[发明专利]基于天然地震震源辐射强度修正的观测信号幅值测量方法

说明书

本发明涉及一种基于天然地震震源辐射强度修正的观测信号幅值测量方法，目的是解决因震源强度方向性的影响，导致难以利用大震级天然地震在地震台站上的记录信号进行幅值测量，以建立震源到地震台站特定路径的地震信号幅值——震级关系模型的问题。该方法是基于天然地震已知的震源机制，运用理论地震图计算方法生成理论地震图，得到包含多条路径到达信号的理论地震图波形，通过测量不同方位角理论地震图的平均值以及测量地震台站上的理论地震图信号幅值，并对平均值进行归一化得到地震台站对应的幅值修正系数，进而实现对震源辐射强度的修正。

技术领域

本发明涉及一种基于天然地震震源辐射强度修正的观测信号幅值测量方法。

背景技术

地震台站与震中之间的特定路径地震信号幅值——震级关系模型是根据地震台站的本底噪声统计模型评估地震台站对震中位置处不同震级地震信号检测概率的基础。在建立该模型时，需要避免地震震源辐射花样对建模结果的影响，因此一般常用的建模方法是利用地下爆炸在地震台站上的记录信号进行幅值测量。然而，由于地下爆炸，特别是震级较大(大于4.0级以上)的地下爆炸地震信号记录的稀缺性和分布不均匀性，在实际运用中很难完全利用地下爆炸建立所关注路径的地震信号幅值——震级关系模型。相较于大震级地下爆炸，大震级天然地震较多，且一般分布在地震监测比较关注的地震带，因此，如果采用合适的技术，也可用于建立特定路径的地震信号幅值——震级关系模型。

地下爆炸的震源物理过程主要是球对称形空腔膨胀，激发地震信号的强度没有明显方向性。与之不同的是，天然地震的震源物理过程是断层错动过程，使得天然地震的震源所激发的地震信号强度具有明显的方向性，且这种方向性导致的信号强度差异可以达到一个量级以上。如果不消除这种差异，将导致得到的特定路径地震信号幅值——震级关系模型存在较大误差，因此，有必要通过相应的技术消除震源强度方向性的影响。

发明内容

本发明的目的是解决因震源强度方向性的影响，导致难以利用大震级天然地震在地震台站上的记录信号进行幅值测量，以建立震源到地震台站特定路径的地震信号幅值——震级关系模型的问题，而提供一种基于天然地震震源辐射强度修正的观测信号幅值测量方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于天然地震震源辐射强度修正的观测信号幅值测量方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)将一次天然地震在地震台站j上记录的以count为强度单位的原始波形数据去除仪器响应，得到以所测量物理量单位为强度单位的波形数据；

2)利用幅值测量所需要的数字滤波器，对去除仪器响应后的波形数据进行滤波；

3)指定测量时间，对滤波后的波形数据测量相应时间窗内的初始波形信号幅值所述波形信号幅值为峰峰信号幅值或者均方根信号幅值；

4)从地震监测机构查询该地震的震源矩张量M及相应的震源持续时间；

5)计算所述地震台站j与震源之间的距离，以及从震源看向地震台站j的方位角；

6)根据震源所在区域的介质结构模型，利用地震图计算程序计算所述地震台站j所对应震中距的格林函数；

7)在以震源为中心、以所述地震台站j与震源之间的距离为半径的圆周上，从0°方位角开始，均匀间隔设置N个模拟地震台站；利用格林函数和震源矩张量M合成N个模拟地震台站的理论地震图；

8)利用步骤2)和步骤3)中的数字滤波器、时间窗及测量方法，测量N个模拟地震台站的理论地震图波形信号幅值A_i，并根据计算N个模拟地震台站的理论地震图平均幅值即震源平均辐射强度；

9)根据从震源看向地震台站j的方位角，合成地震台站j的理论地震图，并利用步骤2)和步骤3)中的数字滤波器、时间窗及测量方法，测量相应的理论地震图波形信号幅值即地震台站j的震源辐射强度；