用小波-超限率分析提取宁陕台汶川地震体应变异常

姑咱台观测的汶川地震应变异常变得越来越显著.同时,在龙门山断裂带的另一端,原来不好判别的宁陕台钻孔体应变观测异常也逐渐清晰起来.利用小波分解和改进的超限率分析方法,可以将细微的地震异常变化精细地提取出来.一般地,小波分解得到的某个带通信号,可以分为正常背景和异常"坏点"两部分.通过对这两部分界线划分的研究,找到了客观、惟一确定超限率分析的阈值的方法.分析结果表明:沿整个汶川地震发震构造带,应变异常影响范围比我们以前知道的大很多;特别是,这种异常变化明显受固体潮影响,这对进一步揭示其机制提供了新的重要线索.

用超限率分析法研究汶川地震的前兆应变变化

汶川地震前,姑咱台钻孔应变仪观测到频繁的周期从数分钟到数小时的脉冲变化,经过高通滤波,可看出姑咱台钻孔应变仪观测到的脉冲异常变化与汶川地震有明显的相关性。为了验证这种脉冲的异常变化与汶川地震的相关性,提出3条判断地震前兆的相关性特点,并用超限率分析法,对这种前兆异常进行了系统的、定量的分析。这种前兆现象与"地震前驱波"相去甚远,其统计特征与岩石破裂前的声发射现象类同。

用超限率分析法提取钻孔倾斜地震前兆异常信号

选取钻孔倾斜观测资料,结合运用高通滤波与超限率方法,最大限度地提取波动、阶跃、突跳等高频信号,并定量描述这些信号的特征,检验此类信号与地震的关系。为确认信号的可靠性,排除气压、水位及仪器等因素影响。结果显示,中强地震前高频信号的数量和强度出现显著增大现象,多集中在3个月内,属短期异常,发震时间多为异常过程中或异常结束后3个月内。

用超限率分析法提取精河6.6级地震前的高频信号异常

2017年精河MS6.6地震震前,尼勒克台、巩留台和小泉沟台钻孔应变仪记录到了显著的高频信号异常变化,经现场异常落实确认异常是可靠的。本文通过超限率分析方法提取类似信号,定量描述了震前异常信号强度,结果表明地震前3个台不同程度出现超阈值现象,异常显著,其中2个台为临震变化。

天山中段2次6级地震前钻孔应变高频异常分析

2014年以来,天山中段分量钻孔应变仪空前增多,这些高采样率的应变观测资料蕴含着丰富的构造信息。如何从高采样率观测资料中提取有效的前兆异常信息,是分析研究人员亟待解决的问题。文章通过对天山中段分量钻孔应变观测数据进行S变换和超限率分析发现,在天山中段2次6级地震前有5套应变资料出现高频信息异常。这些异常均在震前出现,随后达到峰值,临震前或地震后衰减,其中短周期异常信号主要集中在10~720 min频段,且S变换与超限率分析结果具有很好的同步性。结合精河地震震源区及附近的GPS分析结果,发现高频异常信息的分布与该地区地壳运动场具有很好的一致性,进一步验证了高频信息异常的可信度。

青岛地震台2020年5月-2021年5月体应变趋势异常分析

2020年5月至2021年5月,青岛地震台体应变观测数据年漂移量明显小于往年同期变化,基于周边监测环境、同场地其他观测手段、气象因素、其他台站测项数据、青岛GPS观测站数据、潮汐因子和超限率等进行分析,结果发现:①台站附近小学建设地下车库进行基坑开挖,有可能对体应变观测造成影响;②体应变异常为地下应变的真实反映;③体应变年漂移量减小非气象因素所致,且非区域性变化;④经小波分析,表明钻孔体应变数据变化趋势正常。采用midas GTS软件,基于有限元模型,模拟计算基坑开挖对体应变的影响量,结果显示,体应变仪探头处体应变变化量约为-1.7×10^(-5),而实际漂移量差值约为-0.53×10^(-5),二者量级一致,仅数值稍有差别。综合判定认为,青岛地震台体应变年漂移量变小与台站附近地下车库的基坑开挖有关。

安庆4.8级地震前形变异常分析

采用超限率分析法,处理距离安庆地震较近的合肥、黄山地震台体应变和泾县水管倾斜仪及伸缩仪数据。结果发现:体应变数据均在震前20天左右出现明显异常变化,异常形态与前人研究基本一致;水管仪东西向超限率分析结果具有异常变化,异常形态与体应变不同。

天水钻孔应变可靠性分析及映震效能检验

通常利用4个元件的读数计算2个面应变数值及相关系数值(数据自检)对天水北道四分量钻孔应变仪观测数据进行可靠性检验,虽然自检效果差,但映震效能好。通过实地相对标定校正元件灵敏度,对观测数据进行校正,获得校正后的自恰性检验结果;根据不同震例情况,采用超限率方法和S变换方法分析校正后数据的映震效果,进一步论证观测资料的可靠性。结果表明,经过实地相对标定后天水钻孔应变观测数据自洽性提高,原始曲线中的异常变化形态在经过超限分析和高频分析后也异常显著,映震效能好,能够真实反映所处区域的构造活动和应变,对甘东南地区地震危险性有很好的地震指示意义,可以更好地用于区域地震预测和地震科学研究。

四分量钻孔应变观测资料的换算和使用

水平四分量钻孔应变仪观测的是地表附近一点的水平应变变化。但是其直接记录并非应变变化,应根据互检条件先进行实地相对标定(计算元件校正系数),然后用理论固体潮进行实地绝对标定(计算探头校正系数),才能进行应变换算,给出可作为应变变化使用的数据。因为钻孔应变仪观测的是应变变化,所以实地标定和应变换算都需要用增量。对于精确的研究,这些校正系数都可能随时间变化,因而需要根据具体问题按特定时间段对校正系数进行计算。该文比较系统地说明了四分量钻孔应变观测资料换算和使用的基本步骤和具体方法,并以姑咱台的观测资料为例,给出了具体分析结果。

用小波方法系统检验强震“前驱波”

采用山东省泰安台观测精度达10-9量级的钻孔体应变仪观测资料,深入分析了2001—2005年MS≥7.5强远震前应变变化,对"前驱波"进行了客观、系统的检验.用高通滤波消除了周期大于128min的固体潮汐影响,然后用回归分析方法消除了气压的干扰.用小波变换方法将2—128min信号分解到6个不同频段进行分析.小波分析结果表明,该方法能提取出信号中微弱变化信息.根据小波变换提取的类似"前驱波"基本特征,提出了"超限率"方法,并对这种波形是否普遍存在进行了检验.该方法将单位时间内超过标准差的数据个数定义为单个超限率,类似"前驱波"波形存在时段内的超限率将高于正常时段.据此得出震前30天的超限率时间序列.用直线拟合该序列,最后对直线斜率进行统计分析.用超限率方法分析了所有小波分解的细节部分,得出了超限率时间序列的回归直线斜率的平均值和标准差,并分析其正负比.这3项统计数据显示,强远震前15天之内不能普遍检测到"前驱波".

用中国钻孔应变台网资料检验大震“前驱波”

利用中国钻孔应变台网的13个台站观测精度达10^-10-10^-8量级TJ式钻孔体应变仪观测资料,深入分析2004年12月23日澳大利亚麦阔里岛MS8.0和2004年12月26日印尼苏门答腊MS8.9大震前应变变化,对这两次地震＂前驱波＂进行了客观地检验。用高通滤波消除了周期大于128 min的固体潮汐影响,用回归分析方法消除了气压干扰。用小波变换方法将2-128 min信号分解到6个不同频段进行分析。结果显示,该方法能提取出信号中微弱变化信息。根据小波变换提取的类似＂前驱波＂基本特征,提出＂超限率＂分析方法检验小波分解的细节部分。对所有细节部分的超限率时间序列的回归直线斜率进行统计,得出了平均值和标准差,分析了正负比。这3项统计数据显示,大震前15 d之内不能普遍检测到＂前驱波＂。

汶川8.0级地震前驱波的统计检验

利用汶川8.0级大地震震中周围16个台站的四分量钻孔应变观测资料,对地震前驱波进行检验。用高通滤波消除周期〉128分钟的固体潮汐影响,用回归分析方法消除气压干扰,用小波变换方法将2～128分钟的信号分解到6个不同频段进行分析,结果显示小波变换方法能提取出信号中的微弱变化信息。根据小波变换提取的类似前驱波基本特征,利用“超限率”分析方法检验小波分解的细节部分,并对所有细节部分的超限率时间序列的拟合直线斜率进行统计,得出平均值和标准差。两项统计数据显示,震前15天之内不能普遍检测到地震前驱波。