李雷 鄧存華 黃瑤 錢文品 譚文正

昆明基準(zhǔn)地震臺(tái)，昆明 650204

0 引言

云南地處高原地區(qū)，地震臺(tái)站觀測(cè)儀器直接放在山洞內(nèi)基巖上，觀測(cè)條件優(yōu)于平原地區(qū)，但隨著社會(huì)的發(fā)展尤其是城市的擴(kuò)張和交通網(wǎng)的建設(shè)，地震臺(tái)站的觀測(cè)環(huán)境受到影響。深井觀測(cè)與地面觀測(cè)相比可以有效地降低人類活動(dòng)造成的高頻噪聲干擾，深井觀測(cè)能否解決云南地區(qū)面臨的觀測(cè)環(huán)境問(wèn)題，是我們所關(guān)心的。我國(guó)井下地震觀測(cè)始于20世紀(jì)70年代，觀測(cè)臺(tái)站主要分布于京、津、冀、滬等沉積層厚的平原地區(qū)，使用短周期地震儀，采用模擬記錄進(jìn)行觀測(cè)。許多學(xué)者曾對(duì)地面和井下觀測(cè)進(jìn)行過(guò)對(duì)比研究，張壽康等(1986)對(duì)河北涿縣井下擺(短周期768)與地面擺(短周期768)進(jìn)行對(duì)比研究；周煥鵬(1986)對(duì)菏澤地震臺(tái)深井?dāng)[(短周期768)與地面擺(DD-1)記錄的地方震進(jìn)行差異分析；蔡耐芳(1990)對(duì)天水地震臺(tái)短周期井下擺與地面B73、64儀垂直向記錄進(jìn)行對(duì)比研究；張新東(2002)對(duì)邯鄲臺(tái)網(wǎng)的井下擺(短周期JD-2型)和地面擺震級(jí)和波形進(jìn)行對(duì)比分析；仇中陽(yáng)等(2006)對(duì)淮安地震臺(tái)短周期井下擺記錄震級(jí)與臺(tái)網(wǎng)震級(jí)進(jìn)行對(duì)比研究。“十五”以來(lái)我國(guó)地震觀測(cè)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，井下地震觀測(cè)也全面數(shù)字化，既有短周期又有寬頻帶觀測(cè)。裴曉等(2013)對(duì)張江臺(tái)地表與深井噪聲進(jìn)行對(duì)比分析；毛華鋒等(2014)對(duì)江蘇部分井下臺(tái)與地面臺(tái)震源參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究；仇中陽(yáng)等(2014)對(duì)蘇北地面臺(tái)與井下臺(tái)地震波形進(jìn)行頻譜分析。研究表明對(duì)沉積層較厚的平原地區(qū)，短周期深井觀測(cè)可以有效地降低背景噪聲，提高觀測(cè)系統(tǒng)的信噪比，獲得更多微弱的地球物理信息。

筆者之前通過(guò)對(duì)背景噪聲的分析，發(fā)現(xiàn)昆明基準(zhǔn)地震臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“昆明臺(tái)”)測(cè)震觀測(cè)井在1～20Hz頻帶內(nèi)降噪效果明顯，0.010～0.033Hz頻帶內(nèi)噪聲不降反升(李雷等，2017)，那么在記錄地震方面情況又如何呢？本文將以昆明臺(tái)為例，對(duì)地面和井下地震計(jì)所記錄的地震進(jìn)行信噪比、P波到時(shí)差、波形相關(guān)性和頻譜分析，從而得出地面與井下記錄地震的差異情況。

1 臺(tái)站概況及資料的選取

1.1 臺(tái)站概況

昆明臺(tái)地處昆明市北郊黑龍?zhí)?，位于滇東斷裂系黑龍?zhí)?官渡斷裂帶上，臺(tái)基為二疊紀(jì)石灰?guī)r。臺(tái)站觀測(cè)山洞位于臺(tái)站辦公樓后面山體內(nèi)，山洞深47m，覆蓋層厚度約40m，表1 中的地面臺(tái)地震計(jì)就架設(shè)在山洞內(nèi)。測(cè)震觀測(cè)井位于臺(tái)站院內(nèi)，成井深度為202.5m，井底斜度為0.62°，地震計(jì)型號(hào)為GL-S60B井下寬頻帶地震計(jì)，校正方位角為5.75°，產(chǎn)出資料已經(jīng)過(guò)方位角校正處理。

表1 地面臺(tái)與井下臺(tái)的儀器情況

代碼地震計(jì)頻帶寬度動(dòng)態(tài)范圍采樣率/Hz數(shù)采兩臺(tái)間距/m地面臺(tái)hltBBVS-6060s-50Hz>140dB100EDAS-24 IP80井下臺(tái)ksjGL-S60B60s-50Hz>140dB100EDAS-24GN

1.2 資料選取

對(duì)2016年12月16日～2017年12月31日，地面擺BBVS- 60(代碼hlt)及井下擺GL-S60B(代碼ksj)所記錄的地震事件進(jìn)行選取。

1.2.1 地震事件選取

要求在速度波形上記錄清晰，可識(shí)別P波、S波的地震事件，以減小背景噪聲對(duì)分析結(jié)果的影響。本文共選取地震238個(gè)，其中近震124個(gè)，遠(yuǎn)震104個(gè)，極遠(yuǎn)震10個(gè)，來(lái)進(jìn)行波形差異分析。近震的震級(jí)范圍為1～7級(jí)，震中距范圍0°～9°；遠(yuǎn)震的震級(jí)范圍為4～8級(jí)，震中距范圍9°～105°；極遠(yuǎn)震的震級(jí)范圍為6～8級(jí)，震中距范圍105°～180°。

1.2.2 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

本文采用地震全波形數(shù)據(jù)(包括地震體波和面波)進(jìn)行波形差異分析，為保證地震波形完整，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選取如下：相關(guān)分析時(shí)，取初至震相到時(shí)前10s作為數(shù)據(jù)起點(diǎn)，震中距大于2.5°時(shí)，取面波與初至波到時(shí)差的2.5倍作為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；震中距小于2.5°時(shí)，取S波與初至波到時(shí)差的2.5倍加10s作為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。頻譜分析時(shí)，取初至震相到時(shí)作為數(shù)據(jù)起點(diǎn)，震中距大于2.5°時(shí)，取面波與初至波到時(shí)差的2.5倍作為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；震中距小于2.5°時(shí)，取S波與初至波到時(shí)差的2.5倍作為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

2 地震波差異分析方法

2.1 互相關(guān)時(shí)延檢測(cè)

對(duì)2個(gè)不同的離散隨機(jī)信號(hào)序列x(i)、y(i)，互相關(guān)函數(shù)定義為

(1)

式中，m為時(shí)延；n為信號(hào)長(zhǎng)度。當(dāng)互相關(guān)函數(shù)取得最大值時(shí)，對(duì)應(yīng)的m就是2個(gè)信號(hào)的時(shí)延。對(duì)于某一確定的地震信號(hào)，同一臺(tái)站2套地震儀記錄到的2個(gè)波形x(i)、y(i)，波形高度相似，只存在時(shí)間上的延遲，可以通過(guò)計(jì)算2個(gè)波形的互相關(guān)函數(shù)來(lái)得到時(shí)延m，這個(gè)時(shí)延就可認(rèn)為是P波的到時(shí)差。

2.2 相關(guān)分析

相關(guān)系數(shù)Rxy(《數(shù)學(xué)手冊(cè)》編寫(xiě)組，1979)反映了2個(gè)變量x、y之間的線性關(guān)系的密切程度，定義為

(2)

|R|越接近1，線性相關(guān)越大。當(dāng)|R|=1，稱為完全線性相關(guān)；當(dāng)|R|=0 時(shí)，稱全無(wú)線性相關(guān)。

相關(guān)分析可用于時(shí)域也可用于頻域，在時(shí)域內(nèi)，用相關(guān)系數(shù)可以定量地描述地震波形的相似性；在頻域內(nèi)，相關(guān)系數(shù)可以定量描述地震波頻譜的相似性。

2.3 頻譜分析

地震波頻譜分析是對(duì)地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換，將時(shí)域信號(hào)變換到頻域，得到地震波的頻率成分分布。

快速傅里葉變換(FFT)是離散傅里葉變換的快速算法，由下列公式定義(萬(wàn)永革，2012)

(3)

(4)

式中，x(n)為隨機(jī)信號(hào)序列；X(k)為經(jīng)過(guò)傅里葉變換后的頻率域內(nèi)信號(hào)序列，其模為振幅譜的絕對(duì)值，用頻率作橫坐標(biāo)，振幅作縱坐標(biāo)，就可得到振幅譜。

3 地震波差異分析

3.1 信噪比分析結(jié)果

信噪比是一個(gè)無(wú)量綱值，用倍數(shù)或分貝表示。信噪比越大，說(shuō)明信號(hào)越好，噪聲越小。為了對(duì)比地面和井下記錄地震事件的信噪比，本文取地震初至P波前30s的背景噪聲振幅均方根s1與地震事件全波(數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為面波與初至波到時(shí)差的2.5倍)振幅均方根s2之比來(lái)估算信噪比，即振幅信噪比SNR=s2/s1，以分貝形式表示：SNR=20lg(s2/s1)。

圖 1為地面和井下記錄地震事件三分向SNR對(duì)比圖，238個(gè)地震事件按震中距由小到大排序。

圖 1 地面和井下記錄地震事件信噪比對(duì)比

為了便于分析，按震中距范圍對(duì)地震事件信噪比進(jìn)行偏差統(tǒng)計(jì)(表2)。

表2 地震事件信噪比偏差統(tǒng)計(jì)

震中距范圍0°<Δ≤1°1°<Δ≤9°9°<Δ<180°SNRhlt-SNRksj<-0.1-0.1～0.1>0.1<-0.1-0.1～0.1>0.1<-0.1-0.1～0.1>0.1地震數(shù)NS83334816171103 EW6434311238811418UD453535242272338地震數(shù)百分比/%NS18.26.875.059.319.8 21.0 97.3 2.7 EW13.6 9.177.338.3 14.8 46.971.7 9.716.8UD9.1 11.479.543.2 29.627.263.7 29.27.1區(qū)間偏差均值NS-2.303.5-2.702.5-4.10 EW-2.804.2-2.102.7-2.902.4UD-2.303.5-1.801.7-1.701.6

當(dāng)0°<Δ≤1°，井下臺(tái)信噪比大多數(shù)比地面臺(tái)信噪比低；當(dāng)1°<Δ≤9°，井下臺(tái)信噪比與地面臺(tái)信噪比相比，NS、UD向多數(shù)地震略有提高；當(dāng)9°<Δ<180°，井下臺(tái)信噪比與地面臺(tái)相比均有提高，其中NS向提升最明顯。

3.2 P波到時(shí)差異分析

本文采用速度波形(ORG)和仿真W.A.波形分別計(jì)算互相關(guān)函數(shù)時(shí)延，到時(shí)偏差頻次(圖2(a)、圖2(b))?？梢?jiàn)，采用ORG波形互相關(guān)法計(jì)算的偏差范圍為-50～70ms，主要偏差集中在-10～10ms，占總頻次的78.1%；偏差-40～40ms的頻次占總頻次的90.9%；仿真W.A.波形計(jì)算的P波到時(shí)偏差范圍為-50～40ms，主要偏差集中在-10～10ms，占總頻次的90.5%；偏差-40～40ms間的頻次占總頻次的99.6%。

為了與互相關(guān)法計(jì)算的P波到時(shí)差進(jìn)行比較，人工量取238個(gè)地震事件P波到時(shí)，計(jì)算出P波到時(shí)差，繪出P波到時(shí)偏差頻次分布圖(圖2(c))?？梢?jiàn)，人工量取偏差范圍為-50～60ms，與互相關(guān)法基本一致，主要偏差集中在-40～50ms，偏差-10～10ms的頻次占總頻次的43%，偏差-40～40ms的頻次占總頻次的92.6%。

圖 2 P波到時(shí)差頻次分布(a)速度波形結(jié)果；(b)仿真W.A.波形結(jié)果；(c)人工量取結(jié)果

根據(jù)ORG互相關(guān)法、仿真W.A.互相關(guān)法和人工量取方法得到的結(jié)果，偏差最大僅70ms，可以認(rèn)為地面臺(tái)和井下臺(tái)所記錄地震的P波到時(shí)基本一致。

3.3 相關(guān)分析結(jié)果

對(duì)選取的地震，按震中距排序，采用速度波形數(shù)據(jù)，根據(jù)式(2)計(jì)算地面臺(tái)和井下臺(tái)三分向波形的相關(guān)系數(shù)，地震波形相關(guān)性震例見(jiàn)圖3。圖3(a)為近震，NS和EW向地面和井下記錄地震波差異較大，波形相似度很低，UD向相關(guān)性較NS、EW向好；圖3(b)為遠(yuǎn)震，NS和EW向波形相似度很高，UD向完全相關(guān)。

圖 3 地震波相關(guān)性(a)2017年5月1日云南峨山M4.0地震(Δ=1.0°)；(b)2017年1月20日所羅門群島M6.5地震(Δ=67.5°)

圖 4為地面和井下記錄地震三分向相關(guān)系數(shù)折線圖，地震序號(hào)按震中距由小到大排序。由圖4 可見(jiàn)，UD向的相關(guān)系數(shù)比NS、EW向大：UD向相關(guān)系數(shù)介于0.2～1.0，NS向相關(guān)系數(shù)介于-0.35～1.00，EW向相關(guān)系數(shù)介于-0.33～1.00。

圖 4 時(shí)域波形相關(guān)系數(shù)

表3為所選地震在不同震中距區(qū)間相關(guān)系數(shù)分布情況。由表3 可以看到，0°<Δ≤3.1°時(shí)，相關(guān)系數(shù)變化較大，幾乎每個(gè)相關(guān)系數(shù)區(qū)間都有分布。

表3時(shí)域波形相關(guān)系數(shù)分布

震中距區(qū)間分向相關(guān)系數(shù)區(qū)間<0.10.1≤～<0.30.3≤～<0.50.5≤～<0.60.6≤～<0.70.7≤～<0.80.8≤～<0.90.9≤～<110°<Δ≤3.1°(95)NS1711151012101280EW152016510712100UD047131013173103.1°<Δ<180°(143)NS00000289934EW000004910426UD00000004994

圖 5 時(shí)域波形相關(guān)系數(shù)與震中距、震級(jí)的關(guān)系(a)近震相關(guān)系數(shù)與震中距關(guān)系；(b)遠(yuǎn)震相關(guān)系數(shù)與震中距關(guān)系°；(c)相關(guān)系數(shù)與震級(jí)關(guān)系

3.1°<Δ<180°時(shí)，波形相關(guān)度較高，NS向相關(guān)系數(shù)均大于0.7，完全相關(guān)的占23.8%，大于0.9以上占93%；EW向相關(guān)系數(shù)均大于0.7，完全相關(guān)的占18.2%，大于0.9以上占90.9%；UD向相關(guān)系數(shù)均大于0.9，完全相關(guān)的占65.7%，大于0.9以上占100%。

3.4 頻譜分析結(jié)果

對(duì)選取的地震，按震中距排序，采用速度波形數(shù)據(jù)，根據(jù)式(3)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到地面臺(tái)和井下臺(tái)三分向波形的頻譜(圖6)，圖6(a)～6(d)分別為地方震、近震、遠(yuǎn)震、極遠(yuǎn)震頻譜，求出頻譜的峰值頻率。計(jì)算頻譜時(shí)，近震頻率范圍取0.04～20.00Hz，遠(yuǎn)震、極遠(yuǎn)震的頻率范圍取0.008～10.000Hz。

圖 6 地震波頻譜(a)2017年12月9日嵩明ML2.9地震(Δ=0.4°)；(b)2017年3月30日云南魯?shù)榻璏L4.1地震(Δ=1.9°)；(c)2017年8月9日新疆M6.3地震(Δ=25.5°)；(d)2016年4月25日智利M6.9地震(Δ=170.1°)

通過(guò)對(duì)地震頻譜圖分析可以得出，近震的優(yōu)勢(shì)頻率范圍為0.06～8—15Hz，地面臺(tái)和井下臺(tái)的頻譜差別較大；遠(yuǎn)震的優(yōu)勢(shì)頻率范圍為0.01～0.1—0.8Hz，地面臺(tái)和井下臺(tái)的頻譜基本一致；極遠(yuǎn)震的優(yōu)勢(shì)頻率范圍為0.008～0.090Hz，地面臺(tái)和井下臺(tái)的頻譜基本一致。

圖 7 頻譜峰值頻率對(duì)比

圖 7為所選地震頻譜峰值頻率對(duì)比圖，圖7(a)為近震峰值頻率，圖7(b)為遠(yuǎn)震和極遠(yuǎn)震的峰值頻率。由圖7 可以看到，近震的峰值頻率范圍為0.10～9.57Hz，地面臺(tái)和井下臺(tái)的頻譜峰值頻率差別較大，震中距小于2°時(shí)，地面臺(tái)的峰值頻率明顯高于井下臺(tái)，震中距大于3.1°后，地面臺(tái)與井下臺(tái)的峰值頻率基本一致；遠(yuǎn)震的峰值頻率范圍為0.03～0.19Hz，除個(gè)別震例外，兩臺(tái)的峰值頻率基本一致；極遠(yuǎn)震的峰值頻率范圍為0.02～0.06Hz，兩臺(tái)的峰值頻率完全一致。

為了對(duì)地面臺(tái)和井下臺(tái)所記錄地震的頻譜差異有定量認(rèn)識(shí)，本文對(duì)地震波振幅譜進(jìn)行相關(guān)分析，用相關(guān)系數(shù)來(lái)表征二者的差異程度。

對(duì)選取的地震，按震中距排序，采用速度波形數(shù)據(jù)，根據(jù)式(3)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到地面臺(tái)和井下臺(tái)記錄地震事件三分向波形的頻譜，根據(jù)式(2)計(jì)算頻譜相關(guān)系數(shù)。圖8 為地面臺(tái)和井下臺(tái)記錄地震的頻譜相關(guān)性震例，其中，圖8(a)～8(e)為近震，震中距由小到大，圖8(f)為極遠(yuǎn)震。

圖 8 地震波頻譜相關(guān)性(a)2017年12月9日嵩明ML2.9地震(Δ=0.4°)；(b)2017年4月25日云南墨江ML3.7地震(Δ=2.年8月15日廣西靖西M4.4地震(Δ=3.7°)；(d)2017年11月23日重慶武隆M5.1地震(Δ=6.3°)；(e)2017年8月9日九寨溝M4.8地震(Δ=7.8°)；(f)2017年5月11日南桑威奇M6.5地震(Δ=130°)

圖 9為地面和井下記錄地震三分向頻譜相關(guān)系數(shù)折線圖，地震序號(hào)按震中距由小到大進(jìn)行排序。由圖9 可以看到，震中距較小時(shí)頻譜相關(guān)系數(shù)變化較大，NS頻譜相關(guān)系數(shù)范圍為0.52～1.00，EW、UD頻譜相關(guān)系數(shù)范圍均為0.47～1.00。震中距大于2°后，UD頻譜相關(guān)系數(shù)大于NS、EW向。隨著震中距增大，頻譜相關(guān)系數(shù)逐漸增大。

圖 9 頻譜相關(guān)系數(shù)

表4為所選地震在不同震中距區(qū)間頻譜相關(guān)系數(shù)分布情況。由表4 可以看到，0°<Δ≤3.1°時(shí)，頻譜相關(guān)系數(shù)變化較大，分布范圍為0.47～1，且無(wú)完全相關(guān)震例。

表4 頻譜相關(guān)系數(shù)分布

震中距區(qū)間分向頻譜相關(guān)系數(shù)區(qū)間<0.10.1≤～<0.30.3≤～<0.50.5≤～<0.60.6≤～<0.70.7≤～<0.80.8≤～<0.90.9≤～<110°<Δ≤3.1°(95)NS000830362100EW001621392800UD0021712194230 3.1°<Δ<180°(143)NS000000027116EW00000005687UD000000014129

圖 10 頻譜相關(guān)系數(shù)與震中距、震級(jí)關(guān)系(a)近震頻譜相關(guān)系數(shù)與震中距關(guān)系；(b)遠(yuǎn)震頻譜相關(guān)系數(shù)與震中距關(guān)系；(c)頻譜相關(guān)系數(shù)與震級(jí)關(guān)系

3.1°<Δ<180°時(shí)，頻譜相關(guān)度較高，三分向相關(guān)系數(shù)全部大于0.9，頻譜完全相關(guān)的NS向占81.1%，EW向占60.8%，UD向占90.2%。

圖 10為地面和井下記錄地震頻譜相關(guān)系數(shù)與震中距、震級(jí)關(guān)系圖，圖10(a)為近震頻譜相關(guān)系數(shù)與震中距關(guān)系圖，由圖10(a)可以看到，隨著震中距的增大，頻譜相關(guān)系數(shù)逐漸增大，震中距大于2.1°后，頻譜相關(guān)系數(shù)大于0.8，震中距大于3.1°后，頻譜相關(guān)系數(shù)大于0.9。圖10(b)為遠(yuǎn)震和極遠(yuǎn)震頻譜相關(guān)系數(shù)與震中距關(guān)系圖，由圖10(b)可以看到，頻譜相關(guān)系數(shù)全部大于0.9。圖10(c)為頻譜相關(guān)系數(shù)與震級(jí)關(guān)系圖，由圖10(c)可以看到，隨著震級(jí)增大，頻譜相關(guān)系數(shù)線性增大，震級(jí)大于5級(jí)后趨于1。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)地面臺(tái)和井下臺(tái)在2016年12月16日～2017年12月31日所記錄的238個(gè)地震進(jìn)行信噪比、P波到時(shí)差、波形相關(guān)性和波形頻譜分析，得到以下結(jié)論：

(1)井下臺(tái)信噪比與地面臺(tái)信噪比相比提高有限。兩臺(tái)的信噪比高低與震中距有關(guān)，0°<Δ≤1°時(shí)，地面臺(tái)信噪比比井下臺(tái)信噪比高的占75%(NS)、77.3%(EW)、79.5%(UD)；1°<Δ≤9°時(shí)，井下臺(tái)NS向信噪比比地面臺(tái)高的占59%，EW、UD向相差不大；9°<Δ<180°時(shí)，井下臺(tái)NS向信噪比提升明顯，高于地面臺(tái)的占97.3%，EW向高于地面臺(tái)的占71.7%，UD向高于地面臺(tái)的占63.7%。

(2)用互相關(guān)時(shí)延法計(jì)算兩臺(tái)P波到時(shí)差，ORG波形和仿真W.A.波形計(jì)算結(jié)果一致性較好，但仿真W.A.的結(jié)果更優(yōu)，P波到時(shí)偏差范圍為-50～40ms，主要偏差集中在-10～10ms間，占總頻次的90.5%；偏差為-40～40ms的頻次占總頻次的99.6%；偏差為-50ms的頻次為1次，可以認(rèn)為地面臺(tái)和井下臺(tái)記錄地震的P波到時(shí)基本一致。

(3)時(shí)域地震波相關(guān)系數(shù)UD向比NS、EW向大；相關(guān)系數(shù)分布于-0.35～1.00；相關(guān)系數(shù)與震中距、震級(jí)有關(guān)，震中距小于1°時(shí)，相關(guān)系數(shù)較小，NS、EW向有負(fù)相關(guān)的震例，隨著震中距的增大，相關(guān)系數(shù)逐漸增大，震中距大于3.1°后，相關(guān)系數(shù)大于0.7，其中相關(guān)系數(shù)大于0.9以上的NS向占93%、EW向占90.9%、UD向占100%；隨著震級(jí)增大，相關(guān)系數(shù)線性增大，當(dāng)震級(jí)大于5級(jí)后趨于1。

將時(shí)域地震波轉(zhuǎn)換到頻域，進(jìn)行頻譜分析得出：頻譜峰值頻率與震中距有關(guān)，震中距小于2°時(shí)，地面臺(tái)的峰值頻率總體高于井下臺(tái)，震中距大于3.1°后，兩臺(tái)的峰值頻率基本一致；頻譜相關(guān)系數(shù)分布范圍為0.47～1.00；頻譜相關(guān)系數(shù)與震中距、震級(jí)有關(guān)，隨著震中距的增大，頻譜相關(guān)系數(shù)逐漸增大，震中距大于3.1°后，頻譜相關(guān)系數(shù)大于0.9；隨著震級(jí)增大，頻譜相關(guān)系數(shù)線性增大，當(dāng)震級(jí)大于5級(jí)后趨于1。

綜合時(shí)域相關(guān)分析和頻譜分析結(jié)果得出，震中距小于3.1°時(shí)，地面臺(tái)和井下臺(tái)所記錄地震波形差異較大，波形相關(guān)度很低甚至不相關(guān)；震中距大于3.1°后，兩臺(tái)記錄地震波相關(guān)度很高。

(4)地面臺(tái)和井下臺(tái)1.5～8.0Hz背景噪聲差異，是震中距小于3.1°時(shí)地震波形差異的主要原因。在頻域分析中，地方震和近震優(yōu)勢(shì)頻率恰好在這一頻段內(nèi)，二臺(tái)的頻譜差別較大，隨著震中距增大，地震波的優(yōu)勢(shì)頻率逐漸離開(kāi)此頻段，對(duì)頻譜的影響逐漸減小，隨著震級(jí)增大，頻譜差異減小；遠(yuǎn)震和極遠(yuǎn)震優(yōu)勢(shì)頻率分布小于1Hz，未受此影響。而時(shí)域分析中，1.5～8.0Hz的成分差別一直都在，對(duì)震級(jí)大、信噪比高的地震影響小或無(wú)影響，對(duì)震級(jí)小、信噪比低的地震影響大。

(5)李雷等(2017)得出在1～20Hz頻段內(nèi)，井下臺(tái)噪聲明顯減小，2～8Hz降噪明顯，最高達(dá)10dB；0.01～0.033Hz頻段內(nèi)，噪聲不降反升。高頻噪聲結(jié)論與本文結(jié)論(4)基本一致，說(shuō)明井下地震觀測(cè)在降低地面高頻噪聲干擾的同時(shí)，對(duì)優(yōu)勢(shì)頻率以高頻為主的地方震及近震的地震波形有衰減。在本文分析中，雖是選取信噪比較高的地震，但近震波形較短且震級(jí)相對(duì)較小，可以看到高頻噪聲的影響；遠(yuǎn)震和極遠(yuǎn)震震級(jí)較大，低頻噪聲基本無(wú)影響。同時(shí)，在時(shí)域、頻域相關(guān)分析時(shí)數(shù)據(jù)起點(diǎn)的選擇和全波數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的取值等都可以減少背景噪聲對(duì)分析結(jié)果的影響。