核爆炸地震效应与地震监测

目录

前言

第1章 地震学基础 1

1.1 术语和概念 1

1.2 地震波运动方程和波动方程 5

1.3 震源表示方法 8

1.3.1 格林函数和表示定理 8

1.3.2 力偶与地震矩张量 9

1.3.3 断层位错源的地震矩张量表示 10

1.3.4 体积源的地震矩张量表示 13

1.3.5 地震矩张量分解 15

1.4 点源辐射的地震波 16

1.4.1 点力源辐射的地震波 16

1.4.2 力偶源辐射的地震波 19

1.5 体波在地球内部的传播 23

1.5.1 地震射线和射线参数 23

1.5.2 地震波的能量 26

1.5.3 体波的几何扩散 26

1.5.4 地震波在地球内部界面上的反射、透射及波型转换 29

1.5.5 首波、非均匀波和全反射波 32

1.5.6 地震波的衰减 33

1.6 地震面波 35

1.6.1 均匀半空间中的瑞利波 35

1.6.2 勒夫波 36

1.6.3 一般竖向非均匀介质中的面波 39

1.6.4 面波的频散 42

1.6.5 竖向非均匀介质中点源激发的勒夫波和瑞利波 45

参考文献 48

附录 48

附录1.1 水平分层介质中平面地震波的传播矩阵方法与广义透反射系数 48

第2章 地下核爆炸震源物理概述 56

2.1 核爆炸基本概念 56

2.2 地下核爆炸震源物理过程 56

2.3 地下核爆炸震源力学理论基础 60

2.4 地下爆炸当量立方根比例关系 62

参考文献 63

第3章 地下爆炸一维球对称震源理论 65

3.1 折合位移势和折合速度势 65

3.2 地下爆炸折合位移势观测结果 67

3.3 Mueller-Murphy模型 68

3.4 Denny-Johnson模型 77

3.5 其他形式的地下爆炸源函数模型 80

3.6 地震信号幅值的当量比例关系 84

3.7 地下爆炸辐射的地震波能量 88

参考文献 92

附录 93

附录3.1 Mueller-Murphy模型的RDP时间域解 93

附录3.2 Mueller-Murphy模型的源频谱峰值频率 95

附录3.3 Mueller-Murphy模型的远场速度谱峰值频率 96

附录3.4 泛Haskell爆炸源模型的性质 97

第4章 地下核爆炸中的非球对称震源机制 101

4.1 层裂 101

4.1.1 地下核爆炸的层裂现象 101

4.1.2 层裂源表征方法 105

4.1.3 层裂对地下核爆炸地震波的影响 111

4.2 晚期岩石损伤与CLVD源 113

4.2.1 晚期岩石损伤的力学过程 114

4.2.2 岩石损伤对震源的影响 115

4.2.3 地下爆炸晚期岩石损伤对应的CLVD源 119

4.3 构造应力释放 122

4.4 爆炸非球对称性 127

4.5 构造应力释放和晚期岩石损伤对地下核爆炸地震波辐射的影响 130

4.5.1 对短周期远震P波的影响 130

4.5.2 对长周期面波的影响 138

4.5.3 CLVD源对短周期瑞利波的影响 143

参考文献 147

附录 151

附录4.1 层裂位错的平均零频幅值 151

第5章 空腔爆炸地震效应 153

5.1 空腔解耦基本概念 153

5.2 完全解耦空腔爆炸 154

5.3 部分解耦空腔爆炸 158

5.4 小比例半径空腔爆炸的增耦效应 162

5.5 空腔解耦实验结果 166

5.5.1 解耦因子测量方法 166

5.5.2 空腔解耦实验回顾 167

参考文献 173

附录 175

附录5.1 空腔爆炸折合位移势的准静态弹塑性理论 175

第6章 地震信号与地震事件检测 180

6.1 地震观测基础 180

6.1.1 地震仪及其响应 180

6.1.2 地震噪声 182

6.1.3 台站与台阵 184

6.1.4 地震台网 188

6.1.5 地震信号 189

6.2 增强信号信噪比 191

6.2.1 频率滤波 191

6.2.2 频率优化滤波 191

6.2.3 台阵聚束 194

6.2.4 台阵优化滤波 196

6.3 地震信号检测 203

6.3.1 STA/LTA方法 203

6.3.2 F检测和广义F检测 205

6.4 信号到时 208

6.5 信号基本属性测量 210

6.5.1 幅值、周期和信噪比 210

6.5.2 方位角、慢度与f-k分析 211

6.5.3 偏振度与偏振分析 214

6.6 地震事件检测 216

6.6.1 定义地震事件 216

6.6.2 地震事件检测方法 218

6.6.3 相容性检验 220

6.7 波形互相关检测 221

参考文献 225

附录 227

附录6.1 代表性和常用地震仪(计)位移传递函数的零点和极点 227

附录6.2 F检测特征值分布特性的证明 228

附录6.3 广义F检测中若干等式的证明 232

第7章 地震定位 235

7.1 地震定位概述 235

7.2 线性化定位方法 240

7.2.1 定位原理 240

7.2.2 多参数联合定位 242

7.2.3 定位不确定度和误差椭圆 243

7.2.4 关于误差椭圆的进一步讨论 246

7.3 地震定位中的直接搜索方法 248

7.4 走时校正方法及三维地球模型在地震定位中的应用 256

7.4.1 精准地震事件 256

7.4.2 克里金方法和地震信号走时经验校正 258

7.4.3 SSSC方法 265

7.4.4 RSTT方法 266

7.4.5 三维地球模型定位 270

7.5 相对定位技术 272

7.5.1 主事件定位 273

7.5.2 双差定位 274

7.5.3 JHD方法 276

7.5.4 双差和JHD混合定位 282

参考文献 286

附录 290

附录7.1 矩阵的Lanczos分解 290

第8章 震级测量与地下爆炸当量估算 294

8.1 地震震级 294

8.1.1 近震震级 294

8.1.2 面波震级 298

8.1.3 体波震级 300

8.1.4 区域体波震级 306

8.1.5 震级饱和与矩震级 308