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随着地震观测技术的不断进步,单台数据分析已逐渐被台网和台阵分析所取代。与单台相比,台网和台阵能够更好地进行事件检测和震源定位。而且台阵通过估算视速度与方位角,可以更好地对震相进行识别。获取比现有地震台网更多的有关震源和地球内部结构的信息。本文采用美国UPSAR台阵(US GeologicalSurvey Parkfield Dense Seismograph Array)记录到的两次地震数据,圣西门地震(Sansimeon),帕克菲尔德地震(Parkfield),分别利用时域波数法与互相关函数计算波前传播方向与视速度,并在此基础上提出了一种在近震条件下确定台阵三分向记录图中直达波Pg与Sg震相初至识别方法。
本文的研究成果主要包括以下几个方面:
1.根据近震条件下刚起震时台站记录到的主要震相是直达波Pg,前几秒各台站记录到的加速度地震记录非常相似,且根据信号在小于1秒的周期带内都相干,从实际求得的视速度谱中证实了垂直分量的初动相对比两个水平分量更清楚,所以在时域波数分析与互相关方法中采用台阵的垂直分量均能得到比较准确的结果。UPSAR台阵可以看成由多个三角形子台阵组成。通过时域波数算法利用垂直分量的初动对每个子台阵进行分析,发现离散性很大,结果不理想,所以在使用时域波数法分析时,尽量选择全部子台参与计算。
2.根据互相关函数通过求解各台站相对于参考台站的“相对时间”替换掉应用于台网中的“地震初至时间”,按照延迟时间和位置投影的最大负相关求取方位角及视波速方法由台网推广到台阵应用中。由延迟时间和位置投影的最大负相关得到的相关系数的大小,还可以估计准确程度,互相关系数越大说明准确度越高,反之说明准确度越低。通过与目前台阵中采用的时域波数方法比较发现本文提出的互相关方法的计算速度非常快,简便且比较准确。
3.震相初至是震源定位的主要依据,其使用价值均远远大于后续到达的其他震相。目前,分辩震相的主要依据是“地震走时表”。然而,无论哪一种走时表都是根据全球或地区平均模型计算的理论初动时间。鉴于在地震动信号中包含有很强的随机成分,仅参考走时表很可能将其它震相引入预期的震相,从而增加了对某次特定的地震信号的进行震相区间划分的难度。针对上述情况,本文建议了一种在近震条件下确定台阵三分向记录图中Pg与Sg震相初至识别方法。文中运用“时域波数分析”,“速度谱生成”,“小波变换”以及“偏振分析”,进行初至震相的识取,比较分析表明,这一方法可以获得更好的结果。