华北地区上地幔速度结构

本文选用了北京台网记录的来自不同方位并通过华北地区的140个地震,使用平滑法和dT/d△法,得到P波慢度曲线;采取走时和慢度结合使用的方法,得到走时曲线;从Gerver-Markushevich公式出发,导出一个易于计算的简捷形式,并由此反演初始速度模型;通过模型理论走时曲线的计算,选出与实测数据符合得较好的模型。平均模型中,低速层出现的深度较浅,约60公里;在360-420公里和660-680公里深处,存在两个速度急剧增加的梯度层;500公里处可能还有一个较小的梯度层。华北的东南和西南方向上,相当于660公里梯度层的深度的差异还较为显著。     

中国地震台网初至P波区域三维走时表的建立

基于LLNL-G3Dv3全球P波三维速度模型,应用FMM软件包计算并建立了中国地震台网990个台站的初至P波区域三维走时表．该走时表覆盖了以台站为中心的水平向20°×20°、 垂直向-5.1—80 km （向下为正）的三维空间. 其水平向间隔为0.2°,垂直向间隔为5 km．这样对于任一深度小于80 km的震源,均可以应用此三维走时表计算其到周围10°范围内台站的走时．中国地震台网初至P波区域三维走时表的建立,对于改善区域初至P波走时预测,提高地震定位精度有一定现实意义．      

浅层结构不确定性对广角地震走时正演模拟结果的影响——以西沙地块OBS2011-1测线为例

海洋地球物理勘探中常使用多道地震数据建立浅部地层模型,结合海底地震仪广角地震数据进行射线追踪和走时反演求取地层速度特征.受采集环境和成本限制,部分海底地震仪测线缺少同步采集的多道地震数据,建立的初始模型其浅层结构有较大不确定性,可能会对正演模拟结果造成严重影响.本研究针对海底地震仪广角地震走时模拟中浅部结构的不确定性因素,使用RayInvr软件构建了理论模型和走时数据体,分析讨论了初始模型沉积层厚度与速度变化对正演模拟结果的影响.之后进行实测数据处理,在MCS2019-3测线数据的约束下建立初始模型,对OBS2011-1测线震相重新进行了走时拟合,将得到的模型结果与先前结果进行对比,得到以下结论:沉积层厚度及速度不确定性对走时模拟结果的浅部结构影响较大,深部结构影响较小;使用错误的速度与基底深度组合来拟合沉积层反射震相PsP,会使台站下方的地壳和地幔折射震相Pg和Pn,以及莫霍面反射震相PmP都出现走时小起伏,走时提前对应沉积层速度与厚度偏大,走时延后对应沉积层速度与厚度偏小;PsP震相缺失时,不同的速度-深度组合都可以很好地拟合震相,但会增加结果的不确定性.     

垂向非均匀介质的走时反演

本文提出了一种利用反射波走时曲线计算垂向非均匀介质速度和反射界面深度的方法。当在地球表面没有获得来自地下某一深度范围内介质的任何信息时,可以认为这一深度范围内的地震波速度具有连续性。利用来自其底部反射界面的反射波走时曲线,可以计算出该深度范围的地震波速度结构。对三种模型进行了理论计算,所得反演解与真实值较为一致,其中计算出的反射界面深度最为精确。利用本文提出的方法可以计算两个相邻反射面之间的垂向非均匀速度结构,如低速层等。     

横向均匀介质中地震走时的正演和反演

横向均匀介质可由若干水平分层足够好地逼近,本文引入零厚度层来描述成层介质,从而建立了回折波、反射波、首波和直达波统一的时距关系以及地震走时随模型参数变化的公式。本文详细讨论了水平分层介质里地震走时曲线的特征,合成地震走时的试验表明了由地震走时,用阻尼最小二乘法可以成功地反演速度模型参数,所反演的模型含有速度梯度层,也可以含有低速层。     

云南地区地震的重新定位及b值研究

通过联合使用固定台站和流动台站资料,对2010年5月~2011年7月发生在云南地区的7127个地震进行重新定位。考虑到速度模型对定位结果的影响,用VELEST方法获得云南地区走时残差均方根最小的一维P波速度模型,基于反演模型用双差法对地震进行重新定位,得到5836个地震的定位结果。结果表明,云南地区发震层主要位于中上地壳,且滇西地区震源深度相对较深。用精定位后的地震目录计算云南地区b值,从b值空间分布特征可以看出,b值随深度逐渐减少,且在9~10km深度时,b值变化最为明显,可能表明云南地区中强震孕震层主要位于9km以下;同时,盈江5.8级地震序列b值的三维空间分布显示,主震发生在高低b值的过渡带。     

青藏高原地区的p波走时与上地幔结构

本文利用天然地震资料,研究了青藏高原及其邻区的P波走时特征。从2°到26°的走时可以近似用三段直线来描述,视速度在10°和19°附近有明显的变化。推断的上地慢结构表明:高原上地慢顶部属于岩石层范畴,P波速度为8.11±0.04公里/秒:腾冲地区存在低速层,其速度为7.59±0.09公里/秒,深度在40公里至170公里之间;“20°间断面”的深度在450～500公里,界面下的速度约为9.9公里/秒;从M界面至“20°间断面”之间的P波速度是随深度的增加而增加的。此外,还对本文结果的构造物理意义进行讨论。     

川滇地区中小震重新定位与速度结构的联合反演研究

通过震源与速度结构联合反演, 利用2000年4月至2006年3月云南和四川区域地震台网给出的P波初至走时资料, 确定了川滇地区的三维速度结构, 同时获得了川滇地区6642次中小地震的重新定位结果。 结果表明: ① 川滇地区地震震源平均深度随震级增大而加深的特征明显, 地震震级越大, 震源深度越深, 但震源下界不超过25 km; ② 在瑞丽-龙陵、 丽江-小金河以及龙门山等断裂带以西地区, 震源深度偏浅, 大多在15 km以上, 15 km深度以下地震稀少; ③ 川滇地区中小地震分布具有与强震相同的地壳深部介质背景, 震源大多分布于正、 负异常过渡区的速度相对较高一侧, 而其下方主要为低速异常分布。     

利用速度结构与震源参数联合反演算法研究天津及邻近地区小震重定位特征

利用2002年1月至2008年12月天津地震台网产出的初至P波走时资料,通过震源与速度结构联合反演算法,计算出天津及邻近地区三维P波速度结构的优化模型,同时获得1 738次中小地震的重新定位结果.结果表明,天津及邻近地区中小地震分布具有与强震相同的地壳深部介质背景,主要分布在高低速度过渡带;天津及邻近地区中小地震震源深度重新定位后更集中分布在10-15 km深度范围内.     

二维射线合成地震图的计算及其在平凉—渭南地震测深剖面解释中的应用

本文扼要叙述渐近射线理论及构造体波射线合成地震图的方法,并把这一方法用于平凉——渭南地震测深剖面的解释,得到的二维模型比原先用走时资料取得的模型有较大的改善。所得模型的主要特征是:渭南盆地的沉积层比测线其他地区厚得多,整个剖面的沉积层速度为从3.8到5.8公里/秒的高梯度过渡;下地壳有较大的速度梯度(接近0.1秒~(-1));莫霍界面从东南向西北倾斜,深度从36公里逐渐增加到46公里。为在解释中充分利用振幅信息,在野外取得真实振幅记录是必要的。     

Preliminary models of upper mantle P and S wave velocity structure in the western South America region

Upper mantle P and S wave velocities in the western South America region are obtained at depths of foci from an analysis of travel time data of deep earthquakes. The inferred velocity models for the Chile–Peru–Ecuador region reveal an increase of P velocity from 8.04 km/s at 40 km to 8.28 km/s at 250 km depth, while the S velocity remains almost constant at 4.62 km/s from 40 to 210 km depth. A velocity discontinuity (probably corresponding to the L discontinuity in the continental upper mantle) at 220–250 km depth for P and 200–220 km depth for S waves, with a 3–4% velocity increase, is inferred from the velocity–depth data. Below this discontinuity, P velocity increases from 8.54 km/s at 250 km to 8.62 km/s at 320 km depth and S velocity increases from 4.81 km/s at 210 km to 4.99 km/s at 290 km depth. Travel time data from deep earthquakes at depths greater than 500 km in the Bolivia–Peru region, reveal P velocities of about 9.65 km/s from 500 to 570 km depth. P velocity–depth data further reveal a velocity discontinuity, either as a sharp boundary at 570 km depth with 8–10% velocity increase or as a broad transition zone with velocity rapidly increasing from 560 to 610 km depth. P velocity increases to 10.75 km/s at 650 km depth. A comparison with the latest global average depth estimates of the 660 km discontinuity reveals that this discontinuity is at a relatively shallow depth in the study region. Further, a velocity discontinuity at about 400 km depth with a 10% velocity increase seems to be consistent with travel time observations from deep earthquakes in this region.     

中国南北带地壳和上地幔的三维速度图象

本文采用作者提出的地震层析成象法得到了中国南北带地壳和上地幔的三维速度图象。通过误差和分辨分析,以及同爆炸地震测深剖面的比较,证明了成象结果的可靠性。 成象结果表明:1.南北带的地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性,深达450km这种不均匀性还依然存在;2.地壳上部的速度图象与地表的已知地质特征明显相关:四川盆地显著低速,康滇地轴显著高速;3.中地壳在很大范围内存在低速层,其最低速度值达5.60km/s;4.在25°N-38°N和100.0°E-103.2°E的长条带内,上地幔顶部出现低速异常,异常速度值约为7.49km/s。 成象结果还清晰地勾划了各块体间的焊接边界。120km深度的速度图象表明,扬子准地台自秦岭以南以龙门-大巴和盐源-丽江台缘褶带为其西部边界;西南以哀劳山褶皱带为界;东南则以右江褶皱带内的南盘江为界。 统计表明,地震活动与南北带的速度结构相关:从20km以上的速度图象发现,大地震大都发生在高速和低速间的过渡条带上。     

Heterogeneities in the mantle transition zone from observations of P-to-SV converted waves

The method of detection of P-to-SV converted waves from distant earthquakes (Vinnik, 1977) was applied to sets of long-period records from a few seismograph stations in Europe and the west of North America. The results obtained suggest that the converted phases related to the major boundaries in the mantle can be reliably detected and the depths of conversion evaluated with an accuracy of a few kilometres. The depth of the olivine-spinel transition is close to 400 km and no difference between the estimates for the north of Europe and the west of North America is found. The depth of the boundary separating the upper and lower mantle is close to 640 km, which is 30 km less than in the recent Earth-reference models. Fine S velocity stratification of this transition changes laterally from a high-gradient layer 50 km thick, terminated at the bottom by a sharp discontinuity, to a gradient layer 100 km or more thick without the discontinuity. A striking anomaly of the mantle transition zone is found in the Rio Grande rift area where a well pronounced boundary is found at 510 km depth.     

利用远震接收函数方法研究南海西沙群岛下方地壳结构

利用西沙琛航岛流动地震台站和永兴岛固定地震台站的资料,提取了远震P波接收函数,结合正演和反演方法模拟了台站下方的地壳结构.模拟结果显示:西沙群岛地壳顶部存在2 km厚的新生代低速沉积层,横波速度只有2.0~2.2 km/s;上地壳为一速度梯度带,横波速度由2 km处的3.4 km/s逐渐增加到12 km深度时的3.8 ...     

中国东部及其相邻海域S波三维速度结构

本文选用了中国27个基准台763长周期地震仪和WWSSN 3个地震台长周期地震仪记录的238条瑞利波路径资料,用适配滤波频时分析和改进的网格反演方法,研究了中国及邻海170km深度范围内S波三维速度结构.本文只给出中国东部及邻海的研究结果. 结果表明,该研究区内直到170km深度范围内的速度结构,具有以40°-44°N,28°-32°N和20°N左右为界南北分块以及大体沿岛弧走向呈条带状的特征.这些特征与大地构造单元的划分有明显的关系.同时发现布格重力异常基本上受莫霍面的控制,地表热流值与上地幔低速层的埋深也有明显的相关性.     

云南数字地震台站下方的S波速度结构研究

通过对云南数字地震台站的宽频带远震接收函数反演，获得了云南地区数字地震台站下方0-0km深度范围的S波速度结构.结果表明，云南地区地壳厚度变化剧烈，中甸、丽江等西北部地区，地壳厚度达62km左右，景洪、思茅和沧源等南部地区，地壳厚度仅为32-34km.厚地壳从西北部向东南方向伸展，厚度和范围逐渐减小，至通海一带地壳厚度减为42km，其形态和范围与小江断裂和元江断裂围成的川滇菱形块体相一致.地壳厚度较小的东、南部地区Moho面速度界面明显；在地壳厚度较大或变化剧烈的地区，Moho面大多表现为S波速度的高梯度带.云南地区S波速度结构具有很强的横向不均匀性.km深度以上，北部地区S波速度明显低于南部地区，在-20km深度范围内，北部地区的S波速度比南部地区高.地壳内部S波速度界面的连续性较差，低速层的深度和范围不一，近一半的台站下方不存在明显的低速层.受南部地区上地幔的影响，40-50km深度范围内，S波速度南部高、北部低，高速区随深度增加逐渐向北推移，低速异常区形态与川滇菱形块体的形态趋向一致.70-80km深度的上地幔速度分布与云南地区大震分布具有一定的相关性.     

Inversion ofQ value structure beneath the Tibet Plateau

A total of 11 earthquakes with 15 Rayleigh wave paths, recorded at 11 broadband digital PASSCAL seismometers installed in the Tibet Plateau by the Sino-U.S. joint research group, were used to determine the phase velocity and attenuation coefficient of surface waves in periods of 10–130 s. The average shear wave velocity and quality factor {ie271-1} structures in the crust and upper mantle were obtained in this region. The result shows the average {ie271-2} is low and there exists a high attenuation ({ie271-3}=93–141) layer in the crust. The depth range of the low {ie271-4} value layer (16–42 km) is consistent with the range of low velocity layer (21–51 km) in the crust. Below 63 km in the lower crust, {ie271-5} decreases with depth from 114 to 34 at depth of 180 km. The low shear wave velocity and low value of {ie271-6} at the same depth range in the crust indicate that the rocks in the range is probably melted or partially melted. According to the shear wave velocity structure, the average thickness of the crust is about 71 km and a clear velocity discontiniuty appears at the depth of 51 km. The low-velocity zone (4. 26 km/s) at depth of 96–180 km may be corresponding to the asthenosphere.     

Seismic evidence for a metastable olivine wedge in the subducting Pacific slab under Japan Sea

We apply a forward-modeling approach to high-quality arrival time data from 23 deep earthquakes greater than 400 km depth to investigate the detailed structure of the subducting Pacific slab beneath the Japan Sea. Our results show that a finger-like anomaly exists within the subducting Pacific slab below 400 km depth, which has a P-wave velocity 5% lower than the surrounding slab velocity (or 3% lower than that of the normal mantle), suggesting the existence of a metastable olivine wedge (MOW) in the slab. The MOW top and bottom depths are 400 and 560 km, respectively. The MOW is estimated to be about 50 km wide at 400 km depth and close to the slab upper boundary. At 560 km depth the MOW is located at about 25 km below the slab upper boundary. Most of the deep earthquakes are located in the MOW. Our results favor transformational faulting as the mechanism for deep earthquakes.     

我国西北部分地区地壳-上地幔电性横向变化特征与地震活动的关系

由50余个测点的大地电磁测深资料,讨论了该区的地壳-上地幔电性横向变化特征。按照上地幔第一低阻层顶面埋深,将测区划分为四类地区:浅埋深(55-90公里)、中浅埋深(90-110公里)、中深埋深(110-160公里)和深埋深(160-250公里)。讨论了本区六次大震例的深部电性背景。指出了上地幔顶部的梯度带地区、地壳内电性横向变化剧烈的地区和地壳内存在局部特殊增厚的低阻层地区将可以作为潜在震源区的深部电性判据之一