V ol 35No.1
Feb.2015
噪
声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第35卷第1期2015年2月
文章编号：1006-1355(2015)01-0240-04
地震监测中异常次声波的识别方法
左明成，武云
(中国地质大学（武汉）计算机学院，武汉430074)
摘要：地震异常次声波的监测是地震监测中的重要手段和途径。但是，该次声波在接收过程中受到了众多噪声的干扰。为了找到一种地震异常次声波识别监测的有效方法，根据已经收集到的次声波数据进行了分析与研究，按照去噪、特征抽取、信号筛选、分类决策的过程鉴别异常的次声波。在实验中此方法和思路不仅仅得到了较好的识别效果，而且在监测过程中也可识别出矿山爆炸信号和巴东地震次声波信号。从而说明该方法是地震次声波自动识别与监测的一条有效途径。由此，不仅可以较大地减轻地震监测的工作量，实现异常次声波的自动监测，还可以应用到其他的地质灾害的监测和地震的震前监测程序之中。
关键词：声学；信号分析；地震监测；地震次声波中图分类号：TB132；TN911.6；TP18
文献标识码：A
DOI 编码：：10.3969/j.issn.1006-1335.2015.01.049
Recognition Method of Abnormal Infrasound in
Earthquake Monitoring
ZUO Ming-cheng ,WU
Yun
(China University of Geosciences (Wuhan)Computer College,Wuhan 430074,China )
Abstract :Monitoring the earthquake abnormal infrasound is the important means for seismic monitoring,but the infra-sound is often disturbed by many noises in the receiving process.In order to find an effective method for abnormal sound recognition in seismic monitoring,the collected infrasound wave data was analyzed.With the process of de-noising,feature extraction,signal filtering,classification and determinasion,the abnormal infrasound was detected.Application of this idea and method can get a better recognition effect in the experiment.As an example,this method was applied to identify the mine explosion signal and Badong earthquake infrasound signal.It shows that this method is effective for automatic recogni-tion and monitoring of earthquake infrasound.This method can realize automatic monitoring of abnormal infrasound effec-tively and economically,and can be applied to the monitoring programming for earthquake monitoring and some other geo-logical disasters monitoring.
Key words :acoustics ;signal analysis ;seismic monitoring ;seismic infrasound waves
地震发生时震源会向大气中辐射有明显特征的异常次声波[1–3]，这为异常次声波的识别分离提供了先决条件。通过对地震异常次声波的特征进行相关研究，就可以掌握异常次声波的大体形态特征。而
收稿日期：2014－08－01基金项目：国家级大学生创新创业训练项目（201310491060）作者简介：左明成(1992－)，男，山东莱阳人，本科生，空间信
息与数字技术专业，主要研究方向为地震监测、数据挖掘；数字图像处理、三维可视化。E-mail:1317085693@https://www.doczj.com/doc/8b7642170.html,
通讯作者：武云，讲师，计算机应用系研究生。
E-mail:23753648@https://www.doczj.com/doc/8b7642170.html,
地震在发生之前通常也会产生异常次声波，对于地
震前的监测和其它地质灾害的监测而言，异常次声波的特征研究就显得十分必要了。
1数据源
为了得到次声波数据，在湖北省境内安装次声波接收仪器的方式接收次声波，次声波接收仪使用的是中科院声学所研制的In SYS 2008型号的次声波传感器，仪器可以长时间稳定地接受信号。将16台次声波接收仪接收到的数据通过仪器转换存储在二进制文件中，可以更直观的对次声波数据进行研究。图1中是次声波传感器。
附件2 各种监测方法内容简介 目前监测手段总体分为两类：测震（地震监测和强震）、前兆（形变、地磁、地电、流体、电磁波等），这里介绍潼南拟上的监测项目或手段。 地震监测和强震监测属于地震已经发生后监测地震发 生的时间、地点、震级、强度等，是人们常说的“事后诸葛亮”类型的监测，主要是为了确定地震发生的上述几要素，为政府抗震救灾和应急救援提供决策依据，否则，不知地震发生的一切信息，救灾就无从谈起。因此这一监测手段也是目前各国、各地区发展最早、技术最为先进和完善的监测方法。其他的监测手段统称为前兆手段，主要是通过各种方法的监测数据来预测预报地震。 一、地震监测、GPS监测 地球动力学是从地球的整体运动出发，由地球内部和表层的构造运动来探讨其动力演化过程，进而寻求其驱动机制。其基本问题是研究地球的变形及其变形机理。 板块构造概念带动了地学的一次重大革命，板间构造和板块运动理论能否成立或被人接受，均需得到全球板块运动的最新直接测量结果的支持。此外，板块运动的动力学机制、板内和板缘运动的复杂性的精细描述等方面，有待更多测量结果去完善。 中国大陆东部受西太平洋洋型板块俯冲、削减的影响，造成了一系列与弧后扩张有关的陆缘海伸展和断陷盆地；西部和西南受印度板
块与青藏块体陆壳碰撞后的构造效应，形成不同地质构造时期的推覆构造带。现代地壳运动则以青藏高原的快速隆起和沿巨型活动带的走滑或逆走滑的强烈变动为特征。据有限的观测，其水平运动速率每年高达l～4cm，垂直运动速率每年达1cm。这说明同时存在当代板块构造学说两种最具代表性的边界，即陆-陆壳相碰撞型和洋 陆壳俯冲型边界，既具有主要的全球构造意义，又具有独特的演化特征。这里的现代地壳运动类型多样，性质复杂，地貌清晰，是全球动力学研究中具有重要特殊地位的实验场。 因此，不论从地球动力学、板块运动还是青藏高原隆起，运用高精度、高时空分辨率、动态实时定量的观测技术，建立符合实际的地球动力学基础的全国统一的观测网络，势在必行。 对于地震监测预报而言，这种紧迫性尤为显著，因为我国地震台网，尤其是地震前兆网，存在着严重的三个主要缺陷： 第一，自1988～1999年，我国大陆共发生6级以上地震53次，其中7级以上地震9次，若以东经105°为界，西部地区发生8次，东部地区为1次，为8∶1。可是，在东经105°以西，由于人烟稀少，交通不便，台网布局极为稀少。一个释放地震能量90％以上的地区，台网过稀，无疑浪费了宝贵的地震信息的天然资源，大大延迟了人类的实践，从而延缓了提高地震预报水平的进程。 第二，全国地震前兆台网都是以“点测”形式进行相对变化量的日常观测，各台站的观测数据都是相对独立的，台站之间数据没有相
地震前的征兆（图） 2008年05月19日星期一16:32地震前的预兆.不可思议的世界之鬼月最精选秘鲁游客用DV拍摄地震时的惊魂一刻 地震前，在自然界发生的与地震有关的异常现象，我们称之为地震前兆，它包括微观前兆和宏观前兆两大类。常见的地震前兆现象有：(1)地震活动异常；(2)地震波速度变化；(3)地壳变形；(4)地下水异常变化；(5)地下水中氡气含量或其它化学成分的变化；(6)地应力变化；(7)地电变化；(8)地磁变化；(9)重力异常；(10)动物异常；(11)地声；(12)地光；(13)地温异常等等。当然,上述这些异常变化都是很复杂的,往往并不一定是由地震引起的。例如地下水位的升降就与降雨、干旱、人为抽水和灌溉有并。再如动物异常往往与天气变化、饲养条件的改变、生存条件的变化以及动物本身的生理状态变化等等有关。因此，我们必须在首先识别出这些变化原因的基础上，再来考虑是否与地震有关。 地震前动物的主要异常反应 大震前，飞禽走兽、家畜家禽、爬行动物、穴居动物和水生动物往往会有不同程度的异常反应。大震前动物异常表
现有情绪烦燥、惊慌不安；或是高飞乱跳、狂奔乱叫；或是萎靡不振、迟迟不进窝等。动物异常观测对地震预报具有一定的意义。震区群众总结出这样的谚语：震前动物有预兆，抗震防灾要搞好。牛羊驴马不进圈，老鼠搬家往外逃；鸡飞上树猪拱圈，鸭不下水狗狂叫；兔子竖耳蹦又撞，鸽子惊飞不回巢；冬眠长蛇早出洞，鱼儿惊惶水面跳。家家户户要观察，综合异常做预报。 动物震前异常反应的主要特点 (1)发生动物异常的前兆时间分布：大量震前动物异常的时间分布主要集中在地震的前几天到震前几小时。(2)震前动物异常地区分布特点：一般地说，一个7级地震前的动物异常反应范围可达一、二百甚至数百公里。震级大，其异常分布范围也大；震级越小，异常的范围也越小。(3)震前动物异常与震级的关系：随着地震震级增大，动物异常的种类、数量、分布地区和反应的强烈程度都有相应的增加。一般说来，3级左右的地震前，个别动物出现异常反应。5级左右的地震前，在一定的地区范围内，常见动物会出现较为明显的异常。7级左右的强烈地震前，较大地区范围内，许多动物出现大量的强烈异常。动物异常反应与烈度的分布关系明显。烈度越高的地区，异常反应量越大。 对动物异常情况进行观察的方法 动物异常观察点应选在地震活动重点监视区域，选择周
平凉市崆峒区防震减灾科普知识试卷 单位：姓名：得分： （一）填空题，每题2分，共50分。 1、地震震情、灾情和抗震救灾等信息按照（国务院）有关规定实行归口管理，统一、准确、及时发布。 2、防震减灾法于（2009）年（5）月（1）日起施行。 3、防震减灾工作实行（预防为主）、（防御与救助相结合的方针）的方针。 4、编制防震减灾规划应当遵循（统筹安排）、（突出重点）、（合理布局）、（全面预防）的原则。 5、防震减灾规划的内容应当包括：（震情形势）和（防震减灾总体目标），地震（监测台网）、地震（建设布局）、地震（灾害预防措施）以及（防震减灾技术）、（信息）、（资金）、（物资）等保障措施。 6、地震监测台网的建设，应当遵守（法律）、（法规）和（国家有关标准），保证建设质量。 7、城乡规划应当根据地震应急避难的需要，合理确定（应急疏散通道）和（应急避难场所），统筹安排地震（应急避难）所必须得（交通）、（供水）、（供电）、（排污）等基础设施建设。 8、地震应急预案的内容包括：（组织指挥体系）及其职责，（预防）和（预警）机制，处置程序、（应急响应）和（应急保障）措施等。 9、按照社会危害程度、影响范围等因素，地震灾害分为（一般）、（较大）、（重大）、（特别重大）四级。 10、我国现行的救灾工作方针是：（依靠群众）、（依靠集体）、（生产自救）、（互助互济），辅之以国家必要的救济和扶持。 11、救灾款使用的主要原则：（专款专用原则）、（重点使用原则）、（以地方为主原则）。 12、世界上第一台观测和记录地震的仪器叫（候风地动仪），发明者是（张衡），被誉为（地震仪之父）。 13、地震群测群防“三网一员”指的是：（地震宏观测报网）、（地震灾情速报网）、（地震科普宣传网）和（防震减灾助理员）。 14、我国自建的第一个地震台是（1930年李善邦和秦馨菱先生主持下建成的北京西山鹫峰地震台）。 15、地震应急培训的形式和方式主要包括：（理论教学）、（图上作业）、（实物操练）、（计算机模拟）、（实兵演习）等。 16、防震减灾宣传包括：（因地制宜）、（因势利导）、（经常持久）、（科学求实）。 17、地震对策的主要内容是：（地震监测）、（地震预报）、（工程抗震）、（社会防灾）、（震后救灾）、（恢复重建）、（平息恐慌等）。 18、组成地震三道防线的三大体系建设是：（地震监测预报）、（震害防御体系建设）、（紧急救援体系的建设）。 19、我国地震救灾的基本策略是：（实行以预防为主的救灾体制）、（实行以行政区域为主的组织指挥）、（发挥军队、民兵和各专业救灾队伍的作用）。 20、地震时，遇到毒气泄漏，应该（不要朝顺风方向跑）、（要尽快绕到工厂的上风方向去）、（尽量用湿毛巾捂住口、鼻）。 21、常用的人工简易止血方法有：（指压止血法）、（加压止血法）、（止血带止血法）。
地震的前兆 地震前，在自然界发生的与地震关的异常现象，我们称之为地震前兆，它包括微观前兆和宏观前兆两大类。常见地震前兆现象有： (1)地震活动异常； (2)地震波速度变化； (3)地壳变形； (4)地下水异常变化； (5)地下水中氡气含量或其它化学成分的变化； (6)地应力变化； (7)地电变化； (8)地磁变化； (9)重力异常； (10)动物异常； (11)地声； (12)地光； (13)地温异常等等。 当然，上述这些异常变化都是很复杂的，往往并不一定是由地震引起的。例如地下水位的升降就与降雨、干旱、人为抽水和灌溉有关。再如动物异常往往与天气变化、饲养条件的改变、生存条件的变化以及动物本身的生理状态变化等等有关。因此，我们必须在首先识别出这些变化原因的基础上，再考虑是否与地震有关 地震前会有什么宏观征兆？ 由于地震预报水平，尤其是临震预报水平不够高，因此在地震来临之前，大家也应注意一些宏观异常的变化。历史事实和科学研究都证明，地震前是可能产生一些前兆变化的。地震前兆是指地震发生前，自然界出现的与地震孕育、发生有关的各种征兆。大体有宏观前兆和微观前兆两大类。那些由人的感觉器管所能直接觉察的地震前兆现象，统称为宏观前兆，宏观前兆具体有：地下水宏观异常、动物异常、气象异常、地声与地光。值得注意的是：自然界得变化很复杂，种种反常现象出现的原因很多，并非都是地震前兆。 预警现象和时间： 从唐山等震区人们的感受来看，从地震发生到房屋破坏，一般约有十几秒钟的预警时间。大震的预警现象主要有：地面的颠动、地声、地光、建筑物的晃动等。 地下水：
当岩层受力变形时，地下含水层的状态也会变化，因此地下水往往产生一些异常现象：井水翻花冒泡，忽升忽降，无雨水变浑，变色变味又难闻。但地下水易受环境影响，因此，发现异常不要惊慌，先报告地震部门。 天旱井水冒，反常升降有门道 无雨水变浑，变色变味又难闻 喷气又发响，翻花冒气泡 动物异常： 多次地震震例表明，动物在震前往往会出现反常行为，下面是一首歌谣，讲的就是震前动物前兆： 震前动物有前兆，发现异常要报告 牛马骡羊不进圈，猪不吃食狗乱咬 鸭不下水岸上闹，鸡飞上树高声叫 冰天雪地蛇出洞，老鼠痴呆搬家逃 兔子竖耳蹦又撞，鱼儿惊慌水面跳 蜜蜂群迁闹轰轰，鸽子惊飞不回巢 地声强烈而怪异 地光明亮而恐怖 地声与地光： 地声与地光往往结伴出现，都是在临震前或震时。地声类似于机器轰鸣声、雷声、炮声、狂风呼啸声。地光的颜色多样，形状各异，在带状、片状、球状、柱状，还有火样光等。 地震（Earthquake）是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波。地震可由地震仪所测量，地震的震级是用作表示由震源释放出来的能量，通常以“里氏地震规模”来表示；烈度则透过“修订麦加利地震烈度表”来表示，某地点的地震烈度是指地震引致该地点地壳运动的猛烈程度，是由震动对个人、家具、房屋、地质结构等所产生的影响来断定。 在地球的表面，地震会使地面发生震动，有时则会发生地面移动。震动可能引发山泥倾泻甚或火山活动。如地震在海底发生，海床的移动甚至会引发海啸。 一般而言，地震一词可指自然现象或人为破坏所造成的地震波。人为自然地形的破坏、大量
地震监测管理条例（2016） (2016年修订版) 目录 第一章总则 第二章地震监测台网的规划和建设 第三章地震监测台网的管理 第四章地震监测设施和地震观测环境的保护 第五章法律责任 第六章附则 第一章总则 第一条为了加强对地震监测活动的管理，提高地震监测能力，根据《中华人民共和国防震减灾法》的有关规定，制定本条例。 第二条本条例适用于地震监测台网的规划、建设和管理以及地震监测设施和地震观测环境的保护。 第三条地震监测工作是服务于经济建设、国防建设和社会发展的公益事业。 县级以上人民政府应当将地震监测工作纳入本级国民经济和社会发展规划。 第四条国家对地震监测台网实行统一规划，分级、分类管理。 第五条国务院地震工作主管部门负责全国地震监测的监督管理工作。
县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，负责本行政区域内地震监测的监督管理工作。 第六条国家鼓励、支持地震监测的科学研究，推广应用先进的地震监测技术，开展地震监测的国际合作与交流。 有关地方人民政府应当支持少数民族地区、边远贫困地区和海岛的地震监测台网的建设和运行。 第七条外国的组织或者个人在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域从事地震监测活动，必须与中华人民共和国有关部门或者单位合作进行，并经国务院地震工作主管部门批准。 从事前款规定的活动，必须遵守中华人民共和国的有关法律、法规的规定，并不得涉及国家秘密和危害国家安全。 第二章地震监测台网的规划和建设 第八条全国地震监测台网，由国家地震监测台网、省级地震监测台网和市、县地震监测台网组成。 专用地震监测台网和有关单位、个人建设的社会地震监测台站(点)是全国地震监测台网的补充。 第九条编制地震监测台网规划，应当坚持布局合理、资源共享的原则，并与土地利用总体规划和城乡规划相协调。 第十条全国地震监测台网总体规划和国家地震监测台网规划，由国务院地震工作主管部门根据全国地震监测预报方案商国务院有关部门制定，并负责组织实施。
地震宏观异常的识别 人的感官能直接觉察到的地震异常现象称为地震的宏观异常。地震宏观异常的表现形式多样且复杂，异常的种类多达几百种，异常的现象多达几千种，大体可分为：地下水异常、生物异常、地声异常、地光异常、电磁异常、气象异常等。 （一）动物异常的识别 很多动物在地震前有明显的异常反应，可作为地震 宏观异常。一般说来，三级左右的有感地震，震前可看到某些动物出现异常反应，五级左右的地震，在一定地区范围内，常见动物会出现较明显的异常反应。 震级越大，震前异常反应的动物种类及数量亦越多，反应程度越强烈，以唐山地震和内蒙古和林格尔地震比较也很能说明这一点儿。内蒙和林格尔6.3 级10 余种304 次约70 公里河北唐山7.8 级地震30 余种1118 次约300 公里 动物异常种类数震前一天内的最大值漫衍范围 内蒙和林格尔6.3 级10 余种304 次约70 公里 河北唐山7.8 级地震30 余种1118 次约300 公里 但动物异常行为大多数并不是地震宏观异常， 诸如气候突变、饲养状况改变、居住环境改变及动物本 身的生理变化、疾病等也可以引起动物习性异常。 地震前动物反应以及动物的异常表现： 牛、马、驴、骡：惊慌不安、不进厩、不进食、乱 闹乱叫、打群架、挣断缰绳逃跑、蹬地、刨地、行走中 突然惊跑。 猪：不进圈、不吃食、乱叫乱闹、拱圈、越圈外逃。 羊：不进圈、不吃食、乱叫乱闹、越圈逃跑、闹圈。 狗：狂吠不休、哭泣、嗅地扒地、咬人、乱跑乱闹、 叼着狗崽搬家、警犬不听指令。 猫：惊慌不安、叼着猫崽搬家上树。 兔：不吃草、在窝内乱闹乱叫、惊逃出窝。 鸭、鹅：白天不下水、晚上不进架、不吃食、紧跟 主人、惊叫、高飞。 鸡：不进架、撞架、在架内闹、上树。 鸽：不进巢、栖于屋外、突然惊起倾巢而飞。 鼠：白天成群出洞、像醉酒似的发呆、不怕人、惊恐 乱窜、叼着小鼠搬家。 蛇：冬眠蛇出洞在雪地里冻僵、冻死、数量增加、集聚一团。 鱼：成群漂浮、狂游、跳出水面、缸养的鱼乱跳、头尾碰出血、跳出缸外、发出叫声、呆滞、死亡。 蟾蜍（癞蛤蟆）：成群出洞，甚至跑到大街小巷。 人们根据地震前动物异常反应，编写了一首生动的 歌谣，总结的很好： 震前动物有预兆，群测群防很重要。 牛羊骡马不进厩，猪不吃食狗乱咬。 鸭不下水岸上闹，鸡飞上树高声叫。
科学探索来源：光明网科技 前兆指地震发生前出现的异常现象，岩体在地应力作用下，在应力应变逐渐积累、加强的过程中，会引起震源及附近物质发生如地震活动、地表的明显变化以及地磁、地电、重力等地球物理异常，地下水位、水化学、动物的异常行为等。概括性称这些与地震孕育、发生有关联的异常变化现象为地震前兆(也称地震异常)。 地下水异常 地下水包括井水、泉水等。主要异常有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、井孔变形、泉源突然枯竭或涌出等。人们总结了震前井水变化的谚语: 井水是个宝，地震有前兆。无雨泉水浑，天干井水冒。水位升降大，翻花冒气泡。有的变颜色，有的变味道。
生物异常 许多动物的某些器官感觉特别灵敏，它能比人类提前知道一些灾害事件的发生，例如海洋中水母能预报风暴，老鼠能事先躲避矿井崩塌或有体等等。至于在视觉、听觉、触觉、振动觉，平衡觉器官中，哪些起了主要作用，哪些又起了辅助判断作用，对不同的动物可能有所不同。伴随地震而产生的物理、化学变化(振动、电、磁、气象、水氡含量异常等)，往往能使一些动物的某种感觉器官受到刺激而发生异常反应。 地震前动物反应动物异常表现 牛、马、驴、骡惊慌不安、不进厩、不进食、乱闹乱叫、打群架、挣断缰绳逃跑、蹬地、刨地、行走中突然惊跑 猪不进圈、不吃食、乱叫乱闹、拱圈、越圈外逃 羊不进圈、不吃食、乱叫乱闹、越圈逃跑、闹圈 狗狂吠不休、哭泣、嗅地扒地、咬人、乱跑乱闹、叼着狗崽搬家、警犬不听指令猫惊慌不安、叼着猫崽搬家上树 兔不吃草、在窝内乱闹乱叫、惊逃出窝 鸭、鹅白天不下水、晚上不进架、不吃食、紧跟主人、惊叫、高飞 鸡不进架、撞架、在架内闹、上树 鸽不进巢、栖于屋外、突然惊起倾巢而飞 鼠白天成群出洞，像醉酒似的发呆、不怕人、惊恐乱窜、叼着小鼠搬家 蛇冬眠蛇出洞在雪地里冻僵、冻死，数量增加，集聚一团
GIS地震探测系统 一、概述 地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。全球每年发生地震约五百五十万次。地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。 地球的构造分为三层：即中心层地核、中间层地幔、外层地壳； 1.地壳:分为上地壳和下地壳。是岩石圈上部次极圈层。 2.地幔：分为上地幔和下地幔。岩石圈是它的一部分，软流层以上。地幔多以流体形式的岩浆等物质存在 3.地核：分为外核和内核。外核是液体的，所以又称外核液体圈。内核，是固体的，主要由铁、镍组成，又称内核固体圈。 地壳与地幔之间由莫霍面界开，地幔于地核之间由古登堡面界开。地震一般发生在地壳之中。地壳内部在不停地变化，由此而产生力的作用，使地壳岩层变形、断裂、错动，于是便发生地震。超级地震指的是指震波极其强烈的大地震。但其发生占总地震7%~21%,破坏程度是原子弹的数倍，所以超级地震影响十分广泛，也是十分具破坏力。 下图为全球板块构造运动图：
地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂，产生的震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象，地震就是地球表面的快速振动，在古代又称为地动，他就像海啸、龙卷风、冰冻灾害一样，是地球上经常发生的一种自然灾害，大地振动是地震最直观、最普遍的表现；在海底或滨海地区发生的强烈地震，能引起巨大的海浪，称为海啸。地震是极其频繁的，全球每年发生地震约550万次。 地震波发源的地方，称为震源。震源在地面上的垂直投影，地面上离震源最近的一点称为震中，它是接受振动最早的部位，震中到震源的深度叫做震源深度。通常将震源深度小于70公里的叫做浅源地震，深度在70~~300公里的叫做中源地震，深度大于300公里的叫做深源地震。对于同样大小的地震，由于震源深度不一样，对地面造成的破坏程度也不一样；震源越浅，破坏越大，但波及范围也越小，反之亦然。 破坏性地震一般是浅源地震。如1976年的唐山大地震的震源深
概念 岩体在地应力作用下，在应力应变逐渐积累、加强的过程中，会引起震源及附近物质发生物理、化学、生物、和气象等一系列异常变化。我们称这些与地震孕育、发生有关联的异常变化现象为地震前兆（也称地震异常）。它包括地震微观异常和地震宏观异常两大类。 一、地震的宏观异常万维网 人的感官能直接觉察到的地震异常现象称为地震的宏观异常。地震宏观异常的表现形式多样且复杂，异常的种类多达几百种，异常的现象多达几千种，大体可分为：地下水异常、生物异常、地声异常、地光异常、电磁异常、气象异常等。 1、地下水异常 地下水包括井水、泉水等。主要异常有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、井孔变形、泉源突然枯竭或涌出等。人们总结了震前井水变化的谚语: 井水是个宝，地震有前兆。 无雨泉水浑，天干井水冒。 水位升降大，翻花冒气泡。 有的变颜色，有的变味道。 2、生物异常 许多动物的某些器官感觉特别灵敏，它能比人类提前知道一些灾害事件的发生，例如海洋中水母能预报风暴，老鼠能事先躲避矿井崩塌或有害气体等等。至于在视觉、听觉、触觉、振动觉，平衡觉器官中，哪些起了主要作用，哪些又起了辅助判断作用，对不同的动物可能有所不同。伴随地震而产生的物理、化学变化（振动、电、磁、气象、水氡含量异常等），往往能使一些动物的某种感觉器官受到刺激而发生异常反应。如一个地区的重力发生变异，某些动物可能能过它的平衡器官感觉到；一种振动异常，某些动物的听觉器官也许能够察觉出来。地震前地下岩层早已在逐日缓慢活动，呈现出蠕动状态，而断层面之间又具有强大的磨擦力，于是有人认为在磨擦的断层面上会产生一种每秒钟仅几次至十多次、低于人的听觉所能感觉到的低频声波。人要在每秒20次以上的声波才能感觉到，而动物则不然。那些感觉十分灵敏的动物，在感触到这种声波时，便会惊恐万状，以致出现冬蛇出洞，鱼跃水面，猪牛跳圈，狗哭狼吼等异常现象。动物异常的种类很多，有大牲畜、家禽、穴居动物、冬眠动物、鱼类等等。 地震前动物反应动物异常表现
解释及分析地震数据体一般步骤： 1、合成人工记录和层位标定 2、追层位，注意闭合 3、解释断层 3、平面成图 在解释过程中可能用到的五种技术方法： 1.层位标定技术 2.三维体构造精细解释技术 3.相干数据体分析技术 4.低序级断层识别技术 5.断点组合技术 其中各项技术的具体用法自己去查资料 若遇到潜山和特殊岩性体时，在成图前增加1项，速度场分析即第6项技术变速成图技术；若有储层描述部分，还需增加反演处理。 1、反演工区建立 2、地震子波提取 3、井地标定 4、初始模型建立 5、反演参数选取 6、反演处理 7、砂体追踪描述 8、成图 在三维地震构造解释的基础上，对有井斜资料的井，分层段进行了井深校正，将测井井深校正为垂直井深。通过钻井资料的校正，利用校正数据表的数据，对断层的断点位置和断距进行归一化处理，对三维地震所做的构造图与钻井数据相矛盾的地方进行反复推敲，分析油藏油水关系，对一些四、五级断层进行组合、修正，反复修改构造，最后编制研究区构造图。静校正statics：地震勘探解释的理论都假定激发点与接收点是在一个水平面上，并且地层速度是均匀的。但实际上地面常常不平坦，各个激发点深度也可能不同，低速带中的波速与地层中的波速又相差悬殊，所以必将影响实测的时距曲线形状。为了消除这些影响，对原始地震数据要进行地形校正、激发深度校正、低速带校正等，这些校正对同一观测点的不同地震界面都是不变的，因此统称静校正。广义的静校正还包括相位校正及对仪器因素影响的校正。随着数字处理技术的发展，已有多种自动静校正的方法和程序。 [深度剖面]depth record section;据磁带地震记录的时间剖面或普通光点记录，用一般方法所作出的地震剖面只是表示界面的法线深度，而不是真正的铅垂深度。经过偏移校正和深度校正之后，得到界面的铅垂深度剖面才叫做深度剖面，它是地质解释的重要资料。用数字电子计算机处理磁带地震记录，能自动得出深度剖面 [同相轴]lineups;地震记录上各道振动相位相同的极值(俗称波峰成波谷)的连线称为同相轴。在解释地震勘探资料时，常常根据地震记录上有规律地出现的形状相似的振动画出不同的同相轴，它们表示不同层次的地震波。 [速度界面]velocity interface;是指对地震波传播速度不同的、相邻的两层介质的公共接触面。信噪比signal-to-noise ratio：信噪比有多种定义。通常将地震仪器的输出端上，有效信号的功率与噪声(干扰)的功率之比称为信噪比。信噪比既与输入信号本身有关，更决定于仪器的特性，它也被用来衡量资料处理的效果。因此，提高信噪比是提高地震工作质量的关键问题之一。信噪比愈大愈好，可以通过改进仪器性能或选择工作方法提高信噪比。 子波wavelet：从震源发出的原始地震脉冲在介质中传播时，由于介质对地震脉冲有滤波作用，并且地层界面使波产生反射和折射，因此，自距震源一定距离起，脉冲波形便发生变化而与原始波形不同，但在一定传播范围内其形状甚本保持不变，这时的地震脉冲便称为子波。子波的形状决定于震源和介质的滤波性质，其频率随传播距离的增大而有所降低，振幅也逐渐减小。不同的界面各自的子波不同，每一道的地震记录可以认为是由一系列的子波构成的。子波不仅用于制作理论地震记录，而且在断层对比和反褶积处理等方面都需要它。 [有效速度] effective velocity; 把覆盖层看作均匀介质而从实际观测所得的反射波或从折射波时距曲线求得的波速，统称为有效速度。由于在层状地层中存在层理，介质并不真正是均匀的，再加上界面的弯曲，使有效速度不同于平均速度，往往是比平均速度大的一种近似速度，但在各层速度的差别不很大和界面弯曲不大时，两者的差别很小。 [有效波]effective wave; 指能用来解决某些地质问题的人工激发的地震波。有效波是个相对的
国内外微地震检测技术现状与应用 一、国内技术应用现状 基于微震监测的裂缝评价技术正发展成为油层压裂生产过程中直观而又可靠的技术。近几年来，国内众多油气田纷纷投入人力、物力和资金，积极开展该技术的应用与研究工作，广泛用于油气勘探开发工作。 1、2011年，东方物探公司投入专项资金，积极开展压裂微地震监测技术研究，压裂微地震监测技术水平得到快速提升。截止2011年11月，东方物探公司已成功对11口钻井实施了压裂微地震监测。 2、同年，华北油田物探公司针对鄂尔多斯工区大力推广水平井分段压裂技术、不断提高储量动用率及单井产量的要求，2011年年初就对微地震检测技发展状况进行调研，并对检波器、记录仪器、处理软件进行实际考察。 他们与科研院校合作，在鄂南工区富县牛东4井与洛河4井开展微地震监测裂缝评价技术攻关，采用微地震技术对储层压裂进行监测，结果与人工电位梯度方法(ERT)监测结果一致。该公司还通过组建微地震监测项目组，加强相关专业知识的培训和学习，并与科研院校“高位嫁接”，开发微地震检测特色技术，打造差异化竞争优势。 3、近年来，胜利油田积极开展微地震压裂检测技术应用研究，并把它作为油气勘探开发的重要技术手段和技术储备。 据了解，“十二五”期间，非常规油气藏将成为胜利油田的一个重要接替阵地，而微地震压裂检测技术是非常规油气藏勘探领域中的一项重要新技术。 通过开展对国内外微地震压裂检测技术现状、微地震压裂检测采集方法、数据处理及裂缝预测方法、目前成熟的处理反演软件、微地震压裂检测技术应用实例分析等方面调查研究，全面了解和掌握微地震压裂检测技术的技术特点、技术关键、技术实用性及其发展方向，为胜利油田下一步开展非常规油气资源的勘探开发工作提供先进的技术支持，更好地为油气藏勘探开发工作服务。 二、国外技术研究与应用 在20世纪40年代，美国矿业局就开始提出应用微地震法来探测给地下矿井造成严重危害的冲击地压，但由于所需仪器价格昂贵且精度不高、监测结果不明显而未能引起人们的足够重视和推广。 近10年来，地球物理学的进展，特别是数字化地震监测技术的应用，为小范围内的、信号较微弱的微地震研究提供了必要的技术基础。为了验证和开发微地震监测技术在地下岩石工程(如地热水压致裂、水库大坝、石油、核废料处理等)中所具有的巨大潜力，国外一些公司的研究机构和大学联合，进行了一些重大工程应用实验。如1997年，在美国德州东部的棉花谷进行了一次全面而深入的水压致裂微地震成像现场实验，以验证微地震成像技术的实用价值。该实验取得了巨大成功，证明微地震成像技术相对于其它技术来讲，分辨率高、覆盖范围广、经济实用及可操作性强，很有发展潜力。 美国之所以成为目前世界上页岩油气开发的领跑者，就是因为它已经熟练掌握了利用地面、井下测斜仪与微地震检测技术相结合先进的裂缝综合诊断技术，可直接地测量因裂缝间距超过裂缝长度而造成的变形来表征所产生裂缝网络，评价压裂作业效果，实现页岩气藏管理的最佳化。该技术有以下优点： ①、测量快速，方便现场应用； ②、实时确定微地震事件的位置； ③、确定裂缝的高度、长度、倾角及方位；
监测地震的方法 【 - ，因此在这个过程中将出现地球物理学、地质学、大地测量学、 地球化学及至生物学、气象学等多学科领域中的各种异常现象。经过系统的清理和研究，自1966年邢台地震以来,我国已在70 多次中强以上地震前记录到1000多条前兆异常。 这些前兆异常可归为十大类，即地震学、地壳形变、重力 地磁、地电、水文地球化学、地下流体(水、汽、气、油)动态、应力应变、 气象异常以及宏观前兆现象。每一类前兆又包含多种监测手段和异常分析项目。 如地壳形变包含有大面积水准测量、断层位移测量、海平面观测、湖面观测、
地面倾斜观测等手段。地震学前兆分析项目是各大类前兆中最丰富的，包括地 震活动分布的条带、空区集中、地震频度、能量、应变、b 值、震群、前震、 地震波速、波形、应力降等三十多种异常分析项目。 宏观异常项目亦是丰富多 彩，如地声、地光、火球、喷水、喷油、喷气、地气味、地气雾，井水翻花、 冒泡、突升、突降、变色、变味、井孔变形、各种动物行为的反常现象等等。 总之，由于地震孕育和发生过程的复杂性，决定了地震前兆具有丰富，多样和综合的特点。归纳起来，前兆现象可分为十大类，其中包含的异常分析项目和观测手段可达近百项。 目前应用于地震监测的主要手段及方法有以下几种： 1)测震：记录一个区域内大小地震的时空分布和特征，从而预报大地震。人们常说的“小震闹，大震到”，就是以震报震的一种特例。当然，需要注意的是“小震闹”并不一定导致“大震到”。 2)地壳形变观测：许多地震在临震前，震区的地壳形变增大，可以是平时的几倍到几十倍。如测量断层两侧的相对垂直升降或水平位移的参数，是地震预报重要的依据。
地震勘探:通过人工方法激发地震波,研究地震波在地层中传播的情况,以查明地下的地质构造,力寻找油气田或其他勘探目的服务的一种物探方法. 水平叠加:将不同接收点收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号,经动校正后叠加起来,这种方法可以提高信噪比,改善地震记录的质量,特别是压制一种规则干扰波效果最好 波形曲线:选定一个时刻t1,我们用纵坐标表示各质点离开平衡位置的距离,就得到一条曲线,这条曲线就叫做波在t1时刻沿x方向的波形曲线. 动校正:在水平界面情况下,从观测到的波的旅行时中减去正常时差Δt1得到x/2处的t0时间,这一过程叫动校正或正常时差校正. 多次覆盖:对被追踪的界面进行多次观测. 剖面闭合:是检查对比质量,连接层位,保证解工作正确进行的有效办法,他包括测线交点闭合,测线网的闭合,时间闭合等. 几何地震学:地震波的运动学是研究地震波,波前的空间位置与传播时间的关系，他与几何光学相似,也是引用波前,射线等几何图形来描述波的运动过程和规律,因此又叫几何地震学. 水平分辨率:指沿水平方向能分辨多大的地质体,其值为根号下0.5λh. 时距曲线:从地震源出发,传播主观测点的时间t与观测中点相对于激发点的距离x之间的关系 剩余时差:把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射波时间与共中心点处的时间tom之差. 绕射波:地震波在传播过程中,如遇到一些岩性的突变点,这些突变点就会成为新震源,再次发出球面波,想四周传播,这就叫绕射波. 三维地震:就是在一个观测面上进行观测,对所得资料进行三维偏移叠加处理,以获得地下地质体构造在三维空间的特征. 水平切片:就是用一个水平面去切三维数据体得出某一时刻tk各道的信息,更便于了解地下构造形态个查明某些特殊地质现象. 同相轴:一串套合很好的波峰或波谷. 相位:一个完整波形的第i个波峰或波谷. 纵波:传播方向与质点振动方向一致的波. 转换波:当一入射波入射到反射界面时,会产生与其类型相同的反射波或透射波,也会产生类型不同的,与其类型不同的称为转换波. 反射定律:入射波与反射波分居法线两侧,反射角等于入射角,条件为:上下界面波阻抗存在差异,入射波与反射波类型相同. 地震子波：震源产生的信号传播一段时间后，波形趋于稳定，我们称这时的地震波为地震子波。 爆炸时产生的尖脉冲，在爆炸点附近的介质中以冲击波的形式传播，当传播到一的距离后，波形逐渐稳定，我们称这时的地震波为地震子波。 正常时差的定义第一种定义:界面水平情况下,对界面上某点以炮检距x进行观测得到的反射波旅行时同以零炮检距(自激自收)进行观测得到的反射波旅行时之差,这纯粹是因为炮检距不为零引起的时差. 第二种定义:在水平界面情况下,各观测点相对于爆炸点纯粹是由于炮检距不同而引起的反射波旅行时间差. 1.简述地震勘探原理 地震勘探根据岩石的弹性差别进行工作的,波遇到障碍物会发生反射和透射,折射.通过测反射波和透射波的性质,可以确定障碍物的距离.地震勘探是人工激发地震波.通过在地面布置测线,接收反射波,然后进行一些处理,从而来反映地下构造情况,为寻找油气和其他勘探目的的服务,生产工作包括三个环节:1野外数据采集2室内数据处理3地震资料解释,与其他方法
地震宏观异常基本常识 一、地震宏观异常的概念 人的感官能直接觉察到的地震异常现象称为地震的宏观异常。地震宏观异常的表现形式多样且复杂，异常的种类多达几百种，异常的现象多达几千种，大体可分为：地下水异常、生物异常、地光异常等。 （一）地下水异常 地下水包括井水、泉水等。主要异常有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、井孔变形、泉源突然枯竭或涌出等。人们总结了震前井水变化的谚语: 井水是个宝，地震有前兆。 无雨泉水浑，天干井水冒。 水位升降大，翻花冒气泡。 有的变颜色，有的变味道。 （二）生物异常 牛、马、驴、骡惊慌不安、不进厩、不进食、乱闹乱叫、打群架、挣断缰绳逃跑、蹬地、刨地、行走中突然惊跑。 猪不进圈、不吃食、乱叫乱闹、拱圈、越圈外逃。 羊不进圈、不吃食、乱叫乱闹、越圈逃跑、闹圈。 狗狂吠不休、哭泣、嗅地扒地、咬人、乱跑乱闹、叼着狗崽搬家、警犬不听指令。 猫惊慌不安、叼着幻猫搬家上树。 兔不吃草、在窝内乱闹乱叫、惊逃出窝。
鸭、鹅白天不下水、晚上不进架、不吃食、紧跟主人、惊叫、高飞。 鸡不进圈、撞圈、在圈内闹巢、上树。 鸽不进巢、栖于屋外、突然惊起倾巢而飞。 鼠白天成群出洞，像醉酒似的发呆、不怕人、惊恐乱窜、叼着小鼠搬家。 蛇冬眠蛇出洞在雪地里冻僵、冻死，数量增加，集聚一团。 鱼成群漂浮、狂游、跳出水面、缸养的鱼乱跳，头尾碰出血，跳出缸外，发出叫声、呆滞、死亡。 蟾蜍（癞蛤蟆）成群出洞，甚至跑到大街小巷。 除此之外，有些植物在震前也有异常反应，如不适季节的发芽、开花、结果或大面积枯萎与异常繁茂等。 （三）地光异常 地光异常指地震前来自地下的光亮，其颜色多种多样，可见到日常生活中罕见的混合色，如银蓝色、白紫色等，但以红色与白色为主；其形态也各异，有带状、球状、柱状、弥漫状等。一般地光出现的范围较大，多在震前几小时到几分钟内出现，持续几秒钟。我国海城、龙陵、唐山、松潘等地震时及地震前后都出现了丰富多彩的发光现象。地光多伴随地震、山崩、滑坡、塌陷或喷沙冒水、喷气等自然现象同时出现，常沿断裂带或一个区域作有规律的迁移，且与其他宏观微观异常同步，其成因总是与地壳运动密切相关。且受地质条件及地表和大气状态控制，能对人或动、植物造成不
本学期的“工程结构抗震分析”课程首先介绍了地震与地震震害以及结构抗震分析的必要性和其方法的发展过程，然后简单回顾了一下结构动力学基础，接下来认识了地震波与强震地面运动的特性，以及地震作用下结构的动力方程，最后重点讲述了几种抗震设计分析方法——反应谱分析法，时程分析法（弹性和弹塑性），和静力弹塑性分析法。通过一个学期的学习，本人对强震地面运动特征和抗震设计原理和方法有了一定的了解和把握。 在进行建筑、桥梁以及其它结构物的抗震设计时，一般都要遵循以下五个步骤：抗震设防标准选定、抗震概念设计、地震反应分析、抗震性能验算以及抗震构造设计，其流程如图1 所示。 本文将着眼于图1流程中的第3个步骤， 从我国现行规范中的3种最常用的结构响应分 析方法出发，简单介绍一下其各自的基本概念 和适应范围（具体原理和计算过程在此不再详 述，读者可另查阅相关课本和规范），以及现有 抗震设计规范中存在的问题，以便初学者对结 构抗震设计分析方法有个初步的认识，也作为 本人对本课程的学习总结。 一．3种最常用的结构响应分析方法 1．底部剪力法 定义：根据地震反应谱理论，以工程结构 底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作 用相等来确定结构总地震作用的一种计算方 法。 底部剪力法适用于基本振型主导的规则和 高宽比很小的结构，此时结构的高阶振型对于 结构剪力的影响有限，而对于倾覆弯矩则几乎 没有什么影响，因此采用简化的方式也可满足 工程设计精度的要求。 高规规定：高度不超过40m、以剪切变形 为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层 建筑结构，可采用底部剪力法。 底部剪力法尚有一个重要的意义就是我们可以用它的理念，简化的估算建筑结构的地震响应，从而至少在静力的概念上把握结构的抗震能力，它还是很有用的。 2．振型分解反应谱法 定义：振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用：不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。 反应谱的振型分解组合法常用的有两种：SRSS和CQC。虽然说反应谱法是将并非同一时刻发生的地震峰值响应做组合，仅作为一个随机振动理论意义上的精确，但是从实际上它对于结构峰值响应的捕捉效果还是很不错的。一般而言，对于那些对结构反应起重要作用的振型所对应频率稀疏的结构，并且地震此时长，阻尼不太小（工程上一般都可以满足）时，SRSS是精确的，频率稀疏表面上的反应就是结构的振型周期拉的比较开；而对于那些结构
V ol 35No.1 Feb.2015 噪 声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第35卷第1期2015年2月 文章编号：1006-1355(2015)01-0240-04 地震监测中异常次声波的识别方法 左明成，武云 (中国地质大学（武汉）计算机学院，武汉430074) 摘要：地震异常次声波的监测是地震监测中的重要手段和途径。但是，该次声波在接收过程中受到了众多噪声的干扰。为了找到一种地震异常次声波识别监测的有效方法，根据已经收集到的次声波数据进行了分析与研究，按照去噪、特征抽取、信号筛选、分类决策的过程鉴别异常的次声波。在实验中此方法和思路不仅仅得到了较好的识别效果，而且在监测过程中也可识别出矿山爆炸信号和巴东地震次声波信号。从而说明该方法是地震次声波自动识别与监测的一条有效途径。由此，不仅可以较大地减轻地震监测的工作量，实现异常次声波的自动监测，还可以应用到其他的地质灾害的监测和地震的震前监测程序之中。 关键词：声学；信号分析；地震监测；地震次声波中图分类号：TB132；TN911.6；TP18 文献标识码：A DOI 编码：：10.3969/j.issn.1006-1335.2015.01.049 Recognition Method of Abnormal Infrasound in Earthquake Monitoring ZUO Ming-cheng ,WU Yun (China University of Geosciences (Wuhan)Computer College,Wuhan 430074,China ) Abstract :Monitoring the earthquake abnormal infrasound is the important means for seismic monitoring,but the infra-sound is often disturbed by many noises in the receiving process.In order to find an effective method for abnormal sound recognition in seismic monitoring,the collected infrasound wave data was analyzed.With the process of de-noising,feature extraction,signal filtering,classification and determinasion,the abnormal infrasound was detected.Application of this idea and method can get a better recognition effect in the experiment.As an example,this method was applied to identify the mine explosion signal and Badong earthquake infrasound signal.It shows that this method is effective for automatic recogni-tion and monitoring of earthquake infrasound.This method can realize automatic monitoring of abnormal infrasound effec-tively and economically,and can be applied to the monitoring programming for earthquake monitoring and some other geo-logical disasters monitoring. Key words :acoustics ;signal analysis ;seismic monitoring ;seismic infrasound waves 地震发生时震源会向大气中辐射有明显特征的异常次声波[1–3]，这为异常次声波的识别分离提供了先决条件。通过对地震异常次声波的特征进行相关研究，就可以掌握异常次声波的大体形态特征。而 收稿日期：2014－08－01基金项目：国家级大学生创新创业训练项目（201310491060）作者简介：左明成(1992－)，男，山东莱阳人，本科生，空间信 息与数字技术专业，主要研究方向为地震监测、数据挖掘；数字图像处理、三维可视化。E-mail:1317085693@https://www.doczj.com/doc/8b7642170.html, 通讯作者：武云，讲师，计算机应用系研究生。 E-mail:23753648@https://www.doczj.com/doc/8b7642170.html, 地震在发生之前通常也会产生异常次声波，对于地 震前的监测和其它地质灾害的监测而言，异常次声波的特征研究就显得十分必要了。 1数据源 为了得到次声波数据，在湖北省境内安装次声波接收仪器的方式接收次声波，次声波接收仪使用的是中科院声学所研制的In SYS 2008型号的次声波传感器，仪器可以长时间稳定地接受信号。将16台次声波接收仪接收到的数据通过仪器转换存储在二进制文件中，可以更直观的对次声波数据进行研究。图1中是次声波传感器。