第二影区地震震相到时特征变化浅析

运用国家台甚宽和超宽频带地震计记录的波形数据,对震中距介于105°～128°(即第二影区)的地震波形进行仿真处理,分析各台站地震波由地幔传播到核幔交界面时,各震相记录特征发生的变化.结果表明,当震中距增大到105°左右时,地震波进入到核幔过渡带这一复杂的低速层中,地震波能量衰减加快;P波与Pdif波震相未表现出明显的分...     

S波影区地震精确定位的研究

长期的地震观测发现,北京地震台记录到的S波影区地震存在定位误差大的现象.由于来自震中距9°～36°的地震经过了低速层,造成了S波不发育.所以S波影区地震多用LG波来确定震中距.造成影区地震定位偏差大的现象有两个原因:①长期以来多是用短周期记录来区分LG1和LG2,定位偏差较大;②有的影区地震,S波也少许发育,但用S波来定位也存在定位偏差大的现象.为此搜集了北京地震台记录到的影区地震,通过NCDSN仿真成SK记录,通过理论震中距的比较,找到了准确定位影区地震的LG2识别位置.     

基于三重震相拟合的华南地区上地幔P波与S波速度结构

利用中国数字测震台网（CDSN）记录到的台湾地区两个地震事件6°~30°震中距范围的三重震相波形资料,基于观测与理论波形拟合法,获到华南地区上地幔P波和S波的最佳波形拟合速度模型及其V_P/V_S比值.与AK135模型相比,华南地区410 km深度上方存在明显低速层：S波低速区厚度约为70 km,速度降为2%~5%;而P波低速区厚度为70~230 km,速度降为5%~6%.另外,410 km间断面整体表现为一个梯度层,厚度约为10~40 km,V_P跃增量为4.0%~5.4%,而V_S跃增量为2.6%~11.7%.研究区内,低速层的V_P和V_S异常值大小和410 km间断面速度跃变量由北向南逐步减小.结合以往的接收函数和地震层析成像结果,华南地区410 km间断面上方的低速区可能与太平洋俯冲板块脱水有关.     

基于P波三重震相的下扬子克拉通地幔转换带顶部低速层初探

本文基于中国地震观测台网记录到的震中距为10°~23°之间琉球俯冲区一个中深源地震的P波三重震相信息,研究了下扬子克拉通转换带顶部P波速度结构.通过射线追踪和理论地震图与观测地震波形的对比,发现下扬子克拉通下方的410 km间断面为一厚度20 km的梯度带,其上存在一由西南向东北变厚的低速层,厚度变化40~57 km,P波速度减低2.7%~4.5%.该低速层可以被认为是由于地幔橄榄岩部分熔融引起的.     

PKPdif波——内核低速层存在的地震学证据

<正>通过对中国数字地震仪台网(CDSN)宽频带数字地震仪记录到的30个,震中距在119.4°~176.1°间,震源深度h120 km的极远震记录的分析,识别出了PKP波在内外核界面(ICB)上的衍射波PKPdif。根据PKPdif的记录特征,对PKPdif波的成因和传播机理做了设想,设想在距地面约5156.1~5372.2 km的深度,即内外核界面下,有可能存在一个低速层。该设想试图解释PKPdif波在震中距120°Δ150°左右间,     

中天山和塔里木盆地下方地幔转换带顶部P波速度结构探测

本文基于中国数字地震台网记录到的2016年1月12日发生于兴都库什—帕米尔地区的中源地震P波宽频带波形资料,利用P波三重震相方法研究了中天山和塔里木盆地北部410 km间断面起伏形态及间断面附近P波速度结构.通过波形拟合,我们发现中天山和塔里木盆地北部410 km间断面下沉约10 km;410 km间断面上方存在由塔里木盆地向中天山P波速度异常逐渐减小的约70 km厚的低速层(-3%~-1%).该低速层可能是地幔转换区物质上涌并部分脱水熔融及热效应共同作用的结果.另外我们发现中天山东北部约10~100 km深度范围内存在局部低速异常(约-6%),其很可能是上涌的软流圈物质.     

河北红山台宽频带地震记录区域叠加研究

可靠的震相走时是地震预警技术中精确测定震源位置和发震时刻的基础,本文运用STA/LTA震相识别技术,针对单台（河北红山台）2009-2021年共计12年积累的地震记录进行叠加计算,得到了红山台记录到的区域地震各震相走时曲线。结果显示,震中距0°～50°范围内红山台共成像7种震相的走时曲线,分别为P、S、PP、SS、PcS、ScS以及R面波震相,且随着组合参数变化,叠加成像的震相种类、震中距范围、清晰度均有所不同。此外,通过绘制各震相走时曲线发现,震中距0°～15°范围内,P波、S波及R波走时曲线基本呈线性变化,震中距0°～15°范围内计算得到红山台区域地震P波传播速度为7.5 km/s左右,S波传播速度为4.2 km/s左右,R波传播速度为3.5 km/s左右,介于P波和S波之间存在一个震相的走时痕迹,波速为5.4 km/s左右。本工作对于提升红山台震中距≤1 000 km的地震预警定位精度有指导意义。     

利用数字地震记录研究唐山震区台下的P、S波速度结构

直接采集数字地震记录的原始 P波、S波记录波形 ,与利用 Haskell矩阵传递方法得到的理论综合地震图进行对比 ,通过不断调整介质模型 ,最后得到台站下方的体波速度结构模型 ,此方法中得到的 S波速度结构不同于通过其他波形转换而来的结果 ,而是同 P波一样从原始波形拟合而来 ,同时获得地震台下方 P、S速度介质模型 ,这为我们讨论地下介质的性质提供了更多的信息。数字地震波形资料取自于唐山市遥测地震台网陡河和滦县的短周期地震记录 ,共选用了震中距范围为 30～ 60°、震源深度为 1 0 0～ 60 0 km的 5个不同地点的深源远震记录资料。结果表明 ,台站下方的纵波和横波速度分层结构相当吻合 ,说明拟合结果相当可靠。两个台站下的地壳厚度均为 38km,速度结构在 1 3km的低速层处出现差异 ,滦县的低速层比陡河要更厚一些。两个台站的地壳速度结构都是高低相同 ,而且陡河的高低差异较滦县更为显著。唐山震区滦县部分的震源比陡河附近的浅 ,而 1 976年唐山 7.8级地震发生在陡河附近 ,可见地震的发生与壳内低速层的差异幅度有关。从泊松比高值来看 ,地幔顶部存在低速层 ,该区域是地幔上隆区 ,可能有部分熔融     

利用接收函数方法研究瑞丽-龙陵断裂两侧S波速度结构

利用研究区(23.9°～25.1°N,97.8°～99.0°E)内瑞丽—龙陵断裂两侧4个流动数字地震台记录到的宽频带远震P波波形数据进行接收函数反演,得到了台站下方0～100km深度范围内地壳、上地幔的S波速度细结构。结果如下:(1)在研究区内,以瑞丽—龙陵断裂为界,其西北侧Moho面深度为38～40km,东南侧Moho面深度约为38km。(2)断裂两侧地壳、上地幔S波速度结构存在显著差异,西北侧台站下方地壳和上地幔均存在大范围低速区;东南侧台站下方上地幔中无明显低速层,地壳内存在低速层,但范围和速度差都较小。(3)断裂两侧台站下方地壳和上地幔S波速度结构的较大差异,证明它们分属不同的构造单元。(4)研究区内的S波速度结构存在明显的横向非均匀性。     

陕北塌陷记录的区域特征研究

选取陕西省境内2011—2018年震级为M_L2.7—3.1的18个天然地震事件的287条记录和2013—2018年上述震级范围的20个陕北塌陷事件的185条记录,从时间域、频率域及时频域进行分析对比,总结出陕北塌陷记录区别于天然地震事件的特征:① 在时间域,就P波初动而言,塌陷的P波初动弱而平缓,只有极少数台的垂直向P波初动方向清晰,而天然地震的P波初动强而尖锐,垂直向P波初动方向清晰,有象限分布的特征;在体波特征方面,塌陷的体波周期要比天然地震的大;面波发育是塌陷区别于天然地震最显著的特征之一,即使震中距很小,塌陷记录依然有明显的短周期面波Rg波发育;在震中距＜50 km时,塌陷的振幅比A_S/A_P值要远远大于天然地震,且随着震中距的增大,A_S/A_P值变小并与相同震中距下天然地震的A_S/A_P值相近;相同震级,塌陷比天然地震尾波持续时间长,能量衰减慢。② 在频率域,塌陷的频率域较窄,主要为低频信号,集中在0—3 Hz内;天然地震的频率域较宽,低频信号较少;定义频带内频谱的方差与均值的比值为频谱变异系数α,塌陷的频谱变异系数α整体高于天然地震的。在震中距200 km范围内,塌陷的拐角频率f_c较天然地震小,集中在1—3 Hz,天然地震的拐角频率f_c在3—15 Hz均有分布。③ 从时频谱的对比可见,塌陷的主要频率成份为低频面波,而天然地震频率成份最丰富的为横波波段。      

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 ...     

芦山震区地壳三维P波速度精细结构及地震重定位研究

联合芦山地震序列5285个地震的50711条P波初至绝对到时数据及7294691条高质量的相对到时数据,利用双差地震层析成像方法联合反演了芦山震源区高分辨率的三维P波速度精细结构及5115个地震震源参数.反演结果表明,芦山主震震中为30.28°N,103.98°E,震源深度为16.38km,主震南西段余震扩展长度约23km,余震前缘倾角较和缓,主震北东段余震扩展长度约12km,余震前缘呈铲形,倾角较陡.芦山震源区P波三维速度结构表现出明显的横向不均匀性,近地表处的P波速度异常与地形起伏及地质构造密切相关:宝兴杂岩对应明显的高速异常,此异常由地表延伸到地下15km深度附近,而中新生代岩石表现为低速异常;大兴附近区域亦显示出小范围的大幅度高速异常,宝兴高速异常与大兴高速异常在10km深度附近相连,进而增加了芦山震源区的高低速异常对比幅度.在芦山主震的南西、北东两段速度结构存在着较大差异,芦山主震在水平向位于宝兴及大兴高速异常所包围的低速异常的前缘.主震南西段余震主要发生在倾向北西的高低速异常转换带上并靠近低速一侧,其下盘为低速异常,上盘为高速异常.而芦山主震北东段的余震主要分布在宝兴高速体与大兴高速体之间,主发震层向北西倾斜,主发震层上方的宝兴高速异常下边界出现一条南东倾向的反冲地震带,两地震带呈"y"型分布.     

西北太平洋俯冲地区410-km间断面上覆低速层探测

自20世纪90年代首次探测到410-km间断面上覆低速层以来,全球多个俯冲带和大陆克拉通地区都陆续发现了该低速层结构.对其特性及形成机理的探讨是深部地幔结构、物性和动力学研究的热点问题.本文聚焦于西北太平洋俯冲地区410-km间断面上覆低速层的探测及特性研究上.通过对发生于日本北海道地区两个中等深度地震区域波形资料的分析,利用三重震相波形拟合方法获得了我国东北及日本海西北部下方410-km间断面附近的P波速度结构.速度模型明确显示,410-km间断面上方存在厚~47±14 km,异常值~2%的低速层,横向展布近700 km.结合区域地震层析成像、矿物高温高压物理实验及动力学模拟结果,我们否定了"从下至上"的上涌热物质导致410-km间断面上覆低速层的模型;认为较老且快速俯冲的太平洋板块在地幔过渡带顶部脱水导致硅酸盐矿物的部分熔融,由于熔体密度较大能够稳定存在于410-km间断面之上,从而产生了观测到的横向展布较广的410-km间断面上覆低速层结构.     

唐山北部地区浅层一维剪切波速度结构初步研究

2019年8月2日河北省唐山市路南区某矿井区发生M_L2.4巷道塌陷,基于塌陷周边台站观测到的短周期瑞雷波,提取面波基阶群速度频散曲线,并利用迭代反演方法得到研究区域地下10 km深度范围内的一维剪切波速度结构,用于精定位分析。速度分析结果表明,研究区域浅表剪切波速度约为2.46 km/s;深度为2 km时,塌陷周边存在小范围的低速区,速度约为2.57 km/s;深度约为4 km时,剪切波速度达3.47 km/s;深度为5～9 km时,唐山东部沉积盆地内存在1个剪切波低速层。精定位分析结果表明,增加浅层速度模型有助于提高深度较小的地震定位精度;塌陷周边的低速区向下延伸近20 km,为地震多发区。     

基于密集台阵的青藏高原东北缘地壳精细结构及九寨沟地震震源区结构特征分析

基于青藏高原东北缘密集宽频带野外流动观测台阵以及固定台站资料,利用双差层析成像方法对地震位置和研究区的地壳速度结构进行了反演.最终用于联合反演的地震事件合计9644个.结果显示青藏高原东北缘速度结构具有明显的横向不均匀性.从整体上看,青藏高原地区表现为低速异常,鄂尔多斯表现为高速异常,而扬子地块亦表现为高速异常.不同深度处速度结构表现不一致,同一深度处P波速度结构和S波速度结构也有明显差异.由西秦岭北缘断裂带、临潭-宕昌断裂以及礼县-罗家堡断裂围限的地震活动强烈的区域中,P波速度结构由深度0 km时呈现的低速异常,逐渐过渡到5 km时高低速相间分布的特征;而S波速度结构在此区域中,由近地表0 km时高低速相间分布的特征,逐渐过渡到30 km时几乎表现为低速异常.2017年8月8日九寨沟7级地震所在的塔藏断裂、岷江断裂和雪山断裂围限区域,在深度20 km处的P波速度结构和周围存在明显差异,九寨沟地震处于高速异常与低速异常的过渡带内.此外,2013年7月22日发生在青藏高原东北缘的岷漳县6.6级地震,震源区所在的临潭-宕昌断裂附近的P波速度结构在15 km深度处也有明显特征,震源位置所在区域也处于高低速过渡带.该区域这种地壳内部高低速过渡带可能是应力比较容易积累而发生中强地震的一个重要场所.     

Crustal structure beneath the eastern part of the Coast Ranges (Diablo Range) of central California from explosion seismic and near earthquake data

Seismic refraction and near earthquake data of the U.S. Geological Survey for central California have been compiled into record sections along profiles and interpreted in terms of crustal structure. The profiles are located northeast of the San Andreas fault of central California and run parallel to the general structures. For the explosion seismic line through the centre of the Diablo Range, an uppermost layer (Franciscan formation) with P velocities of 3.6–5.0 km s^?1 decreases in thickness towards the northwest. The lower boundaries of layers with constant velocities of 5.75 and 6.8 km s^?1 are found at almost constant depths of 12 and 21 km, respectively. Between 21 and 26 km depth a well-defined low-velocity zone appears whose velocity is estimated as ～ 5.3 km s^?1 with the aid of a hedgehog inversion and the calculation of amplitudes. This zone is underlain by a layer 3–5 km thick with a velocity of 7.6 km s^?1. The upper-mantle velocity beneath the Moho at 29–30 km depth is 8.2 km s^?1. The near earthquake profiles, located ～ 20 km southwest and parallel to the explosion seismic line, follow more or less the Hayward and Calaveras fault systems. The velocity-depth distribution derived for the earthquake data is very similar to that found beneath the Diablo Range. However, the low-velocity zone at 21–26 km depth does not seem to exist everywhere along the line. The Moho is not disturbed beneath the Calaveras, Hayward and Silver Creek faults; it rises slightly from the Diablo Range towards the southwest.     

Great-circle Rayleigh wave attenuation and group velocity,Part III: Inversion of global average group velocities and attenuation coefficients

Average shear-velocity models for the upper mantle have been derived by controlled Monte Carlo inversion of global average Rayleigh wave group velocity (GAGV) data for periods between 50 and 300 seconds. GAGV data have been corrected for attenuative dispersion using a method based on the theory of Liu, Anderson and Kanamori. Two types of model bounds have been used with one- or two-layer low-velocity zones beginning at depths of 70 and 100 km. All models fitting GAGV data within one standard deviation have low-velocity zones in the 100–200 km depth range. Models with low-velocity zones beginning at 70 km, as well as 100 km, fit GAGV data within one standard deviation, so the average thickness of the lithosphere (taken as the depth to the top of the low-velocity zone) cannot be determined with precision.Global average models for shear-wave attenuation (Q^?1_β) have been derived from global average Rayleigh wave attenuation coefficients for periods between 50 and 300 s and average shear-velocity models. Zones of high Q^?1_β coincide with the low-velocity zones of all shear-velocity models, however, models with low-velocity zones beginning at a depth of 70 km have the highest-attenuation layer in the lower half of the low-velocity zone. Resolution kernels for these attenuation models show that parameters for layers shallower than the lower part of the low-velocity-high-attenuation zone are strongly coupled but are distinct from the lower part of this zone. This suggests that the deeper part of the low-velocity-high-attenuation zone is the most mobile part of the zone or that on the average, the top of the zone is deeper than 70 km.The average Q_β of the lithosphere, low-velocity zone, and sub-low-velocity layer (asthenosphere) are approximately 200, 85–110 and 170–200, respectively.     

表层沉积物特性对地震地面运动的影响研究

建立包含震源、沉积盆地和表层低速沉积层的二维模型,采用交错网格有限差分/伪谱混合方法求解地震波传播,讨论沉积层厚度和速度对地震地面运动的作用。结果表明:沉积层内产生的地震波的多重反射以及转换会引起地面运动持续时间的延长,它们的相干叠加会造成地面运动峰值的放大;随着沉积层速度的增加,多重反射与转换波的能量减小,地面运动持续时间减小,但是不同速度或者不同厚度的低速层模型均显示出一致的地面运动峰值放大特征。结果说明,在包含震源、沉积盆地和沉积层的模型中,沉积层对地面运动的作用机理更复杂。在实际应用中有必要同时考虑这些因素的综合作用。     

Crustal S-wave velocity structure of the Yellowstone region using a seismic ambient noise method

The Yellowstone volcano is one of the largest active volcanoes in the world, and its potential hazards demand detailed seismological and geodetic studies. Previous studies with travel time tomography and receiver functions have revealed a low-velocity layer in the crust beneath the Yellowstone volcano, suggesting the presence of a magma chamber at depth. We use ambient seismic noise from regional seismic stations to retrieve short-period surface waves and then study the shallow shear velocity structure of the Yellowstone region by surface wave dispersion analysis. We first obtained a crustal model of the area outside of the Yellowstone volcano and then constructed an absolute shear wave velocity structure in combination with receiver function results for the crust beneath the Yellowstone volcano. The velocity model shows a low-velocity layer with shear velocity at around 1.3 km/s, suggesting that a large-scale magma chamber exists at shallow levels within the crust of the Yellowstone volcanic region.