腾冲全新世火山区P波和S波速度及其比值

９个发生于观测台网区域上地壳内的地震,用Ｐ波到时定位,从ＴＰ～Ｔs－Ｐ图得出高Ｖ Ｐ／Ｖs值,显示了低速Ｓ波存在的信息。在资料有限情况下,假设震中距不变,反演震源 深度,发震时,ＶＰ和Ｖs,得出ＶＰ＝５．９０ｋｍ／ｓ,Ｖｓ＝３．０４ｋｍ／ｓ,ＶＰ／Ｖｓ＝２．９４。Ｖｐ比区域的同深度平均Ｐ波速度６．０ｋｍ／ｓ低１．７％,Ｖs 比按弹介质的Ｓ波速度＝Ｖｐ／１．７３２低１２．４％。这种低速结果符合富含液性物质     

京津唐地区地壳结构与强震的发生──Ⅱ．S波速度结构

利用１９８６－１９９３年发生在京津唐地区的２５１６个地震的２１９２７个Ｓ波到时进行层析成像，得出：（１）公元１０００年以来研究区强震震中在下地壳的投影大多分布在低速块体内或低速块体与高速块体相交地带偏低速块体的一侧；（２）唐山地震震源下方的物质，波速比Ｖｐ／Ｖｓ呈现高值，推测呈部分熔融状态，有热物质流从莫霍界面的下方沿通向震源下方的断裂入侵的迹象。（３）黄骅坳陷中心区的上地壳呈现低Ｖｐ／Ｖｓ值，推测那里为水－汽转变的地热系，这与在该地区所测量的高热流值一致。冀中坳陷区的高Ｖｐ／Ｖｓ值反映出其地下物质可能呈部分熔融状态。     

腾冲火山及周边地区双差层析成像

利用云南腾冲火山地区15个固定台站记录到的7923次地震的P波到时资料,采用双差层析成像方法,反演得到腾冲火山及周边地区地壳及上地幔顶部三维P波速度结构和地震重定位结果.研究发现,腾冲火山区域地壳内存在明显的地震波低速区,P波速度低于整个区域地壳速度平均值超过15%,上地幔顶部存在规模较大的低速异常区.推测腾冲火山地区存在较大规模的地幔热物质上涌以及向地壳的侵入,热物质在地壳内以岩浆囊形式存储,并且壳内岩浆囊之间可能存在岩浆通道.通过联合反演获得的地震重定位结果显示,丛集地震位置更加集中,其展布特征与断裂构造具有显著的对应关系,表明研究区域断裂构造比较活跃.获得的高分辨率三维P波层析成像结果,为进一步认识火山地区岩浆存储特征以及地震分布与区域构造之间的关系提供了新的地震学依据.     

腾冲地区地壳速度结构的有限差分成像

利用流动台网和固定台站的地震观测数据,采用有限差分层析成像方法反演了腾冲及邻近地区的地壳P波速度结构,分析了腾冲火山区的岩浆活动和龙陵七级地震的深部构造成因.研究结果表明,腾冲火山区的地壳结构具有明显的非均匀性,浅表层偏低的速度主要为盆地内部的松散沉积层、新生代火山堆积及断裂附近的流体裂隙和热泉活动所致;5～15 km之间的高速体可能代表了早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难挥发的超铁镁质残留体;地壳深部的低速体则反映了熔融或半熔融的岩浆体,推断火山区下方的岩浆活动与龙陵七级地震震源区地壳深部的岩浆侵入来自同一源区--现今壳内岩浆活动的主要区域.龙陵震源区的地壳速度结构横向变化较大,怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧为高速特征,介质应变强度较大,为应力积累的主要载体;两断裂之间的低速区向下延伸至下地壳,可能与地壳深部的岩浆侵入有关;龙陵断裂和怒江断裂明显控制了这一区域的岩浆活动,七级地震正是发生在断裂下方的速度边界附近.地壳介质强度的横向变化导致了震源区应力积累的不均一性,深部岩浆的聚集和动力作用是龙陵地区发生强震的主要原因.     

青藏高原北缘地震波特征量动态变化与强震活动关系的研究

本文利用甘肃河西地震台网观测到的肃南南部地区１９８７年１月至１９９２年１０月间的地震记录资料，分析研究了青藏高原北缘地震波特征量动态变化与该区及邻近地区强震活动的关系。所研究的地震波特征量有Ｐ、Ｓ波速度Ｖｐ／Ｖｓ及其比值Ｖｐ／Ｖｓ；振幅比Ａｐ／Ａｓ；Ｐ波初始部分波形时间线性度ｒ和空间线性度α１、α２以及平均半周期Ｔｈ。所得结果表明，包括河西走廊中部及祁连山中段在内的青藏高原北缘地区的地震波特征量的动态变化可反映出震中距约在３００公里。内的７级强震及震中距约在２００公里以内的５～６级中强震前，由构造应力场变化引起的大面积介质性质的变化，因而可把它们视为强震和中强震的近源区或远场区地震波前兆异常。     

Mogi模型在长白山天池火山GNSS监测网布设中的应用

长白山天池火山地球物理探测结果显示,天池火山口附近8-10km深度下存在与高温物质或岩浆囊有关的低速结构。根据这一结果,利用Mogi模型对该深度岩浆囊变形产生的地表形变敏感区进行计算,结果表明,垂直变形敏感区主要集中在火山口周缘,水平变形敏感区位于距火山口中心5．6—7km处,这一结果对建立长白山天池火山GNSS监测网具有参考意义。     

唐山滦县震区的三维地震透射研究──中、上地壳速度层析成像

利用布设在唐山滦县震区３０ｋｍ×４０ｋｍ范围内的由８８台数字和模拟地震仪组成的临时台阵，接收来自不同方向６个炮点激发产生的莫霍界面反射波走时，重建了台阵下１—９ｋｍ深度的Ｐ，Ｓ波速度和Ｖｐ／Ｖｓ图像．结果表明。中、上地壳结构存在明显的横向不均匀性．北北东走向的滦县—卢龙断裂自地表向下至少延伸到８ｋｍ深度处，并向北西方向倾斜．中、上地壳存在着近东西向的低速异常条带．这两组构造控制着该区的地震活动．     

华北克拉通与兴蒙造山带体波走时层析成像研究

华北克拉通岩石圈破坏范围与机制、华北地区深部孕震环境以及华北—兴蒙地区的新生代火山成因是地球科学领域的研究热点。本文利用研究区范围内布设的固定地震台网和流动地震台阵所记录到的近震与远震走时资料,开展研究区体波三维速度结构研究,为克拉通破坏、板内地震和火山成因等研究提供深部地球物理证据。本论文首先简要介绍了华北克拉通和兴蒙造山带的地质构造背景以及前人在该区取得的地壳上地幔地球物理观测结果,并就远震层析成像中几个影响因素进行了对比验证分析。在此基础上,充分收集了华北地区176个地震台站记录的677个近震P波和S波走时数据,其中P波走时43 354条,S波走时30 407条;应用SIMULPS14,获得华北地区地壳P波三维速度结构和v_P/v_S波速比。同时还收集华北—兴蒙造山带范围内757个台站记录的965个远震地震事件,应用波形互相关技术,共拾取93 416条P波相对走时残差数据;并收集兴蒙造山带范围内382个台站记录的606个远震地震事件,90 724个P波相对走时残差数据;应用有限频层析成像方法,分别获得了华北克拉通和兴蒙造山带0~800km深度、0.5°×0.5°的P波三维速度结构。获得主要成果及认识如下:(1)张渤地震带孕震环境综合P波速度结构、v_P/v_S波速比结果揭示张渤地震带地壳内存在低速层,且具有高波速比特征,可能反映此低速层与幔源热物质的侵入有关。由于幔源物质侵入,使得地壳深部流体的供给量增加,在地壳发震层下长期存在的流体会影响断裂带的结构,降低断裂带的强度,使区域应力场发生变化从而导致断裂带上应力的集中,进而引发地震。(2)华北克拉通与兴蒙造山带深部结构特征在鄂尔多斯地块下方显示为整体的高速异常,并向下延伸至300km深度甚至更深,是鄂尔多斯作为稳定克拉通地块的表现,暗示克拉通西部块体岩石圈还未遭到破坏。在克拉通中部的山西裂陷下方揭示了一强的低速异常,该低速异常在400km以上深度表现明显,这一显著的低速异常可能是由晚中生代至新生代的岩浆活动引起的,与克拉通活化有关。与之形成对比的是,克拉通东部华北平原地区则表现为高速异常与低速异常交互分布的复杂特征,而燕山地区则为高速异常,表明华北平原地区有明显的岩石圈去根和减薄过程,燕山地区则没有发生该过程或此过程发生的现象不明显。兴蒙造山带速度异常分为东、中、西三个区域,其中东西两个区域为低速异常区,中部松辽盆地内部呈现以高速异常为主导、高低速异常混合分布的特征;松辽盆地上地幔呈现高、低速异常相间的特征,推测可能是松辽盆地岩石圈拆沉的反映;在盆地南部400km以下存在低速异常,该低速异常向下延伸至下地幔中,推测可能是下地幔热物质上涌的产物。(3)华北克拉通与兴蒙造山带新生代火山成因本文的研究结果还揭示了锡林浩特—阿巴嘎火山下方的低速异常局限于400km深度之上;但阿巴嘎火山在200km深度以上,存在明显的高速异常,推测阿巴嘎火山下方的高速异常可能与火山年龄古老,岩浆有不同程度的固结有关,而锡林浩特—阿巴嘎火山下方的低速异常暗示仍有岩浆体的残留。P波速度结构还表明了大同火山及其周边400km深度以上,存在明显的低速异常,且低速异常并没有贯穿地幔转换带到达下地幔,据此我们推测该低速异常可能与深部热物质的存在有关,可能并不是因地幔转换带/下地幔的地幔柱热物质上涌所致。大同火山下方低速异常与锡林浩特—阿巴嘎火山下的低速异常没有相连的迹象,这可能暗示大同火山与锡林浩特火山群具有不同的深部热源。五大连池与长白山和阿尔山具有不同的地下速度异常结构,也意味着它们的成因可能不大相同。其中,五大连池火山下方也有低速异常,但该低速异常向下延伸至150km左右,这个低速异常结构暗示着五大连池火山的热源较浅。长白山下方400km深度以上存在一低速异常,该低速异常体向下继续延伸甚至突破地幔转换带到达下地幔;推测该低速异常代表了热的、上浮的岩石圈地幔,被夹持在太平洋板块岩石圈下方,在太平洋板片俯冲作用下由缺口向上发生上涌,上涌过程产生减压熔融成为长白山火山,是形成长白山火山的深部源泉。阿尔山火山下方存在一低速异常,该低速异常延伸至约600km深度左右,甚至穿过地幔转换带延伸至下地幔,该低速异常有可能就是热物质的输送通道,是阿尔山地区温泉形成的深部原因。     

唐山滦县震区的三维地震透射研究──中、上地壳速度层析成像

利用布设在唐山滦县震区３０ｋｍ×４０ｋｍ范围内的由８８台数字和模拟地震仪组成的临时台阵，接收来自不同方向６个炮点激发产生的莫霍界面反射波走时，重建了台阵下１-９ｋｍ深度的Ｐ，Ｓ波速度和Ｖ_ｐ／Ｖ_ｓ图像．结果表明。中、上地壳结构存在明显的横向不均匀性．北北东走向的滦县-卢龙断裂自地表向下至少延伸到８ｋｍ深度处，并向北西方向倾斜．中、上地壳存在着近东西向的低速异常条带．这两组构造控制着该区的地震活动．     

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。     

Three-dimensional velocity structure and seismicity of Mt. Etna Volcano, Italy

A new set of three-dimensional velocity models beneath Mt. Etna volcano is derived in the present work. We have used P- and S-wave arrivals from local earthquakes recorded at permanent and temporary seismic networks installed since 1980. A set of 1249 earthquakes recorded at more than four seismic stations was selected for traveltime inversion. The velocity models obtained by using different data selection criteria and parametrization display similar basic features, showing a high P-wave velocity at shallow depth in the SE quadrant, in close connection with a high gravimetric Bouguer anomaly. This area shares a low V_p/V_s ratio. High P-wave velocities and high V_p/V_s ratios are obtained along the central conduits, suggesting the presence of dense, intrusive magmatic bodies extending to a depth of about 20 km. The central intrusive core is surrounded by lower P-wave velocities. The relocated earthquake hypocenters also display the presence of an outward dipping brittle region, away from the central conduits, surrounding a ductile zone spatially related to the high P-wave velocity anomalies located in proximity to the central craters.     

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.     

Merging active and passive data sets in traveltime tomography: The case study of Campi Flegrei caldera (Southern Italy)

We propose a strategy for merging both active and passive data sets in linearized tomographic inversion. We illustrate this in the reconstruction of 3D images of a complex volcanic structure, the Campi Flegrei caldera, located in the vicinity of the city of Naples, southern Italy. The caldera is occasionally the site of significant unrests characterized by large ground uplifts and seismicity. The P and S velocity models of the caldera structure are obtained by a tomographic inversion based on travel times recorded during two distinct experiments. The first data set is composed of 606 earthquakes recorded in 1984 and the second set is composed of recordings for 1528 shots produced during the SERAPIS experiment in 2001. The tomographic inversion is performed using an improved method based on an accurate finite‐difference traveltime computation and a simultaneous inversion of both velocity models and earthquake locations. In order to determine the adequate inversion parameters and relative data weighting factors, we perform massive synthetic simulations allowing one to merge the two types of data optimally. The proper merging provides high resolution velocity models, which allow one to reliably retrieve velocity anomalies over a large part of the tomography area. The obtained images confirm the presence of a high P velocity ring in the southern part of the bay of Pozzuoli and extends its trace inland as compared to previous results. This annular anomaly represents the buried trace of the rim of the Campi Flegrei caldera. Its shape at 1.5 km depth is in good agreement with the location of hydrothermalized lava inferred by gravimetric data modelling. The Vp/Vs model confirms the presence of two characteristic features. At about 1 km depth a very high Vp/Vs anomaly is observed below the town of Pozzuoli and is interpreted as due to the presence of rocks that contain fluids in the liquid phase. A low Vp/Vs body extending at about 3–4 km depth below a large part of the caldera is interpreted as the top of formations that are enriched in gas under supercritical conditions.     

Detailed crustal structure in the area of the southern Apennines–Calabrian Arc border from local earthquake tomography

We present a new seismic velocity model for the southern Apennines–Calabrian Arc border region with the aim to better define the crustal structures at the northern edge of the Ionian subduction zone. This sector also includes the Pollino Mts. area, where a seismic sequence of thousands of small to moderate earthquakes has been recorded between spring 2010 and 2013. In this sector a seismic gap was previously hypothesized by paleoseismological evidences associated with the lack of major earthquakes in historical catalogs.To perform the tomographic inversion we selected ca. 3600 earthquakes that have occurred in the last thirty years and recorded by permanent and temporary networks managed by INGV and Calabria University. Using for the first time the Local Tomography Software for passive tomography inversion (LOTOS hereinafter) to crustal analysis in southern Italy, we have computed the distribution of Vp, Vs, and the Vp/Vs ratio. The obtained velocity model, jointly evaluated with results of synthetic modeling, as well as with the hypocenter distribution and geological information, gives us new constraints on the geodynamical and structural knowledge of the study area.The comparison between the shallow tomography sections and surface geology shows good correlation between velocity patterns and the main geological features of the study area. In the upper crust a low-velocity anomaly of P- and S-waves is detectable beneath the Pollino Mts. area and seems to separate the Calabrian and southern Apennines domains, characterized by higher velocities. The distributions of high Vp/Vs ratio, representing strongly fractured rocks with likely high fluid content, clearly correlate with areas of significant seismicity.In the lower crust we detect a clear transition from high to low seismic velocities in correspondence with the Tyrrhenian coast of the study area, which may represent the transition from the thinner Tyrrhenian crust to the thicker one beneath Calabria. In this area, also characterized by a progressive detachment of a retreating lithospheric slab, the generation of a Subduction-Transform Edge Propagator (STEP) fault zone, that laterally decouples subducting lithosphere from non-subducting lithosphere in a scissor type of fashion, may have taken place. These conditions imply the existence of a kinematic decoupling which allows for differential movement between the Calabrian Arc and the southern Apennine chain. The low velocity anomaly separating the southern Apennines and the Calabrian Arc domain may be related to fluid upwelling occurring in correspondence with the northern edge of the Calabrian subducting slab.     

滇西地区中强地震前单台波速比的变化特征

本文应用地震波的运动学特征，以滇西腾冲台，洱源台为例，研究了滇西地区１９８２－１９９０年近十次中强震在地震前的波速变化，对提取该地区孕震的前兆信息作了初步的探讨。文中给出并讨论了这些中强震前的单台波速比异常的共同特征，以及单台波速比变化的时间进程和波速比异常的平面图象，得出：１．单台波速比的异常幅度一般在０．０４－０．１１之间；２．异常时间与震级大小有关；３．中强地震多发生在波速比异常区的边缘。     

山西中强地震前波速比异常研究

本文分析了大同－阳高６．１级（１９８９），５．８级（１９９１），忻州５．、１级（１９９１），侯马５．１级（１９８９）以及太原，运城１９８９－１９９１年几个４．０级左右地震前后的２０２次小震资料。结果表明：这些主震前都存在明显的地震波速异常变化，纵横波速比Ｖｐ／Ｖｓ表面为下降－回升的异常形态，负异常持续时间与震级大小相关；主震在岁异常结束后发生，滞后时间随区域地震震源深度增大而延长。同时，主震前还存     

山西地区的波速比（V_P/V_S）特征研究

利用山西台网的数字地震观测资料,采用单震多台和达法、多震多台联合测定法,对山西北部、中部和南部地区波速比进行分析研究,结果表明：在2010年1月24日的河津万荣4.8级地震、4月4日的大同4.5级地震和6月5日阳曲4.6级地震前均存在波速比下降现象,其中前2次地震发生在波速比下降过程中,第3次地震则发生在波速比异常恢复阶段。之后山西中部和北部的波速比处于低值,尤其是山西北部的波速比低值持续,说明山西省北部是比较危险的区域。     

芦山7.0级地震前单台波速异常变化研究

利用芦山7.0级地震震中周边台站(CD2、 MEK、 GZA、 MDS、 HSH、 JJS、 XJI、 DFU、 EMS、 JYA、 YGD)2009年1月1日至2013年4月20日记录到的近震资料, 采用单台波速比以及单台P波视速度、 S波视速度计算方法进行了波速分析研究。 结果表明, 自2010年底左右开始, 震中附近区域的CD2、 MEK、 GZA、 MDS、 HSH、 JJS台站同步出现了长达两年明显的P波视速度和S波视速度低值异常现象, 且异常现象都集中在龙门山断裂带及周边地区, 单台波速比也有不同程度的异常反应。 故多个台站同步出现长时间、 明显的单台视速度低值异常现象, 并且集中在某一断裂带附近时, 则有可能是大震孕育的先兆。