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TitreOptimization of the match-filtering method for robust repeating earthquake detection: the multi-segment cross-correlation approach
AuteurGao, D; Kao, H
SourceJournal of Geophysical Research, Solid Earth vol. 125, issue 7, e2020JB019714, 2020, 1-19 pages, https://doi.org/10.1029/2020JB019714
Année2020
Séries alt.Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20200096
ÉditeurAmerican Geophysical Union
Documentpublication en série
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.1029/2020JB019714
Mediapapier; en ligne; numérique
Formatspdf; html
Sujetssismicité; secousses séismiques; Sciences et technologie; géomathématique
Illustrationstables; graphs; spectra; seismic velocity profiles; models; flow charts
ProgrammeGéosciences environnementales, Gaz de schiste - sismicité induite
Diffusé2020 06 23
Résumé(disponible en anglais seulement)
Waveform match-filtering (MF), based on cross-correlation between an earthquake pair, is a powerful and widely used tool in seismology. However, its performance can be severely affected by several factors, including the length of the cross-correlation window, the frequency band of the applied digital filter, and the presence of large-amplitude phase(s). To optimize the performance of MF, we first systematically examine the effects of different operational parameters and determine the generic rules for selecting the window length and the optimal frequency passband. To minimize the influence of large-amplitude phase(s), we then propose a new approach, namely, MF with multi-segment cross-correlation (MFMC). By equally incorporating the contributions from various segments of the waveforms, this new approach is much more sensitive to small separation between two sources compared to the conventional MF using the entire waveform template. To compare the reliability and effectiveness of both methods in capturing inter-event source separation and identifying repeating earthquakes, we systematically conduct experiments with both synthetic data and real observations. The results demonstrate that the conventional MF can detect the existence of an event but sometimes lacks the resolution to tell whether the template and detected events are co-located or not, whereas MFMC works in all cases. The far-reaching implication from this study is that inferring source separation between an earthquake pair based on the conventional MF method, particularly with data from a single channel/station, may not be reliable.
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
Les tremblements de terre à répétition sont définis comme des tremblements de terre qui se sont produits au même endroit avec le même comportement de rupture mais à des moments différents. L'identification des tremblements de terre à répétition est importante en sismologie et a de larges implications pour la compréhension des processus de génération de tremblements de terre. Dans cette étude, nous prouvons que la manière traditionnelle d'identifier les tremblements de terre à répétition peut être peu fiable pour un certain nombre de raisons différentes. Pour surmonter ce défi, nous développons une nouvelle méthode, appelée «filtrage de correspondance avec corrélation croisée à plusieurs segments» (MFMC), qui peut distinguer de manière fiable les tremblements de terre à répétition réelle des événements voisins. Cette nouvelle méthode compare la similitude de forme d'onde de divers segments des sismogrammes enregistrés, et est donc particulièrement sensible à une petite séparation entre deux sources. Les tests synthétiques et les applications à des données réelles confirment les meilleures performances de notre nouvelle méthode que l'approche traditionnelle.
GEOSCAN ID326285