中国东北地区噪声层析成像

中国东北地区是中国唯一的深震孕育区,获取该区的壳幔结构,对于研究板块俯冲、深震以及火山活动等有重要的科学意义.本文利用该区159个固定台站2011年1月至2012年6月和27个流动台站2011年1月至2011年6月间的垂向波形连续记录,计算了台站间的预估格林函数,并采用基于连续小波变换的时频分析方法,测量了双台路径上瑞雷波的群速度和相速度频散曲线.通过质量控制和筛选,最终得到了2204条路径上周期5~40 s的群/相速度频散曲线.检测板测试表明,反演结果可以达到2°×2°的分辨.利用Ditmar & Yanovskaya反演方法,我们得到了研究区（105°E-135°E,39°N-52°N）周期8~30 s的瑞雷波的群速度和相速度分布图.不同周期的群/相速度分布图,反映了不同深度S波速度的横向变化情况.研究结果显示：中国东北地区的地壳上地幔S波速度结构存在横向非均匀性.短周期（如8 s）的群/相速度分布与地表地质构造具有明显的相关性,具体来说,山区显示为高速,沉积盆地显示为低速;随着周期的增大（如15 s,22 s）,地形的控制作用相对减弱;较长周期（如30 s）的群/相速度分布与地壳厚度密切相关.     

蒙古中南部地区面波相速度层析成像

本文采用小波变换频时分析技术提取了1893条蒙古中南部地区双台间基阶Rayleigh波相速度频散曲线,通过对提取到的相速度频散进行二维反演,首次重构了蒙古高原中南部10~80s周期内分辨率为0.5°×0.5°的相速度分布图.结果表明,短周期相速度频散(10~20s)明显受地表地形控制,表现为杭爱—肯特山盆地为相对高速异常,而南部的戈壁带表现为相对低速异常;在30s到60s周期内,南部的戈壁带和北部的杭爱—肯特山盆地都显示出稳定的高速异常,而中部戈壁带则表现为低速异常.该低速异常区与新生代火山岩出露位置的一致性,暗示该低速异常可能与新生代火山活动有关.穿过蒙古高原中部的两条主要断裂带与研究区内的地震波速度分布具有很好的一致性,可能暗示两条断裂带一直延伸到整个岩石圈.此外,蒙古中南部地区的壳幔速度低于全球平均大陆值,且其相速度频散曲线与遭受破坏的克拉通,尤其大陆裂谷很相似,可能暗示着研究区具有薄的、活跃的岩石圈构造.     

陕西及邻区瑞雷波相速度层析成像

本文利用布设于陕西及其邻区的喜马拉雅二期流动地震台阵和区内的固定地震台网共计257个台站于2014—2015年记录到的连续波形资料,采用基于图像分析的相速度提取方法,得到了7 185条瑞雷波相速度频散曲线,反演获得了周期为5—40 s的瑞雷波相速度分布图像,其最小分辨率约为20 km。结果表明:各周期瑞雷波相速度图像具有明显的横向不均匀性,能够较好地反映出地壳及上地幔顶部的地质构造特征。周期为5—10 s的瑞雷波相速度分布与地表地质构造密切相关,且高低速异常的分界线与地块边界高度吻合;周期为15 s的瑞雷波相速度分布图像显示出,大部分断陷沉积盆地（渭河、天水等盆地）表现为低速异常,表明此区域的沉积层厚度较大;周期为20—40 s的相速度分布则受地壳厚度影响较大,青藏高原东北缘始终呈现出明显的低速异常,鄂尔多斯地块中、下地壳以高速异常为主,但周期为20—30 s的相速度低速异常区分布于青藏高原沿六盘山逆冲褶皱带并一直延伸至鄂尔多斯内部,由此推测该区域地下介质中存在一定程度的物质交换和融合。      

青藏高原东南部地区瑞雷波相速度层析成像

本研究收集了"中国地震科学探测台阵-南北地震带南段"项目325个流动宽频带台站于2011年8月至2012年9月记录的远震垂直向资料,利用双台法测得了3594条独立路径上的瑞雷波相速度频散曲线,反演得到了青藏高原东南部地区周期10~60s瑞雷波的相速度分布图像.空间分辨尺度图表明,在台站覆盖范围内的绝大部分地区横向分辨率达到50km.2D相速度分布图显示,青藏高原东南部地区地壳上地幔S波速度结构存在较明显的横向非均匀性.短周期(如10s)的相速度分布主要受地表沉积层厚度的影响.绝大多数地震发生在周期15s相速度图上的低速区或高低速的陡变梯度带附近,充分说明该区的强震活动与中上地壳速度结构的变化有直接关系.中等周期(如20~30s)的相速度分布主要与中下地壳速度结构、地壳厚度密切相关,小江断裂、松潘—甘孜块体呈现最显著的低速,可能暗示这两处的中、下地壳存在低速层.较长周期(如40~60s)的相速度分布与上地幔顶部热状态和构造活动(如岩浆作用)有关.滇西南地区表现为大范围的显著低速,可能暗示滇西南地区上地幔顶部物质存在部分熔融.不同构造块体下方的频散曲线,具有不同的相速度特征.腾冲火山下方的频散曲线在10~60s一直为较低的速度,尤其是到40s以后,相速度随周期的变大增速明显放缓,至60s比其他任何块体速度都低,暗示腾冲火山区下方的低速至少来自上地幔顶部(约100km).     

蒙古中南部地区基于天然地震的 勒夫波相速度层析成像

借助中蒙国际科技合作项目获取的宽频带地震台阵观测数据, 采用小波变换频时分析技术提取了蒙古中南部地区901条双台间基阶勒夫波相速度频散曲线. 通过对该曲线进行二维反演, 重构了蒙古中南部地区12—80 s周期内横向分辨率约为50 km的勒夫波相速度分布图. 结果显示, 蒙古中南部地区相速度分布存在一定的横向不均匀性. 短周期内(12—20 s), 相速度分布受地表地形的控制, 杭爱—肯特山盆表现为高速异常, 乌兰巴托盆地、 中戈壁带及南戈壁带均表现为低速异常; 中等周期内(20—40 s), 研究区相速度分布形态与短周期类似, 但横向不均匀性强度减弱; 中长周期内(40—70 s), 南戈壁带和杭爱—肯特山盆为低速异常, 中戈壁带为高速异常, 整个区域表现出南北低速异常夹中部高速异常的形态, 与瑞雷波中长周期速度分布形态显著不同. 结合中戈壁带分布大量新生代火山岩, 推测研究区域内存在较强的径向各向异性.      

大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的瑞雷波和勒夫波相速度层析成像

采用与作者2014年发表的“大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的勒夫波群速度成像”文章相同的资料,用频时分析提取5 000余条瑞雷波和4 000余条勒夫波相速度频散曲线,反演得到了8—32 s的瑞雷波和勒夫波相速度分布图像．结果显示,瑞雷波与勒夫波相速度分布具有很好的一致性．8 s的相速度分布与地表构造特征相吻合,造山带与隆起区均表现为高速,盆地因其规模不同而显示不同程度的低速．随着周期的增大,大别 苏鲁的高速带由强变弱,但始终存在．16—24 s的高速可能主要受到中地壳高速的控制,而32 s的高速则可能与上地幔顶部的高速有关．比较大别造山带与苏鲁造山带的平均频散曲线,发现大别造山带和苏鲁造山带的勒夫波频散曲线均高于AK135模型计算的理论频散曲线,而瑞雷波则没有这一现象. 这可能意味着两个地区有比较强烈的径向各向异性．      

噪声层析成像技术在豫西三门峡地区隐伏断裂探测中的应用

三门峡市位于豫陕晋三省交汇处,该地区发育有多条大型隐伏断裂．为进一步揭示三门峡地区隐伏断裂的分布特征及复杂的沉积环境,本文选取2018年10月—2019年8月期间,三门峡地区及邻区内47个固定台站和30个宽频带流动台记录的连续波形资料,采用波形互相关和叠加运算获得台站间格林函数,并用小波变换频时分析技术提取了2307条双台间基阶瑞雷波相速度频散曲线,最后采用噪声层析成像方法获得了研究区4～40 s的瑞雷波相速度分布图像．结果表明,4～10 s周期相速度分布受地表造特征影响较大,沉积盖层、盆地表现为相对低速,结晶基底呈现出相对高速;区内断层多位于高低速异常转换区,对速度异常分布具有一定的控制作用;区内M_S4级以上的地震主要发生于黄河以北,且主要分布在高低速度转换区及其邻近区域．     

中国东北地区地壳上地幔三维S波速度结构

收集了中国东北地区159个固定地震台2011年1月至2012年6月和27个流动地震台2011年1月至2011年6月间的垂向连续记录,根据噪声成像方法得到研究区（105°E-135°E, 39°N-52°N）较短周期（8~30 s）的瑞雷波群速度和相速度频散资料,再结合该区已有的天然地震长周期瑞雷波（36~145 s）的群速度频散资料,我们反演得到了中国东北地区200 km以浅深度范围内的三维壳幔S波速度结构,并得到了该区的岩石圈厚度分布图.结果表明：研究区中、下地壳S波速度结构的横向分布,在重力梯度带两侧有很大的不同,以东地区显示为大范围的高速,以西地区则呈现为大面积的低速;松辽盆地下方岩石圈地幔表现为显著的高速,岩石圈地幔底界面深度可能在90~100 km,薄的岩石圈盖层暗示东北地区的岩石圈可能发生了减薄;郯庐大断裂下方呈现出大范围的比较显著的低速特征,断裂下方上地幔顶部可能有热物质活动.     

蒙古中南部地区地壳上地幔S波速度结构初步研究

基于中蒙国际科技合作项目中获取的宽频带地震阵观测资料,利用提取到的周期为10~80 s的每个网格点瑞雷波相速度频散,反演得到了蒙古中南部下方地壳以及上地幔S波速度结构.结果表明:25 km深度处S波速度分布特征受地表构造形态控制,北部杭爱-肯特山脉为明显高速异常(约3.75~3.82 km/s),中南部戈壁沙漠为低速异常(约3.55~3.65 km/s);42 km深度处S波速度受地壳厚度影响,具有西北到东南逐渐增大的趋势,杭爱-肯特山盆下地壳相对较高的S波速(约4.1 km/s)是由盆地形成过程中拉伸作用导致盆地下地壳厚度减薄造成的;60~100 km深度范围内S波速度呈现南北高中部低的形态,分析认为中部戈壁低速异常与该地区新生代火山活动有关,而火山活动范围纵向上由中西部向中东部逐渐变深,横向由中东部向中西部逐渐变宽;此外,中东部地区地壳的隆起可能是由于火山活动引起的地幔热流上涌造成的.     

台湾地区的随机噪音瑞利波层析成像研究

本文使用的数据来源于2004、2005和2008年台湾CWBSN(Central Weather Bureau Seismic Network)的18个宽频带台站记录的数据,2008年中国国家地震台网的2个宽频带台站数据和日本MASN(MeteorologicalAgency Seismic Network)的1个宽频带台站数据.通过互相关方法提取瑞利波的经验格林函数,利用相匹配滤波的时频分析技术测量瑞利波相速度频散曲线.利用面波层析成像方法给出台湾地区8s、12s、16s、20s的瑞利波相速度分布图,结果较好地揭示了地壳内部、尤其是浅部地壳的横向速度变化.研究表明,短周期的相速度分布同地表地质结构、地形密切相关,滨海平原、屏东盆地以及宜兰平原为低速区,西部丘陵、中央山脉以及海岸山脉地区为高速区;不同周期的相速度分布图显示,整体上低速区随相速度周期的增大逐渐向东移,这与台湾地区地壳内部速度的分布特征和构造特征基本一致.此外,屏东地区一直处于低速区,这可能与该地区布格重力负值异常有关.     

High-resolution Rayleigh wave phase velocity maps from ambient noise tomography in North China

We presented high-resolution Rayleigh wave phase velocity maps at periods ranging from 5 s to 30 s in the northeast part of the North China Craton (NNCC). Continuous time-series of vertical component between October 2006 and December 2008, recorded by 187 broadband stations temporarily deployed in the NNCC region, have been cross-correlated to obtain estimated fundamental mode Rayleigh wave Greenos functions. Using the frequency and time analysis technique based on continuous wavelet transformation, we measured 3 667 Rayleigh wave phase velocity dispersion curves. High-resolution phase velocity maps at periods of 5, 10, 20 and 30 s were reconstructed with grid size 0.25° × 0.25°, which reveal lateral heterogeneity of shear wave structure in the crust and upper mantle of NNCC. For periods shorter than 10 s, the phase velocity variations are well correlated with the principal geological units in the NNCC, with low-speed anomalies corresponding to the major sedimentary basins and high-speed anomalies coinciding with the main mountain ranges. Within the period range from 20 s to 30 s, high phase velocity observed in eastern NCC is coincident with the thin crust, whereas low phase velocities imaged in central NCC is correlated to the thick crust. However, the low-velocity anomaly in the Beijing-Tianjin-Tangshan region displayed in the 20 s and 30 s phase maps may be associated with fluids.     

基于密集流动地震台阵的青藏高原东北缘及邻区Rayleigh波相速度层析成像

本文利用喜马拉雅二期台阵674个流动地震台一年的远震垂直向观测资料,获取了18491条独立路径上的Rayleigh波相速度频散曲线,并反演得到了周期10~80 s的Rayleigh波的相速度分布图.通过对比,本文与已有成像结果具有较一致的高低速分布特征,表明了本文结果的可靠性.结果显示,研究区的相速度分布存在明显的横向非均匀性.短周期(如10~15 s)的相速度分布与地表地形密切相关,中等周期(如20~40 s)的相速度分布受地壳厚度的影响较大.在长周期(如60~80 s),鄂尔多斯块体的高速比阿拉善块体更显著、完整,表明同属于华北板块的阿拉善地块,其上地幔结构并没有鄂尔多斯稳定.从短周期至长周期,与周缘地块相比,青藏高原始终表现出较明显的低速异常,可能暗示其具有较活跃的地壳上地幔结构.松潘一甘孜和北祁连块体的中上地壳均存在低速层.全球参考模型Crust1.0和Lithos1.0均不能很好地解释我们的观测频散,基于本文获得的相速度结果可在很大程度上对Crust1.0和Lithos1.0模型进行补充和完善.     

华北克拉通中部地区背景噪声成像

利用华北地区的流动与固定地震观测台阵在2007年1月～12月期间的垂直分量记录,采用背景噪声层析成像方法获得了华北克拉通中部地区6～40 s的相速度和群速度分布图像.成像结果显示研究区地壳以及上地幔的速度结构存在很大的横向不均匀性.8～16 s的相速度以及8～20 s的群速度分布图像清晰地勾绘出华北地区盆地和隆起之间的...     

中国东北地区高精度相速度层析成像及其构造意义

本文利用均匀布设于中国东北地区的48个中国国家地震台网固定台站所收集的5年期宽频带远震数据,利用双台法手动挑选出68642条高质量的面波频散曲线,并合成为1088条纯路径平均频散曲线.结合东北地区的密集流动台阵得到的背景噪声相速度频散曲线,本文反演得到了东北地区瑞利波各向同性相速度及方位角各向异性图像.长时间搜集并经过严格筛选的相速度频散数据有效地提升了结果的分辨率.短周期各向同性相速度结果主要受控于浅部结构,各大盆地均明显地表现为相对低速,而山区则为相对高速.40 s左右的相速度图像显示松辽盆地西北角有明显的高速.60 s以上图像中,松辽盆地分为较为明显的南北两部分:北部各向同性相速度值略低,且有明显的北西—南东向方位角各向异性;南部各向同性相速度值偏高,且方位各向异性不明显,可能说明盆地北部100 km以下存在速度较低、流动性较强的地幔,而南部该深度范围似乎对应高速、流动性较弱的地幔.结果似乎表明,松辽盆地西北角可能仍然存在不太厚的完整的岩石圈,但其他区域均已遭到不同程度的破坏.区域内各大火山区在相速度图像中均显示为相对低速,长白山下方在短周期到长周期图像中均显示为较强的低速;五大连池火山群从25s到60s存在较明显低速;大兴安岭—带哈拉哈和阿巴嘎火山群的低速可延伸至120 s.同时,五大连池、哈拉哈和阿巴嘎火山在60~100 s的范围内的低速"根"通过松辽盆地下方各向异性为北西—南东向的低速结构与东部长白山火山的低速"根"相连,显示区域内的新生代火山活动很可能与长白山下方热物质的上涌有关.     

蒙古中南部地区地壳各向异性及其动力学意义

利用蒙古中南部地区布设的69套宽频带数字地震仪2011年8月—2013年7月记录的远震事件,使用时间域反褶积方法提取接收函数,并挑选高质量Pms震相,通过改进的剪切波分裂方法对研究区地壳各向异性参数进行了研究,最终获取了1473对各向异性参数.经过统计分析,有48个台站可以归纳出两个方向的各向异性,11台站得到单个方向的各向异性,而剩余10个台站各向异性方向比较发散.结果显示,各向异性在蒙古中南部地壳中呈不均匀分布,有54个台站得到了NE-SW向各向异性,快波偏振方向平均值为N58°E±16°,与最大水平主应力σHmax方向和区域内主要断层走向一致,说明这部分地壳各向异性的主要成因存在于上地壳,可能与流体填充的微裂隙有关.而NW-SE向各向异性在53个台站被观测到,各向异性方向变化范围平均N132°E±16°,与研究区大部分SKS分裂快波方向具有较好的一致性,说明下地壳成岩矿物晶体定向排列是各向异性的主要成因.研究区地壳各向异性的分层特征总体上支持岩石圈受到NE-SW向挤压的动力学模型.