利用长周期面波研究华北地区地壳与上地幔结构的横向非均匀性

本文以太行山为界将华北地区分为东西两部分,东部为河淮块体,西部为鄂尔多斯块体.利用最小二乘法,从混合路径基阶瑞利面波群速度频散提取两块体的纯路径频散,并反演其地壳、上地幔的层状结构.所得结表果明,两块体的面波频散和地壳、上地幔结构存在明显差异.东部的河淮块体地壳较薄,地壳内平均速度比西部的鄂尔多斯块体壳内平均速度约低0.13km/s,壳内20km深度左右出现低速层;而西部的块体壳内速度成层递增,未见低速层出现.两块体上地幔顶部速度均偏低,地幔低速层的埋藏深度基本相同.但西部块体地幔低速层厚,且比东部块体地幔低速层的速度约低0.3km/s.     

利用长周期面波研究华北地区地壳与上地幔结构的横向非均匀性

本文以太行山为界将华北地区分为东西两部分,东部为河淮块体,西部为鄂尔多斯块体.利用最小二乘法,从混合路径基阶瑞利面波群速度频散提取两块体的纯路径频散,并反演其地壳、上地幔的层状结构.所得结表果明,两块体的面波频散和地壳、上地幔结构存在明显差异.东部的河淮块体地壳较薄,地壳内平均速度比西部的鄂尔多斯块体壳内平均速度约低0.13km/s,壳内20km深度左右出现低速层;而西部的块体壳内速度成层递增,未见低速层出现.两块体上地幔顶部速度均偏低,地幔低速层的埋藏深度基本相同.但西部块体地幔低速层厚,且比东部块体地幔低速层的速度约低0.3km/s.     

青藏高原及邻近地区地壳与上地幔剪切波三维速度结构

本文利用30个基准台所记录的238条长周期面波资料,经过适配滤波和分格频散反演,得到中国大陆及邻区147个分格10-105s的纯路径频散,进而反演出青藏高原及邻近地区深至170km的剪切波三维速度结构.研究表明,青藏高原中西部地区和东部地区的地壳平均厚度分别为70±7km和65±7km,地壳平均剪切波速度分别为3.55和3.62km/s,上地幔顶盖平均速度分别为4.63和4.61km/s; 岩石层厚度均为120±10km;东部地区下地壳内30-40km深度处普遍存在低速层;青藏高原及其东侧的上地幔低速层内有横贯东西且明显向上隆起的低速腔.滇西缅北地区的地壳厚45±5km,上地壳及下地壳内都有低速层;上地幔顶盖的速度为4.42km/s,比青藏高原本体及恒河平原都低.恒河平原地壳厚34±2km,速度平均为3.45km/s;上地幔顶盖厚86±10km,速度平均为4.63km/s,顶盖内55-83km深处有一个低速夹层.     

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.     

勒夫波群速度频散与太平洋地壳及上地幔三维构造

应用现代适配滤波频时分析技术对SRO/GDSN长周期面波记录进行处理,获得穿过太平洋盆地的117条波路径的勒夫波频散数据。我们用改进的分格频散反演方法,从混合路径频散数据中提取出对应于构成整个太平洋盆地的10°×10°分格的纯路径频散数据。所获得的18s到215s范围内的28个周期的太平洋勒夫波群速度的横向分布,揭示了速度随海底年龄的增大而逐渐增加的总趋势,以及其它变化细节。例如,对于同一等年龄线区而言,北太平洋及南太平洋的群速度要比中太平洋的低0.1-0.3km/s。在分格模型反演的基础上得出的深至300km的三维剪切波速度结构提供了太平洋盆地地壳及上地幔横向不均匀性的详尽的描述。     

用瑞利面波资料反演中国大陆东部地壳上地幔横波速度的三维构造

利用中国大陆东部21个台站的43条面波大圆路径上瑞利面波记录的双台资料,计算出双台间地震面波相速度频散,采用Tarantola概率反演的方法求得相速度频散曲线的分布,并由各处相速度频散曲线反演得到地壳上地幔的三维横波波速图像,进而得到中国东部地壳上地幔的S波速度结构.结果表明:我国大陆东部地壳厚度总体上呈东薄西厚的趋势,以105°E为界向西地壳厚度逐渐加深到55 km以上,其中有一个北东向的h形地壳厚度的坡度带.豫西及晋南地区为相对薄地壳的地区.大别山地区和泰山附近地区地壳变厚,但秦岭地区地壳不变厚.上地幔低速层上界面的深度在华北地区较浅,为80-90km,在鄂尔多斯、四川东部以及黔湘地区为120-130km.扬子地块东部及华南褶皱系中、东部上地幔顶部速度偏低使低速层的速度反差不明显.滇黔褶皱系的西部在200 km以内的上地幔中未出现低速层.     

青藏高原瑞利波相速度与深部结构的横向变化

利用中美合作在青藏高原布设的11台 PASSCAL 宽频带数字地震仪记录到的瑞利面波资料,测得青藏高原内不同块体的瑞利面波相速度(周期为10——120s),并反演了不同路径的地壳上地幔 S 波速度结构,发现青藏高原 S 波速度结构的横向变化显著.亚东——安多裂谷带的面波频散与相邻的块体差异最大,温泉至日喀则路径的相速度比其它路径的相速度明显偏高.该路径的地壳平均速度为3.79km/s,比其它路径的地壳平均速度3.40——3.50km/s高得多.青藏高原内不同块体的地壳中均有低速层存在,但低速层的厚度和速度不尽相同.位于北部的松潘甘孜块体。其地壳较薄约为65km,Sn 速度为4.48km/s,而且在约120km 深处的上地幔中存在一厚度为60km,速度为4.15km/s 的上地幔低速层.其它路径的上地幔速度相近,均没有明显的上地幔低速层出现.羌塘块体与拉萨块体的瑞利波相速度和 S 波速度结构极为相似,上地幔顶部的速度较松潘甘孜块体略高.在青藏高原广大地区中,地壳的平均速度低,普遍存在地壳低速层;上地幔顶部的横波速度为4.50——4.65km/s,上地幔中或者没有低速层或者低速层埋藏较深.      

缅甸弧及邻区的壳幔S波速度结构与动力学过程

用适配滤波频时分析技术处理了锡龙（SHIO）、清迈（CHTO）、昆明（KMI）和拉萨LSA）台记录的长周期数字化面波记录,获取了穿过缅甸弧及周边地区的530条路径的Rayleigh波频散,这些频散的周期范围为10.45～105.03 s.在此基础上,以分格频散反演方法从混合路径频散中提取了1°×1°网格内的纯路径频散,并且由网格内的纯路径频散反演出深达200 km的S波速度结构,最后重建了缅甸弧及周边地区的S波速度三维结构.所得结果表明：大致以实皆断裂为分界,其东部地壳波速较低,其西部地壳波速较高.印度-缅甸地区岩石圈厚度为110～130 km,上地幔顶部S波速度为43～4.4 km/s;而缅甸弧东侧的滇缅泰地块下方为一低速地幔柱上涌区,其宽度为150～200 km左右,这里的岩石圈厚度为70～80 km,上地幔顶部S波速度为41～4.2 km/s.另外,S波速度结构还反映出这一构造格局呈南北向的空间展布,并且与该区地震震源分布、断裂走向、火山分布有很好的对应关系.     

中国大陆及海域Love波层析成像

收集了研究区域(68°-150°E,5°-55°N)内33个数字地震台站记录的面波资料,利用多重滤波技术提取了4000余条路径上的Love波群速度频散曲线. 将研究区域划分成1°×1°网格,采取Occam反演方法得到了7.3-184s共43个周期的Love波群速度分布图;然后对网格结点进行S波速度结构反演,得出研究区域内420km深度内的地壳上地幔三维速度结构. 并采用Checkerboard方法对分辨率进行检验,得到横向的分辨率约为3°-5°. 研究结果表明:中国大陆地壳上地幔结构的横向不均匀性非常明显,内部结构与地表特征的相关性可以达到0-150km深度. 大陆地区东西分带、南北分块,块体的边界反映比较清晰.     

由长周期地震面波研究华南地区地壳和上地幔三维构造

利用中国27个地震基准台和世界标准地震台网 WWSSN 西南亚3个台站记录的中国大陆及邻近地区79个地震共238条路径的长周期面波资料,应用适配滤波频时分析技术和改进的分格频散反演方法,得到该地区147个44斜方格的纯路径群速度频散值,进而反演得到华南地区深至170km 左右的三维 S 波速度构造.结果表明:华南地区各一级构造单元之间有明显差异,一级单元内的次级构造单元也有一定差异.东部地壳较薄,由东往西逐渐变厚,厚度为30-43km 左右.地壳中 S 波平均速度,东北部最低,西部最高,约为3.48-3.68km/s,在大范围内未发现明显的地壳低速层.华南大部分地区存在上地幔低速层,低速层起始深度为75-106km 左右,低速层中 S 波最小速度约为4.28-4.38km/s.尽管华南大部分地区存在上地幔低速层,但各主要层位分界明显,层面平缓,在较大尺度地下构造横向变化较小,除西部褶断区、东南沿海断裂系等边缘区域为构造活动区外,华南主体的地壳上地幔构造仍属于较稳定的大陆块体构造.      

中国南北带地壳上地幔三维面波速度结构和各向异性

本文用长周期763地震仪面波群速度资料反演了中国南北带及邻区的三维速度结构.其中采集238条瑞利波和358条勒夫波混合频散曲线,使用均等显示滤波方法,并以4°×4°为一格将我国境内分为147格.用随机逆反演方法得到了研究区16格的纯路径频散.面波速度结构及演结果表明:1.莫霍界面深度一般在40-50km之间,最深达65km.总趋势是从东到西加深,且在南北带西侧南北两端向中部明显加深,东侧变化小.2.地幔顶部普遍出现很厚的低速层,上界面一般埋深60-80km.上地幔顶盖厚度一般为20-60km,速度为4.30-4.50km/s.3.研究区普遍存在各向异性,而且勒夫波和瑞利波速度的差值(V_SV-V_SH)的绝对值随深度有增大的特点,在南北带南部和西北部V_SV-V_SH各向异性现象更为明显.     

利用地震面波研究中国地壳结构

本文利用地震面波频散资料进行反演, 得到了中国各地区地壳结构的层状模型。中国地壳可以划分为青藏、蒙古、华北、华南和塔里木等五个大陆块体, 其频散曲线和地壳层状结构是彼此不同的.一般可以用沉积层、花岗岩层和玄武岩层来代表, 后四个区在上地幔和玄武岩层中的波速值比较接近.青藏和华北地区在地壳中的平均波速值较低, 地壳结构的纵横向变化显著, 康腊面不是稳定而明显的速度间断面, 某些部位上存在着低速层, 这两个地区的地震活动之所以十分强烈, 与上述地壳深部构造有直接关系.其余三个地区的地壳显示了类似稳定地台的某些特征.中国沿海地区的地壳可以大致以长江口为界分成南北两部分, 分属于华北和华南地壳.中国地壳厚度在东部为32——40公里, 青藏高原60——70公里.沉积层在塔里木盆地最厚, 达11公里, 其他地区一般为3——8公里.      

中国东南大陆及陆缘地带的瑞利波频散与剪切波三维速度结构

利用我国地震台站记录的瑞利波观测资料，通过适配滤波频时分析技术进行数据处理，获得了穿越我国东南及陆缘地区的瑞利波频散.使用随机反演理论取得了东南大陆及陆缘地带4°×4°网格的纯路径频散数据.在网格反演的基础上使用Harkrider的面波反演程序求得了该区剪切波的三维速度结构.结果表明：1.华南大陆Moho界面埋深为30-40km，并由西向东逐渐减薄，在陆缘与浅海地域为25-28km，具有明显的分区特征.2.上地幔低速层埋深为60-0km，变化幅度较大，这与深部断裂分布及深层过程有关，但NS向剖面上各界面的起伏变化均比EW向剖面平缓.3.东南陆缘是东亚大陆的海陆过渡带，在深部表现为Moho界面埋深和地壳平均速度降低的地带，地幔深部界面的起伏形态充分表明，深浅介质结构和物质耦合的不均匀性.     

THREE-DIMENSIONAL S-WAVE VELOCITY DISTRIBUTION BASED ON AMBIENT NOISE ANALYSIS IN EASTERN NORTH

We apply ambient noise tomography to continuous vertical component broadband seismic data between January 1, 2010 and December 31, 2011from the regional networks of 190 stations deployed by China Earthquake Administration in Hebei, Shanxi and Inner Mengolia. Ambient noise cross-correlations were performed to produce the Green's functions of each station-pair. Firstly, we used the multiple-filter analysis method to extract surface wave group and phase velocity dispersion curves from inter-station paths at periods from 7 to 40s. Then the study area was discretized into a 0.2°×0.2° grid to obtain the group and phase velocity distributions using O'ccam inversion method. After that, three dimensional (3-D) S-wave velocity structures from the surface down to 50km are inverted from group and phase velocities dispersion results. the results of S wave velocity distribution maps generally demonstrate good correlations with surface geological and tectonic features, and they also clearly revealed the lateral velocity variation in the crust. In the mid-upper crust, the basins are clearly resolved with low S wave velocity due to its thick sedimentary layer, and the Taihang and Yanshan uplifts show relative higher S wave velocity distribution. With the increase of depth (>30km), the S wave velocity distribution presents a contrary characteristic compared to that of the shallow layer, and the S wave velocity beneath the Taihang and Yanshan uplifts are much lower than basin areas, which is possibly correlated with the thickness of the crust. 3-D S wave velocity shows a low-velocity zone at~10~20km depth observed beneath the Tanshan-Hejian-Xintai-Cixian belt and Bohai Bay. the low-velocity zone at~20~30km depth beneath the Datong area may be associated with the thermal material in the crust-mantle. Our S wave velocity distribution maps clearly show that Taihang Mountains is not only the boundary of topography and tectonic zone, but also the transition zone of high and low S wave velocity.     

Shear Wave Velocity Structure of the Sinai Peninsula from Rayleigh Wave Analysis

The lithospheric structure of the Sinai Peninsula is shown by means of nine shear velocity profiles for depths ranging from zero to 50 km, determined from the Rayleigh wave analysis. The traces of 30 earthquakes, which occurred from 1992 to 1999 in and around the study area, have been used to obtain Rayleigh wave dispersion. These earthquakes were registered by a broadband station located in Egypt (KEG station). The dispersion curves were obtained for periods between 3 and 40 s, by digital filtering with a combination of MFT and TVF filtering techniques. After that, all seismic events were grouped in source zones to obtain a dispersion curve for each source-station path. These dispersion curves were inverted according to generalized inversion theory, to obtain shear wave velocity models for each source-station path, which is the main goal of this study. The shear velocity structure obtained for the Sinai Peninsula is shown through the shear velocity distributions with depth. These results agree well with the geology and other geophysical results, previously obtained from seismic and gravity data. The obtained velocity models suggest the existence of lateral and vertical heterogeneity. The shear velocity increases generally with depth for all paths analyzed in the study area. Nevertheless, in some paths a small low velocity channel in the upper or lower crust occurs. Along these profiles, it is found that the crustal structure of the Sinai Peninsula consists of three principal layers: upper crust with a sedimentary layer and lower crust. The upper crust has a sedimentary cover of 2 km thick with an average S-velocity of 2.53 km/s. This upper crust has a variable thickness ranging from 12 to 18 km, with S-wave velocity ranging from 3.24 to 3.69 km/s. The Moho discontinuity is located at a depth of 30 km, which is reflected by a sharp increase in the S-velocity values that jump from 3.70–4.12 to 4.33–4.61 km/s.     

东亚及西太平洋边缘海高分辨率面波层析成像

根据欧亚大陆及西太平洋地区58个数字地震台站约12000个长周期波形记录,挑选出4100条面波大圆传播路径,采用面波频散及波形拟合反演方法,对东亚及西太平洋边缘海地区(60°E-160°E,20°S-60°N)的地壳上地幔进行了高分辨率三维S波速度成像. 结果表明,从上地壳到70km深,在东亚东部及西太平洋边缘海地区为高速分布,西部以青藏高原为中心呈极低速分布. 自地中海经土耳其、伊朗、喜马拉雅山到缅甸、印尼群岛的特提斯汇聚碰撞带,显示为低速异常链. 从85km至250km深,在东亚东部及西太平洋边缘海,自北向南显示出一条巨型低速异常带,西部地区为高速异常分布.以东经110°E为界,东西两部分岩石圈、软流圈的结构与深部动力过程有着巨大的差异. 此界线以西主要是印度板块与欧亚板块碰撞引起的岩石圈汇聚增厚区,东部则主要是由于软流圈上涌(地幔热物质上升)引起的岩石圈拉张减薄区.