基于多震相联合反演江苏地区一维速度模型研究

利用地震走时数据,采用联合反演方法获取了江苏地区的一维P波速度模型。与仅采用初至波走时的传统天然地震走时获取方法相比,该方法充分利用了大量存在的续至波参与反演,能有效改进中下地壳的反演能力。针对地震震相目录中常存在震相标识错误的问题,采用的自动判别筛选震相方法能最大限度提高数据走时的精度,可以对不同震相进行有效区分。与其他常用一维速度模型相比,本文反演的模型对Pg、Pn震相走时拟合效果最佳,残差最小。当所用走时数据拥有较高定位精度时,该反演方法能为研究区三维速度结构成像和地震定位提供较可靠的一维速度模型。     

中国南北地震带北段分层地壳速度结构模型的二维CT成象

南北地震带北段是我国西北地区重要的地震活动带,详细研究其深部构造特征,对地震预报有十分重要的意义。本文使用1976—1987年甘肃、宁夏、青海、内蒙西部,四川北部五省地震台网积累的大量清晰P_n走时资料。用四层地壳分层模型,ART方法对32°N,100°E为原点,北东象限的空间区域(地理范围大致是32—39°N,100—108.5°E),使用118个地震台站记录到的3800多个近、地方震,13115条P_n波射线,研究了其速度结构。成象初步结果给出了上地壳内三个近东西向的低速条带和上地幔内多道北东向和北西向低速带传播切割的网状地壳结构且初步构画了青藏块体的边界,分析了该区发震的主要深部环境。     

华南地区近震走时表（速度模型）的精度检验

利用１６６次地震资料，通过３种地壳速度模型的对比，按照规定的评判原则，对《华南地区近震走时表》（速度模型）对福建及其邻区的地震定位精度进行了检验．结果表明，华南地区地壳模型（走时表）比Ｊ－Ｂ模型（走时表）更适合于本区地震的定位．     

汕头地区地壳平均波速比的联合测定

本文根据汕头传输台网测定的96次地震走时数据,用联合测定法计算了该区地壳波速比,得到地壳平均波速比为1.707±0.005。此值较华南区域平均波速比1.692略高。因研究时段区内无M≥5级地震,故1.707±0.005应视为该区地壳波速比正常背景值。     

据地壳速度结构推测1668 年山东郯城8½级大地震震中

分析了1668 年山东郯城8?级大震区附近地壳深部结构特点,以天然地震走时层析成像得到的三维地壳速度结构,主要以中地壳低速层和莫霍面深度为依据,对34°～36°N,118°～119°E区间按经、纬度和斜向扫描,得到相应地壳速度剖面。对比结果,获得与该地震深部结构特点一致的区域,推测震中范围位于34.8°～35.2°N,118.2°～118.7°E,较合理的震中位于35.1°N,118.6°E,震源深度约20km。     

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。     

青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构

综合重力观测资料和地震波走时资料反演了青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构,并对该区岩石圈结构及动力学特征进行了讨论.首先利用收集到的P波近震和远震走时数据进行地震层析成像,得到研究区岩石圈三维P波速度结构.然后利用速度-密度经验关系式,将速度扰动转化为密度扰动建立研究区三维初始密度模型.最后利用分离的布格重力异常反演得到了岩石圈三维密度结构.反演结果表明:青藏高原东北缘地壳密度结构特征有利于地震孕育发生和地壳物质侧向流动;地壳内,密度异常等值线走向与地表断裂走向基本一致,进入地幔后,密度异常等值线走向发生了顺时针旋转,这表明青藏高原东北缘地壳和地幔具有不同的构造运动模式,暗示该区可能发生了壳幔解耦;80~100 km深度上,P波速度异常较密度异常明显偏低,推测该区可能发生了部分熔融或者岩石含水量的增加;印度板块俯冲和周围坚硬块体阻挡联合作用,使得青藏高原东北缘形成了强大的区域构造应力场,并导致深部软流圈热物质上涌,为该区壳幔解耦、部分熔融和P波速度降低创造了条件.     

利用走时和波形拟合迭代反演阿拉善地壳速度结构及2015年阿拉善左旗5.8级地震震源机制

据中国地震台网测定,北京时间2015年4月15日15时39分,在内蒙古自治区阿拉善左旗（39.8°N,106.3°E）发生M_S5.8地震,震源深度为10 km.地震发生后多家机构对其开展了研究,本文使用喜马拉雅Ⅱ期布设在南北地震带北段的台站观测数据,通过走时反演和波形拟合反演的迭代,获得了该地区地壳一维速度结构,接着利用直达P波观测与理论走时差对震中位置重定位,然后反演地震的最佳双力偶解以及震源深度,最终得到了区域速度结构、地震的三维坐标、发震时刻以及震源机制解.结果显示,此次地震发生于世界时2015年4月15日7时39分26.718s,震中（39.7663°N,106.4304°E）,震源矩心深度18 km,矩震级M_W5.25,节面Ⅰ走向176°,倾角85°,滑动角-180°,节面Ⅱ走向86°,倾角90°,滑动角-5°.结合该区域断裂带构造运动分析,本文认为此次地震是左旋走滑破裂,略带正断分量,断层面是节面Ⅱ,走向为NEE（近E-W）向,发震构造为震中附近的E-W向隐伏断裂.     

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．     

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.     

华北及周边地区上地幔P波速度结构

本文基于层析成像方法研究了华北及其邻区(30°N~43°N,100°E~130°E)的上地幔P波速度结构.该区域是我国地震活动强烈的地区之一,曾多次发生破坏性地震,地质构造十分复杂.本研究采用中国数字化地震台网1996~2002年和中国科学院地质与地球物理所（IGGCAS）流动地震台阵2001~2003年地震记录中的P波走时,挑选了6870个地震事件,其中包括1382个区域地震事件,5488个远震事件.在对实际资料反演之前,进行了分辨率测试以确定反演结果的可靠性,对反演中不同参数对结果的影响做了分析,以确定最佳的的模型和参数.根据上述分析,以水平方向1°×1°,垂直方向以5 km、15 km、30 km为间隔划分网格,并建立初始速度模型,采用伪弯曲射线追踪方法计算走时和射线路径,通过基于LSQR算法的反演重建了研究区域40 km以下、480 km以上的三维P波速度结构.成像结果显示：（A）研究区域西南部的四川盆地北部在40 km以上为明显的低速异常,40 km以下一直到360 km均为高速异常;（B）华北盆地在90 km之上高速异常比较明显,而在120 km~360 km的深度,低速异常为区域主要特征,它与渤海湾地区的低速区连接,形成地幔楔,随着深度的增加,由于太平洋俯冲板块的影响,华北盆地和渤海湾地区下的高速异常突出.     

大同—阳高6.1级震群震源区及其附近地区地壳三维P波速度结构反演

根据大同地震遥测台网１９８９年－１９９４年记录的地震资料，采用代数重建法联合反演了大同一了高６．１级地震震源及区周围地区（ψＮ３９．５°～ψ４０．４°，λＥ１１２．５°～λＥ１１４．４°）地壳的三维Ｐ波速度结构，指出了这对揭示震孕震环境及条件的意义。     

地震台网的震中定位精度判据

用已出版的地震报告中的数据对震中精度进行了可靠且保守的估计。因为大量的地震研究依赖于地震定位报告,所以要估算地震定位误差。地震定位和参数估算大多数都是通过传统的线性反演方法用一维地球模型计算走时来获得。假设误差是高斯分布、零均值和不相关的,报告给出的定位结果是不精确的。遗憾的是,这种假设通常情况下是不成立的,特别对高置信度而言,不能真实估算定位误差。研究发现,地震定位精度与地震台网的几何形状紧密相关。我们利用两个确定震中位置的爆破形成近震台网(0°~2·5°)的定位判据。利用蒙特卡罗模拟台网几何,我们发现当近震台网符合以下判据时近震台网定位能精确到5km之内,具有95%的置信度:(1)250km以内有10个或更多的台站;(2)方位角小于110°;(3)次级方位角小于160°;(4)30km以内至少有一个台站。为得到近区域台网(2·5°~10°)、区域台网(2·5°~20°)和远震台网(28°~91°)的地震定位精度判据,我们使用了大量定位很好的地震和核爆炸数据。当超过局部范围时,我们发现次级方位角足以控制定位精度。当次级方位角超过120°时,定位误差将增加。当台站覆盖的次级方位角标准小于120°时,近区域台网的定位精度为20km,具有90%的置信度,区域台网和远震台网的定位精度为25km,具有90%的置信度。     

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.     

五大连池地区区域走时表研究

对黑龙江省区域数字地震台网建立以来五大连池火山区域所发生的天然地震,挑选出其中定位精度较高的85个地震,利用观测的地震波走时反演地下介质速度结构,在此基础上建立基于单层平均速度模型的五大连池火山区域走时表.试用结果表明,使用新走时表处理资料精度较J-B走时表有明显提高.     

云南地区远震 P 波走时残差与地壳和上地幔构造的横向不均匀性(英文)

本文测定了云南省电信传输地震台网中14个台站的远震 P 波走时残差。所用地震共235个,分布在震中方位角-80°至190°之间,共得走时读数约1600个。台站平均残差在0.49～1.18秒间变化,台网区域的总平均残差值为0.81秒。残差随方位角的变化大,P 波通过红河断裂和剑川—丽江裂断东部地区要比通过小江断裂东部地区早到0.70秒,而通过小江断裂西部地区要比通过红河断裂和剑川—丽江断裂西部地区早到0.74秒。滇中块体的地壳和上地幔比滇东和滇西块体有更高的 P 波速度。高速块体与康滇古陆区域对应,剑川—丽江断裂是扬子准地台西端的北西边界。由此推论,以剑川—丽江断裂为界,康滇菱形块体深处南部要比北部稳定,块体作为整体的运动主要局限于地壳某一深度之上。给出了具有方位角影响的台站 P 波走时校正参数。倍角方位角项 Cos2■的相角与由震源机制导出的地壳中的主应力方向对应良好。     

广东地区地壳地震波速不均匀性研究

利用广东"十五"区域测震台网自2007年以来的324个地震的直达Pg波及绕射Pn波(共8821个)走时资料,采用遗传算法在广东省范围内联合反演获得走时残差最小的整个研究区的一维速度结构(水平分层),以及上述324个地震的发震时刻和震源位置。在此基础上,缩小范围,同时考虑到地震台站和震中分布的实际情况,将整个研究区域分成7个小区,对每个小区域内传播的射线再次进行拟合迭代获得该小分区内走时残差最小的反演结果,最后通过对不同分区速度结构的"拼接"、"对比"以探索研究区内的三维速度结构和发生地震的深部构造背景。由此得出研究区域的地壳厚度为31.09 km,各层地壳厚度:沉积层为0.9 km、上地壳为13.3 km、中地壳为8.3 km、下地壳为8.6 km。从而总结出广东及其邻省的地震大多发生在上地壳层,即在14.2 km以上,有少数在中地壳层(14.2～22.5 km)。反演结果也表明,大多数地震震源位于高低速度体的过渡区域。     

南北地震带北段上地幔速度结构成象(Ⅲ)-应用和结果

根据地震波走时资料反演得出南北地震带北段地壳和上地幔速度结构,发现在该区上地壳存在三个近东西向的低速条带,其空间展布与该区内现今活动构速基本一致;上地幔速度分布显示在该区似有平行的北东和北西向低速条带相互穿插,总体呈现网状;海原—古浪断裂带在上下地壳及上地幔的速度结构中均表现出相应的低速带,表明它是切穿地壳的深大断裂。通过反演还发现青藏块体的东北部边界大致在天祝—兰州—静宁—千阳—略阳—江油一带。     

利用DE算法反演地壳速度模型和地震定位

利用差异演化（Differential Evolution）非线性全局优化算法,设计了一种反演地壳速度模型和进行地震定位的方法,并给出了反演结果的具体分析.利用有限差分算法计算速度模型的走时场,可以节省大量的计算量,加快计算过程.反演得到的地壳速度模型和地震的震源参数可以直接用于地震层析成像研究,还可以利用地震层析成像得到的三维速度结构对地震重新定位,从而得到较为精确的震源参数.地壳速度模型的反演方法也可以用于三维速度结构的反演.     

山东地区地震波一维速度模型研究

根据山东地区及其邻区2007—2011年间45次地震事件中的919条P波到时资料,利用Kissling方法得到了山东地区的一维速度结构,并对该地区的震中和P波一维地壳速度结构进行联合反演,重新定位后的地震走时残差均方根得到了一定程度的降低,在精度和深度方面都有了一定的提高。