地震學(xué)實(shí)習(xí)教程

前言

　　地震學(xué)建立在物理學(xué)及地震觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上。多年的教學(xué)體驗(yàn)，使我們感受到急需編寫一本地震學(xué)實(shí)習(xí)教材，建立相對(duì)規(guī)范的實(shí)習(xí)內(nèi)容，有步驟、有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)。地震觀測(cè)數(shù)據(jù)的獲得及初步處理、基本震相的識(shí)別與分析、利用地震數(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)該是地震學(xué)實(shí)習(xí)的最基本內(nèi)容?；谶@樣的指導(dǎo)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(jiǎn)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(shí)習(xí)，使學(xué)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(jiǎn)要介紹了中國地震臺(tái)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的處理，比如濾波、坐標(biāo)變換、數(shù)據(jù)顯示、去除地震儀器的響應(yīng)等。所以，我們編寫了第3章，介紹地震學(xué)中的著名數(shù)據(jù)處理軟件SAC2000。通過這一章的實(shí)習(xí)，使學(xué)生初步掌握SAC2000的基本用法，學(xué)會(huì)地震數(shù)據(jù)處理的基本技能。第4章是本實(shí)習(xí)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(hào)處理、常規(guī)分析軟件及地震圖分析舉例。地震學(xué)的主要任務(wù)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(xì)節(jié)，以及對(duì)震源的物理過程進(jìn)行分析與判讀。雖然在本科學(xué)習(xí)期間，不可能要求學(xué)生全面掌握地震圖分析的技能，但可以通過實(shí)習(xí)使學(xué)生把書本上學(xué)到的理論知識(shí)初步運(yùn)用到數(shù)據(jù)實(shí)踐上，提高學(xué)生學(xué)習(xí)地震學(xué)的興趣，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。由于目前地震學(xué)中所用的大部分分析軟件都基于Unix或Linux系統(tǒng)，所以我們?cè)诘?章介紹了Unix與。Linux操作系統(tǒng)的基本知識(shí)及常用命令，通過這一章的實(shí)習(xí)，使學(xué)生們?cè)诖髮W(xué)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(jìn)一步的學(xué)習(xí)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(luò)的公開信息或已經(jīng)發(fā)表的論文及書籍。我們對(duì)相關(guān)內(nèi)容作了相應(yīng)的修改及重新編寫。在此對(duì)本書中相關(guān)內(nèi)容的著述者們表示感謝?！　”緯俏覀兙帉懙牡谝话娴卣饘?shí)習(xí)教材，由于時(shí)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(dǎo)，逐步完善，使地震學(xué)的理論教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合更加完美。

內(nèi)容概要

本書為高等學(xué)校固體地球物理專業(yè)地震學(xué)實(shí)習(xí)教材。全書共分5章，第1章簡(jiǎn)要介紹IRIS地震數(shù)據(jù)系統(tǒng)及中國地震臺(tái)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章是本書的重點(diǎn)，系統(tǒng)地介紹地震數(shù)據(jù)分析及地震圖解釋；第5章簡(jiǎn)要介紹UNIX／Linux操作系統(tǒng)的基本知識(shí)及常用命令。

書籍目錄

第1章  IRIS系統(tǒng)及地震臺(tái)網(wǎng)簡(jiǎn)介  §1.1 IRIS簡(jiǎn)介  §1.2 IRIS數(shù)據(jù)源    1.2.1 常設(shè)臺(tái)網(wǎng)主要是三大常設(shè)臺(tái)網(wǎng)      1.2.2 I臨時(shí)臺(tái)網(wǎng)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)  §1.3 IRIS DMC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(qǐng)求工具  §1.5 IRIS數(shù)據(jù)下載實(shí)例    1.5.1 基于網(wǎng)頁交互的IRIS數(shù)據(jù)申請(qǐng)（WILBERII）    1.5.2 用JWEED申請(qǐng)IRIS數(shù)據(jù)    1.5.3 用VASE請(qǐng)求IRIS數(shù)據(jù)實(shí)例  §1.6 中國地震臺(tái)網(wǎng)  §1.7 中國數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理與服務(wù)  §1.8 中國數(shù)字地震臺(tái)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(jiǎn)介  §3.2 SAC213100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(yùn)算模塊    3.3.5 二元運(yùn)算模塊    3.3.6 信號(hào)校正模塊    3.3.7 事件分析模塊    3.3.8 信號(hào)測(cè)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(fù)    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(yùn)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(jìn)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(shí)間和頻散    4.2.2 關(guān)鍵的參數(shù)：初動(dòng)時(shí)間、振幅、周期和極性    4.2.3 先進(jìn)的數(shù)字記錄波列參數(shù)報(bào)告    4.2.4 用于震相識(shí)別的判據(jù)    4.2.5 用于事件識(shí)別與區(qū)分的判據(jù)    4.2.6 通過單臺(tái)三分向記錄進(jìn)行快速事件識(shí)別與定位    4.2.7 震級(jí)測(cè)定    4.2.8 通過臺(tái)網(wǎng)和臺(tái)陣記錄進(jìn)行震源定位  §4.3 數(shù)字地震圖的常規(guī)信號(hào)處理    4.3.1 信號(hào)偵測(cè)    4.3.2 信號(hào)濾波、模擬與復(fù)原    4.3.3 臺(tái)網(wǎng)和臺(tái)陣的信號(hào)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度    4.5.2 遠(yuǎn)震（13度        4.5.3 遲到的地核震相    4.5.4 關(guān)于遠(yuǎn)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(dòng)、退出和保存    5.2.2 定位光標(biāo)    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(dòng)編譯    附錄1  全球地震臺(tái)網(wǎng)（GSN）分布圖附錄2  大陸巖石圈地震臺(tái)陣網(wǎng)IPASSCAL）常用儀器附錄3  全球地震臺(tái)網(wǎng)《GSN）臺(tái)站名稱代碼（根據(jù)臺(tái)站循序）  主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　但是，根據(jù)全球平均模型計(jì)算的理論初動(dòng)時(shí)間，應(yīng)當(dāng)只能指導(dǎo)震相的識(shí)別，而不能指導(dǎo)初動(dòng)的拾取！應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，現(xiàn)代全球地震學(xué)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(duì)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(dòng)板塊以及地球磁場(chǎng)的產(chǎn)生和其他過程的產(chǎn)生）才會(huì)被更好地理解。臺(tái)站分析人員決不應(yīng)當(dāng)忽視自己能夠由記錄本身識(shí)別出的起始，而更相信計(jì)算機(jī)生成的理論起始時(shí)間。對(duì)于經(jīng)Hilben變換的震相，在濾波對(duì)變換進(jìn)行校正后，可讀出最佳起始時(shí)間。如果沒有分析人員的無偏讀數(shù)，我們決不能得到一個(gè)改進(jìn)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(shí)刻只是初步的估算，通常也只是基于初至的。它們的改進(jìn)，尤其是與震源深度有關(guān)的改進(jìn)，要求拾取更可靠的初動(dòng)時(shí)間和識(shí)別后續(xù)到達(dá)的波?！　∫?yàn)榈胤胶蛥^(qū)域幔度可以通過不同臺(tái)站的相關(guān)波到達(dá)的時(shí)間差來測(cè)量，所以地方臺(tái)陣或區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)中心震相識(shí)別和震源定位的任務(wù)較單臺(tái)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(shí)差來確定震中距D還可以明顯改進(jìn)定位的準(zhǔn)確性。這可以使用臺(tái)陣或臺(tái)網(wǎng)中至少一個(gè)臺(tái)站的三分向?qū)拵в涗泚砗芎玫赝瓿?。提出這一建議的原因是，初至波與后至波之間的走時(shí)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(tái)陣與區(qū)域臺(tái)網(wǎng)通常能夠更好地控制震源反方位角，對(duì)于小震級(jí)事件尤其如此。

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