宽角反射地震波走时模拟的双重网格法

在研究地壳结构的人工源宽角反射地震资料解释中,常规宽角反射波走时和射线路径计算大都假定地壳模型为层状块状均匀介质.为了逼近实际地壳结构模型,要求模型尺度较大,为了提高地震资料解释的可靠性,须减小模型离散单元的尺寸,但同时计算量大大增加,使资料解释的效率较低.为此,本文尝试同时提高宽角反射地震资料解释效率和可靠性的方法,即使用双重网格计算宽角反射地震波走时和射线路径的最小走时树方法.双重网格法在均匀介质内部仅计算大网格节点,在速度变化点、震源点和检波点区域,同时计算小网格节点;在界面边界点使用比介质内部节点更大的子波传播区域.模型计算结果表明,对于大尺度的层状块状均匀介质模型,在保证精度的条件下,本文所提出的双重网格射线追踪方法的计算效率比单网格方法显著提高.     

一种弱各向异性介质地震波群速度的近似表示新方法

地震各向异性介质的群速度是关于相角的复杂函数,将其表示成射线角形式较为困难,这给地震各向异性分析以及走时正演模拟等带来诸多不便;另一方面,观测资料表明实际地球介质的地震各向异性通常较弱,这为用射线角近似表示地震波群速度提供了可能.本文基于以射线角近似表示相角的思想,提出了一种弱各向异性条件下,群速度射线角近似表示的新方法.计算表明,在弱地震各向异性条件下,新方法在很宽的射线角范围内,对三种地震波的群速度都能很好地近似,在准SV波计算精度方面显著优于目前通常使用的近似方法.     

华北上地幔各向异性研究

对华北地震科学台阵的200个宽频带和甚宽带地震台站所记录的远震SKS(SKKS)波形资料作偏振分析,采用最小切向能量的网格搜索法和叠加分析方法求得每一个台站的SKS(SKKS)快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,并结合已发表的固定台站的结果,获得了华北上地幔各向异性图像.从得到结果看,华北东部各向异性快波方向基本为NWW-SEE方向,而西部的快波方向转到NW-SE或NNW-SSE.快、慢波时间延迟范围是0.50~1.47 s,华北西部的平均快、慢波时间延迟小于华北东部.在华北东部,快波方向与绝对板块运动(APM)方向基本一致,预示了NWW向的软流圈地幔流是引起该区域上地幔各向异性的主要原因,它使得上地幔橄榄岩等晶体的晶格优势取向沿地幔物质流动方向,从而导致了NWW趋向的快波方向.然而,在稳定的西部,快波方向既不与绝对板块运动方向一致,也不与构造走向一致,这种弱各向异性很可能是遗留在古老克拉通的厚的岩石圈内的"化石"各向异性.     

大别—苏鲁及邻区上地幔的各向异性

大别—苏鲁是扬子与华北的碰撞造山带,对该地区上地幔各向异性的研究有助于了解该区的地幔动力学机制.本文选用了中国数字化地震台网和区域数字地震台网(山东、安徽、江苏、河南、湖北)三分量宽频带的远震地震波形数据,分别采用最小能量法和旋转相关法,对大别—苏鲁及邻区进行剪切波偏振分析,计算了研究区台站下方介质的各向异性分裂参数:快波偏振方向(Φ)和快慢波延迟时间(δt).本文研究结果发现,研究区内快、慢波延迟时间0.5~1.63 s,推测各向异性层深度为57.5~187.6 km,由软流圈和岩石圈地幔的各向异性共同作用引起.快波偏振方向在4个不同构造区表现出不同的特点:华北板块快波偏振方向为近E-W向,根据地质资料,我们分析认为华北板块的各向异性受地幔软流圈流动的影响明显;大别造山带各向异性平行于大别主构造,反映造山过程中岩石圈物质沿大别造山轴部NW-SE向迁移的特点; 在大别南侧和东侧的扬子板块快波偏振方向分别表现为近垂直于造山带走向和NEE-SWW,苏鲁造山带各向异性结果为NEE-SWW,与地表构造有一定的夹角,同时与板块运动方向相差较大,分析认为扬子板块和苏鲁造山带各向异性是由地幔软流圈流动和印支—燕山期构造运动残留在岩石圈地幔的"化石各向异性"共同作用的结果.     

沧州地区地壳上地幔的远震P波三维速度结构成像

利用架设在沧州地区的20台流动地震台站于2006年12月至2010年7月间记录的271个远震事件,读取的2308个P波到时数据,采用地震层析成像方法反演得到沧州及其邻区(38.0°N～39.0°N,116.5°E～117.5°E)的地壳上地幔P波三维速度结构。层析成像结果表明,沧东断裂两侧的地壳介质的速度分布表现出明显的横向差异,浅层速度分布同地表地质结构分布相一致。沧东断裂西北侧沧县隆起的地壳速度较高,表明其基底抬升;断裂带东南边的黄骅拗陷速度较低,说明基底埋藏较深。本文的远震层析成像研究结果和前人使用重力、电磁和人工地震的探测结果都表明,沧东断裂带两侧的地质构造和地球物理性质有明显的变化,这种构造差异在整个地壳中都有体现。     

结合波形互相关的双差定位方法在2008年汶川地震余震序列中的应用

选取了汶川地震主震后的2008年5月12日——2009年8月31日, 震级为3.0le;MSle;5.0的余震4240次．利用波形互相关方法得到其P波到时,用双差定位方法对其进行定位,最终得到了2441次重新定位的结果．统计定位误差（两倍标准偏差）在E-W方向为0.4 km,N-S方向为0.4 km,垂直方向为0.7 km．定位结果表明,汶川地震的余震深度集中在10——20 km,震中分布与龙门山中央断裂带的走向关系密切．沿龙门山断裂的地震分布具有明显的分段性,西南段呈水平带状分布,东北段接近垂直分布,且在北川附近存在深度突变．这与龙门山断裂的地震在西南段多表现为逆冲,东北段多表现为走滑的现象相吻合．在深度剖面上地震的空间分布存在分立的特征,通过对比前人在此地区浅层的地震剖面资料, 发现地震空间分布与已探知的浅部断层有较好的对应关系．      

SKS splitting beneath Capital area of China

Based on the polarization analysis of teleseismic SKS waveform data recorded at 49 seismic stations in Capital Area Seismograph Network,the SKS fast-wave direction and the delay time between the fast and slow shear waves at each station were determined by using the grid searching method of minimum transverse energy and the stacking analysis method,and then we acquired the image of upper mantle anisotropy in Capital area.In the study area,the fast-wave polarization direction is basically WNW-ESE,and the delay time falls into the interval from 0.56 s to 1.56 s.The results imply that the upper mantle anisotropy in Capital area is mainly caused by the subduc-tion of the Pacific plate to Eurasian plate.The subduction has resulted in the asthenospheric material deformation in Capital area,and made the alignment of upper mantle peridotite lattice parallel to the deformation direction.And the collision between the Indian and Eurasian plates made the crust of western China thickening and uplifting and material eastwards extruding,and then caused the upper mantle flow eastwards,and made the upper mantle de-formation direction parallel to the fast-wave direction.The deformation model of the crust and upper mantle is possibly vertically coherent deformation by comparing the fast-wave polarization direction with the direction of lithospheric extension and the GPS velocity direction.     

复杂介质地震定位中震源轨迹的计算

交切法是最基本的地震定位方法之一.该方法利用震源轨迹进行定位,不需要求解方程,即使仅有少量的地震记录,利用交切法也能获得有价值的震中信息.但另一方面,交切法的定位精度较低,特别是震源深度的误差常常较大.     

中国东部上地幔各向异性研究

对布设在中国东部的固定和流动宽频带地震台网共65个台站记录作远震SKS波形资料偏振分析,采用SC方法和叠加分析求得每一个台站的SKS快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,获得了中国东部上地幔各向异性图像。中国东部的各向异性快波方向从华南的近EW方向到华北的NWW-SEE方向,再到东北的NW-SE方向,由南向北呈顺时针旋转的趋势。快、慢波时间延迟范围是0.41-1.52s。通过分析研究区各向异性特征,认为中国东部上地幔各向异性可能与中国大陆受印度板块与欧亚板块的碰撞以及太平洋板块和菲律宾海板块向欧亚板块下方的俯冲的共同作用有关。在中国西部地壳增厚隆起的同时,物质向东挤出,使得东部上地幔物质向东和东南方向流动。中国东部大陆岩石圈和岩石圈下的上地幔物质在板块的相互作用下产生变形,使上地幔橄榄岩等晶体的晶格优势取向沿物质流动方向。各向异性快波方向与岩石圈的伸展方向和GPS得到的速度场方向一致,表明中国东部壳幔变形具有垂直连贯变形特征。