联合利用地震深反射与折射资料研究延怀盆地壳-幔过渡带的性质s

根据1992年延怀盆地的深地震反射共中心点(CDP)叠加剖面图,提出了延怀盆地的壳-幔过渡带初始模型．对于1993年通过延怀盆地的北京——怀来——丰镇剖面的宽角反射与折射剖面资料,进行震相分析．在一维模型基础上进行走时反演和二维射线追踪．最后,采用反射率法对延怀盆地壳——幔过渡带的上下界面的反射波PM和PM进行了波形拟合,证明了其存在;同时明确了延怀盆地莫霍不连续面是高低速相间的薄层组成的过渡带性质．这一结构与邢台地震区壳-幔过渡带结构相似．这一特征说明由于延怀盆地莫霍面附近存在深大断裂,有可能从地幔中贯入熔体或流体的透镜体,从而形成低速层多层结构．      

计算球面多重偏移时间场的共反射元射线追踪法

我们提出了快速计算二维横向不均匀介质中所谓的多重偏移时间场的一种新方法,该时间场包括了从一组震源产生,经给定界面反射并且在相应的检波器处记录到的全波走时.该方法中使用了共反射元观测系统,用反射界面上虚震源(元)向上发射的扇形射线模拟该场.计算出的扇形中射线对的走时被用来建立描述多重偏移时间场的球形时间面,通过内插法(对波至的每个分枝)将它们投影到一张编制的表上,用此表建立二维内插的系数而这些系数确定了所期望的时间面.用共反射元迭加方法得到的一些结果和公式来证明通过仅追踪中央(法向入射)射线如何能获得连接共反射元的炮点-接收点对的位置分布及相应的走时.就两类模型研究了这些公式的精度.用所提出的方法,对震源和检波器任意分布时的走时计算问题只需要少量的运算,因此该方法非常快并且其效率随着炮点集的总数目而增加.     

松辽盆地隆起区地壳反射结构与“断开”莫霍界面

在我国松辽盆地内实施了4条近垂直反射地震法地壳精细结构探测, 获得了双程旅行时为15 s的松辽盆地地壳叠后偏移反射剖面. 重点研究松辽盆地东南隆起区与东北隆起区反射结构特征. 发现松辽盆地隆起区内整体上表现出：由西至东沉积层厚度变薄, 由北向南沉积层厚度增厚; 无论是东南隆起区还是东北隆起区, 壳内反射图案在南北向与东西向均变化剧烈; 东北隆起区莫霍界面双程反射旅行时变化范围为9.6~11.0 s, 深度范围为30~34 km, 东南隆起区莫霍界面双程反射旅行时变化范围为9.7~10.4 s, 深度范围为30~32 km. 由叠偏剖面资料分析可见松辽盆地隆起带内莫霍界面反射出现特异的断开特征, 错距达0.1~0.5 s, 约合2 km左右. 断开带附近存在多组剪切断裂并表现出隆起带内断开宽、两隆起带交界部位窄的空间分布规律. 这些反射图像与特异莫霍界面反射被推断为多期次黑龙江微陆块弱碰撞、太平洋板块向西俯冲等动力因素耦合作用的结果.     

华北平原中部地区深部构造背景及邢台地震（二）

1966年3月22日邢台7.2级地震极震区的人工爆炸地震波场十分复杂。其运动学和动力学特征表明,沿人工爆炸测线地区的深处存在着许多深断裂,且将全测线切割成为五个块段,断裂面常延伸到莫霍界面和上地幔顶部的坚硬介质。极震区则为更特殊的块段结构。 极震区人工爆炸地震波的视速度V~*、视周期T~*、界面速度V_d、介质对能量的吸收系数α~*均有异常的变化,是一个断裂错综分布,宽约10-20公里的破碎地带。 7.2级地震震中区下面存在着两组深大断裂,且在此汇集。在震源深度附近的介质中,局部水平错动可达4公里左右,上地幔顶部在此隆起。     

中国大陆莫霍界面深度图

过去十年在中国大陆上已进行了数万公里的深地震测深(DSS)剖面工作，取得了许多地壳构造的结果．我们根据这些材料，绘制了中国大陆莫霍界面深度图．在缺少DSS资料的地区，我们采用了天然地震面波及其它资料． 根据莫霍界面深度图，中国大陆可以分为8个地壳块体，块体内部的莫霍深度变化不大，不同块体之间，莫霍深度有很大变化． 本文对影响中国大陆不同地壳块体的莫霍界面深度的某些因素，进行了初步探讨，它对研究地壳演化的过程有重要意义．      

邢台震源区及相邻地区地壳上地幔速度结构研究

通过邢台震源区的两条相互垂直的折射剖面所揭示的壳幔速度结构和深部构造显示出的异常变化，Pg波在震区表现出随距离的强烈衰减；隆尧至太行山山前地带观测到21.0 km深度上的一组强反射，而通常以强振幅出现的Pm波在该段不明显．震区的下方及其西侧，地壳呈高低速相间的结构特征；上地幔顶部的速度由华北平原向山西高原递减．地壳厚度由华北平原向山西高原加厚了11 km．莫霍面在震区局部隆起．震区的超壳断裂和莫霍面不连续地段可能是岩浆入侵的通道和区域．上地幔的隆起和岩浆的侵入是形成震区异常壳幔结构和产生扩张盆地及发生邢台地震的主要原因．      

利用三维弯曲界面的反演方法重建唐山震区莫霍界面三维构造形态

研究利用反射波的走时反演三维弯曲界面和介质层速度的计算方法．各层界面利用分段非完全三次多项式描述．正问题采用一种快速的三维射线追踪方法．反演过程采用变阻尼最小二乘法．数值模拟结果表明，解很快收敛到真模型．处理了通过唐山震区的实测资料，重建了该震区莫霍界面三维构造形态，并揭示了该区域构造与地震活动的关系．      

联合利用地震深反射与折射资料研究延怀盆地壳幔过渡带的性质

根据１９９２年延怀盆地的深地震反射共中心点（ＣＤＰ）叠加剖面图,提出了延怀盆地的壳幔过渡带初始模型．对于１９９３年通过延怀盆地的北京—怀来—丰镇剖面的宽角反射与折射剖面资料,进行震相分析．在一维模型基础上进行走时反演和二维射线追踪．最后,采用反射率法对延怀盆地壳—幔过渡带的上下界面的反射波ＰＭ′和ＰＭ进行了波形拟合,证明了其存在;同时明确了延怀盆地莫霍不连续面是高低速相间的薄层组成的过渡带性质．这一结构与邢台地震区壳幔过渡带结构相似．这一特征说明由于延怀盆地莫霍面附近存在深大断裂,有可能从地幔中“贯入”熔体或流体的透镜体,从而形成低速层多层结构．     

利用宽角反射/折射和深反射探测剖面揭示三河-平谷大震区深部结构特征

利用三河—平谷8.0级大震区实施的深地震反射剖面与宽角反射剖面探测方法获得的结果进行了综合研究和解释. 结果表明：两种探测方法给出的地壳基本分层是一致的,在三河—平谷大震区上地壳的埋深为21～23km,莫霍界面的深度为36～37km;该地区基底结构起伏变化较大,浅部断裂发育,在确定的数条断裂构造带中夏垫断裂是一条特征明显、深浅共存的断裂构造带;震源区周围差异明显的速度异常结构和特殊而复杂的地质构造环境意味着这些部位是发生大地震的有利部位;该地区莫霍界面起伏变化和较厚的反射叠层以及局部复杂的楔形反射带的存在等现象表明,该地区地壳结构发生过强烈的挤压、变形,同时也反映出岩浆活动对下地壳结构进行了物质的和结构的强烈改造,从而构成了该地区复杂的地壳深部结构,可将其视为三河—平谷8.0级大地震孕育和发生的深部要素.     

用近垂直地震反射方法研究莫霍面的特征与成因

利用近垂直地震反射方法研究了在中国满洲里－绥芬河地学断面域内泰康－哈尔滨约１３０ｋｍ范围内地壳结构和莫霍面特征．通过数据采集,定量处理和综合分析,得到以下认识：在野外观测中激发井深和震源能量是主要参数;在资料处理中速度分析与共反射点分布的处理是主要技术．分析莫霍震相可以得到它的层状与似层状内部结构以及起伏、断裂等外形特征．利用傅立叶谱、时频分析与瞬时信息可更细致地研究莫霍特征．影响莫霍特征与成因的因素主要为分异作用、地幔对流、相变、地球转动和板块运动;其中地幔对流和相变是形成莫霍的主要因素．     

北京－怀来－丰镇剖面地壳上地幔构造与速度结构研究

近期完成的近东西向的北京——怀来——丰镇宽角反射/折射剖面斜穿北西向的张家口——渤海地震带，并在延怀盆地与一条深反射剖面重合，其目的是探测研究延怀盆地及外围地区的地壳上地幔构造、速度分布及其与地震活动的关系．结果表明:地壳呈层状结构，地壳厚度由顺义的35.0 km向西逐渐加厚至42.0 km；壳内界面近于水平或由东向西缓倾；在延怀盆地地壳呈高低速相间的特征．上地壳的下部存在明显的低速体，并有两条地壳深断裂带延伸至莫霍面，这与延怀地区地震活动密切相关．      

京津及其外围地区地壳速度结构的初步探测

近几年来,京津及其外围地区开展了地震测深工作。其目的主要是研究地震监视区和震源区的地壳和上地幔结构。用点测深方法观测宽角度反射波;莫霍界面反射波PM、壳内中间层PC反射波组,以及结晶基底首波Pg与莫霍界面折射波PN。选用水平均匀分层介质地壳结构模式,应用阻尼最小二乘法反演速度结构。结果表明,该区速度随深度有较明显的成层分布规律,同时也说明该区速度横向不均匀性是存在的。      

二维各向异性多波高斯束叠前深度偏移

基于多分量地震资料的深度偏移能够更加充分的利用地震记录上的多波信息,而且地下介质中广泛的存在各向异性,本文提出了一种有效的适用于二维各向异性介质的多波高斯束叠前深度偏移方法.首先基于各向异性射线追踪理论,导出了适用于二维各向异性介质的射线追踪方程组,实现了二维各向异性介质中P波和S波的射线追踪.其次将各向异性射线追踪理论引入到高斯束偏移方法中,分别给出适用于二维各向异性介质的PP波和PS波高斯束叠前深度偏移成像方法.本文成像方法充分考虑各向异性因素对地震波场的影响,能够对存在各向异性介质的地下构造准确偏移归位.通过对不同各向异性介质的数值模型进行PP波和PS波高斯束叠前深度偏移成像测试分析表明,本文方法是一种准确有效的适应于各向异性介质条件的多波叠前深度偏移成像算法.     

美国南加州地壳、上地幔三维P波速度成像-莫霍面起伏的影响

应用南加州地震台网记录的6 347次区域地震的146 422个P波到时数据，并结合其它地震学方法所得到的莫霍面深度资料，在考虑莫霍面起伏变化下，确定了该区0～35 km深度内的精细三维P波速度模型．检测板分辨率实验结果说明了反演结果的可靠性．该模型提供了有关区域结构的重要信息，浅层P波速度结构与地表的地质特征相关，非常准确地反映了山脉盆地、地形地貌的差异；各深度层上的速度结构表现为分块特征，反映了以大型活动断裂为界勾画出的分区，如洛杉矶盆地、文图拉盆地、莫哈韦沙漠、半岛山脉、圣华金山谷、内华达山区及思尔顿凹槽区域整体变化的特征．圣安德列斯断层成为研究区内明显的边界，几个深度层上可以看到两侧的速度存在明显的差异，而横跨该断裂的几个剖面图上则显示了位于断层西南侧的太平洋板块区域速度较高、不均匀性较大，地震活动较深；位于断层东北部的北美板块速度偏低，非均匀性稍弱，地震活动性则较弱．比较平缓莫霍界面和起伏莫霍界面下反演得到的结果可以说明:莫霍界面的起伏对中下地壳层位速度结构的影响是明显的，尤其是在莫霍面深度变化较大的部位，这种影响更为强烈．带莫霍面形状的模型能更精确地计算射线路径和理论到时，从而使反演后的残差更小、结果更精确．      

任意广角波动方程叠前逆时深度偏移

从任意广角声波方程出发,在深度与时间方向采用二阶差分代替微分,在水平方向上采用高阶差分代替微分,得到任意广角声波方程逆时延拓的有限差分格式. 通过差分求解程函方程得到叠前逆时深度偏移的成像条件,在此基础上实现了二维各向同性介质中任意广角方程的叠前逆时深度偏移. 对理论模型的偏移处理表明,该方法能够有效地消除波场下行传播过程中的层间反射,减小偏移噪声. 同时,该方法还具有保真性高、 适用于大倾角地层的偏移等优点.      

用共方位角偏移实现叠前二维资料三维化成像

波动方程偏移保持了波场动力学特征,依此本文应用共方位角叠前深度偏移技术来实现二维资料三维化处理.本方法能使共反射点偏移成像与叠前数据插值一步完成,较好地解决二维资料处理中的成像点不能准确归位、侧面反射波难处理、主测线与联络线不闭合等问题.     

TI介质局部角度域射线追踪与叠前深度偏移成像

研究与实践表明,对于长偏移距、宽方位地震数据,忽略各向异性会明显降低成像质量,影响储层预测与描述的精度.针对典型的横向各向同性(TI)介质,本文面向深度域构造成像与偏移速度分析的需要,研究基于射线理论的局部角度域叠前深度偏移成像方法.它除了像传统Kirchhoff叠前深度偏移那样输出成像剖面和炮检距域的共成像点道集,还遵循地震波在成像点处的局部方向特征、基于扩展的脉冲响应叠加原理获得入射角度域和照明角度域的成像结果.为了方便快捷地实现TI介质射线走时与局部角度信息的计算,文中讨论和对比了两种改进的射线追踪方法:一种采用从经典各向异性介质射线方程演变而来的由相速度表征的简便形式;另一种采用由对称轴垂直的TI(即VTI)介质声学近似qP波波动方程推导出来的射线方程.文中通过坐标旋转将其扩展到了对称轴倾斜的TI(即TTI)介质.国际上通用的理论模型合成数据偏移试验表明,本文方法既适用于复杂构造成像,又可为TI介质深度域偏移速度分析与模型建立提供高效的偏移引擎.     

地震波场的共偏移距延拓研究

实现地震波场共偏移距剖面上不同偏移距之间的转换,对于精确的共反射点叠加、速度分析以及研究ＡＶＯ信息等皆具有重要意义。本文从非均匀介质地震记录的微分性质出发,通过对其共反射点变化轨迹的研究,导出基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ方程的地震波场共偏移距延拓方程,建立了新的共偏移距延拓算子,通过理论模型的计算验证了此方程的正确性。     

山西大同震群序列的震源力学特征和有限元数值模拟

统一研究了1989－1993年期间发生的大同震群活动特点及主要地震的震源机制和破裂过程．为了模似大同震群的震源力学特征，从断裂扩展的角度提出了共轭形断裂系破裂的力学模式，并给出了位移场、应力场和应变能分布的有限元计算结果．此外，还着重讨论了三次大同地震高潮期前记录的地热前兆现象．      

复杂地表变偏移距VSP角度域旅行时层析及叠前深度偏移（英文）

变偏移距VSP反射波射线路径是不对称、覆盖次数也不均匀,因此通常使用偏移速度分析、层析反演建立准确的2D、3D速度场,尤其角度域共成像道集最适合偏移速度分析,通常拾取其剩余曲率更新速度,建立准确的速度场。为了建立高精度速度模型,本文推导了VSP角度域共成像道集剩余深度与旅行时残差的关系,用最小二乘求解更新速度,建立了一个四参数层析反演方程,包括地层倾角、入射角、剩余深度、灵敏度矩阵等四个参数。在角度域中将反射波分解为上行、下行两个透射波计算其旅行时。采用"逐步-累加"方式进行复杂地表叠前深度偏移ωx。通过叠前深度偏移得到偏移距域共成像道集,拾取剩余深度;在叠加成像剖面上拾取层位获取地层倾角;利用Runge-Kutta射线追踪计算地层反射点到检波点的射线路径,确定入射角,再计算地层反射点到复杂地表的射线路径;将偏移距域剩余深度映射为角度域,建立层析方程并求解。经模型和塔里木盆地"双复杂"地区Walkaway VSP实测资料验证表明,推导的层析反演方程能建立较准确的速度模型,偏移算法能适应复杂地表。