东哈萨克核爆炸产生的远震P波尾波中Rg散射成为P波的证据

两个地震台阵记录的Ｄｅｇｅｌｅｎ和Ｓｈａｇａｎ河（东哈萨克）地下核爆炸产生的远震数据的分析表明，低频振幅比Ｐ／Ｐ尾波随爆炸源深度明显变化。这组数据包括ＮＯＲＳＡＲ和ＥＫＡ台阵分别记录的２２次Ｄｅｇｅｌｅｎ爆炸数据（包括８个已公布爆炸点深度的数据）和４０次Ｓｈａｇａｎ河爆炸数据。根据这些台阵数据用最小二乘反演，分离震源项和接收项，推导的结果不受记录场效应的影响，也比较了不同深度的相邻爆炸点的Ｐ波和Ｐ     

NORESS台阵远震尾波中体波到面波的散射能量

为了测定台阵下面岩石层下均匀性的程度和尺度以及局部散射源的位置对ＮＯＲＥＳＳ地震台阵记录的远震数据进行了分析研究。用相对尾波强度包络，频率－波数谱和质点运动方法分析了数据。尾波强度包络未清楚地显示出ｋａ趋势，但在初运之后１５Ｓ左右未含有较高能量水平和高能滤包的０．５ＨＺ带通数据却表明ｋａ趋势。频率－波数分析表明大多数远震尾波是垂直传播的。以１５Ｓ左右为中心的时间窗，含有低视速度向东北方向传播的地震     

上地幔过渡带S—P和P—S转换的全球研究

本文研究了1984年至1986年3年期间全球数字地震台网(GDSN)记录的长周期数据,以讨论作为远震S前驱波的上地幔过渡带产生的S—P和P—S转换波的存在,这类转换波已在大量单台站记录上得到证实,许多记录的简单叠加加强了转换相位的出现,并证明不同板块区域之间过渡带性质没有重要的横向变化。400km间断面的S—P和P—S转换波在70°至85°之间距离上得到很好的观测,而670km间断面的转换波在87°以上距离观测得很好。已发表的震源机制分析和与合成地震图比较说明,转换震相的形态主要由地震辐射图型所控制,接收点下方经历S—P转换的震相可以从倾滑事件观测到。这些事件沿台站方向上辐射强SV和弱P波。在另一方面震源区域下方P—S转换经常可以从沿台站方向激发强P波和很小的SV波能量的事件中观测到,同时也从一些走滑事件中观测到。观测资料与合成地震图比较表明,Dziewonski和Anderson(1981)的PREM模型可以解释绝大部分观测数据。然而,从670km间断面上观测到的S—P和P—S转换波经常比合成地震图的振幅强。转换波和P波尾波的加强干涉,震源辐射的影响以及比在PREM模型中更高的670km间断面的速度反差都可能成为这一偏差的原因。     

利用高频返回散射技术探测远地核爆炸电离层效应

本文叙述利用高频返回散射技术探测我国1976年的一次低空大当量核爆炸电离层效应的结果。返回散射探测设备设于离爆炸点2205km的新乡。本文得到了核爆炸产生的附加电离区和电离层扰动的参数。这些结果与爆炸区附近其他手段观测的结果相符。     

近距离观测的散射P′P′波

在震后2300～2450s的时间内,于震中距30°～50°之间发现了以前从未报道过的1Hz散射波。这些散射波可能是在上地幔和地壳发生的PKPbc到PKPbc的反方位角散射而产生的,为绘制地幔非均匀性的小尺度变化(10km)提供了一个新的手段。大孔径地震台阵(LASA)记录的阵列波束清晰地展示了散射波能量从噪声中逐步显露,在大约80s后达到最大振幅,并在150s后恢复到噪声水平。横向与径向慢度(ρt,ρr)的叠加显示在大约(2,-2)和(-2,-2)s/°存在两个峰值,表明这些波是沿着主弧路径(180°～360°)到达,而且明显是反方位角。基于上述观测资料,我们提出一种地幔和地表的PKPbc到PKPbc的散射机制,因为(1)这与散射波到时和散射波特有的慢度特征相吻合,(2)它的散射路径与之前观测到的深部地幔PK·KP散射路径类似(Chang and Cleary,1981)。观测到的上地幔散射波和PK·KP波均符合散射波的广义集合,我们称其为P′·d·P′,可以在地幔的任意深度d散射。     

核幔边界反射P波对接收函数影响的研究

远震P波接收函数是探测壳幔结构的有效方法,它采用平面波入射假定,将入射波视为具有相同射线参数的单一震相.然而,在一定震中距时,核幔边界反射P波(如PcP震相)会进入接收函数提取窗口,其射线参数与直达P波相差较大,可能导致提取的接收函数存在偏差.本文理论测试了不同震源机制,震中距以及震源深度等情况下核幔边界反射P波对远震P波接收函数的影响,并结合实际观测资料进行对比分析.测试结果显示,与走滑断层产生的PcP震相对接收函数影响较小不同,倾滑断层产生的PcP震相会使接收函数出现虚假震相并降低直达P波及后续震相的振幅,从而干扰壳幔间断面(如410 km和660 km间断面)的识别,并导致反演的台站下方S波速度降低达到5%.进一步分析倾滑型地震对接收函数波形影响发现,当震源深度小于300 km时,PcP震相导致接收函数直达P波振幅要低于4%.在震源深度在300～450 km、震中距为50°～60°、断层倾角在大约30°～60°,以及震源深度大于450 km、震中距为50°～60°、断层倾角大约25°～65°情况下影响可达20%.接收函数叠加方法可以有效压制结果中PcP震相导致的虚假信号,但是仍然无法完全去除PcP对接收函数振幅的影响,叠加后直达P波振幅降低仍然能够达到4%.本文结果表明,在计算接收函数时,剔除掉产生较强PcP的特定震源机制、震中距和震源深度的地震事件有助于反演精确的壳幔结构.     

地表沉积对远震P波振幅的影响

由于地球的衰减作用,远震P波以频率较低(<1 Hz)的信号为主;因此,通常假定接收点的场地效应与频率无关。我们对由地表沉积层引起的场地振幅效应进行了研究,结果表明远震与频率相关的场地效应可能是重要的。一维的模拟表明,阻抗差异引起的放大效应,结合沉积层中混响造成的振幅衰减,能产生显著与频率相关的场地效应。与频率相关的程度取决于P波在沉积层中的双程走时及P波的主周期。采用CRUST2．0模型,我们计算了2°×2°的P波“参考”周期图,在这种图上可以忽略这种频率相关性。我们认为,这种通常将台站校正用到震级确定的做法将会造成大震震级被定得偏低。为了表明这些效应在实际中是可以观测得到的．我们分析了在一对台站KURK和MAKZ所记录的7次远震事件及另一对台站KMI和CHTO所记录的6次远震事件的振幅比。振幅比对其他的影响效应较为敏感,并且与预测的地表沉积层的频率相关效应相一致。     

地下核爆炸的主要非爆炸源机制

通常将地下封闭式爆炸近似为球对称爆炸震源来研究,然而利用这一模型来解释由地下核爆炸激发的近场和远场地震波的全部特征是远远不够的,通过理论和利用地下核爆炸产生的地震波数据的研究,学者们总结出了一些重要的辅助震源模式,作为地下核爆炸的二次源机制,如地震波转换震源模式、层裂震源模式、构造应变能释放震源模式等.其中的一些模型成功地解释了诸如地下核爆炸Lg波的激发机制等重要问题.本文介绍了这些重要模式的研究背景及理论依据,并且详细地推导了层裂源的数学描述过程.     

海拉尔CTBTO地震台阵下方小尺度非均匀体研究

利用国际禁核组织在海拉尔布设的小孔径地震台阵的16个深远地震波资料,分离出了P波波场中不相干的尾波.频率域中对波场扰动的研究表明,在0.5～3.0 Hz的频率范围内,观测到的波场扰动可以利用P波在随机介质中的散射进行解释.不同远震事件得到的稳定结果表明,在该台阵下方34 km厚的地壳和110 km厚的岩石层中可能存在相关长度为2.0～7.4 km的散射体.     

北京地区尾波衰减的研究

Aki(1969)提出了单次反向散射模式,该模式认为,尾波是由许多随机分布的不均匀体产生的单次反向散射波叠加而成的,是随机过程的结果。因此,尾波的某些性质反映了不均匀介质的平均效应,而与震源到台站的具体路径无关。这个模式成功地解释了这样的观测事实,即不同的微震记录中尾波振幅随时间衰减的形式基本是一致的,与震中距的大小和波传播的具体路径无关。Aki和Chouet(1975)认为,由于散射波所经过的路径比震源距大得多,所以可把台站和震源近似地看作同一个点。在这种情况下,近震图上延迟时间为t的尾波是由半径为β·t/2的球体表面的不均匀体产生的单次反向散射波叠加而成(延迟时间t是从发震时刻算起的,β是S波波速)。如果散射体随空间分布是     

利用Lg波谱特征估计地下核爆炸装置的埋深

Lg波同时携带地球介质结构信息和爆炸源引起的二次源信息,是研究地下爆炸震源机制及检测、识别手段的重要震相。基于对某一区域介质结构的了解,将实测Lg波谱特征形态与理论波谱形态进行比对,利用Lg波频谱曲线的低谷点随震源深度"左移"的特征,作为辅助识别手段估计地下核爆炸装置的埋深。研究结果对深入地理解地下核爆炸震源机制有重要的参考意义。     

基于接收函数直达P波振幅研究地壳浅层S波速度结构新方法及在青藏高原东北缘的应用

文章提出了一种基于接收函数直达P波振幅的频率依赖性特征研究地壳浅层S波速度结构的新方法.该方法基于高频近似假设下直达P波理论振幅公式,拟合单个台站不同频率下观测的直达P波振幅-射线参数分布,提取各个频率下的S波速度;通过近似的频率-深度转换,将不同频率观测的S波速度投射至地下不同深度处,得到单个台站S波速度随深度的变化曲线.相较于传统的反演方法,该方法不需要任何先验模型,且其横向分辨率和垂向分辨率仅分别取决于台站间距和数据频率.将新方法应用于从青藏高原东北缘至四川盆地中部的一条近线性宽频带流动地震台阵的远震资料,提取了该地区地壳浅层S波速度结构信息,并进一步分析了地壳浅层波速结构特征与区域地质构造小尺度横向变化的关系.基于观测结果,对比分析了稳定克拉通与活动构造带沉积盆地特点差异、探讨了浅表地质与深部构造过程的关系.     

随机介质中S波包络展宽的频率特性

用确定性地球模型很难对地震图中尾波给出合理解释,这一现象在区域地震记录中表现得尤为明显.震源与观测点之间随机分布的非均匀体引起弹性波的散射可能是造成尾波的主要原因之一.尺度不同的非均匀体所引起的地震波散射强度有所差异,通过研究散射波可获取地球内部非均匀结构的信息.     

反投影远震P波记录法在1996年丽江7.0级地震破裂过程中的运用

选取1996年丽江7.0级地震27个台站的地震记录,运用反投影远震P波记录法对该次地震的破裂过程进行研究。结果显示丽江7.0级地震震源破裂主要沿北南向的玉龙雪山东麓断裂发展,震源破裂时间约为30s,空间破裂尺度约40km。表明反投影远震P波记录法能在震后较短时间内得到震源破裂过程,可为地震速报工作提供重要补充,从而为震后应急救援工作提供依据。     

中国地区地震P波和S波走时表

本文搜集了1952-1971年发生在我国境内及边境地区266次地震的观测资料,得到国内外五百多个地震台的 P 和 S 震相到时约二万条;根据我国地区大爆炸观测及其他地壳结构的研究成果,结合上述地震观测资料,提出了中国地区双层平均地壳速度模型,以便由深度走时校正把各种震源深度上的走时折算为表面震源走时,并进行剥壳处理.用迭代法校正震中和发震时刻.采用1970年寇蒂斯(curtis)所述的立方样条函数平滑数据的方法,得到表面震源 P 波和 S 波的走时表.运用海格劳兹-维谢尔特-贝特曼(Herglotz-Wiechert-Bateman)速度反演的方法求得中国地区地幔中,P 波和 S 波速度随深度的分布.算出震中距离=0-104,各种震源深度的一整套 P 波和 S 波走时表.经过试用的实践表明,用它来测定震中参数比用国外的走时表具有较高的精确度.      

用改进的相对幅值法反演震源机制及其在核爆炸地震事件识别中的应用

与波形反演方法相比,相对幅值法在利用短周期地震波反演震源机制时不需要高分辨率的地球模型,因此更适合于低震级地震事件的震源机制反演．本文以Pearce的传统相对幅值法为基础,引入一种新目标函数以量化特定震源机制解模型的直达P波与地表反射pP和sP波的理论相对幅值与实际观测之间的不吻合程度,由此提高了相对幅值法的容错能力．利用改进的相对幅值法,反演了吉尔吉斯斯坦伊赛克湖地区震级分别为mb4.9和mb3.8的两次天然地震震源断层面解．对于较大的地震,利用5个远震台阵上观测的pP/P和sP/P相对幅值得到的震源断层面解,与哈佛大学的CMT断层面解非常接近;对于哈佛大学没有给出CMT解的较小地震,利用同样方法得到的震源断层面解的走向与震中位置处主要断层的走向一致,而且利用该断层面解可以拟合和解释区域台站上的长周期波形和P波初动方向．最后,为了说明相对幅值法在地下核爆炸地震事件识别中的应用,利用改进的相对幅值法分析了朝鲜2006年10月9日核试验的远震P波波形,发现没有断层面解与远震台站上的P波波形特征相吻合．      

地下核爆炸Lg波的激发机制

地下核爆炸Lg波的激发机制,目前尚未十分清楚.其中主要观点之一是源区附近由补偿线性矢量偶极源（CLVD）激发的Rg波的散射形成的S波是Lg波能量的主要来源.本文利用理论地震图模拟方法,基于东哈萨克斯坦地区速度模型,分析比较了东哈萨克斯坦地壳速度模型下的爆炸源、张裂源及CLVD源对区域震相Lg波的影响.结果表明,从能量的角度来看,CLVD源是激发Lg波的主要因素.模拟计算结果也进一步证实了CLVD源激发的Lg波振幅谱具有低谷点的特征源自于该震源所激发的Rg波;在此基础之上,检验了Patton提出的估算震源埋藏深度的经验公式.结果发现,该公式仅适用于震源埋藏深度较浅的情况（<500m）.这些结果对于进一步理解及更好地利用Lg波具有重要理论指导意义.     

利用远震P波波形反演渤海地震的震源参数

本文研究用理论地震图反演地震震源参数的方法,利用16个WWSSN台记录的渤海地震（1969年7月18日,M=7.4）远震P波波形,用我们的反演方法重新测定了该地震的震源参数。文中以剪切位错源的理论地震图与实际观测记录波形的相关程度为判据,测得该地震的震源参数为:地震矩3.9×10²⁷达因·厘米;震源破裂持续时间6秒;位错面两个可能的选择解是:（1）θ_s=207°,δ=87°NW,λ=-159°,右旋;（2）θ_s=298.6°,δ=69°NE,λ=-3.6°,左旋。其中θ_S、δ、λ分别是震源位错面的方位角、倾角和错滑角;震源深度为25公里。数值运算的结果还表明,本文提供的测定震源参数的方法实际效能良好。 文中还与用P波初动符号方法测定的震源参数结果进行了对比分析。     

用P波初动法测定2014年11月22日康定6.3级地震的震源机制

利用140个台站的P波初动资料,其中包括Pg波11个台站、Pn波75个台站、远震P波54个台站,采用格点尝试法获得了康定地震的震源机制解。结果表明,此次地震的震源机制是走滑型,与鲜水河断裂带的破裂特征一致。将本文使用的P波初动资料分别投影到其它机构给出的震源球模型,并计算相应的矛盾比,可以看出本文的结果最符合观测资料。康定地震余震分布、烈度分布情况以及构造应力场的结果,与本文所得康定地震震源机制相符。     

中国境内天山的岩石圈速度结构——P波与S波接收函数的联合反演

通过合成地震图的计算,本文系统地分析研究了S波接收函数的运动学及动力学特征,并在接收函数非线性复谱比反演方法的基础上,进一步发展了基于贝叶斯理论的P波和S波接收函数的非线性联合反演方法. 利用本文发展的P波和S波接收函数的非线性联合反演方法和沿独库公路布设的由51个宽频带流动地震台站组成的地震台阵记录的远震体波波形数据得到了中国境内天山300 km深度范围地壳上地幔的P波和S波速度结构,得到了中国境内天山的岩石圈结构和造山动力学模型的一些新认识.