的地震风险,而新一代NGA-West2地震动预测模型对速度脉冲型地震动的适用性有待研究。首先,收集了2013年之后的近断层地震动记录,考虑脉冲方向的不确定性,基于小波方法定量地识别出速度脉冲记录,形成了最新的速度脉冲记录数据库;然后,利用小波提取出速度脉冲记录中的长周期脉冲信号,基于偏差参数分析方法,定量地研究新一代NGA-West2地震动预测模型分别对速度脉冲原始记录和提取长周期脉冲后的残余记录的适用性。研究结果显示,NGA-West2中的四个地震动预测模型均会低估近断层速度脉冲记录,特别是在脉冲周期附近的周期段内速度脉冲观测值远远大于这四个预测模型的预测值,但残余记录观测值与新一代NGA-West2中四个地震动预测模型预测值较吻合。值得注意的是,CB2014地震动预测模型能更好地预测残余记录。