中国大陆上地幔顶部Pn速度结构

利用３９４７３条Ｐｎ射线的走时资料，采用地震层析成象方法反演中国大陆上地 幔顶部Ｐｎ速度结构．反演结果表明，中国大陆Ｐｎ平均速度为８．０ ｋｍ／ｓ，横向速度变化 量从一０．３０ ｋｍ／ｓ至＋ ０．３５ ｋｍ／ｓ．速度超过８．２ ｋｍ／ｓ的地区主要围绕在青藏高原的周边， 如：准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地及四川盆地；速度偏低的地区主要分布在川 滇西部，山西地堑及渤海湾，在雷州半岛及其以北的粤桂交界处可能存在速度低至７．８ ｋｍ／ｓ的低速区，总体看来，构造上稳定的克拉通地台具有较高的Ｐｎ速度，而构造上活动 的地区往往速度较低；挤压环境具有较高的Ｐｎ速度，而拉张盆地或地堑则具有速度低 的特点．在青藏高原东南部，快波速方向呈现旋转变化趋势，这可能与高原物质受印度 板块的碰撞挤压而向东南方向逃逸有关；渤海湾周围也有显著的各向异性，反映了该 地区存在地壳扩张及可能的岩浆活动．     

CT技术在新丰江台网中的应用

本文将层析技术中的ART和SIRT算法应用到地方台网资料的处理,针对震源定位对速度结构反演的影响,将ART和SIRT算法公式进行推广,联合反演速度—震源位置。数值模拟研究表明,在射线覆盖较好的地区,联合反演能够提高震源定位的准确度,较好地重建速度结构的真实图像,并比传统的矩阵方法大大减少运算所需机时及内存。对新丰江台网884个地震的S—P到时观测实例资料处理显示:在地震活动活跃的大坝附近的马蹄形区域,虚波速度相对较低,并延伸到5km左右的深处,而在地震活动、地质构造比较稳定的水库东部盆地以及西部洞源台站附近地区呈相对高速,震中的分布与新丰江地区NNW、NE走向的断裂带有密切的联系。     

云南及其邻近地区三维速度图象

利用地震层析成象法重建了云南及其邻近地区地壳、上地幔三维速度结构图象,成象结果表明:(1)地壳上部的速度图象与地表已知的地质特征明显相关,康滇地轴显著高速,形成了一个接近地表的高速岩体;文山州低速,速度约为5.40km/s.(2)地壳下部在北纬26-31°,东经100-104°长条带内有低速层存在,四川盆地的地壳比50km(?) 要浅.(3)层析成象结果不仅揭示了研究区域速度的横向不均匀性,也可以从地壳底部的速度图象大致看出红河断裂带的走向,沿红河断裂带两侧速度差异很大.(4)腾冲地区从25-110km 里有一低速柱,这可能是地幔玄武岩上涌造成的.(5)研究区域地壳厚度的轮廓大致是西边厚、东南薄.(6)从地壳底部的速度图象发现,5级以上的大部分地震都发生在速度梯度较大的地方,特别是高速、低速的过渡地区,低速区地震很少.(7)在450km 处,介质的横向不均匀性仍然很明显.     

云南及其邻近地区三维速度图象

利用地震层析成象法重建了云南及其邻近地区地壳、上地幔三维速度结构图象,成象结果表明:(1)地壳上部的速度图象与地表已知的地质特征明显相关,康滇地轴显著高速,形成了一个接近地表的高速岩体;文山州低速,速度约为5.40km/s.(2)地壳下部在北纬26-31,东经100-104长条带内有低速层存在,四川盆地的地壳比50km(?) 要浅.(3)层析成象结果不仅揭示了研究区域速度的横向不均匀性,也可以从地壳底部的速度图象大致看出红河断裂带的走向,沿红河断裂带两侧速度差异很大.(4)腾冲地区从25-110km 里有一低速柱,这可能是地幔玄武岩上涌造成的.(5)研究区域地壳厚度的轮廓大致是西边厚、东南薄.(6)从地壳底部的速度图象发现,5级以上的大部分地震都发生在速度梯度较大的地方,特别是高速、低速的过渡地区,低速区地震很少.(7)在450km 处,介质的横向不均匀性仍然很明显.      

二维地震波折射层析成象

给出了一种用地震折射波初至走时确定二维速度的迭代层析成象反演法。该反演法适用于源－接收器间距比常规剖面法密的折射剖面，它是以线性化问题的迭代解为依据，不仅能用于近水平界面的几何形态，而且也能用于连续速度变化的情况。每次迭代中用射击法进行两点间的射线追踪，来建立线性系统。速度场用速度梯度为常数的三角形单元定义，这样射线路径可解析计算。根据正问题的不同线性化公式对两种不同的反演方法作了研究。用线性化走时－速度雅可比行列式反演得出的结果比用更近似于一般级数展开法的慢度公式的结果好。分辨率的例子不仅揭示了源－接收器组合方式及速度结构对分辨率的影响，而且也揭示了射线的几何形态造成的水平向模糊不清和分辨率随深度降低。反演例子表明，使用较好的初始模型时，整体范数产生的解比用最小扰动法计算的解更接近真实模型。对不均匀射线覆盖产生的条纹作用及其排除作了实例说明。     

长江三峡地区基底层横向不均匀性

对三峡地区的Ｐｇ波非纵观测资料用地震层析成象方法进行了计算处理并对解释结果作了分析。简要阐述了地震析成象处理方法，地震走时数据的采集与分析等。基底面成象图给出了许多有意义的信息；该测区低速区的开矿要起因于岩性的差异及断层破碎带；基底面上存在３个ｖ〉６．４ｋｍ／ｓ的高速度区，面积最大的一个大体呈南北走向，位于黄陵背斜西南侧、向北进入背斜区，另两个分别位于黄陵背斜东则与测区西侧。     

南北地震带北段上地幔速度结构成象(Ⅱ)--数值模拟计算

本文在文献的基础上,详细地讨论了用代数重建法对南北地震带北段上地幔进行速度结构成象的数值试验的具体步骤及其结果,指出在目前地震台网布局及观测精度下,用研究区台站记录到的天然地震资料可以得到较好的成象结果。在反演计算中,地壳速度模型和莫霍面倾角的选取是直接关系到成象结果好坏的重要因素。     

中国大陆Pn波速度结构与强震孕育的深部背景

在作者以往工作的基础上，增加了中国地震年报（1997～1998年）、朝鲜以及我国各区域地震台网的数据，使Pn到时数据增加到近14万条，从中选取符合反演条件的8043次地震在581个地震台站上记录到的Pn射线99440条,重新作了中国大陆Pn波速层析成像,空间分辨率达到3°×3°. 文中将Pn波速度横向变化与活动地块的划分进行了对比,结果表明: Pn波速度横向变化与Ⅰ级活动地块区之间关系密切，大致以105°E为界，西部地区速度以正异常为主，其中西域地块区速度正异常最大，其次是青藏地块区，而滇缅地块区为负异常区；东部地区速度以负异常为主，华北地块区速度负异常最大，其次是东北亚地块区. 西部的地块区上地幔顶部Pn波速度各向异性的平均快波速度方向大体为NWW—SEE向;东部的地块区大体为NNW—SSE向，大致与相应的张应力优势方向一致. Pn波速度横向变化与强震活动间的关系也较明显，所有MS≥7.0的强震大部分发生在上地幔顶部Pn波速度的低速异常区上面的地壳内，少数发生在高、低速区域的过渡地带或两个高速区之间的相对低速部分.     

腾冲及其邻区地壳S波速度结构

利用腾冲及其邻区架设的23个台站的远震波形资料,应用接收函数及时间域的线性反演方法反演了各台站下方的S波速度结构,分析该区域的地壳速度结构特征,结果表明:腾冲及其邻区莫霍面深度为39 km左右,整个研究区域地壳厚度从南(32 km)到北(42 km)逐渐增加。不同深度的S波速度结构显示,腾冲附近的中下地壳(30 km附近)呈现为明显低速区,该低速区以腾冲为中心展布,范围约为30 km。低速异常区域与地壳内的岩浆活动和部分熔融物质有关,深部熔融物质为腾冲地区带来了丰富的地热资源。     

江西上地壳三维速度结构地震层析成像

江西地处长江中下游,横跨扬子地块和华南造山带,多次强烈的区域地质活动使其成为我国多金属、稀有金属的矿产基地之一,江西区域地质具有重要研究意义.地震层析成像是认识深部和区域构造的一种重要的手段.搜集了区域地质构造资料,建立了江西地区上地壳速度结构初始模型.筛选了江西地震台网监测的江西及邻区的634次地震事件,利用阻尼最小二乘法,对江西地区上地壳三维速度结构进行了成像,发现:广丰-萍乡断裂中部区域为全江西最低速度;九江至修水一带造山带具有低速特征,且呈条状;赣州至寻乌一带,也有大范围低速特征;高速区主要处于鄱阳湖至南昌盆地区域.     

渭河断陷地壳三维S波速度结构和VP/VS分布图像

利用陕西及邻省区域地震台网的观测数据,采用重叠元迭代重建层析成像技术,结合两点快速射线追综,对渭河断陷盆地地壳的S波速度进行了层析反演成像.并利用前期P波速度的研究结果,计算了该地区地壳的VP/VS分布.研究结果表明:(1)S波速度分布两个地区存在强烈的横向不均匀性,其一是陕晋交界的合阳、永济地区,二是铜川、泾阳地区,它们都位于不同构造单元交汇地带,差异运动显著,是新老地层交错的地区.(2)历史强震震中主要分布在S波的高速区及边缘地带;(3)在淳化、耀县、泾阳之间存在VP/VS高值区,最高达2.1.     

华北地区的地震层面成象

本文根据华北地区（东经110.5°-123.0°,北纬30.5°-41.5°）1981-1984年间7520条P波到时资料,利用正交投影法重建了该区的地壳和上地幔的三维速度结构,应用数字图象处理技术获得了不同深度（横切片）的速度图象。层面成象的结果表明:1.华北地区的地震波速度存在明显的横向不均匀性。2.华北地区的大地震几乎都发生在高速、低速区的过渡带上。3.深度为14km的层面速度图象与熟知的地质构造非常相似;深度为75km的层面速度图象存在三个明显的低速区,它们分别位于郯庐断裂带、太行山前断裂带和山西断陷带,这一结果有利于关于上述地区为大陆裂谷带的认识。 本文在获得三维速度图象的同时,还重新确定了该区的129个地震的震源位置。     

山西2015地壳速度模型研究

针对山西测震台网缺少适合本地区地壳速度模型的现状,在前人工作成果的基础上,基于山西测震台网2009～2014年间产出的大量震相数据,采用"线性拟合"和"折合走时"法分别确定了模型参数中速度和深度的波动范围;利用Hyposat定位程序,使用46489组模型,分别批量定位76个地震事件,并选取残差最小的一组参数作为山西2015地壳速度模型;最后运用批量定位比较残差、PTD测定深度和人工爆破等3种方法对山西2015地壳速度模型进行了验证。结果表明:在山西地区进行地震定位时,山西2015地壳速度模型相较于现有的修正J-B模型残差更小,精度更高,具有更好的适用性。     

Velocity structure of uppermost mantle beneath North China from Pn tomography and its implications

20301 Pn arrival time data are collected from the seismological bulletins of both national and regional seismic networks. Pn travel time residuals are tomographically inverted for the Pn velocity structure of uppermost mantle beneath North China. The result indicates that the average Pn velocity in North China is 7.92 km/s, and the velocity varies laterally from ?0.21 to +0.29 km/s around the average. The approximately NNE trending high and low velocity regions arrange alternatively west-eastward. From west to east we can see high velocity in the middle Ordos region, the Shanxi graben low, the Jizhong depression high, the west Shandong uplift and Bohai Sea low, and the high velocity region to the east of the Tanlu fault. In the southern boundary zone of the North China block, except for the high velocity in the Qingling Mountains region, the velocity is generally lower than the average. Obvious velocity anisotropy is seen in the Datong Cenozoic volcanic region, with the fast velocity direction in NNE-SSW. Notable velocity anisotropy is also seen around the Bay of Bohai Sea, and the fast velocity directions seem to show a rotation pattern, possibly indicating a flow-like deformation in the uppermost mantle there. The Pn velocity variations show a reversed correlation with the Earth's heat flow. The low Pn velocity regions generally show high heat flow, e.g., the Shanxi graben and Bohai Sea region. While the high Pn velocity regions usually manifest low heat flow, e.g., the region of Jizhong depression. This indicates that the Pn velocity variation in the study region is mainly aroused by the regional temperature difference in the uppermost mantle. Strong earthquakes in the crust tend to occur in the region with the abnormal low Pn velocity, or in the transition zone between high and low Pn velocity regions. The earthquakes in the low velocity region are shallower, while that in the transition zone are deeper.     

Velocity structure of uppermost mantle beneath North China from Pn tomography and its implications

20301 Pn arrival time data are collected from the seismological bulletins of both national and regional seismic networks. Pn travel time residuals are tomographically inverted for the Pn velocity structure of uppermost mantle beneath North China. The result indicates that the average Pn velocity in North China is 7.92 km/s, and the velocity varies laterally from ?0.21 to +0.29 km/s around the average. The approximately NNE trending high and low velocity regions arrange alternatively west-eastward. From west to east we can see high velocity in the middle Ordos region, the Shanxi graben low, the Jizhong depression high, the west Shandong uplift and Bohai Sea low, and the high velocity region to the east of the Tanlu fault. In the southern boundary zone of the North China block, except for the high velocity in the Qingling Mountains region, the velocity is generally lower than the average. Obvious velocity anisotropy is seen in the Datong Cenozoic volcanic region, with the fast velocity direction in NNE-SSW. Notable velocity anisotropy is also seen around the Bay of Bohai Sea, and the fast velocity directions seem to show a rotation pattern, possibly indicating a flow-like deformation in the uppermost mantle there. The Pn velocity variations show a reversed correlation with the Earth”s heat flow. The low Pn velocity regions generally show high heat flow, e.g., the Shanxi graben and Bohai Sea region. While the high Pn velocity regions usually manifest low heat flow, e.g., the region of Jizhong depression. This indicates that the Pn velocity variation in the study region is mainly aroused by the regional temperature difference in the uppermost mantle. Strong earthquakes in the crust tend to occur in the region with the abnormal low Pn velocity, or in the transition zone between high and low Pn velocity regions. The earthquakes in the low velocity region are shallower, while that in the transition zone are deeper.     

基于背景噪声的晋冀鲁豫交界地区瑞利波群速度层析成像

晋冀鲁豫交界地区位于华北克拉通的东南部, 研究该区地壳结构有助于进一步了解河北南部及其邻区地质构造演化特征、 发震机制、 发震规律。 本文收集了晋冀鲁豫交界地区两年84个地震台连续波形观测资料, 通过台站对波形互相关, 得到各台站对间的经验格林函数, 再利用图像分析技术提取瑞利波频散曲线。 本文基于面波直接成像方法得到不同深度剪切波速度结构。 结果显示, 该区部分速度异常与该区地表地质构造单元存在相关性, 速度异常呈区域分布特征, 山区和盆地呈现非常显著的速度差异, 浅层上地壳结构速度变化特征与沉积层厚度、 结晶基底埋深等区域构造密切相关, 中下地壳及上地幔存在不规则的速度异常, 与该区的地震发生存在相关性。     

鄂尔多斯块体周缘地区现今地壳水平运动与应变

位于青藏块体和华北块体之间的鄂尔多斯块体及其周缘地区是中国大陆构造活动最活跃的地区之一,从1300年至今,在块体周边断陷盆地和西南缘断裂带上发生了五次8级以上的地震.为了了解该地区现今地壳运动、应变状态以及断裂滑动分布,我们收集了中国大陆构造环境监测网络2009—2013年、国家GPS控制网、跨断陷盆地的8个GPS剖面等共527个流动站和32个连续站GPS观测数据,获得了高空间分辨率的地壳水平运动速度场,进一步用均匀弹性模型计算了应变率分布.结果表明,块体内部GPS站点向NEE方向运动,速度变化较小,应变率大多在(-1.0~1.0)×10~(-8)/a之间;山西断陷带构造运动与变形最为强烈,盆地相对于鄂尔多斯块体为拉张变形,应变率为(1.0~3.0)×10~(-8)/a,相对于东部山地则为挤压变形,应变率为(-2.0~-3.0)×10~(-8)/a,盆地西侧断裂(如罗云山断裂、交城断裂)以拉张运动为主,拉张速率为2~3mm·a-1,盆地东侧断裂主要以右旋缩短运动为主,速率为1~3mm·a-1;河套断陷带西部的临河凹陷处于较强的张性应变状态,应变率为(2.0~3.0)×10~(-8)/a;块体西南边缘处于压缩应变状态,应变率为(-1.0~-2.0)×10~(-8)/a,六盘山断裂存在明显的地壳缩短运动,速率约为2.1mm·a-1,速率在断裂附近逐渐减小,反映了断裂处于闭锁状态;相对于鄂尔多斯块体内部渭河断裂带为左旋运动,速率为1.0mm·a-1,盆地处在弱拉张变形状态.     

晋冀蒙交界地区的地壳厚度与泊松比特征

根据晋冀蒙交界地区固定台和流动台共计78个台站记录的高质量远震资料, 得到了共计6978个接收函数, 反演了晋冀蒙交界地区的地壳厚度与波速比结果。 结果显示, 研究区的地壳厚度在31~45 km, 变化幅度较大, 具有由东向西逐渐加厚的横向变化, 并且沿着东南—西北方向有渐变特征。 台站下方地壳速度比在1.63~1.90, 对应的泊松比在0.18~0.31, 具有明显的分块特征。 波速比相对较高的地区多为沉积盆地断陷中心地带及附近区域, 波速比较低的区域分布在太行山脉中段与吕梁山地区等隆起区域附近。 大同火山区波速比高于周边地区, 是火山剧烈活动引起地幔物质上涌的反映。 太行山山前断裂带附近的台站下方地壳平均速度比呈现由北向南逐渐减小的特征, 表明此区域地壳分层结构明显, 同时也反映了平原地区与山脉地区的地壳介质成分的差异。     

太原盆地及周边地区双差层析成像

山西断陷带位于鄂尔多斯与华北地块交汇处,是我国著名的历史强震活动带之一,尤其是断陷盆地中部区域,6级以上地震频发.本研究旨在揭示忻定盆地中南部、太原盆地及临汾盆地中北部交汇处的深部结构特征,分析盆地的形成和演化,探讨该区域孕震环境.利用山西地震台网观测数据以及固定地震台站融合流动台站得到的地震数据,共7455个地震事件,采用双差层析成像方法,反演得到了太原盆地及周边地区的三维P波速度结构及精定位结果.层析成像结果显示,忻定盆地、太原盆地的中上地壳为明显的低速异常,被高速的石岭关隆起隔开,深部结构特征相对简单.太原盆地、临汾盆地及灵石隆起之间的深部结构特征较为复杂,反映了两个盆地演化过程的复杂性.穿过忻定盆地的速度剖面显示,在中地壳存在明显的低速异常体,且大部分地震都发生在该低速体上方;穿过太原盆地北部的剖面显示,该区域在20~25 km深度范围内有较密集的地震分布,并勾画出交城断裂呈犁形的断层特征;穿过太原盆地中部的剖面显示,太原盆地自西向东沉积层逐渐减薄;穿过临汾盆地的剖面揭示,汾东断裂在浅部倾角较陡,随深度增加倾角逐渐变小,倾向向东.     

山西临汾流动地震观测台址P／S波速度结构测试

用单孔检层法测定山西临汾流动地震观测台址两个钻孔的P／S波速度结构,为研究地震观测台址速度结构对地震波接收效果的影响提供基础资料。与常规P／S波测井不同的是,在P波速度测试中采用高频24道水听器串共炮点接收,有效降低单点多炮接收因重复性问题带来的零时误差,提高P波速度测定的精度。该方法可为类似工程场址的高精度P／S波速度测试提供新途径。