南美洲及周边洋盆的地壳和地幔顶部结构

给出了南美洲及周边洋盆一套新的地震波结构等值线图。这些图使用了新数据,因而更好地约束了地壳厚度、全地壳P波和S波的平均速度以及地幔顶部的地震波速度(Pn和Sn)。我们发现:(1)南美洲地壳厚度的加权平均值为38.17km(标准差为±8.7km),这比全球陆壳平均值39.2km要薄约1km;(2)南美洲全地壳P波速度的直方图呈双峰形态,其低峰值发生在缺失下地壳高速层(6.9~7.3km)的区域;(3)结晶地壳的P波平均速度(Pcc)为6.47km/s(标准差为±0.25km/s),这与全球平均值6.45km/s基本相同;(4)南美洲下方的Pn平均速度为8.00km/s(标准差为±0.23km/s),略低于全球平均值8.07km/s;(5)横贯智利北部与阿根廷东北部的地壳内存在一个P波和S波低速异常带,地理上正对应于纳斯卡板块浅俯冲部分[Isacks等在1968年首次提出的南美大草原(Pampean)平缓板块],同时也是一地壳拉张区域;(6)巴西克拉通的厚地壳一直延伸到委内瑞拉和哥伦比亚;(7)亚马逊盆地以及沿巴西克拉通西部边缘地壳可能由于拉伸作用而变薄;(8)东太平洋海床之下的地壳P波平均波速要大于其在西大西洋海床的数值,这可能源于较古老的大西洋海床覆盖了更厚的沉积层。     

青藏高原中东部地壳和上地幔顶部P波层析成像

为获取青藏高原中东部地壳和上地幔顶部的精细结构,本文基于1万4 484条天然地震的P波（Pg和Pn）到时数据,对青藏高原中东部地壳和上地幔顶部进行P波三维速度结构层析成像,获取了该区域内地壳P波、上地幔顶部Pn波的速度结构和地壳厚度信息。层析成像结果显示,青藏高原中东部地壳P波速度范围为5.2—7.2 km/s,上地幔顶部Pn波速度范围为7.7—8.4 km/s,地壳厚度范围为48.0—68.6 km,地壳和上地幔顶部存在强烈的横向不均匀性,与地质块体分布有较好的对应关系。地壳P波速度结构显示,研究区中、下地壳分布有较大范围的低速区,上地壳与中下地壳P波分布存在明显的差异:羌塘地块和巴颜喀拉地块在上地壳主要表现为高速异常,随着深度增加逐渐表现为低速异常;而柴达木地块在上地壳主要表现为低速异常,下地壳则表现为高速异常;柴达木地块和拉萨地块在上地幔顶部表现为较高的Pn波速度,最高约为8.4 km/s,而在巴颜喀拉地块和羌塘地块东部,Pn波总体上表现为低速,最低约为7.7 km/s。研究区内地壳厚度的总体特征表现为南厚北薄,其中羌塘地块东部和拉萨地块的地壳较厚,而柴达木地块和巴颜喀拉地块东部的地壳相对较薄,羌塘地块西部存在局部的地壳变薄现象,反映了印度板块对欧亚板块北向俯冲作用下的岩石圈变形特征。      

中长周期数字化面波记录与中国东南地区地壳结构

本文使用适配滤波频时分析技术首次对中国数字地震台网的中长周期面波记录进行处理,获得穿过东南地区的82条勒夫波频散数据.使用随机反演理论,获得了东南沿海地区4°×4°网格的纯路径频散数据.这些频散的周期为1.95-68.27s,弥补了长周期面波所不能分辨的浅层结构.在网格反演的基础上,使用Harkrider的面波及演程序得出了中国东南地区的地壳和上地幔结构,浅部可分辨到1km,深部可达80km.在分辨率保证的前提下得出东南地区深至80km的三维剪切波速度结构.     

华北地区上地幔顶部Pn波速度结构及其构造含义

利用20301条全国及区域地震台网的Pn波射线的走时资料,采用地震层析成像方法反演了华北地区上地幔顶部Pn波速度结构。结果表明,华北地区Pn波平均速度为7.92km/s,横向速度变化量从-0.21～+0.29km/s,Pn波高、低速异常区沿NNE向相间排列,从西向东有鄂尔多斯地块中部高速区、山西地堑低速区、冀中坳陷高速区、鲁西隆起及渤海湾低速区、郯庐断裂带以东高速区,华北地块商界除秦岭一带里高速异常外其余为低速异常。大同附近新生代火山区呈现较大的波速各向异性,快波方向呈NNE-SSW向;渤海湾周围也显示出显著的各向异性,并呈旋转趋势,反映了该区地幔流动变形的迹象。华北地区Pn波速度与大地热流之间具有负相关关系,Pn波低速异常区,对应着高热流值,如:山西地堑、渤海湾;而在Pn波高速异常区,对应着低热流值,如:冀中坳陷。这表明本区Pn波速度变化主要是上地幔顶部存在温度差异的结果。强震主要发生在低速异常区以及高、低速异常区的交界带上面的地壳内,在低速异常区发生的地震,其震源深度较浅;在高、低速异常区的交界带发生的地震,其震源深度较深。     

青藏高原东部的Pn波层析成像研究

利用INDEPTH/ASCENT台阵和其它布设在青藏高原的流动宽频带地震仪数据,反演了青藏高原东部和周边区域的上地幔顶层Pn波速度以及台站延迟.研究区域的平均Pn波速度是8.1 km/s,略高于中国大陆的平均Pn波速度.低速区主要分布在羌塘地块的西部和松潘-甘孜地块,高温异常的岩石圈上地幔很可能是导致这一低速区的原因.班公-怒江缝合带东端区域的Pn波速度达到8.35 km/s,这一高速区可能与向北俯冲的印度板块(东端)有关.另一Pn波高速区分布在祁连山和昆仑山之间,主要由柴达木盆地和共和盆地及其周边地区,两个并不完全连续的高速异常区组成,它可能对应于特提斯洋闭合时北部增生的克拉通地体;在后来的欧亚板块与印度板块的碰撞中,这一地体有可能阻挡了青藏高原向北的生长.相对密集的台站提供了高分辨率的速度结构横向分布和地壳厚度变化.台站延迟显示青藏高原北部和东部的地壳存在显著的减薄--松潘-甘孜地块东北缘的地壳厚度仅为约50 km,而羌塘地块东部唐古拉山地壳最厚,达到75 km,这可能是由于印度-欧亚板块碰撞引起的羌塘地块内部变形增厚所致.     

山西地区Pb震相记录特征研究

通过识别山西测震台网2016-2018年记录到的ML≥2.5地震事件波形Pb震相,获得山西地区不同震中距Pb震相的记录特征:山西地区Pb震相作为初至震相出现的最小震中距约80km左右,记录形态类似于正弦波,波形特征和Pn波相似,振幅比Pg波小,周期比Pg波大;Pb震相作为后续震相出现,一般呈锯齿状,处于Pn与Pg震相之间,周期较Pn与Pg波小,振幅稍大于Pn波,小于Pg波。通过识别Pb震相,采用在不同震中距范围内实测数据进行线性拟合的方法,得到其传播速度为6.815km/s。     

壳-幔过渡带首波传播特征

上地幔速度结构是影响Pn波几何衰减特征的主要因素，本文利用合成理论地震图方法，研究了壳-幔过渡带速度梯度对Pn波几何衰减特征的影响.结果表明，Pn波的衰减特征对上地幔的速度梯度十分敏感，如：1000 km处Pn波的振幅，在相当于将均匀上地幔经展平变换后的等效速度梯度(0.0013 s-1)模型下，约为在半无限空间上叠加一层的简单模型下的10倍；当震中距大于某一距离后，具有速度梯度模型下的Pn波振幅随震中距衰减的速度明显小于无速度梯度的半无限空间模型下Pn波振幅的衰减速度，速度梯度越大，衰减速度越慢，在某一距离范围内，振幅甚至有增大的趋势；当存在速度梯度时，Pn波的几何衰减随频率而变化.上述结果对深入理解Pn波在区域震中距范围内的衰减规律提供了理论依据.     

辽宁地区Pb震相识别及康拉德界面研究

本研究采用2012-2019年辽宁地震台网记录的ML≥2.5地震波形资料,利用理论走时与实际波形特征相结合的方法,从114条地震记录中拾取到269条Pb震相进行分析,结果表明辽宁地区易识别的Pb震相的周期小于Pn,振幅介于Pn和Pg之间,波形呈尖锐的锯齿状.使用修正后的辽宁地区速度模型计算P波理论走时发现,当震源深度大于11km,震中距在80～120 km时,Pb作为初至震相到达;震源深度小于11 km时,辽宁地区Pb只作为续至震相到达.Pb的频带比Pn宽,高频能量比Pn强,频带宽度和高频能量与Pg比较接近.Pb的拟合速度为6.9082 km/s,反演获得康拉德界面平均深度为23 km.通过射线路径勾勒出康拉德界面分布,证明康拉德界面在辽宁地区及渤海湾北部横向连续.     

三分向台阵数据的偏振分析

给出了一种三分向地震台阵数据偏振分析的技术，并应用于挪威南部NORESS台阵三分向拾震器记录到的一大组区域事件。仔细分析了区域震相Pn、Sn和Lg的偏振性质。该技术基于Flinn(1965)最先提出的一种时域算法，通过解协方差矩阵的本征值问题，在滑动时间窗内计算偏振椭圆，由运动椭圆导出表征质点运动的各种属性。通过对不同拾震器的协方差矩阵求平均，把上述方法扩展到了由多个三分向拾震器组成的台阵情况，这样，当噪声和地方散射效应不相关时，可使方差估计减小1／M(M为拾震器数)。此方法的一个重要特点是穿过台阵相干波前的相速度不需要有很高精度。数据分析的重要结果为：在整个短周期频带内，很好地确定了Pn和Sn的偏振；由Pn和Lg波动获得了源方位的估计及Sn和Lg波独特的偏振属性使得在多数情形下能把这些震相区别出来。     

新疆地区一维地壳速度模型研究

利用新疆区域地震台网观测到的2009年1月—2014年7月Pn、Sn、Pg和Sg震相数据,综合使用线性拟合、折合走时、PTD定深方法和HypoSAT定位方法确定该地区Pg、Pb和Pn的平均传播速度(v_(Pg),v_(Pb),v_(Pn))、康拉德界面和莫霍面的深度(H_(conr)和H_(moho))范围,以速度和深度步长分别为0.1km/s、1km精度迭代计算样本数据,通过对比分析计算结果与全国地震统一编目和3400模型下样本数据的定位结果后,确定RMS平均值最小的一维速度模型。在新模型中v_(Pg)、v_(Pb)和v_(Pn)分别为6.10km/s、6.70km/s和8.20km/s,H_(conr)和H_(moho)分别为26km、54km。通过检验对比,认为本文获得的新模型优于新疆地区现有的3400模型。     

川滇地区上地幔顶部Pn速度细结构

利用中国地震年报、四川和云南区域地震台网观测报告的23298个Pn波到时资料,反演得到川滇地区及周边的Pn波速度细结构及各向异性。结果表明:该区Pn波速度在7.7～8.3km/s范围内变化,横向变化较为明显,在滇西南部、腾冲火山区、攀西构造带,Pn波速度都明显较低,这些地区地震和构造活动十分活跃,且在地表观测到较高的大地热流值;另一方面较为稳定的地区,如:扬子地合中部,Pn波速度相对较高;研究区内最明显的Pn高速区位于成都东南部的四川盆地;上述结果说明该区Pn波速度与现代构造活动及地热活动存在较明显的关联。Pn各向异性的变化呈现出区域内岩石形变的复杂图像,从藏东块体经川滇菱形块体到滇西南部,Pn快波方向里左旋运动,这可能与印-欧板块碰撞挤压,致使青藏高原物质向东南方向逃逸有关。由此表明区域内壳幔间存在较强的耦合关系,由事件和台站的静延迟分布可以看出从青藏高原到中国东部地区地壳由厚减薄,这与人工地震测深所得到的地壳厚度变化具有较好的一致性。     

郯庐断裂带中南段及邻区Pn波速度结构与各向异性

郯庐断裂带是一条纵贯我国大陆东部NNE走向的巨型深断裂,其中南段及邻区(115°E—122°E,29°N—38°N)跨越了华北断块区、扬子断块区和华南褶皱系三大一级构造单元,由于其重要性和复杂性,长期以来一直是地学家们研究的热点.本文从国际地震中心(ISC)、中国地震台网及区域地震台网的地震观测报告中精心挑选出6381个Pn震相数据,用Pn波时间项层析成像法反演得到了郯庐断裂带中南段及邻区上地幔顶部Pn波速度结构和各向异性.结果显示,研究区上地幔顶部具有显著的横向非均匀性,相对于7.95km·s-1的平均速度而言,Pn波速度值在7.68~8.24km·s-1范围内变化.Pn波速度分布在郯庐断裂带中段和南段具有分段性:沿中段及周边存在一NE向低速异常带,低速可能是由于岩石圈的减薄和软流圈的高温物质沿郯庐带上涌导致;沿南段表现为一NNE向弱高波速异常带,作为高低速的边界带清晰地勾勒出了华北与扬子这两个不同块体,该边界在江苏域向华北地块NW方向凹进.Pn波速度各向异性的强弱与速度分布存在一定的相关性.总体上,如鲁西隆起及以南等低速区、茅山断裂附近的高低速过渡带,其速度各向异性较为强烈;而在具有高速异常的苏北盆地、合肥盆地等稳定区域下方其各向异性较弱.本文通过Pn波震相基本未能探测到郯庐断裂带中段的方位各向异性,推测是上地幔顶部被"冻结"下来的各向异性痕迹被软流圈热物质上涌这一强烈构造运动削弱所导致.南段具有与断裂伸展方向近乎平行的快波速方向.Pn波速度横向变化和强震活动存在一定关联.强震主要发生在Pn波低速异常区或高低速过渡带上.郯城8.5级地震震中位于中段和南段高低速过渡带,该区域也是速度横向变化最大的地方,最容易集中应力和产生应力差.     

泰安地区近震波速及地壳厚度的测定

本文第一部分选取泰安台473型地震仪1985—1990年记录的70个地震资料,通过计算,得到泰安台附近的地壳厚度为H=36.5km,直达波的平均传播速度:V_P=6.18km/s、V_s=3.55km/s;反射波的传播速度:V_(P11)=6.45km/s、V_(S11)=3.79km/s;绕射波的传播速度:V_(Pn)=7.95km/s;平均虚波速度:V_φ=8.34km/s;平均波速比K=1.74。第二部分选取了泰安台基式地震仪有SP′震相记录的地震21个,求出了泰安台附近的地壳厚度为37km,并分析了SP′震相在泰安台的记录特征,初步得到SP′震相可观测范围为25°—60°。     

吉林松原5.8级震群震相特征

选取2013年松原5.8级震群23个M_S≥3.0地震事件,通过地震波的振动持续时间、速度、周期、振幅等,进行震相识别,综合分析发现:该区域土层较厚,且震源相对较浅,面波较发育,波列的振动持续时间较长;地震震相主要以Pn、Sn、Pg、Sg、PmP、SmS为主:其中PmP、SmS震相在震中距70—110 km范围内较易识别;Pn、Sn震相在震中距150 km以上可较清晰的识别,随着震中距增大,Sn震相在震中距350 km以上将不易识别。     

青藏高原东北缘地区Pn波速度的横向变化

搜集整理了中国国家地震台网和区域地震台网记录的Pn波到时资料，利用层析成像方法分析了青藏高原东北地区上地幔顶部P波速度及其各向异性的横向变化．结果表明，该地区Pn波的平均速度偏高，为8.09 km/s；构造上稳定的柴达木盆地下面，上地幔顶部Ｐ波速度较高，而构造上比较活跃的山西地堑地区波速则较低．1920年发生海原大地震的地区，上地幔顶部是Ｐ波速度偏低的地区．一个值得注意的结果是，与天山挤压带上地幔顶部Ｐ波速度偏低的情况不同，在青藏高原东北缘的祁连山现代挤压变形带地区，上地幔顶部是Ｐ波速度偏高的地区．鄂尔多斯地块下面，波速度不均一，存在高低速的变化．这与该地块四周皆有强地震活动、地块本身可能有整体的构造运动有关．      

用数字台网的面波资料研究中国大陆的地壳上地幔结构

本文采用适配滤波频时分析技术对中国数字地震台网记录的长周期面波资料进行处理,获得了路经中国大陆的23条波路径的基阶瑞雷面波群速度频散曲线,频散曲线的周期从10.5秒至150秒。使用HARKRIDER面波反演程序反演了各条波路径的平均地壳上地幔结构。所得模型直至230km。深处仍有较好的分辨。根据所得结果将中国大陆划分为四个构造单元。各构造单元之间差异明显且在某些单元内部横向变化也很显著。     

吉林松原5.8级震群震相特征

选取2013年松原5.8级震群23个M_S≥3.0地震事件,通过地震波的振动持续时间、速度、周期、振幅等,进行震相识别,综合分析发现：该区域土层较厚,且震源相对较浅,面波较发育,波列的振动持续时间较长;地震震相主要以Pn、Sn、Pg、Sg、PmP、SmS为主：其中PmP、SmS震相在震中距70—110 km范围内较易识别;Pn、Sn震相在震中距150 km以上可较清晰的识别,随着震中距增大,Sn震相在震中距350 km以上将不易识别。     

沉积盆地台网稀疏地区中等强度浅源地震起始深度测定——以2013年前郭MS 5.8和2016年Fairview MW5.1地震序列为例

沉积盆地中的中等强度浅源地震起始深度不仅是地震成灾研究的重要参数,还是深地下工程开采诱发地震成因研究的关键信息.然而在台网稀疏、沉积层结构复杂的盆地地区,仅利用直达波到时,常常难以获得较为准确的地震起始深度.基于参考事件的Pn/Pg相对定位方法加入Pn震相,可以有效提高震源深度的测定精度.本文针对松辽盆地中2013年前郭M_S5.8地震序列以及Oklahoma州2016年Fairview M_W5.1地震序列,利用Pn/Pg方法测定了两个地震序列中较大地震的起始破裂深度.结果显示:在2013年前郭地震序列中,两个较大地震起始深度和质心深度均在3~5 km左右,震源机制中含有较大的非双力偶源成分.而2016年Fairview M_W5.1地震,主震起始深度约7 km,质心深度约8 km,5个较大的前震则深度分布在5~9 km.根据上述测定结果,推测2013年11月前郭M_S5.8地震序列可能与震源附近的注水活动有关,而2016年Fairview M_W5.1地震则可能由较远处注水活动触发.     

郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部Pn波速度与各向异性

为着重探讨郯庐断裂带鲁苏皖段的分段特征及其深部结构特征,本研究搜集增加了研究区内近几年的Pn震相数据.经挑选后采用了由2163个地震和301个台站构成的9156条射线,重新反演构建了郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部Pn波速度及方位各向异性分布.尔后,将速度反演结果与地形地貌、大地热流、强震活动及地壳厚度等进行了综合对比和分析;此外,还将Pn波各向异性与地震各向异性其他观测手段的结果展开了对比和讨论.反演结果的可靠性和分辨能力较前文有所提高,研究区上地幔顶部的非均匀性特征揭露得更为清楚,尤其是由Pn波速度揭露的郯庐断裂带分段特征与地质构造特征吻合得更佳.结果表明:(1)Pn波高、低速的分布与地形地貌呈负相关的关系,即山地隆起区呈低速分布,而平原地区表现为高速异常.(2)Pn波速度沿郯庐断裂带的分布具有明显的分段特征,本文的研究结果支持郯庐断裂带在研究范围内的上地幔顶部可细分为4个亚段.由上地幔顶部Pn波速度揭示的郯庐带分段特征与前人根据郯庐断裂带各段的地表地质构造特征给出的分段结果吻合,深、浅耦合的现象表明郯庐断裂带是一条贯穿地壳、深抵Moho面的幔源深大断裂带.(3)Pn波速度与大地热流呈负相关的关系.(4)Pn波速度的分布与强震的发生具有一定的关联性,强震大部分发生在Pn波高、低速过渡地带或者低速区域的地壳内.(5)在南黄海海域新发现一条NNE-SSW向展布的弱高波速异常带,该异常带被强震震中清晰地勾勒了出来,据此推测其下方存在一条切割Moho界面的幔源深大断裂.(6)Pn波各向异性的强弱与地质构造的活动性相关,活动性越强则各向异性强度越大.(7)由地震台站的时间延迟分布可以看出,研究区地壳厚度总体上自SE往NW逐渐增厚;最大厚度位于渤海湾盆地的北西部和西部.     

鄂尔多斯地块北部及邻区Pn波速度结构与各向异性

利用鄂尔多斯地块北部及其邻区2008—2018年期间固定台网的地震波形记录,手动拾取出高质量的Pn波到时资料,反演获得了研究区上地幔顶部的Pn波速度结构及各向异性。结果表明:鄂尔多斯地块北部及其邻区上地幔顶部的Pn波速度存在明显的横向不均匀性,与区域地质构造和地震活动相关;研究区内平均Pn波速为8.18 km/s,鄂尔多斯地块内部表现出大范围的高速异常,阿拉善地块的高速异常体中存在低速异常现象,河套断陷带、阴山—燕山造山带、银川—吉兰泰断陷带和海原—六盘山弧形断裂带区域均表现为显著的低速异常,河套断陷带下方存在向鄂尔多斯地块内部延伸的明显低速异常条带,大同火山群下方存在强低速异常;多数历史强震均发生在低速异常区或高低速异常过渡带上;鄂尔多斯地块内部Pn波各向异性快波方向西部为近NE?SW向,而东部为近NW?SE向,河套断陷带和鄂尔多斯地块西缘、青藏高原东北缘与阿拉善地块的交界带以及阴山—燕山造山带的各向异性快波方向总体均呈现为NW?SE向,而阴山—燕山造山带东部则呈NE?SW向。