用能量累积法检测地震波雷达信号

将具有高度重复性的地震波雷达长时间向地壳内发射线性调频信号,经过地下介质的传播后到达地面,用地震仪器在监测点和检测点记录下来,通过分析数据来了解地壳速度结构及波速变化.线性调频信号是一种非平稳信号,它的频率随时间线性变化,有很好的能量聚集性,非常适合做时间-频率分析.本文用短时傅里叶变换对监测点的信号进行时间-频率分析,以检验地震波雷达发射信号的时间和频率是否和控制系统一致.通过WignerVille分布将地震波雷达发射的信号能量聚集在线性调频直线上,再用Hough变换累积聚集的能量形成波峰,按照线性调频直线的倾角提取波峰所在行,计算到时后构成地震波走时曲线图.用靠近本次实验地点的H-21剖面得到的地壳速度结构正演该测线的Pg、Sg、PmP和SmS的折合走时曲线,并与用能量累积法提取出的地震波走时曲线进行对比,分析结果表明:地震波雷达发射线性调频信号的时间和频率都符合控制要求,重复性高达99.9%以上,可以清晰地分辨出Pg、Sg震相,并且PmP和SmS震相可辨.     

天水—礼县地区地震波透视

我们用地震波透视方法对南北地震带北段的天水—礼县地区进行了五年的观测,通过地壳测深获得了该区地壳速度结构,发现1987年1月8日迭部M_s=5.9地震孕震过程中地震波走时和波速比都有变化。震前几天地震波走时特别低,其优势频率与拐角频率向高频移动,能量分散,多峰,且主频衰减减少,波速比特别高,据此分析了天水—礼县地厂地震波的运动学和动力学特征。我们还提出了P、S波联合反演方法,同时反演地壳P、S波速度结构,以及用凝聚函数方法来判断源函数的一致性。     

天水—礼县地区地震波运动学透视

根据地壳速度结构模型,给出了利用厂坝爆破适于天水—礼县地区的各个传输台站不同震相的走时模型。以此为基础,对比分析了从1984年11月至1987年5月共31个月的资料,讨论了零时序列、走时差序列、相对走时序列、计算零时序列和波速比序列的特征。较详细地分析了迭部M_s=5.9地震过程中上述序列的反映。确认了走时出现多—少的变化特征、波速比的低—高—发震的特征、震前几天走时特殊低、波速比很高的特征和波速的方向性特征。经过误差讨论与统计检验确认上述特征是可信的。最后,又讨论了如何利用地震波运动学特征监视和预报地震。由于地震波透视这种方法物理意义清晰,许多因素已知,精度较高,故所得结论不仅有理论意义,而且有实用价值。     

芦山强震区上地壳速度和泊松比分布特征及其动力学意义

龙门山断裂带南段芦山地区先后发生了2013年芦山M_S7.0和2022年芦山M_S6.1地震,2次强震的孕育发生与所在区域深、浅地震构造环境、地壳物性结构参数密切相关。研究该区地壳浅部物性结构特征及其与深部动力学过程的映射关系对认识该区的孕震环境具有重要意义。因此,文中利用金川—芦山—乐山深地震测深剖面资料的P波、 S波初至波走时数据,采用二维射线追踪走时反演方法获取了沿剖面上地壳的精细P波、 S波速度和泊松比值。结果显示：剖面西北段松潘-甘孜块体的上地壳具有高P波、 S波速度和低泊松比的特征,而东南段的四川盆地上地壳具有低P波、 S波速度和高泊松比的特征。在松潘-甘孜块体和四川盆地之间的龙门山构造带,上地壳P波、 S波速度和泊松比等值线形态受区域构造活动控制,与地层产状基本一致,呈近直立趋势展布。龙门山构造带下方沉积基底表现出明显的结构差异,且速度和泊松比等值线形成“V”形特征。龙门山断裂带的上地壳速度、泊松比横向变化梯度大,可能是印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应使得青藏高原东缘低泊松比地壳向坚硬的扬子地台(高泊松比)挤压,进而产生地壳垂向变形...     

小江断裂带北段上地壳三维速度结构研究及鲁甸Ms6.5地震构造分析

利用巧家流动台阵2012-2017年期间记录到的近震P波和S波到时数据,采用地震体波走时层析成像方法,反演得到了小江断裂带北段及鲁甸地震震源区上地壳的高分辨率VP和VP/Vs模型.成像结果显示:小江断裂带北段在0～6 km左右的深度表现为低波速、高波速比异常,在9～12 km左右的深度以下,小江断裂带北段整体开始呈现显...     

台湾地区的壳幔P波速度和Vp／Vs波速比结构研究

利用中国台湾地震台网1992-2004年间记录到的P波和S波到时数据,使用地震层析成像方法联合反演了台湾及邻近地区地壳上地幔的P波速度和Vp/Vs波速比结构。与已有结果相比,采用的球坐标系有限差分算法适合于地壳波速结构强烈不均匀的情况,能够提高走时计算和三维射线追踪的准确程度,而联合反演得到的P波速度、Vp/Vs波速比及其重新定位后的地震分布为揭示壳幔结构的横向变化和深部特征提供了更多约束。结果表明：在地壳浅表层,沉积盆地和造山带具有明显不同的波速特征,沉积盆地P波速度偏低、Vp/Vs波速比偏高,造山带P波速度偏高、Vp/Vs波速比偏低;台东纵谷作为欧亚大陆和菲律宾海板块的碰撞缝合带,Vp/Vs波速比明显偏高,并延伸至中、下地壳和上地幔,反映了岩石破裂、部分熔融和流体活动对壳幔深部物质的影响;台湾东北部琉球岛弧附近的P波速度、Vp/Vs波速比和重新定位后的地震分布勾画出了菲律宾海板块俯冲至欧亚大陆下方的形态,高速的海洋俯冲板片及板片上方P波低速和高Vp/Vs波速比的特征一直延伸至80km;沿着东西向的纵向波速剖面,地壳厚度在中央山脉东侧达到60km左右,并呈现向东倾的趋势,反映出欧亚大陆板块的向东俯冲和挤压使造山带中下地壳物质变形增厚。     

芦山与汶川地震震区地壳上地幔结构及深部孕震环境

雅安芦山Mw6.6级地震,是汶川7.9级地震之后龙门山地区的又一次强震,给当地的社会经济发展和生态环境带来了巨大的破坏.本文借助全国地震台网连续波形数据,使用背景噪声层析成像方法和远震接收函数分析方法,获得了震区及其周边地区精细的S波速度结构和地壳厚度、泊松比分布情况,进而分析了龙门山断裂带及邻区深部孕震环境.研究结果发现:(1)龙门山断裂带两侧剪切波速度和地壳厚度有非常显著的差异;(2)芦山和汶川地震均位于地壳厚度和波速结构变化剧烈之处,断层的破裂面和余震的分布均处于地震波横向速度梯度和地壳厚度的横向梯度跳变的地区;地震深度处于从均匀波速结构向非均匀波速结构过渡区域;(3)汶川地震及其余震发生在泊松比较低的地区,而芦山地震及其余震发生在高泊松比的地区.我们推测,横向的显著速度变化,以及地壳厚度和地形高度的巨大差异所产生的重力势能等作用可能在一定程度上构造成了龙门山断裂系上大地震的孕震环境,而龙门山断裂带南北段岩石泊松比的差别,可能是导致汶川地震余震空间分布和芦山地震延后5年发生的原因.     

阴山造山带及鄂尔多斯盆地北部地区上地壳的地震波属性结构及岩性推断

通过对跨越阴山造山带及鄂尔多斯块体北部的长剖面进行人工源宽角反射/折射地震探测,采集了地震记录中sg震相的走时,并进行了反演,求得了沿剖面辖区的上地壳S波速度结构模型.同时利用P波和S波速度结构求取了剖面沿线上地壳中泊松比的分布.根据所得到的地震波场属性与结构,结合该区已有的地质研究成果和钻孔信息,推断了剖面沿线不同构...     

长乐—南澳断裂带两侧地壳结构差异的地震-重力联合反演

长乐一南澳断裂带出露于福建沿海地区,由于海陆过渡带的特殊性,地球物理探测受到许多限制,难以获得由陆到海的清晰而准确的深部构造形态.2014年福建省地震局采集了横跨长乐一南澳断裂带的广角反射/折射剖面(HX-6),由于观测系统的缺陷和原始资料信噪比等问题,单纯使用地震数据反演长乐一南澳断裂带的深部地壳结构有很强的不确定性,无法解答断裂带两侧地壳结构存在何种差异,影响了对断裂带构造属性和区域构造演化的正确认识.基于岩石波速和密度有良好的对应关系,地震-重力联合反演可以有效降低多解性.本文采用地震走时拟合和重力异常拟合同步进行的方法,利用最新采集的高质量P波地震走时数据与高精度实测重力数据,反演得到了连城一厦门一金门外海剖面的二维地壳波速-密度结构模型.联合反演结果显示:长乐一南澳断裂带两侧地壳厚度差约3 km,壳内分层结构和上地幔顶部波速-密度无显著变化,推断长乐一南澳断裂带是华南地块正常陆壳和台湾海峡减薄陆壳的分界,本研究结果为进一步研究该区深部构造环境和长乐一南澳断裂带的地球动力学意义提供了新的地球物理学证据.     

联合利用走时与波形反演技术研究地壳三维速度结构(Ⅱ)——应用

使用阻尼最小二乘法进行震源参数和地壳三维速度结构的走时联合反演．所用资料为Ｓ波和Ｐ波到时差,并用人工地震资料的二维解释结果作为三维速度模型的特定约束条件．为建立初始模型,又利用天然地震构成了准二维剖面．在走时反演基础上,利用遗传算法进行了几个地震事件的波形反演尝试,并对走时反演获得的地壳速度结构模型的局部进行了修正．以３４°～４２°Ｎ,９４°～１１２°Ｅ作为研究区域,在该区域中收集了１９８６年以来大量地震的Ｓ波和Ｐ波到时差资料,７条人工地震二维速度剖面资料和２个数字化地震台的几个地震的三分向记录资料．对这些资料进行了处理,最后得出了０～２５ｋｍ深度不同截面的速度分布,并对所得结果进行了分析．     

横向非均匀地壳结构中人工地震资料反演的初步探讨

在横向非均匀的复杂地壳结构中,地震波的理论走时和理论地震图的计算一般借助于射线近似法。基于上述理论,本文探讨了由人工地震资料反演横向非均匀的地壳结构的方法和步骤。反演过程中,综合考虑了波的运动学特征和动力学特征。以任县—武清剖面的资料处理为例,说明了该方法的实际应用。     

利用噪声记录估计福建地区中上地壳体波速度结构

本文利用福建地震台网25个宽频带台站的噪声记录提取瑞利波和勒夫波频散曲线反演地壳波速结构,并利用爆破观测结果对该速度模型进行检验.结果表明:利用该方法得到的地壳波速结构在浅部分辨率较好,深部波速结构的反演结果精度较低,这主要是由于本文所选台站间距较小,提取得到的面波频散曲线在短周期部分精度较高,而长周期部分面波频散曲线的偏差较大.综合噪声反演结果与传统反演结果,本文最终给出了一个新的速度模型,利用该模型计算得到的理论走时与爆破观测走时具有很好的一致性.     

黄土高原及邻区地壳P波速度结构

利用地震波走时联合反演算法(改进型最短路径算法)进行三维弯曲地震射线追踪正演,以及共轭梯度法求解带约束的阻尼最小二乘问题进行反演,同时更新速度模型和地震震中位置,结合地方震和区域地震走时资料得到了黄土高原(含汾渭断陷盆地)及邻区地壳三维P波速度结构.其横向变化结果表明,研究区地壳内的P波高速异常区与其内的地震活动构造带相一致,地震多发生在P波高速异常区的边缘或高、低速异常区的交汇处.秦岭山区和鄂尔多斯块体东南区为P波低速异常区.而垂向变化结果则表明研究区存在低速异常区.     

黄土高原及邻区地壳P波速度结构

利用地震波走时联合反演算法(改进型最短路径算法)进行三维弯曲地震射线追踪正演, 以及共轭梯度法求解带约束的阻尼最小二乘问题进行反演, 同时更新速度模型和地震震中位置, 结合地方震和区域地震走时资料得到了黄土高原(含汾渭断陷盆地)及邻区地壳三维P波速度结构. 其横向变化结果表明, 研究区地壳内的P波高速异常区与其内的地震活动构造带相一致, 地震多发生在P波高速异常区的边缘或高、 低速异常区的交汇处. 秦岭山区和鄂尔多斯块体东南区为P波低速异常区. 而垂向变化结果则表明研究区存在低速异常区.      

青藏块体东北缘平均波速比的测定及研究

利用兰州数字地震遥测台网观测报告,采用和达法计算出2001年1月-2007年6月发生在青藏块体东北缘2 953次地震的波速比值.将青藏块体东北缘按1°×1°、0.2°×0.2°分成小区,求出每个小区域内的平均波速比值.分析得出如下结论:(1)青藏块体东北缘平均波速比值在空间分布上有一定差异,甘东南(N34°以南)波速比值最高,祁连山地震带和西秦岭北缘断裂附近次之,甘肃中部最低;(2)青藏块体东北缘矿震分布区域和1°×1°的低波速比值区域一致,地震波速比值是判定矿震的可能依据之一;(3)地震波速比值随震级的增大而增大.所得的平均波速比值为研究青藏块体东北缘波速比值随时间变化有一定参考价值.     

天山-准噶尔地区地震层析成像与壳幔结构

通过对东西天山两条天然地震剖面的远震P波与近震P波走时资料以及2001-2007年新疆地方台网的近震走时资料分析,获得了天山-准噶尔地区的三维地震层析图像.层析反演使用的台站数140个,地震事件1132个,P波走时数24904条.检测板试验结果指出,东西天山剖面、天山轴部和东准噶尔地区P波速度扰动恢复能力相对高.纵波波...     

龙门山断裂带中段深地震宽角反射/折射剖面研究

射线追踪方法是研究地震波在横向非均匀地壳介质中传播的重要方法.本文推导了理论走时对网格化节点速度的偏导数公式,提出了针对深地震宽角反射/折射剖面数据反演的联合迭代法,并使用该方法对横跨龙门山断裂带中段的一条深地震宽角反射/折射剖面进行了反演和解释.首先,对每一炮的观测数据进行一维反演,在此基础上插值出一个粗略的二维速度模型;然后,使用射线追踪方法计算理论走时,再根据理论走时与观测走时的拟合程度对二维模型进行调整,以获得更加接近实际的二维速度模型;最后,利用联合迭代法对观测走时进行反演,经反复迭代使所有接收点理论走时与实测走时的残差平方和最小,最终获取该剖面的二维地壳速度结构.反演结果表明:测线东段的沉积盖层明显厚于中段褶皱带和西部高原,中部褶皱带部分地区出现基岩裸露;构造转换带两侧的地层分界面近于水平层状分布,其西侧的中、下地壳内各存在一个层间速度间断面;构造转换带内存在薄厚不等的低速层,自西向东有增厚趋势.此外,龙门山断裂带的3条主断裂向下深切结晶基底,这是由于西部松潘—甘孜地块自西向东运动,受到刚性扬子地块的阻挡,沿铲式断裂向上爬升所致;而在断层上盘距地表约15 km深处出现的最大剪应力极值区,正是发生汶川M_S8.0地震的震源位置.      

利用接收函数研究延边地震台下方地壳结构

收集整理2007年以来延边地震台记录的113个远震数字波形资料,采用远震接收函数反演延边地震台下方地壳结构,运用H-Kappa叠加方法,计算得到台站下方地壳厚度和泊松比.采用全球平均地壳模型作为初始模型,反演台站下方0-100 km的S波速结构.反演结果表明,延边地震台下方地壳厚度为30.8 km,波速比为1.84,泊松比较高,为0.29.在台站下方15-20 km及25-30 km处存在低速层.     

用近震资料反演京津唐地区的地壳三维速度结构

用近震资料能得到在水平向和垂直向分辨率较高的地壳速度结构。计算过程中，分别进行定位和速度结构反演的运算，叠代求解。利用北京电信传输台网的资料，用ＡＣＨ方法对发生在该地区的１４７个地震进行定位。根据Ｐ波和Ｐｎ波的走时数据，用ＳＩＲＴ方法反演地壳的维速度结构。ＳＩＲＴ方法具有物理意义清晰，计算速度快的特点，在微机上即可实现大数据量的反演计算。数值模拟结果显示，ＳＩＲＴ方法的反演结果也是比较理想的。为反     

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.