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区域尺度地球浅部结构、状态和介质变化研究是天然地震学和勘探地震学共同关注的问题。探索适宜于大陆浅部区域尺度地下结构探测与介质物性变化监测的新型人工震源,构筑地震雷达平台,向地下主动发射地震波,将为深部油气资源利用、浅部地球动力学、城市地球物理学和防震减灾事业等提供重要工具。目前,对地下介质进行动态变化测量的适用的主要震源包括相似地震、背景噪声、人工震源和其他非常规震源。而在天然源方面,大地震时空分布不均,相似地震数量有限,地震背景噪声源需长时间叠加才能获取稳定信号且源存在季节性变化,三者对于变速变化测量时空分辨率与精度较低。在人工震源方面,传统炸药震源适用受限,连续震源等因释放能量低,不适宜进行区域尺度大陆浅部探测与监测研究。为寻找适合的理想震源,我们通过一系列野外实验探索对多种人工震源进行了测试筛选,最终选定具有绿色环保、高效、重复性好等优点的海洋勘探气枪震源作为探测震源,并成功移植到陆上有限水体激发。本文结合区域尺度大陆浅部结构探测和监测这一核心目的,以历次非调谐大容量气枪阵列激发实验为基础,围绕探索发展新的探测与监测方法,对气枪主动源探测技术中的相关信号处理与波场传播问题进行了研究。本论文的主要工作包括以下几个方面:(1)全面回顾、认识陆上大容量气枪震源。在全面回顾总结海洋气枪震源的发展历史、技术原理和气枪激发理论发展进程与研究成果的基础上,讨论了海洋气枪震源与陆地气枪震源的差异。陆上大容量气枪震源是气枪阵列与有限水体环境耦合的结果,固液界面的存在是陆上水体气枪源的关键特征。陆上水体气枪震源涉及气泡振荡理论、气-液和液-固界面的物质耦合、水体边界条件、地震波传播等复杂机制,受多种因素影响,是气体-流体-固体三相耦合的物理系统。其次详述了多年来陆上水体大容量气枪震源激发实验,总结了气枪源在研究区域尺度介质变化测量和探测中的独特优势。陆上不同水体中气枪信号模拟和实际激发效果的对比表明,影响气枪激发效果的主要因素包括气枪枪体(类型、容量、同步性)、工作条件(激发压力、沉放深度)和水体条件(水位、水体形状、水体大小)。对不同相关激发条件影响的探讨总结,有利于加深对陆上气枪震源的震源特性的认识,改进激发环境的设计与评价,获得更好的激发条件。(2)主动源数据自动筛选方法。介绍了噪声对于主动源信号叠加处理的影响,并提出了一种利用信号记录中噪声特征的主动源数据自动筛选方法——RMS筛选法。在气枪震源信号处理过程中,多次小能量激发叠加等效于一次大能量激发和利用干涉获取走时变化来成像介质变化的处理方式,决定了对叠加技术的需求;地震信号发射台的大规模激发和台阵的发展积累的海量气枪信号数据,催生了对于气枪信号自动化处理的要求。不同气枪发射台实际信号处理证实RMS筛选后叠加效果明显优于传统叠加方法,更能压制强背景噪声的干扰,可有效提高信噪比。RMS筛选叠加数据剖面显示,宾川台信号传播距离由250 km增至350 km,呼图壁台由500 km左右增加至1000 km,张掖台信号探测距离由300 km提高到了近500 km。(3)气枪震源波场信息传播特性研究。利用已建立并在持续运行的3个以大容量非调制气枪阵列为震源的固定地震信号发射台数据对气枪震源信号传播过程中的一系列问题进行了研究。研究内容包括发射台信号特征、气枪信号能量空间分布、利用主动源信号中Pn波震相研究气枪信号的衰减与几何传播、发射台配套台网的噪声水平分析等内容。研究气枪源信号波场传播影响对于深入理解陆上水体气枪源激发机理,探索不同区域的潜在应用有重要作用。发射台周边台站速度记录分析显示,气枪源激发在近源参考台记录均在106 nm/s量级,其中呼图壁台产生的信号振幅最强。各发射台信号强度在40 km左右及已降低至100 nm/s左右,接近背景噪声水平。宾川台信号的衰减最快,原因可能是由于云南地区地质结构复杂,几何传播衰减值较其他地区大,而品质因子Q值更小。信号能量空间分布显示各发射台气枪震源辐射图样基本满足几何扩散分布,但呼图壁台南部台站接收台站信号较弱。台站背景噪声水平分析显示,在气枪优势频带2~10 Hz范围内宾川台周边台站噪声水平普遍在–130 d B左右,仅部分台站背景噪声值较高。宾川台周边台站动态环境噪声水平明显低于呼图壁流动台20 d B左右。 相似文献
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介绍了新疆呼图壁人工水体大容量气枪震源地震信号发射台的选址、建设过程及震源信号特征。从地质构造、历史地震的角度分析了地震信号发射台选址的合理性、必要性以及气枪激发池设计的合理性。利用激发池岸边的低灵敏地震仪记录到的气枪信号,阐述了气枪震源的高度重复性和人工水体气枪震源信号的稳定性,并对信号进行时频分析后得出,气枪信号的优势频率为2~6Hz。最后通过叠加的方法提高信噪比,得到呼图壁气枪震源信号的传播距离约为380km。 相似文献
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叠加甘肃和青海数字测震台网记录到的甘肃祁连山大容量气枪连续激发的大量观测波形。结果显示,单次激发的气枪震源信号最远可以在距气枪震源304km的古浪台(GLT)识别,通过110次叠加的信号最远可以追踪到412km的安西台(AXX),4 600次叠加的信号最远可以在距气枪震源677km的乌图美仁台站(WTM)观测到。研究结果可为提高甘肃祁连山大容量气枪主动源观测系统的监测能力和微弱信号的提取能力,探讨祁连山区域内部介质速度变化等工作提供重要的科学意义。 相似文献
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利用固定台站分析长江激发气枪信号特征 总被引：1，自引：1，他引：0
“地学长江计划”安徽实验是以气枪震源为核心的大型主动源探测实验。通过在长江安徽段20个固定点定点激发气枪震源,结合109个固定台站、11条流动测线组成的观测网络,首次利用主动源实现了对长江流域安徽段约6万km2面积的三维地下结构探测。本文利用固定台站对长江激发气枪信号进行了分析,结果表明,长江中气枪信号激发效果良好,固定台记录中气枪信号可识别的最远距离达300km。对气枪信号绝对振幅的研究结果表明：① 50km处的气枪信号约为10nm量级,200km处的气枪信号小于1 nm;② 气枪信号强度的空间分布存在一定的方位各向异性,可能与长江的几何形状有关;③ 台站背景噪声对于提取气枪信号至关重要,高质量的固定台网为识别nm量级气枪信号提供了可能。 相似文献
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地学长江计划安徽实验是以气枪震源为核心的大型主动源探测实验。通过在长江安徽段20个固定点定点激发气枪震源,并结合由109个固定台站、11条流动测线组成的观测网络,首次利用主动源实现了对长江流域安徽段约6万km~2面积的三维地下结构探测。本文利用固定台站对长江激发气枪信号进行了分析,结果表明,长江中气枪信号激发效果良好,固定台记录中气枪信号可识别的最远距离达300km。对气枪信号绝对振幅的研究结果表明:150km处的气枪信号约为10nm量级,200km处的气枪信号小于1nm;2气枪信号强度的空间分布存在一定的方位各向异性,可能与长江的几何形状有关;3台站背景噪声对于提取气枪信号至关重要,高质量的固定台网为识别nm量级气枪信号提供了保障。 相似文献
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利用云南省宾川主动源基地周边10km范围内7个流动台站2017年2月气枪震源集中激发时段记录的气枪信号,使用干涉法计算了直接使用波形和将波形与参考台反褶积后的格林函数两种处理方法下气枪信号的走时变化。使用了气枪震源附近不同方位角的两个参考台的数据,以分析不同参考台对走时变化结果的影响。结果表明:反褶积能较为有效的压制气枪震源的时间、空间和频谱轻微不重复性导致的走时变化;反褶积能降低一些来源不明的伪走时变化;使用CKT2的数据反褶积的结果略优于CKT0,其可能原因是气枪阵列沿方位角的非均匀辐射。 相似文献
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云南省地震局在程海断裂以西10 km的大银甸水库处建成了气枪震源发射台, 在水库丰水期内进行连续激发观测。 2014年8月21日、 24日气枪震源附近分别发生MS4.2、 ML4.1和ML4.0地震。 本文利用宾川气枪震源附近的钟英台、 黄坪台等10个台站2014年9月8日至2015年2月28日观测数据, 使用波形互相关方法提取这些台站气枪信号的走时变化, 使用射线追踪的方式正演研究了气压、 水库水位、 潮汐应力等因素对波速变化的影响。 排除上述影响后, 认为3次4级左右地震可能是2014年9月台站气枪信号走时增大0.04~0.05 s的原因。 相似文献
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以2014年11月福建街面水库气枪震源激发试验观测数据为研究对象,利用基于互相关的时延估计法对不同沉放深度及不同水深的气枪激发展开研究,分析沉放深度及激发环境水深对气枪震源激发信号到时的影响。结果显示:激发位置不变,气枪沉放深度在8—30 m范围内变化时,震中距为13 km的测震台站记录到的气枪信号的首脉冲到时差异很小,而气泡脉冲到时则有明显差异,且随着沉放深度的增加,气泡脉冲信号到时提前,8 m沉放深度与30 m沉放深度气泡脉冲的到时差近80 ms,这种变化与布设在库底的海底地震仪记录到的信号变化相一致,分析认为这种变化与气枪沉放深度增加引起的气枪激发信号的周期减小有关;在不同水位开展的相同沉放深度的激发信号差异不大。因此,应用气枪震源监测地壳介质变化时需注意气枪震源沉放深度变化所带来的影响。 相似文献
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以新疆2次5级左右地震为震例样本,选取震中附近石河子台、石场台和乌苏台记录的2013年8月以来的气枪震源信号数据,依据反射波震相,采用互相关检测技术等,研究2次5级左右地震前走时变化特征,得到如下研究结果:1根据单双层"3400走时表"速度模型,参考理论Pm P走时选取震相窗是可靠的;22次5级左右地震前3个台站记录的Pm P走时变化均出现4个月和2个月左右不同程度的低值异常过程,相对走时变化幅度约为0.1%~0.26%,距震中较近的石河子台、石场台的异常特征显著于较远的乌苏台;32次5级左右地震前走时异常变化时间和幅度均存在差异,这可能与震级和震中位置有关。 相似文献
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The Hutubi MS6.2 earthquake occurred on December 8, 2016, in Hutubi County, Xinjiang Uygur Autonomous Region, causing three people injured. The earthquake effected areas mainly included 25 townships and towns, plus Hutubi County and Manas County in Changji, Hutubi and Manas. The total effected area is 12,450km2. In this paper, we summarize the seismo-tectonic background and geomorphic features of the earthquake zone. Under the guidance of the standard "The Earthquake Site Works-Parts 4:Assessment of Direct Loss", the damage to buildings and lifeline systems with various structural types are introduced, and we ultimately estimate the direct economic losses to mud-wood houses and the destruction of brick-wood houses. Our results indicate that "The Urban and Rural Seismic Safe Housing Project" played a key role in reducing this earthquake disaster. 相似文献
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基于2021年5月21日漾濞M_S6.4地震震中附近50 km范围内15个地震观测台站记录的2020年11月1日—2021年5月30日的气枪震源信号,采用互相关时延检测技术提取这15个台站各自稳定震相(Sg震相)的走时变化时间序列,并对漾濞M_S6.4地震前后各台站的走时变化特征进行分析。结果表明:(1)漾濞M_S6.4地震前10天左右,有4个台站走时开始出现异常,其中,Ey211和Ey213台走时呈"V"型变化结构,Ey210和CHT台走时呈上升趋势。(2)漾濞M_S6.4地震后短期内,大部分台站走时出现了明显的趋势性变化,以维西—乔后—巍山断裂为界,断裂带两侧台站走时变化趋势存在明显差异,断裂以东的EYA、HDQ、YSW09台走时呈上升趋势,变化最为显著的为HDQ台,走时差变化量为0.067 s;而断裂带以西的所有台站在漾濞M_S6.4地震当天(或震后1～2天)开始出现明显趋势性下降,走时下降持续时间在4～9天间,走时差变化量在-0.053～-0.201 s间,其中走时差下降量最大为53 285台,最小为CHT台。 相似文献
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Study of the Change in Wave Velocity Ratio before and after Two Strong Earthquakes Using Airgun Source Data 总被引：1，自引：1，他引：0
LIU Zifeng YE Beng CHEN Ji ZHOU Qingyun WANG Guangming PENG Guanling LI Yongli 《中国地震研究》2019,33(2):305-319
Using the signals excited by the large-volume airgun source at the Binchuan transmitting seismic station from January to June, 2016, arrival-time data was acquired at four stations near the epicenter of the Eryuan MS4.5 and MS4.0 earthquakes on February 8, 2016, as well as the epicenter of the Yunlong MS5.0 and Eryuan MS4.6 earthquakes on May 18, 2016 through the waveform cross-correlation technique. The wave velocity ratio of the four stations was calculated using the single-station method. At the same time, the b-value and the focal mechanism consistency parameters of the study area were also calculated. The results show that:(1) the wave velocity ratio of each station experienced a process of decline-recovery-fast rise before the two strong earthquakes, and a significant quasi-synchronous rapid rise occurred within 3-12 days before the earthquake; (2) the timing of the rapid rise of the wave velocity ratio of the four stations before the Yunlong MS5.0 and Eryuan MS4.6 earthquakes were related to the epicentral distance. The station which observed the earliest increase in rapid rise is the farthest one from the epicenter, and the station where the rapid rise appeared in the latest is closest to the epicenter; (3) the form of change of the wave velocity ratio before the earthquake was different between stations located at different directions in the epicenter area; (4) the b-value and the focal mechanism consistency parameter which is commonly used to characterize the stress level both showed a downward trend before the two strong earthquakes, and were consistent with the change in the wave velocity ratio. According to the preliminary analysis, the wave velocity ratio obtained by using airgun source can better reflect the change in the stress state of the underground medium. 相似文献
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Based on the field investigation of the building types and damage caused to them by the Hutubi MS6.2 earthquake on December 8, 2016, we analyzed the damage characteristics and causes for different types of buildings. In conclusion we put forward some suggestions for the restoration and reconstruction in the earthquake affected area in future. 相似文献
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YANG Jianwen LI Lei ZHANG Pengying YE Beng HE Yingwen CHEN Ji CHA Wenjian 《中国地震研究》2019,33(2):320-335
On the basis of the airgun source signals recorded by the stations from January, 2016 to June, 2017, we use cross-correlation detection technology to obtain the characteristics of the stable phase travel time change of each station. We used the Yunlong MS5.0 and Yangbi MS5.1 earthquakes as samples. According to regional characteristics, 13 stations with high signal-to-noise ratios and complete data were selected (including 3 fixed stations and 10 active source stations). They are divided into four regions, and on the basis of the GNSS baseline data, the characteristics of regional wave velocity changes before and after the earthquake are analyzed. The results show that the station phase travel time change and the regional stress characteristics represented by the GNSS baseline data have good correlation in the short-term. Due to different degrees of regional stress, there are differences in the travel time changes of different stations in the four regions. Before the Yunlong MS5.0 and Yangbi MS5.1 earthquakes, with regional stress adjustment, there is an upward trend in the travel time changes of related stations in the adjacent areas of up to 0.02s. The difference is that there are differences in the time nodes and duration of the travel time anomalies, and there is a reverse descent process after the Yangbi MS5.1 earthquake. There are different degrees of travel time fluctuations in the relevant stations before and after the two earthquakes, but the fluctuation range before and after the earthquake was small. Compared with the water level change of the reservoir, the adjustment of the regional stress is more likely to have a substantial impact on the travel time changes of the relevant stations. 相似文献
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Introduction In seismology, medium isotropy and anisotropy is defined by the direction of seismic wave propagation. If the seismic wave velocity does not vary with the direction, the medium is isotropy, whereas it is anisotropy. Recently, the study of anisotropy in crack medium becomes a focus forseismologists. Crampin (1978) made a deeply research on crustal anisotropy and put forward a theory of extensive dilatancy anisotropy (EDA) that there are a lot of cracks parallel to the hori- zonta… 相似文献
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以2017年3月27日漾濞5.1级地震为例,根据区域特性和信噪比要求,选取数据较为完整的6个台站记录的2017年1月1日～6月6日期间的宾川地震信号发射台气枪震源波形资料,采用互相关检测技术提取6个台站各自稳定震相的走时数据,并对漾濞5.1级地震前后走时数据的变化情况进行分析。结果表明,漾濞5.1级地震前后6个台站各自稳定震相存在较为明显的走时变化,且短期内走时变化具有较好的同步性,相关台站异常幅度大小和异常出现时间存在细小差异。地震发生前,6个台站走时低值异常过程明显,以YUL台最为显著。地震发生前后走时变化形态特征为双“V”型,漾濞5.1级地震发生在第1个“V”型末端。地震发生后,不同方位相关台站受地震的影响程度不同,走时波动大小存在差异。 相似文献
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采用叠加、互相关、插值拟合等方法对祁连山气枪主动源台网数据进行处理,针对2016年1月21日青海门源6.4级地震前后气枪激发地震P波、S波震相的走时变化特征进行了分析,结果表明,地震前约6个月时,震中附近3个台站的相对走时出现下降变化（走时减少）,至震前约3个月时低值异常恢复正常,之后再次出现走时下降变化,地震即发生于走时变化恢复过程中。S波走时变化最大下降幅度达18ms,震后走时变化逐渐恢复正常,且3个台站变化趋势较为一致,其中,距震中最近的台站的S波走时变化最明显（ZDY38台）,较远台站的走时变化幅度较小,其变化特征与震源区位置有关。走时缩短意味着速度增加,可能与区域应力积累间存在一定的关系。 相似文献