《地震學實習教程》為高等學校固體地球物理專業(yè)地震學實習教材。全書共分5章,第1章簡要介紹IRIs地震數(shù)據(jù)系統(tǒng)及中國地震臺網(wǎng);第2章介紹地震數(shù)據(jù)的基本格式;第3章介紹地震數(shù)據(jù)處理軟件SAC2000及其常用命令的用法;第4章是《地震學實習教程》的重點,系統(tǒng)地介紹地震數(shù)據(jù)分析及地震圖解釋;第5章簡要介紹UNIX/Linux操作系統(tǒng)的基本知識及常用命令。
地震學建立在物理學及地震觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上。地震觀測數(shù)據(jù)的獲得及初步處理、基本震相的識別與分析、利用地震數(shù)據(jù)進行地震定位、基本震相與地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性等應該是地震學實習的最基本內(nèi)容。本書共分5章,第1章簡要介紹IRIS地震數(shù)據(jù)系統(tǒng)及中國地震臺網(wǎng);第2章介紹地震數(shù)據(jù)的基本格式;第3章介紹地震數(shù)據(jù)處理軟件SAC2000及其常用命令的用法;第4章系統(tǒng)地介紹地震數(shù)據(jù)分析及地震圖解釋;第5章簡要介紹UNIX/Linux操作系統(tǒng)的基本知識及常用命令。本書內(nèi)容豐富,講解通俗易懂,具有很強的可讀性和實用性。
地震學建立在物理學及地震觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上。多年的教學體驗,使我們感受到急需編寫一本地震學實習教材,建立相對規(guī)范的實習內(nèi)容,有步驟、有針對性地指導學生進行實習。地震觀測數(shù)據(jù)的獲得及初步處理、基本震相的識別與分析、利用地震數(shù)據(jù)進行地震定位、基本震相與地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性等應該是地震學實習的最基本內(nèi)容;谶@樣的指導思想,本書的第一章介紹全球最大的地震數(shù)據(jù)中心IRIS(Incorporated Research In-stitutions for Seismology),簡要說明IRIS數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)與類型,以及如何獲得數(shù)據(jù)等。通過網(wǎng)上實習,使學生熟悉IRIs,根據(jù)不同的需要獲得IRIS地震數(shù)據(jù)。在第1章中還簡要介紹了中國地震臺網(wǎng)。第2章介紹了目前全球大多數(shù)地震數(shù)據(jù)的記錄格式及數(shù)據(jù)格式間的轉(zhuǎn)換程序。在獲得所需的數(shù)據(jù)后,需要對數(shù)據(jù)進行基本的處理,比如濾波、坐標變換、數(shù)據(jù)顯示、去除地震儀器的響應等。所以,我們編寫了第3章,介紹地震學中的著名數(shù)據(jù)處理軟件SAC2000。通過這一章的實習,使學生初步掌握SAC2000的基本用法,學會地震數(shù)據(jù)處理的基本技能。第4章是本實習教材的核心內(nèi)容,地震數(shù)據(jù)分析與地震圖解釋,全面介紹了常規(guī)地震圖分析的判據(jù)與參數(shù)、數(shù)字地震圖的常規(guī)信號處理、常規(guī)分析軟件及地震圖分析舉例。地震學的主要任務是如何破譯與解釋地震數(shù)據(jù)中的信息,從而獲得地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框架與細節(jié),以及對震源的物理過程進行分析與判讀。雖然在本科學習期間,不可能要求學生全面掌握地震圖分析的技能,但可以通過實習使學生把書本上學到的理論知識初步運用到數(shù)據(jù)實踐上,提高學生學習地震學的興趣,為今后的學習和工作打下良好的基礎(chǔ)。由于目前地震學中所用的大部分分析軟件都基于Unix或Linux系統(tǒng),所以我們在第5章介紹了Unix與。Linux操作系統(tǒng)的基本知識及常用命令,通過這一章的實習,使學生們在大學本科期間初步掌握這兩種或其中一種操作系統(tǒng)的基本操作及常用命令的用法,為今后進一步的學習與操作打下基礎(chǔ)。
本書的第1章由張雙喜編寫,第2章由汪海宏編寫,第3章與第5章由張朝玉編寫,第4章由朱良保編寫。全書內(nèi)容的編寫基于網(wǎng)絡的公開信息或已經(jīng)發(fā)表的論文及書籍。我們對相關(guān)內(nèi)容作了相應的修改及重新編寫。在此對本書中相關(guān)內(nèi)容的著述者們表示感謝。
本書是我們編寫的第一版地震實習教材,由于時間倉促,其內(nèi)容不可能全面。我們希望能拋磚引玉,接受多方面的意見和指導,逐步完善,使地震學的理論教學與實踐的結(jié)合更加完美。
第1章 IRIS系統(tǒng)及中國地震臺網(wǎng)簡介
§1.1 IRIs簡介
§1.2 IRIs數(shù)據(jù)源
1.2.1 常設(shè)臺網(wǎng)主要是三大常設(shè)臺網(wǎng)
1.2.2 臨時臺網(wǎng)和實驗數(shù)據(jù)
§1.3 IRISDMC數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)類型
1.3.1 波形數(shù)據(jù)
1.3.2 地震事件數(shù)據(jù)
§1.4 IRIS的數(shù)據(jù)訪問請求工具
§1.5 IRIs數(shù)據(jù)下載實例
1.5.1 基于網(wǎng)頁交互的lRIs數(shù)據(jù)申請(wILBERII)
1.5.2 用JwEED申請IRIS數(shù)據(jù)
1.5.3 用VASE請求IRIS數(shù)據(jù)實例
§1.6 中國地震臺網(wǎng)
§1.7 中國數(shù)字地震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)管理與服務
§1.8 中國數(shù)字地震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件
1.8.1 數(shù)據(jù)處理軟件
1.8.2 數(shù)據(jù)類型
第2章 地震數(shù)據(jù)的基本格式
§2.1 數(shù)字波形數(shù)據(jù)
2.1.1 參數(shù)格式
2.1.2 數(shù)字波形數(shù)據(jù)
§2.2 常用數(shù)據(jù)格式
§2.3 格式轉(zhuǎn)換
第3章 地震分析軟件SAC2000
§3.1 SAc2000簡介
§3.2 sAC2000新用戶指南
3.2.1 SAC2000起步
3.2.2 SAC數(shù)據(jù)文件
3.2.3 數(shù)據(jù)文件的讀和寫
3.2.4 結(jié)果顯示
3.2.5 其他功能
§3.3 sAc2000的分析功能
3.3.1 執(zhí)行功能模塊
3.3.2 數(shù)據(jù)文件模塊
3.3.3 譜分析模塊
3.3.4 一元運算模塊
3.3.5 二元運算模塊
3.3.6 信號校正模塊
3.3.7 事件分析模塊
3.3.8 信號測量模塊
3.3.9 儀器校正模塊
3.3.10 三維數(shù)據(jù)處理模塊
3.3.11 頻·波譜分析模塊
3.3.12 子過程
§3.4 SAC2000的繪圖功能
3.4.1 圖形設(shè)備
3.4.2 圖形控制模塊
3.4.3 圖形繪制模塊
3.4.4 圖形環(huán)境模塊
§3.5 SAC2000宏命令
3.5.1 宏的參數(shù)
3.5.2 暫存塊變量和頭段變量
3.5.3 宏的嵌套、暫停與恢復
3.5.4 條件語句和循環(huán)語句
3.5.5 宏搜索路徑
§3.6 內(nèi)嵌函數(shù)
3.6.1 內(nèi)部算術(shù)函數(shù)
3.6.2 常規(guī)算術(shù)運算函數(shù)
3.6.3 字符串函數(shù)
§3.7 SAC數(shù)據(jù)文件格式
3.7.1 二進制格式
3.7.2 字母數(shù)字碼格式
3.7.3 頭段變量的含義
附SAc2000命令一覽
2.1 命令功能表
2.2 字母順序表
第4章 數(shù)據(jù)分析與地震圖解釋
§4.1 引言
§4.2 常規(guī)地震圖分析的判據(jù)與參數(shù)
4.2.1 記錄持續(xù)時間和頻散
4.2.2 關(guān)鍵的參數(shù):初動時間、振幅、周期和極性
4.2.3 先進的數(shù)字記錄波列參數(shù)報告
4.2.4 用于震相識別的判據(jù)、
4.2.5 用于事件識別與區(qū)分的判據(jù)
4.2.6 通過單臺三分向記錄進行快速事件識別與定位
4.2.7 震級測定
4.2.8 通過臺網(wǎng)和臺陣記錄進行震源定位
§4.3 數(shù)字地震圖的常規(guī)信號處理
4.3.1 信號偵測
4.3.2 信號濾波、模擬與復原
4.3.3 臺網(wǎng)和臺陣的信號相干
4.3.4 f_k和速度譜分析圖
4.3.5 波束生成
4.3.6 偏振分析
§4.4 常規(guī)分析軟件
4.4.1 SHM
4.4.2 SEISAN
4.4.3 PITSA
4.4.4 GIANT
4.4.5 其他軟件和ORFEUS軟件連接
§4.5 地震圖分析舉例
4.5.1 近震(0°4.5.2 遠震(13°4.5.3 遲到的地核震相
4.5.4 關(guān)于遠震事件分析的最后討論
第5章 uNIX/Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)
§5.1 UNIx/Linux系統(tǒng)常用操作命令
§5.2 vi/vim編輯器使用
5.2.1 vi的啟動、退出和保存
5.2.2 定位光標
5.2.3 文本的編輯
5.2.4 拷貝、剪切和粘貼
5.2.5 查找
5.2.6 設(shè)置vi環(huán)境
§5.3 程序編譯
5.3.1 c程序的編譯和連接
5.3.2 創(chuàng)建函數(shù)庫
5.3.3 利用make和Makefile自動編譯
附錄1 全球地震臺網(wǎng)(GSN)分布圖
附錄2 大陸巖石圈地震臺陣網(wǎng)(PASSCAI)常用儀器
附錄3 全球地震臺網(wǎng)(GSN)臺站名稱代碼(根據(jù)臺站循序)
主要參考文獻
但是,根據(jù)全球平均模型計算的理論初動時間,應當只能指導震相的識別,而不能指導初動的拾取!應當意識到,現(xiàn)代全球地震學的主要挑戰(zhàn)之一,就是地球的三維層析成像。所需要的是波速相對于一維地球參考模型的異常量的位置和大小。只有這樣,地幔與地核中的物質(zhì)流(它推動板塊以及地球磁場的產(chǎn)生和其他過程的產(chǎn)生)才會被更好地理解。臺站分析人員決不應當忽視自己能夠由記錄本身識別出的起始,而更相信計算機生成的理論起始時間。對于經(jīng)Hilben變換的震相,在濾波對變換進行校正后,可讀出最佳起始時間。如果沒有分析人員的無偏讀數(shù),我們決不能得到一個改進的各相異性的地球模型。而且,數(shù)據(jù)中心所發(fā)布的第一次快速的震中和發(fā)震時刻只是初步的估算,通常也只是基于初至的。它們的改進,尤其是與震源深度有關(guān)的改進,要求拾取更可靠的初動時間和識別后續(xù)到達的波。
因為地方和區(qū)域幔度可以通過不同臺站的相關(guān)波到達的時間差來測量,所以地方臺陣或區(qū)域地震臺網(wǎng)中心震相識別和震源定位的任務較單臺更易于完成。但即使是這樣,根據(jù)P或PKP與后至波之間的走時差來確定震中距D還可以明顯改進定位的準確性。這可以使用臺陣或臺網(wǎng)中至少一個臺站的三分向?qū)拵в涗泚砗芎玫赝瓿伞L岢鲞@一建議的原因是,初至波與后至波之間的走時差隨震中距的變化,比初至波幔度隨距離的變化大得多。另一方面,較之三分向記錄,臺陣與區(qū)域臺網(wǎng)通常能夠更好地控制震源反方位角,對于小震級事件尤其如此。