新的免费软件:钻孔地震数据处理与解释

在地下成像和储层特征化中,垂直地震剖面(VSP)测量是一个重要的工具,这项技术可以使地球物理学家推断出其他方法无法获取的关键信息。MVSP是一个新的、具有图形用户界面(GUI)的MATLAB工具,用于垂直地震剖面炮点建模、数据处理和解释。该软件处理垂直地震剖面数据,从加载和预处理阶段到廊道绘图,以及集成测井数据和地震数据的最终阶段。一些地震和信号处理工具箱被集成和修改,以适应并完善处理和显示的软件包。开发该软件的主要动机是为地球科学领域的新地学科学家和学生提供免费软件,它将所有垂直地震剖面模块汇集成一个易于使用的软件包。该软件有几个模块,允许用户测试、处理、比较、可视化和生成可发布的结果。该软件开发成一个独立的MATLAB应用程序,只需要MATLAB Compiler Runtime(MCR)即可运行完整的功能。我们将详细介绍MVSP,并使用该软件来创建合成的垂直地震剖面数据。然后使用不同的可用工具来处理这些数据。并使用该软件加载和完全处理实际数据。最后,将该数据和测井数据相结合以进行更详细的分析和解释。为了评估该软件处理流程的准确性,使用商业软件处理相同的数据。对处理结果的比较表明,MVSP在处理垂直地震剖面数据方面和目前工业中使用的商业软件包同样高效,并且能提供相似高质量的处理后的数据。

Geophonino的开发与编程：一个低成本的基于Arduino技术并用于垂直地震检波器的地震记录仪

通常用于地震勘探的商用数据采集系统都是一些很昂贵的设备。本文中,我们开发了一种低成本的数据采集系统(Geophonino),用来记录来自垂直地震检波器的地震信号。该信号首先通过INA155仪表放大器,这个放大器适用于诸如地震噪声这样的低振幅信号,以及一个基于MAX7404开关电容滤波器的反混叠滤波器。然后,放大和滤波后的信号经过Arduino Due数字化和处理并写入SD存储卡中。将Geophonino设置为连续写入,其中采样频率、振幅增益和寄存时间可由用户定义。完整的原型是一个开源和开放硬件的系统。我们已经把写入的信号与从不同的商用数据采集系统和不同种类的地震检波器获得的信号进行了比较测试。得到的结果显示被测试的测量值之间具有良好的相关性,表明可以将Geophonino作为低成本的地震数据采集替代系统。

柔性救援机器人的开发和混合力/位置控制

灾难发生后,在废墟中执行搜救任务需要具有细长和柔韧结构的救援机器人,以适应废墟下的复杂结构。本文介绍了一种具有细长和灵活体型的新型腱鞘驱动的柔性救援机器人的结构设计和系统组成。本文提出的机器人可以钻入救援人员和传统的刚性机器人无法进入的狭窄空间或有毒环境。本文分析讨论了带有集成定位和施力监视能力的柔性夹持器的自传感校准、动态建模和混合力/位置控制轨迹。为了在运行过程中调节夹持器的位移和夹紧力,本文提出了一种基于级联比例—积分—微分(PID)控制器和模糊滑模控制器(FSMC)的混合力/位置控制策略。建立了主要由伺服电机、腱鞘传动部件、柔性夹持器和实时控制系统组成的实验装置,用于校准应变式传感器并识别动态模型参数。开展了涉及力跟踪实验、位置跟踪实验和目标抓取实验的进一步实验研究。实验结果证明了所开发的自传感方法和控制策略在救援行动中的有效性。

中国大陆的地震破裂尺度关系

震级与破裂尺度的关系描述了断层破裂的长度、宽度和面积随地震震级变化的特征。地震危险性模型中需要这些参数,以便将模型地震拟合到断层上,并确定地震动预测方程所需的地震破裂距离。我们收集了中国大陆及邻区91次地震的震级和破裂参数,以研究中国大陆震级—破裂尺度关系,并发现由不同方法得到的地下破裂长度(RLD)与震级关系不存在系统性偏差。我们使用广义正交回归法给出了地下破裂长度与震级和破裂宽度之间的关系,然后推导出破裂面积与震级之间的关系式。如果不考虑中国东部1900年以前的5次大地震,则我们的关系式与使用全球数据给出的结果统计上无差异。但是,如果考虑这5次大地震,中国东部大型走滑地震的震级—破裂长度尺度关系计算出的破裂长度比中国西部和世界其他板块边界相同震级地震的要短。

日本西南部山阴地区地震地壳活动的季节性变化

越来越多的证据表明,在各种构造环境中地震活动存在季节性变化。识别地震活动的周期变化能增进我们对地震触发物理机制的理解。我们使用一种采用基于概率去丛集程序导出不确定性的新方法,探讨了日本西南部山阴地区的地壳地震活动的季节性变化。我们确定了背景地震活动率的半年变化,即从1980~2017年期间地震活动率在春秋两季的增长统计是显著的。历史和现代大地震的频率分布显示出与近期背景地震活动相似的模式,这表明山阴地区的地震活动存在季节性变化已经有150多年。这些观测现象可以通过秋季降水和春季融雪引起地表质量下降从而导致断裂带内孔隙压力增大来解释。