用多道反褶积方法测定台站接收函数

本文提出了一种在时间域用多道反褶积测定台站接收函数的方法, 以提高台站接收函数的测量精度与分辨率.在单道反褶积的基础上，选取若干个质量较好的远震P波波形事件，构成多道信号，以垂直分量为输入，径向和切向分量作为期望输出，依据最小二乘，设计多道滤波器，提取接收函数.合成地震图与观测地震图的检验表明, 多道滤波方法能有效地测定台站接收函数，特别是多道反褶积能够有效地恢复地壳上地幔间断面所产生的弱转换波震相.     

计算台站接收函数的最大熵谱反褶积方法

提出一种在时间域采用最大熵谱反褶积提取台站接收函数的方法，以最大熵作为自相关函数和互相关函数的递推准则，利用Toeplitz方程及Levinson递推算法，得到预测误差滤波系数的递推公式，从而计算台站接收函数．外推运算过程中，反射系数总是小于1，保证了最大熵谱反褶积的稳定性．时窗外数据熵极大提高了接收函数的分辨率．合成地震图与实测地震图的检验表明, 最大熵谱反褶积是一种在时间域测定台站接收函数的有效方法．      

利用接收函数H-k-c叠加方法研究新源地震台下方地壳厚度和泊松比

以新源地震台2016—2020年记录的震中距在30°～90°的远震波形数据为基础,用时间域迭代反褶积方法提取远震P波接收函数,采用一种具有谐波校正的广义接收函数H-k叠加方法H-k-c计算台站下方的地壳厚度及泊松比。结果表明H-k-c方法明显改善地壳厚度和泊松比的估计,新源地震台下方地壳平均厚度约56.3 km,泊松比约0.25。     

接收函数复谱比的最大或然性估计及非线性反演

利用Ｓｈａｍｗａｙ和Ｄｅｒ的多道最大或然性反褶积原理，讨论了从单台三分量远震Ｐ波波形中分离接收函数径向与垂向分量复谱比的方法．根据Ｔａｒａｎｔｏｌａ的波形反演理论发展了接收函数复谱比的非线性反演方法．本文的反演方法除了拟合接收函数的复谱比之外，还需拟合时间域中接收函数垂向与径向分量的初至振幅比．合成波形数据反演的结果表明本文方法的反演结果不依赖初始模型．利用该方法和ＣＤＳＮ台网兰州台记录的宽频带远震Ｐ波波形数据，研究了该台站的接收函数及其随方位角的变化．接收函数复谱比非线性反演给出了该台站下方１４０ｋｍ深度岩石层的Ｓ波速度结构，得到兰州台下方地壳厚度为５４ｋｓ，岩石层厚度为９４ｋｍ．     

基于远震P波接收函数计算巴里坤台站下方的地壳厚度和泊松比

从巴里坤地震台站记录到的连续地震波形数据(2010-01~2013-12)中截取震中距30°~95°,震级MS≥5.0共计282次远震波形数据。用时间域迭代反褶积方法提取远震P波接收函数,采用H-κ叠加搜索方法反演台站下方的地壳厚度和泊松比,结果表明:巴里坤台站下方的地壳厚度为42.6 km,泊松比值为0.31,这与前人的研究成果基本一致。     

远震接收函数方法及其在海域岛礁区地壳结构研究中的应用

远震接收函数方法从远震P波波形中提取出台站下方主要速度间断面的信息,是研究地壳、上地幔结构的有效方法。该方法通过拟合转换波波形来约束间断面深度和横波速度。传统的接收函数线性反演方法强烈依赖于初始模型的选取,其反演结果存在较大的不确定性,为此新的基于非线性的反演方法逐渐发展起来,另外,接收函数与面波联合反演以及S波接收函数方法的提出也在一定程度上降低了反演结果的非唯一性。接收函数方法在大陆区地壳结构的研究中得到了广泛运用,但对于海区和岛礁区的研究却非常缺乏,本文回顾了国内外一些岛礁区的接收函数研究实例,介绍了西沙群岛琛航岛的天然地震观测及其结果,探讨了接收函数方法在岛礁区地壳结构研究中的应用前景。     

稳定的频率域提取接收函数方法研究

频率域提取接收函数时引入“水准量”来代替垂向分量频谱中比较小的成分以保证反褶积结果的稳定性,却降低了精度,尤其对反映深部壳幔结构的低频信息影响较大;实际的等效震源时间函数长度是有限的,由于地震记录上后续干扰震相能量的影响,垂直分量波形往往比较复杂,若将其直接作为等效震源时间函数必然影响所提取接收函数的精度.针对以上问题,本文改进“水准量”的使用方法,并采取折中方案选取“水准量”和等效震源时间函数的长度,以便在频率域反褶积中得到稳定的接收函数,同时提高反褶积的精度.对观测数据的试验效果显示,本文方法提取的接收函数稳定性好、精度高,是一种有效的提取台站高质量接收函数的方法.     

利用接收函数探讨新疆几次中强地震的孕震位置

正地震发生前后孕震区的应力状态和介质属性会发生变化,监测地球内部介质变化,为研究地震的发生过程并发现地震前的异常变化提供了可能。由于难以直接深入地球内部进行测量,只能通过地震波分析来研究地球内部介质的变化,而地震波速变化能直接反映地下介质的应力状态和物质组成等物性参数。远震P波接收函数是,用远震P波波形的垂直分量,对径向分量或切向分量作反褶积得到时间序列,主要由直达波、     

井下、地表地震计记录波形对比——以松原地震台为例

分析了相邻井下、地表地震计记录的背景噪声及近震、远震波形特征,以及相关的振幅谱及近震、远震接收函数波形特征.结果表明,井下地震计记录的背景噪声比地表地震计小1个数量级,其近震、远震波形记录较清晰、简洁;井下、地表地震计记录的远震振幅谱和径向接收函数具有较好的一致性,但背景噪声、近震振幅谱、近震接收函数、远震切向接收函数...     

宽频带远震体波波形反演方法与青藏高原岩石圈速度结构研究

本文系统地研究了宽频带远震体波波形反演的理论与方法 ,发展了较频率域除法运算稳定、精度高、分辨好的 ,从远震 P波波形中提取接收函数的时间域反褶积方法 ;并利用青藏高原中美合作研究计划获得的准确可靠的PASSCAL宽频带数字化远震波形数据 ,得到了可信的台站接收函数 ,反演了青藏高原的岩石圈速度结构 ,获得了对深部构造的新认识 ,为揭示青藏高原的动力学演化过程、建立大陆动力学理论提供了可靠的地球物理证据。主要工作简述如下 :(1 )系统回顾了用天然地震研究地壳上地幔构造的两种主要方法 :即体波走时反演方法和体波波形模拟方…     

Receiver Function Estimated by Wiener Filtering

Wiener filtering is used to estimate receiver function in a time-domain. With the vertical component of 3-component teleseismic P waveform as the input of a Wiener filter, receiver function as the filter response, and radial and tangential components as the expected output, receiver function is estimated by minimizing the error between expected and actual outputs. Receiver function can be obtained by solving the Toeplitz equation using the Leviuson algorithm. The non-singularity of the Toeplitz equation ensures the stability of Wiener Deconvolution. Both synthetic and observational seismogram checks show that Wiener Deconvolution is an effective time-domain method to estimate receiver function from teleseismic P waveform.     

Receiver Functions from Autoregressive Deconvolution

Summary Receiver functions can be estimated by minimizing the square errors of Wiener filter in time-domain or spectrum division in frequency domain. To avoid the direct calculation of auto-correlation and cross-correlation coefficients in Toeplitz equation or of auto-spectrum and cross-spectrum in spectrum division equation as well as empirically choosing a damping parameter, autoregressive deconvolution is presented to isolate receiver function from three-component teleseismic P waveforms. The vertical component of teleseismic P waveform is modeled by an autoregressive model, which can be forward and backward, predicted respectively. The optimum length of the autoregressive model is determined by the Akaike criterion. By minimizing the square errors of forward and backward predicting filters, autoregressive filter coefficients can be recursively solved, and receiver function is also estimated in the similar procedure. Both synthetic and real data tests show that autoregressive deconvolution is an effective method to isolate receiver function from teleseismic P waveforms in time-domain.     

Receiver function estimated by maximum entropy deconvolution

Maximum entropy deconvolution is presented to estimate receiver function, with the maximum entropy as the rule to determine auto-correlation and cross-correlation functions. The Toeplitz equation and Levinson algorithm are used to calculate the iterative formula of error-predicting filter, and receiver function is then estimated. During extrapolation, reflective coefficient is always less than I, which keeps maximum entropy deconvolution stable. The maximum entropy of the data outside window increases the resolution of receiver function. Both synthetic and real seismograms show that maximum entropy deconvolution is an effective method to measure receiver function in time-domain.     

利用宽频带地震数据资料研究辽宁地区的地壳结构

通过收集辽宁省地震局数字地震台网34个地震台站记录的2008—2009年的60个震中距为30°~90°之间,震级6,信噪比较高的远震记录数据,采用频率域反褶积方法计算获得各台站的远震P波接收函数,并用H-Kappa叠加方法对获得的接收函数进行叠加处理获得各台站下方的地壳厚度以及泊松比。通过研究表明,辽宁地区的地壳泊松比在0.24~0.29之间,地壳厚度介于30~36km之间。     

鄂尔多斯地块东南缘地带Moho深度变化特征研究

鄂尔多斯地块东南缘是主要的历史强震活跃区,曾经多次发生6级或以上的强烈地震,其边缘边界具有较强的地震活动性.本文利用该区域内分布的固定台站数据记录的大量远震体波波形资料,应用频率域反褶积方法提取远震P波接收函数,由H-κ方法测定了各台站下方的Moho深度和V_p/V_s值.研究结果表明:鄂尔多斯地块东南缘的V_p/V_s值介于1.6~1.9之间.东缘的Moho深度介于33.4~45 km之间,太原断陷盆地附近的Moho深度较浅,最浅处为33.4 km;东部北段的延怀盆地、蔚县盆地、阳原盆地和南段的临汾盆地附近Moho深度变化不大,平均深度为40 km.而在东缘东侧,因存在着山西断陷带,导致块体边缘的Moho深度要小于块体内部的Moho深度.块体南缘的Moho深度介于31.0~53.1 km之间,自东段向西段Moho深度逐渐变大,从渭河盆地附近的31.0 km增厚至秦岭造山带地段的53.1 km.总之,鄂尔多斯地块东南缘地带的Moho深度和V_p/V_s值分布具有明显的分块特征,块体内部结构比较稳定,东缘东段地壳结构相对一致,东缘东侧与西侧地壳深度具有明显的差异性,从山西断陷以东向西地壳厚度逐渐增厚,很好地对应了其地质构造特点.     

Joint inversion of teleseismic P waveforms and surface-wave group velocities from ambient seismic noise in the Bohemian Massif

Joint inversion of teleseismic P-waveforms and local group velocities of surface waves retrieved from ambient seismic noise has been performed to model velocity structure of the crust and uppermost mantle of the Bohemian Massif. We analysed P-waveforms of 381 teleseismic earthquakes recorded at 54 broadband seismic stations located on the territory of the Czech Republic and in its close surroundings. Group velocities of Rayleigh and Love surface waves were obtained by cross-correlating long-term recordings of seismic noise. The basis for waveform inversion is the well-known methodology of P-to-S receiver functions constructed from converted phases. Due to instabilities in direct inversion of receiver functions caused by the necessity of applying deconvolution, we propose an alternative formulation to fit observed and calculated radial components of P waveforms. The joint inversion is transformed into a search for the minimum of the cost function defined as a weighted sum of waveform and group velocity misfits. With the use of the robust stochastic optimizer (Differential Evolution Algorithm), neither derivatives nor a starting model are needed. The task was solved for 1D layered isotropic models of the crust and the uppermost mantle. We have performed a sequence of inversions with models containing one, two, three and four layers above a half-space. By using statistical criteria (F-test) we were able to select the simplest velocity models satisfying data and representing local geological structures. Complex crustal models are typical for stations located close to boundaries of major tectonic units. The relatively low average P to S wave-velocity ratio is in agreement with the generally accepted view that the BM crust is predominantly felsic.     

用接收函数方法研究上海地震台阵下地壳结构

利用上海地震台阵16个台站记录的远震资料,采用接收函数线性反演方法,对台阵下的地壳速度结构进行研究,获得了研究区域内地壳厚度和地壳速度的分布特征。研究结果表明,研究区域Moho面深度约为33±2 km,Moho面深度基本不变,地幔顶部S波速度约4.4 km/s,地壳内没有发现明显的低速层。     

用宽频带远震接收函数研究青藏高原的地壳结构

为研究青藏高原的岩石层构造及其动力学过程,根据记录到的来自台站东北方向的大量宽频带远震林波波形资料,应用时间域的最大熵谱反褶积算法,得到了11个（全部）PASSCAL（地壳与岩石层的地震台阵研究计划）台站的接收函数．利用时间域广义线性反演的Jumping（跳动）算法,引入模型光滑度约束,并将合成地震图的Kennett完全算法及微分地震图的Randall快速算法用于接收函数的正演计算,由台站接收函数获得了各台站下方的一维S波速度分布．反演结果表明,青藏高原的Moho界面在班公-怒江缝合带附近存在明显的深度错断;在日喀则、拉萨、桑雄和安多等地的地壳内部,可以连续观测到三个显著的速度界面h1,h2和h3,其中h1和h2可以连续追踪到温泉、二道沟和不冻泉等地,而h3在班公-怒江缝合带以北消失;在日喀则、拉萨、桑雄、安多、二道沟和不冻泉等地有壳内低速层．关于班公-怒江缝合带附近Moho界面的错断现象,一个可能的解释是班公-怒江缝合带是印度地壳向欧亚下地壳挤入的前沿．