水库地震波形识别

水库地震波形识别

刘华清 1 宋国盛 2

长江三峡勘测研究院有限公司（武汉） 湖北武汉 430079

摘要：本文结合作者多年实际工作经验并借鉴相关工程实例，对地震波、震波路径进行了简单介绍，并列举了不同类型地震波形识别案例，最后简单介绍了PARA软件对地震波形识别的简单应用。希望文本可以对相关从业人员有一定借鉴作用。

1地震波及震相

1.1近震震相与近震波路径

p、s：表示由P波或者S波由震源传播到震中附近的地表反射点之间的纵波或者横波路径。命名有pP、sP、pPKP、pPP等。

g：表示在上地壳内传播的体波或者面波。命名有Pg、Sg、Rg。

b:表示在下地壳内传播的体波，或者沿康拉德界面传播的体波。命名有Pb（原P*）、Sb（原S*）。

n:在P或者S之后，表示沿莫霍面底传播的P波或者S波，或者震源在上地幔由下向上在上地幔传播的P波或者S波。命名有Pn、Sn。

近震地壳内震源与地震波路径：不同震源的地震波路径和走时略有不同下地壳中、下部震源，如图1-1～1-3所示。

图1-1 上地壳震源

图1-2 下地壳顶部震源 图1-3 下地壳中、下部震源

1.2不同震源深度的近震地震波

震相特征：（1）Pg,Sg完全的花岗岩直达上行波；（2）Pb、Pn、Sb、Sn完全绕射波；（3）有可能生成Pc和Sc震相。如图1-4所示。

图1-4 上地壳震源近震地震波路径

Pg：近距离处，来自上地壳内震源的上行P波，或射线底部到达上地壳的P波；更远距离处，还指由在整个地壳内多重P波反射形成的群速度约为5.8km/s的到达。

Pb：来自下地壳内震源的上行P波，或其底部到达下地壳的P波。

Pn：底部到达最上层地幔的任意P波，或来自最上层地幔内震源的上行P波。

PmP：P波在莫霍面外侧的反射波。

1.3下地壳震源近震地震波路径

震相特征：（1）Pg,Sg主要路径在花岗岩层少部分在玄武岩层；（2）Pb、Sb是由C界下面入射，是不完全绕射波；（3）Pn、Sn是完全绕射波；（4）不可能有Pc和Sc震相；（5）当震源下深到M界面Pb、Sb将很难记录到。如图1-5所示。

图1-5 下地壳震源近震地震波路径

2不同类型地震波形识别案例

2.1波形形态特征分析

滑坡波形整体形状基本相同，都是纺锤状波形，且明显的分成两个波段。第一波段初动不清，振幅小；第二波段振幅大，波形清晰。从滑动体的物质上分析，第一波段记录的是浅层松散体的慢速滑动，第二波段记录是深层基岩快速剪切错动。整个波列衰减较慢，并在尾波中有面波发育。滑坡波形如图2-1及2-2所示。

图2-1 千将坪特大山体滑坡卢家山台记录波形

图2-2 2007年5月11日湖北省巴东县清太坪镇木竹坪滑坡

2.2波形形态特征分析

不同波形形态特征分析如图2-3所示。

图2-3 各种波形形态特征分析图

3 PARA软件应用要点

3.1震相识别与快速校验

PARA软件的交互处理模块最主要的功能就是快速、准确地分析出地震的三要素，众所周知确定地震三要素的关键是对震相快速、精确的识别与校验。本软件就如何快速标注震相和校验其准确性做了大量的工作，尽可能地提高地震定位的精度和速度。

3.2振幅的量取

在地震事件交互处理中最大振幅的量取，分为:自动量取和手动量取。

(1)对于近震或地方震的分析，软件会根据各台的到时数据自动搜索、量取波形的最大振幅和周期，并自动仿真成位移后计算震级；当然，也可以手动量取，只需在认为是波形最大振幅出现的附近点击右键后选择“SM”，程序会以鼠标点击处的时间为中心，长度为6s的窗口内自动搜索、量取波形的最大振幅和周期，并自动仿真成位移后计算震级。

（2）在远震分析中，需要手动量取波形的最大振幅和周期，在认为是波形最大振幅出现的附近点击右键后选择“远震”下的“LM”，程序会以鼠标点击处的时间为中心，长度为20s的窗口内自动搜索、量取波形的最大振幅和周期，并计算面波震级。

3.3震相快速校验

当分析人员对各台的震相数据进行标注后，其精确性将直接影响定位结果的可靠性。本软件可以从三个方面快速检验震相识别的可靠性，包括:拟合的和达直线图、各台站的发震时刻列表，震中位置交切图。

根据和达法原理，我们知道和达直绒的拟合情况能直接综合反映出各台的震相数据读取的准确性和可靠性；在此，以2006年11月25日江苏东台ML4.0级地震为例，分下面三种情况进行说明。

(1)记录各台的震相标注均比较合理时，由各台震相数据所得的点应均匀、紧密地分布在拟合的和达直线上或直线两侧附近边缘；（2）当只有少数或个别台站的震相标注不合理或错误时，由此台震相数据所得的点会明显偏离拟合的和达直线。（3）当分析的大部分合站震相数据标注不合理或错误时，由各台震相数据所得的点就会离散地分布在拟合直线的两侧。

参考文献：

[1]董建辉.地震事件波形分析与PARA软件应用[J].2020.07