首都圈地区Pb震相典型特征与康拉德界面研究

Pb震相是近震震相中的一个重要震相.关于Pb震相典型特征的总结和分析,对指导区域台网工作人员如何识别该震相,丰富台网观测报告震相产出,提高地震定位精度和确定康拉德界面等相关研究具有重要意义.但由于识别困难,国内很少有系统进行有关Pb震相的识别和研究工作.本研究采用首都圈地区高密度台网2009-2015年记录到的369个ML≥2.5地震事件的波形资料,重新分析震相并识别出1153条Pb震相.基于震相资料,利用时频分析、多项式拟合、射线分析、最小二乘法、联合反演、理论走时计算等方法进行研究,并在结合前人研究结果的基础上,我们得出:在首都圈及邻区,在肉眼可识别时频域内的特征来看,通常容易识别的Pb的振幅或频率高频部分相对比初至Pn和Pg大或高,也有振幅变小或者频率变化不明显的情况,这可能与震源机制、台站方位、场地响应、仪器类型等方面有关.时频分析、功率谱密度和肉眼识别分析的结果表明,P波的主要能量集中在相对低频部分,Pn,Pb,Pg,PmP四种震相(本研究以后提到的震相顺序只考虑这四种震相)有很强的共性,区别在于传播路径上的不同,频率或观测记录周期上的小幅度差别.在Pg作为初至波时,Pb震相的低频主频部分与Pg震相的低频主频部分带宽差不多(受到包含Pg震相的影响),但是高频主频部分频率更高,Pb到时在Pg之后,PmP之前.Pn作为初至波时,Pn震相低频主频部分带宽比Pb宽,但是Pb高频主频部分频率相对更高,Pb在Pn之后,在Pg之前.鉴于震源深度对Pb到时顺序的影响,及其在定位结果中精确度最差的情况,在震中距约在80~140km范围内时,得考虑区域地壳厚度横向不均匀、震中距、震源深度等情况并结合波形特征,来判定Pb是否为初至震相.Pb震相在康拉德界面的平均传播速度约为7.0km·s^-1,康拉德界面平均深度约为23km.Pb射线的分布情况直接证明了康拉德界面在首都圈地区的分布是连续的.基于本研究利用Pg,Pb,Pn,PmP震相走时联合反演所得模型计算的理论走时结果和实际观测结果一致进一步证明了我们结果的可靠性.

辽宁地区Pb震相识别及康拉德界面研究

本研究采用2012-2019年辽宁地震台网记录的ML≥2.5地震波形资料,利用理论走时与实际波形特征相结合的方法,从114条地震记录中拾取到269条Pb震相进行分析,结果表明辽宁地区易识别的Pb震相的周期小于Pn,振幅介于Pn和Pg之间,波形呈尖锐的锯齿状。使用修正后的辽宁地区速度模型计算P波理论走时发现,当震源深度大于11 km,震中距在80~120 km时,Pb作为初至震相到达;震源深度小于11 km时,辽宁地区Pb只作为续至震相到达。Pb的频带比Pn宽,高频能量比Pn强,频带宽度和高频能量与Pg比较接近。Pb的拟合速度为6.9082 km/s,反演获得康拉德界面平均深度为23 km。通过射线路径勾勒出康拉德界面分布,证明康拉德界面在辽宁地区及渤海湾北部横向连续。

山西地区Pb震相记录特征研究

通过识别山西测震台网2016-2018年记录到的ML≥2.5地震事件波形Pb震相,获得山西地区不同震中距Pb震相的记录特征:山西地区Pb震相作为初至震相出现的最小震中距约80 km左右,记录形态类似于正弦波,波形特征和Pn波相似,振幅比Pg波小,周期比Pg波大;Pb震相作为后续震相出现,一般呈锯齿状,处于Pn与Pg震相之间,周期较Pn与Pg波小,振幅稍大于Pn波,小于Pg波。通过识别Pb震相,采用在不同震中距范围内实测数据进行线性拟合的方法,得到其传播速度为6.815 km/s。

海南地区Pb震相的识别及康拉德面的确定

选取海南省地震台网2009年1月1日至2016年8月25日记录到的281次ML≥2.0地震,利用PTD方法重新定位其震源深度,采用折合走时分析海南Pb震相,并对Pb震相的速度拟合进行佐证,进而确定海南岛Pb震相的存在。结果显示,从其中的52次地震事件中可识别出57个Pb震相,其相速度为6.68 km/s,在此基础上以地震波走时方程反演得到的海南地区康拉德面的平均深度为21 km。

河北地区Pb震相识别及康拉德界面分析

基于河北测震台网现用速度模型,利用走时方程计算得到河北地区Pb震相的盲区范围大致为70km左右,作为初至震相的起始震中距范围为90~120km,作为后续震相的起始震中距范围为135~150km;收集近年京津冀地区2.0级以上地震88条,根据Pb震相理论波形特征,以及理论波形与实际波形到时比对,最终识别到158个有效Pb震相,拟合速度为6.69km/s,康拉德界面埋深21km,并得到河北地区Pb震相实际波形特征,弥补了河北台网Pb震相空白;利用Pb震相的射线分布,分析认为康拉德界面在河北北部山区发育程度较好,南部次之,中部渤海湾盆地地区连续性最差。

上海及邻近地区Pb震相识别

收集2009年以来上海地区近震事件,并重新进行震相拾取。通过走时曲线、时频分析等识别震相的辅助手段,确认震相的可靠性。研究结果表明,上海地区地震的Pb波作为初至震相时,震中距约100 km;初至震相是Pb波时,地震波形类似于正弦波且周期较大。

安徽马鞍山周边地区Pb震相识别和康拉德面特征

基于马鞍山市地震台网2014年1月至2021年1月记录的M_(L)≥2.0地震事件的波形资料,根据相关文献中对Pb震相波形特征的研究和识别方法,提取出163条Pb震相。结果表明,马鞍山周边地区Pb震相为初始震相的范围为72~132 km;Pb出现在Pn之后、Pg之前的最小震中距为141 km;Pb出现在Pg之后、P11之前,其震中距约为106~109 km。在此基础上,采用最小二乘法拟合得出康拉德面下层纵波速度为6.9156 km/s,马鞍山市周边地区康拉德面的平均深度为21 km。

山西地区Pb震相识别及特征研究

针对山西地区Pb震相难以准确识别的现状,本文首先根据地壳速度模型计算了能够记录到Pb震相的震中距范围.然后针对Pb作为初至、后续震相分别提出了相应的识别方法:当Pb作为初至震相时周期大于Pg,振幅小于Pg,波性特征与Pn相似,可使用理论到时与波形特征相结合的方法识别;当Pb作为后续震相时,振幅和周期都不稳定、存在突变点,综合使用理论到时、波形特征和离散小波变换三种方法进行识别.最后,依照上述方法识别、标定了56个地震事件中的236个Pb震相,计算得出山西地区下地壳P波的速度为6.73 km/s,康拉德面的埋藏深度为21 km.

利用小波变换识别山西测震台网震相

为有效提高山西测震台网震相识别精度,在论述小波变换原理基础上,结合台网记录的震相特征,针对干扰大、能量弱的震相,采用小波变换进行分析。常见噪声干扰相对地震信号频率较高,小波变换能够有效压制噪声,提高震相识别精度;对于能量较弱的震相,可以利用小波变换分解信号,按频率逐层进行震相识别。分析认为,小波变换是识别山西地区震相的有效方法。