内蒙古黑岱沟露天煤矿抛掷爆破地方性震级与炸药量的经验关系

利用黑岱沟露天煤矿的爆破资料,开展黑岱沟煤矿抛掷爆破地方性震级与炸药量的关系的研究。为了避免矿山地震台网地震仪在长期观测中传递函数、归一化因子、放大倍数等参数出现错误,开展同址台站对比分析,实时监控、修订参数。实测结果显示,同址两台站记录到的爆破波形特征非常一致;使用矿山地震台网资料,采用5 km以内的地方性震级M_(L)的量规函数,测定了2023年5-8月4次爆破的地方性震级M_(L);联合使用矿山台网和内蒙古地震台网记录到的44次爆破的数据,采用正交回归方法,得到黑岱沟煤矿抛掷爆破地方性震级M_(L)与炸药量Y之间的经验公式为:M_(L)=3.15lg Y-6.88。

基于概率的震级完备度方法评估云南地震台网的监测能力

为了科学评估云南地震台网的监测能力,分析云南地区的地震监测能力时空分布特征,采用基于概率的震级完备度(PMC)方法,利用2009-2023年云南地震台网地震目录、震相和台站信息等数据,计算了云南地震台网在云南地区的平均地震监测能力和在不同深度的监测能力,得到滇中、滇西局部地区的基于概率的完备性震级M_(P)=1.5,云南全境基本都能监测到2.5级地震。评估了研究时段内云南地震台网台站监测能力的演变,发现部分台站的监测能力持续下降。但自2018年增加20个台站后,云南2.0及2.5级地震的监测范围有一定的扩大,但微震监测能力提升不明显,可能是因为2018年以来云南一直处于小震弱活动状态。最后,对应用PMC方法规划提升台网监测能力进行了展望。

基于Jitter采样的压缩感知地震勘探数据重构

受野外复杂环境影响,地震勘探采集的地震数据往往不完整且有坏道。为提高原始地震数据的完整度,基于压缩感知稀疏反演理论,构建了一种基于Jitter采样的压缩感知地震勘探数据重构方法。从采样模型和采样信号频谱分析等方面详细对比3种采样方法的优缺点。通过合成地震数据测试,从信噪比、均方根误差、互相关系数3个方面进行重建效果综合评价并应用于实际数据中。结果表明:与传统随机采样方法相比,基于Jitter采样方法重构前后的地震数据形态振幅一致性更强,信噪比更高、误差更小、互相关系数更高。实际数据应用结果显示:重构后的叠后地震成像数据同相轴清晰,连续性更强,振幅一致性强,对噪声压制较好。这表明Jitter采样在保持随机性采样的同时,可以有效控制采样间隔,解决了采样点过于分散或者过于集中的问题,更有利于数据的恢复。综上,Jitter采样方法能够从稀疏不均匀数据中重建出密集规则化的地震数据,可以为后续的高质量偏移成像、速度建模等研究提供完整地震数据支撑。

宁夏地区地震视应力时空变化特征分析

选取2010年以来宁夏及邻区300余次M_(L)≥2.5地震,计算这些地震的视应力值和相关震源参数,扣除震级对视应力的影响后,得到宁夏四个不同区域的地震视应力结果,并分析该区域视应力与地震活动水平的相关关系。结果表明:(1)宁夏与内蒙古交界地区和香山至天景山地区视应力整体偏低,地震前后视应力无显著异常,分析其原因可能与该区域地震活动水平整体偏低有关;(2)吴忠至灵武地区M_(L)2.5~2.9震级档视应力在2016—2020年期间出现上升-下降异常,该异常可能与2021年灵武M_(L)3.6震群和M_(L)4.5地震有关;(3)海原至六盘山地区M_(L)≥2.5地震视应力在2015—2020年期间出现上升-下降异常,差视应力在2016—2017年期间出现高值异常,该异常可能与2017年固原M_(L)4.9地震有关;(4)宁夏地区视应力高值异常在空间上整体呈北东向分布,与青藏块体东北缘北东向挤压方向一致,表现出相邻区域地震活动水平交替活跃现象,即海原至六盘山地区地震活动水平偏高,相邻的香山至天景山地区地震活动水平偏低,吴忠至灵武地区地震活动水平偏高,相邻的宁夏与内蒙古交界地区地震活动水平偏低;(5)通过研究地震视应力与地震活动的相关关系,可以进一步了解宁夏地区地震活动特点和区域应力状态。

基于MEMS和无线通信的余震流动监测预警系统

余震作为地震后的主要次生灾害,对救援人员和受灾区域的安全构成严重威胁。为了有效监测余震活动并为救援行动提供及时信息,针对缺乏公共网络支持、需要高度机动性和适应复杂环境的监测背景,构建了一种基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)传感器和无线通信技术的余震流动监测预警系统。该系统通过临时部署可移动的余震流动监测单元,实时采集和分析地震数据,增强对地震活动的监测、分析和预警能力。硬件设计方面,系统采用了高精度MEMS三轴加速度传感器作为地震数据采集端,通过24位模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号,并利用单片机进行数据处理,使用本地存储和终端存储确保数据的安全性,使用无线通信技术将地震波形数据传输到余震监测中心。软件设计方面,系统嵌入支持向量机现地地震动峰值预测模型,以实现对现地地震动峰值的预测。系统测试结果表明:余震流动监测预警系统能够有效采集地震加速度数据,并准确预测地震动峰值,发出可靠警报。通过测试,系统显示出在余震监测预警中的准确性、时效性与可靠性,对于指导救援行动和保证救援安全具有重要的实际意义。

一种新三维速度模型在四川台网中的应用分析

为分析USTClitho2.0新三维速度模型应用于四川台网地震预警、大震速报和地震编目工作的可行性,本研究以四川台网人工分析的震相数据为基础,从两个方面测试新模型定位结果的可靠性:①基于四川台网现有的川滇3D三维速度模型和新模型,统一采用单纯型定位法分别对省内31次M≥3.0地震事件进行重新定位,验证两种三维速度模型定位结果的一致性;②采用新模型对2022年9月5日四川泸定M_(S)6.8主震及其2次强余震进行重新定位,比较其重定位结果与双差定位结果之间的偏差,进一步验证新模型结果的可靠性。结果显示:新模型与川滇3D三维速度模型对同一地震震中位置、发震时刻和震级的测定具有较好的一致性,但前者在定位用时方面优于后者。考虑到新模型的时效性,建议将该模型应用于地震预警与大震速报中。

四川九寨沟M_(S)7.0地震余震序列自动处理结果探讨

为了检测人工智能方法对地质构造复杂的川西高原地区强震后余震序列的自动处理能力,采用RISP系统对2017年四川九寨沟M_(S)7.0地震序列进行自动处理,并将获得的自动目录结果与人工目录结果进行对比分析。统计结果显示:震后10天内,自动处理产出的目录数为8071个,其数量是人工目录总数的2.9倍;以四川台网产出的2782个人工目录结果为准,采用发震时刻偏差位于-3.0~3.0s和震中位置偏差小于15.0km的原则进行匹配,自动目录能成功匹配2646个,事件匹配率为95.11%;人工目录中的136个地震事件匹配失败,其中,97个地震事件在自动目录中有产出,39个地震事件属于漏检事件,漏检率为1.40%;在成功匹配的地震事件中,发震时刻偏差为-1.0~1.0s的地震占比为85.9%,震中位置偏差小于5.0km的地震占比为83.18%,震级偏差为-0.3~0.3的地震占比为87.26%。结论表明:RISP系统具有一定的地震目录自动化处理能力,检测地震事件的匹配率较高,但仍可以通过进一步改进地震定位方法和区域速度模型来提升系统的自动化处理能力。

2023年12月18日积石山6.2级地震的深浅变形构造分析

2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震震源区及邻区绝对板块运动方向与岩石圈方位各向异性有很好的一致性,区域浅地表变形与上地壳各向异性反映的变形特征都出现明显的空间扰动,上地壳的局部不均匀变形和物性差异是积石山地震的深部发震构造背景。地震发生在积石山东缘断裂,该断裂长约30~40 km,短期内不具备发生相当震级或更大地震的深部蕴震构造条件。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震前波速比变化特征

为分析2021年漾濞M_(S)6.4地震前波速比的变化特征,选取云南台网2011年1月至2021年5月的地震波震相到时数据,采用单台和达法对漾濞M_(S)6.4地震前震中110km范围内台站的波速比变化情况进行时、空综合分析。结果表明:漾濞M_(S)6.4地震前波速比呈现低值异常,发震前在震中110km范围内有7个台站呈现下降-回升-发震的波速比低值现象;距离震中较近的台站出现下降的时间晚于相对较远台站的,且近台下降速率较快;不同方位的波速比在震前出现不同的时间变化过程:震中东南部出现低值-发震的过程,震中西北部台站呈现低值-回升-发震的过程。

利用初至震相定位法测定2013年辽宁灯塔M_(S)5.1地震震源深度

以2009年至2022年辽宁测震台网的观测资料为基础,拟合辽宁地区小震Pg波走时曲线,得到上地壳P波速度为6.11 km/s,并构建该地区双层地壳P波速度模型。提取正式观测报告中的20个清晰Pg和9个Pn震相到时,基于初至震相定位法测定2013年辽宁灯塔M S5.1地震的震源深度为10.8 km,初至P震相最小走时残差为0.31 s;使用考虑误差的定位算法测定震源深度为10.27 km,定位残差为0.35 s,与使用其他速度模型计算得到的震源深度基本一致,可信度较高。分析认为,灯塔M S5.1地震震源深度在11 km左右。以该深度作为主要输入参数计算其在周围产生的位移场和应变场,显示出典型的走滑地震特征。

2022年6月10日四川马尔康M_(S)6.0震群序列时空演化特征

2022年6月10日马尔康M_(S)6.0震群序列发生在松岗断裂与龙日坝断裂交会处,呈震群型活动特征。本文以四川地震台网目录为基础,对马尔康地震序列的参数特征开展研究,取该序列三次M_(S)5.0地震之后各一个小时,作为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ共计三个阶段,进行对比分析。由于较大地震后短时间内目录遗漏的余震较多,为增大研究所需的地震样本量,首先采用模板匹配法进行微小地震识别,以补充完备目录,并利用识别的地震目录及台网目录分别计算马尔康M_(S)6.0地震序列的b值、p值等参数。计算结果显示,相比于第Ⅱ和Ⅲ阶段,第Ⅰ阶段具有显著的低b值(0.59),随着时间的推移,序列b值逐渐上升,后两个阶段分别为0.84和0.86。第Ⅰ阶段低b值的结果反映了此阶段孕震区应力水平较高。另外,第Ⅰ阶段序列的p值为0.76,明显低于后两个阶段的1.81和1.64,反映出第Ⅰ阶段序列频次衰减速度较慢,应力释放不充分,而后两个阶段刚好相反,表明不同阶段序列的时间演化特征存在差异。综合分析认为,M_(S)5.8地震是M_(S)6.0地震的前震。序列西支与东支的参数计算结果呈现不一样的特征,可能与M_(S)5.8前震序列发生在西支有关。

SASMEX:墨西哥地震预警系统发展

墨西哥地震预警系统(El Sistema de Alerta Sísmica Mexicano,SASMEX)于1993年开始投入使用,是世界上首个向公众发布预警信息的系统。SASMEX已成功运行了30年,目前拥有96个监测台站,覆盖范围从巴亚尔塔港(哈利斯科州)到萨利纳克鲁斯(瓦哈卡州)的太平洋海岸以及格雷罗州和普埃布拉新火山轴南部地区。近年来,SASMEX结合震级阈值和震中距生成警报,并利用专用接收器、公共扬声器、多灾种无线电以及电视和广播电台发布预警信息。系统可以在强震动到达后1分钟内向公众发布墨西哥城的峰值地面加速度图。代表性案例是2017年9月7日特万特佩克大地震(M w 8.2)中,SASMEX为墨西哥城提供了近2分钟的预警时间。

基于LSTM神经网络的现地烈度实时估算模型——以JMA烈度为例

如何快速并且准确估计目标场点烈度是地震预警中的关键问题。常用基于衰减关系的场点烈度估计和基于P波信息的现地烈度估计往往存在大震烈度低估的问题。本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(logn short-term memery,LSTM)的现地JMA烈度持续估计模型。该模型以现地观测地震动的能量、能量增长率、地震动卓越周期和震源距作为输入,以该点的最大仪器地震烈度为预测目标。选取了日本K-NET台网记录101次地震数据作为训练集,94次地震数据作为测试集,训练了现地烈度估算LSTM神经网络模型。结果表明:在采用3 s时窗长度的序列进行预测时,高估的比例为1.51%,低估的比例为4.00%;并且,随着时窗长度的增加,高估和低估的比例也在不断降低。模型对高烈度(大于等于4.5度)样本的预测时效性随震源距的增加而增加,对大震远场高烈度区域能提供20 s以上的预警时间。

国家地震烈度速报江苏子系统震源机制解产出分析

国家地震烈度速报与预警系统江苏子系统震源机制解参数速报集成了TDMT_INV方法,可直接读取震相进行震源机制解反演计算并产出。为验证该方法获得震源机制解的准确性,选取2024年1月17日江苏东台3.0级地震和2023年12月7日江苏赣榆海域3.8级地震这2次3级以上地震,采用TDMT_INV、CAP和FOCMEC方法计算其震源机制解,分析三种方法所得结果差异。东台3.0级地震位于江苏预警站网网内,三种方法都可获得较为稳定的震源机制解结果;赣榆海域3.8级地震位于江苏预警站网网外,TDMT_INV方法仍可获得较为稳定的震源机制解结果。

黄土高原地震滑坡与强震动记录数据库管理系统的构建与应用

地震滑坡资料与实际强震动记录是开展地震滑坡成灾机理研究的重要基础数据,如何科学管理这些数据资料,并最大限度地发挥其科学价值仍然是一个值得探索的问题。文章以黄土高原地区7次典型历史地震诱发黄土滑坡和125次地震(2001—2018年)的强震动记录为基础数据,依托开源GIS平台+MySQL数据库,构建黄土高原地震滑坡与强震动记录数据库管理系统。该系统界面规范、友好,参数获取方便,图表展示清晰、流畅,不仅为地震滑坡和强震动记录数据资料的管理与应用提供一个科学便捷的平台,也为黄土地震滑坡成灾机理研究提供坚实的数据基础,亦对黄土高原地区防灾减灾工作的开展具有一定的参考价值。

基于机器学习和迁移学习的地震预警震级估计

震级估计是地震预警的重要环节之一。快速且可靠的震级估计可以为地震预警系统提供有效的地震预警信息。传统的地震预警震级估计方法主要利用从P波信号中提取单一的特征建立震级估计经验预测方程,且震级估计误差较大。为了提高地震预警震级估计的可靠性以及探索机器学习方法在中国川滇地区地震预警震级估计的可行性,基于日本K-NET台网记录的强震动数据建立用于震级估计的机器学习预训练模型(CRnet-M),CRnet-M模型结合了卷积神经网络和循环神经网络;结合迁移学习和中国川滇地区的强震动数据,对预训练的CRnet-M模型进行微调和训练,进而建立了用于中国川滇地区的震级估计模型(TLCRnet-M)。研究结果表明:对于日本的测试数据集,在P波触发后3 s,和传统的地震预警震级估计方法相比,预训练的CRnet-M模型有更小的震级估计误差,且绝对误差在0~0.5震级单位范围内的百分比达到了86.89%;对于川滇地区的测试数据集,在P波触发后3 s,和传统的地震预警震级估计方法以及未使用迁移学习的CRnet-M模型相比,使用迁移学习的TLCRnet-M模型提高了震级估计的可靠性,且绝对误差在0~0.5震级单位范围内的百分比为76.25%。方法在一定程度上提高了地震预警震级估计的可靠性,且对于地震预警系统有一定意义。

地震面波双台法配对条件分析

针对地震面波双台法通常以震中到台站对的方位角差值α或远台站到震中和到近台站的后方位角差值β的大小作为双台配对的条件,但是不同研究者在α或β阈值的选取上并不统一的问题,提出一种将台站对的震中距之差与双台间距的比值定义为cosβ的新配对条件。以广西流动台阵的地震波观测数据为例,比较α、β和cosβ3种双台配对条件的优劣,结果表明:(1)台站对频散测量质量不一定随α的减小而增加,不建议以α作为双台配对条件;(2)采用β进行双台配对是可行的,配对效果优于α,与cosβ接近,但cosβ阈值设置更直观;(3)双台配对取值范围可参考β≤12°或者cosβ≥0.98;(4)近台站震中距在2500~5500 km时,频散质量更可靠。

利用sPL震相测定2022年山西古交M_(L)4.1地震震源深度

选取2022年2月20日山西古交M_(L)4.1地震事件波形,筛选出震中距在10~70 km之间的5个地震台站,基于sPL震相特征对波形数据进行处理,在震中距23 km的GUJ台观测到sPL震相。使用山西2015一维地壳速度模型,通过SEIS-CAP软件计算该地震的震源机制解,并利用F-K方法计算理论地震图,与观测波形拟合对比,确定该地震震源深度约4 km。sPL震相方法、CAP方法测定的震源深度和正式编目结果基本一致,表明利用sPL震相测定山西古交M_(L)4.1地震震源深度是可靠的。

磐安地震序列的震源参数和谱振幅相关系数研究

基于浙江测震台网记录到的2017年2—9月磐安地区发生的地震序列资料,采用Brune震源模型理论和波谱分析方法,得到磐安震群序列的应力降、视应力等震源参数。利用台站的零频幅值,计算谱振幅相关系数。采用聚类分组,并结合Cut and Paste(CAP)反演方法得到ML4.0主地震事件的震源机制解,系统分析小地震的震源机制的一致性程度。结果显示:震源区应力降值在0.00~0.80 MPa之间,整体构造应力较低;谱振幅相关系数较低,在0.86~0.95之间,震源机制整体相似程度不高;应力积累没有形成一个优势方向,可能指示磐安序列为低摩擦应力的断层作用。研究结果表明:磐安地震序列为普通的小震序列,其震源机制类型与构造应力场基本一致;谱振幅相关分析法可为小震序列的震后快速判定提供重要依据。

甘肃及邻区基于地震预警参数τ_(c)和P_(d)的震级快速计算模型研究

地震预警作为目前能够有效减轻地震灾害的手段之一,可以在破坏性地震动来临之前提供几秒至几十秒的预警时间,提醒预警区域采取紧急处置措施以减轻人员伤亡和财产损失。地震预警是一个复杂的系统,其中利用地震参数快速、准确地进行实时震级估算是其有效发挥减灾作用的关键。文章基于2012—2020年发生在甘肃省及邻区的190个地震共821条记录(3.1≤M≤6.6),计算分析在P波1~10 s时间窗长度内,两种地震预警参数(卓越周期τ_(c)和位移幅值P_(d))分别在垂直向、水平向和三分向均值测项三种不同条件下与峰值参数PGV、PGD的相关性,拟合相应的预警震级快速计算模型,并将估算震级M_(E)与实际震级M_(C)进行比较。结果表明:时间窗长度的改变对结果有一定的影响,而测项改变造成的差别较小。此外,在拟合度、预测残差均值和标准差,以及残差分布等预测效果方面,采用参数P_(d)的模型性能优于参数τ_(c)。考虑到参数和震级的实时计算以及预警信息发布的时效性要求,推荐在该地区应用垂直向记录P波到时3 s后的参数P_(d)来进行地震预警震级实时快速计算。