天津地区上地壳构造及沧东断裂折射地震走时成像

采用初至波成像方法,对天津地区上地壳进行成像,获得了塘沽-武清地区上地壳P波速度精细结构,成像结果反映了沧县隆起两侧凹陷盆地不断拉张下沉的特征.基于Colin Zelt 提出的初至波成像方法,给出了一种判断隐伏断裂的成像方法,数值模拟和对沧东断裂的成像结果显示出该方法的有效性,同时也对沧东断裂进行了空间判断和分析.     

综合近震及远震波形反演2006文安地震（Mw5.1）的震源机制解

2006年7月4日,在距离北京100 km左右的文安地区,发生了Mw=5.1级地震,引起了北京地区的强烈震感.为了更好的认识区域构造,我们利用近震及远震波形反演的方法得到了此次文安地震的震源机制.选择了北京数字地震台网的9个地震台,震中距小于600 km,台站的方位角覆盖较好.为了更好地利用信号相对较弱的P波信号,对于一个地震记录,本文分别截取出P波和面波两个部分,分别给予不同的权重进行反演,结合格点搜索的方法,得到了与记录P波及面波三分量对应较好的地震的方位角、倾角和滑移角.同时考虑到北京西北地区地壳较厚,本文在利用F-K方法计算近震理论波形的时候,对不同的方位角,采用了不同的地壳速度模型.随后结合远震信号中的直达P、pP、sP波形得到了分辨率较高的地震震源深度.反演结果表明,此次文安地震是一个较为典型的走滑型地震,方位角为210°,倾角80°,滑移角-150°,地震的深度为14～15 km,地震的震级为(Mw-5.1).反演结果与断层的几何分布、余震分布及北京地区北北东向应力场有很好的一致性.     

天然地震频率范围内首都圈地区近地表S波速度结构c

近地表沉积层的S速度结构是强地面震动模拟和地震灾害估计的重要参数,尤其是浅部的S波速度结构在工程上具有重要的应用意义．目前大部分资料来源于工程钻孔或工程地震探测,很少有地震波频率范围内的S波速度结构,或者深度达数百米的S波速度结构．通过对天然地震的井下摆波形记录的分析,提供了一种测量地震波频率范围深达数百米的S波速度的有效方法．收集了首都圈地区44个井下摆的近震记录,利用广义射线方法确认了直达S波及其在地表的反射波震相,并通过测量不同台站上两个震相的到时差,获得了首都圈地区浅层100——500m 深度范围的S波速度结构．研究发现,浅部100m 的平均S波速度低于300m/s．当深度增加到500m 时S波速增加到800m/s,平均速度梯度为0.8 （m/s）/m．研究结果表明,井下摆地震记录波形是研究沉积盆地浅层S波结构的重要资料,将为沉积盆地的强地面震动模拟提供重要基础参数．      

利用远震接收函数研究辽宁地区的地壳厚度及泊松比

文中利用辽宁省数字地震遥测台网15个台站记录的远震P波波形资料,用频率域反褶积方法提取接收函数,由H-Kappa叠加方法得到了各台站下方的地壳厚度和泊松比。研究结果表明,辽宁地区的地壳泊松比在0.25～0.29之间,地壳厚度介于31～36km之间,东部褶隆带的地壳厚度从北向南由31km增至35km。松辽构造盆地地壳厚度变化不大,平均厚度为31km。辽西褶隆带与东部褶隆带的地壳厚度均比哈尔滨构造盆地厚约2～4km     

利用远震接收函数分析三峡库区重庆段地壳厚度变化

针对三峡库区重庆段地震监测台网和重庆区域台网2007年到2010年记录到的远震数据,利用接收函数方法,得到该区域的地壳厚度值及泊松比。结果显示27个地震台下方的地壳平均厚度为44.6km。最厚处为城口(CHK),达50.9km;最薄处为荣昌(ROC),仅38.9km,两者相差12km。研究区的地壳泊松比σ值约为0.27,三峡重庆库区东部奉节荆竹(JIZ)地壳泊松比高达0.302,武隆(WUL)地区的地壳泊松比较低,最低为0.228,两者相差0.074;研究区内泊松比的最大值偏离标准泊松体比值(0.25)20.8%以上,其最小值偏离标准泊松体比值-8.80%。布格重力异常反映了地下的密度与地壳厚度变化。文中得出的三峡库区重庆段地壳厚度变化与该区布格重力异常分析结果一致,重庆境内最小的负布格重力异常在地壳厚度最厚的城口—巫溪地区(厚49.7～50.9km),地壳最薄的荣昌—合川地区(厚38.9～41km)对应着渝西最大的负布格重力异常。     

远震体波有限破裂过程反演敏感性测试及其在汶川地震上的应用

本文利用远震P和SH波反演得到2008年5月12日汶川大地震(M_W=7.9)的一系列有限破裂模型。使用一种基于小波变换的模拟退火非线性反演方法, 我们将主断层划分成若干个子断层, 在反演时同时确定每个子断层上的滑移量、 滑动角、 上升时间(rise time)以及平均破裂速度。我们首先根据一个假定的破裂模型生成理论地震图, 将该理论地震数据作为输入进行反演, 对该有限破裂反演方法进行了一系列测试, 以验证反演对断层倾角、 平均破裂速度、 最大破裂深度等参数的敏感性。然后我们采用4个不同倾角的断层面来对汶川地震远震体波记录进行反演。结果表明, 若对只在一个断层面上模拟该地震, 30°倾角是个较为合适的值。反演的结果还表明, 此次地震有两个主要的能量释放区域, 并且主断层面存在倾角变化的可能性。在将来的研究中, 可以结合GPS, InSAR测地学以及强震等数据, 来对强震的破裂过程做更细致的研究。     

超临界距离上SmS震相对强地面振动衰减关系影响的初步探讨

目前对震中距在100km左右强地面振动衰减关系的研究有较大分歧,一些模型认为在这个距离附近地震波能量基本不随距离增加而变弱,而另外一些模型认为应该变弱。分歧的关键在于超临界距离上的SmS波能量是否比直达S波和面波强。2008年8月21日,云南盈江发生了MS5.9地震,此前在该地区发生过两次4级以上的前震,且震后发生一系列3级以上余震。畹町台位于离主震100km左右的近南方向,在切向分量记录到了该地震序列清晰的大振幅的SmS震相,其振幅是直达S波的2～5倍,说明在盈江地区超临界震中距范围SmS震相对强地面运动具有很强的控制作用。通过对理论地震图的分析研究表明,SmS震相振幅的大小与当地地壳与Moho面的结构有关,对于地壳结构比较简单的地区,能在Moho面形成很强的反射波,这意味着当破坏性地震发生时,在超临界震中距附近,地壳结构相对简单、有利于SmS发育的地区,强地面运动主要受控于SmS波,由于SmS的振幅大、能量强,地面运动振幅会加大2～3倍,表明在超临界距离的地面振动衰减关系和超临界距离之外的衰减关系有明显差别。     

地壳速度结构对极浅源地震深度反演的影响——以荣昌地震为例

研究表明,大陆地震很少发生在距地表5km 以浅,然而,近年来四川、重庆等地区发生了一系列3km 以浅的极浅源地震,据推测可能与新生断层形成或者工业开采活动有关。如果仅凭直达体波震相到时信息,要较好测定极浅源地震深度,需以震中距在2 倍震源深度范围内有台站为前提,而目前的台站密度显然不足。在这种情况下,地震的波形信息可为深度测定提供更有效地约束。目前已经广泛采用的CAP(Cut and Paste)方法利用了地震波形信息反演震源机制解、震级和深度,此方法对速度模型虽然没有严格要求,但是速度模型误差太大时不利于地震深度定位。本文以2010 年9 月10 日荣昌地区发生的Mb4. 7 地震为例,结合远震深度震相约束震源深度,测试了一系列地壳速度模型对CAP 方法反演极浅源地震深度的影响。研究发现浅层速度模型误差达10% 时,震源深度反演误差不大,但当误差超过50% 时,震源深度误差则很大。因此在研究极浅源地震时,需要对浅层速度结构进行较为准确的测定。     

核幔边界反射震相ScS对远震体波反演震源参数精度影响

研究表明,远震直达体波波形(P波、SH波)是有效反演中强地震(M5.5~7)震源参数的重要资料.但是当震中距较大时,核幔边界全反射波ScS会进入SH波反演窗口,其未被传统的基于体波震源参数反演算法所考虑,从而导致反演结果偏差.本文通过TEL3与fk方法合成理论地震图,使用Jackknifing统计方法定量测试了不同情况下ScS震相对远震体波反演的影响.结果表明,当反演数据震中距位于70°~90°时,ScS震相会造成震源质心深度1km左右、机制解最大8°的系统偏差;使用震中距40°~90°的SH波进行抽样反演,机制解最大系统偏差可达5°;SH波与P波联合反演可减少ScS震相引起的震源参数结果系统偏差.因此,ScS震相对基于射线理论的远震体波震源机制解反演所造成的误差是需要给予考虑的.     

首都圈地区莫霍面起伏及沉积层厚度

利用首都圈数字地震台网宽频带和短周期记录提取了接收函数,用H\|Kappa叠加方法反演得到了台站下方地壳厚度和泊松比.反演结果显示首都圈地区莫霍面的区域构造方向呈北东或北北东向展布,地壳由东南向西北方向逐渐增厚,平均厚度为34 km.地壳泊松比分布呈现出分块的特征,泊松比高值区对应于岩石比较破碎的多条活动断裂带交汇区.而某些地区堆积有较厚的低速松散沉积层,其下的结晶基底介质速度相对较高,因此,该界面造成径向直达P波能量非常弱,而紧随其后的转换波能量较强,称其为首到波峰.通过正演计算,建立首到波峰和直达P波到时差与沉积层厚度的定量关系,从而可根据首到波峰相对于直达P波的时间延迟来快速判定沉积层的大致厚度.