中国大陆地壳速度模型发展综述

地壳速度模型是地震学研究中的经典问题,震中位置和震源深度的准确测定与地壳速度模型密切相关。本文对中国大陆地壳速度模型研究的发展,以及目前中国区域地震台网实际研究的地壳速度模型作了综述。     

基于Hyposat方法的辽宁地区地壳一维速度模型研究

合适的地壳速度模型可以帮助地震学家准确判断地震测定精度。目前辽宁台网使用的速度模型是利用华南地区天然地震和人工爆破资料获得的两层平均速度模型。对近年来发生在辽宁地区的较大地震震相进行了提取、拟合、折合走时等分析,使用Hyposat定位方法计算出更适合于辽宁地区地壳结构的一维速度模型。研究表明,新模型在地震定位中比华南模型的定位效果更好,其走时残差和震中差都要优于华南模型,更加符合辽宁地区地壳结构。     

基于Hyposat方法的辽宁地区地壳一维速度模型研究

合适的地壳速度模型可以帮助地震学家准确判断地震测定精度。目前辽宁台网使用的速度模型是利用华南地区天然地震和人工爆破资料获得的两层平均速度模型。对近年来发生在辽宁地区的较大地震震相进行了提取、拟合、折合走时等分析,使用Hyposat定位方法计算出更适合于辽宁地区地壳结构的一维速度模型。研究表明,新模型在地震定位中比华南模型的定位效果更好,其走时残差和震中差都要优于华南模型,更加符合辽宁地区地壳结构。     

不同地壳速度结构对安徽地区地震定位深度的影响

地震深度定位对地壳速度结构模型有较大的依赖性。选取2017年安徽及周边M_L 1.5以上地震,使用PTD与单纯型定位方法,分别配置华南模型与AH2015模型进行重新定位,研究不同模型对安徽地震深度的定位影响。研究表明,使用PTD方法,配置AH2015模型时定位深度略大,且符合安徽区域地震实际深度的记录台站较多;使用单纯型定位法,配置两种模型所得定位深度差距不大,且深度分布均匀。说明PTD方法定位地震深度对地壳速度结构模型的依赖程度较大,AH2015模型比华南模型更加符合安徽区域实际地壳结构。     

陕西地区地壳速度模型研究

本文以陕西地震台网2009年1月—2014年4月地震观测报告数据为基础,并在前人对该区域地壳速度模型研究成果的基础上,依据地震、爆破及塌陷的震相速度拟合曲线与折合走时曲线等结果,确定初始模型及扰动范围。再采用Hyposat定位程序对地震资料进行“试错”,最终确定了可供台网日常使用的地壳速度模型及各层的波速比结果,最后对模型进行了对比检验。结果表明:2015模型比1985模型的定位走时残差小,震中位置偏差减小,确定的实测爆破地震位置参数更准确。2015模型较1985模型更符合陕西地区的地质构造特征。     

福建-台湾地区一维地壳速度结构的初始模型

文中收集整理了利用人工地震测深、 天然地震到时以及布格重力异常、 地震地质资料反演福建-台湾地区地壳结构的不同结果。 对这些不同的初始模型进行了分析和比较, 给出了该区域的综合一维平均地壳速度结构模型, 为进一步开展该区域二维或三维地壳精细结构反演提供一个合适的一维初始地壳模型。     

不同地壳速度结构对安徽地区地震定位深度的影响

地震深度定位对地壳速度结构模型有较大的依赖性。选取2017年安徽及周边M_L 1.5以上地震,使用PTD与单纯型定位方法,分别配置华南模型与AH2015模型进行重新定位,研究不同模型对安徽地震深度的定位影响。研究表明,使用PTD方法,配置AH2015模型时定位深度略大,且符合安徽区域地震实际深度的记录台站较多;使用单纯型定位法,配置两种模型所得定位深度差距不大,且深度分布均匀。说明PTD方法定位地震深度对地壳速度结构模型的依赖程度较大,AH2015模型比华南模型更加符合安徽区域实际地壳结构。     

渤海海峡及周边区域地壳结构的层析成像特征

渤海海峡是连接中国东部山东半岛和辽东半岛的重要途径,其跨海通道的地壳稳定性研究受到高度关注.本文利用地震层析成像方法重建三维P波速度模型,揭示了渤海海峡及周边区域地壳和上地幔的构造特征.结果表明,渤海海峡的速度结构存在明显的非均匀性,海峡北部地壳速度较高,结构较为完整,断层活动不明显,与现今较弱的地震活动相吻合,但是地壳底部存在低速薄层,它有可能成为地壳和上地幔之间的滑脱带,需要开展进一步的研究加以确认.相比之下,海峡南部地壳速度偏低,附近区域地震活动频繁,与张家口—蓬莱断裂带通过于此有着密切的联系,该断裂持续不断的地震活动对海峡南部的地壳结构产生了较大的影响.在渤海南部,郯庐断裂带东、西两侧的地壳结构明显不同,西侧速度偏高,东侧至渤海海峡速度偏低,这一特征可能与此地区广泛发育的断层和地震活动有关.另外,受华北克拉通破坏及地幔上涌的影响,渤海地区地壳深部和上地幔速度偏低,郯庐断裂带及渤海海峡附近显示出深部热流的活动迹象,反映了岩石圈减薄和软流圈的局部抬升.     

内蒙古分区地壳速度模型的建立及应用分析

内蒙古测震台网自"十五"数字化网络建成以来,一直使用华南速度模型。多年的大震速报和地震编目结果显示,华南速度模型不符合内蒙古地区的地质构造特征; 2016年开始使用的内蒙古2015速度模型也不能完全满足内蒙古各区域地震定位的需求。本文对内蒙古地区2009～2016年记录的所有M_L≥3.0地震震相数据利用速度拟合和折合走时方法,反演适合内蒙古西部、东部、中部各区域的分区地壳速度结构模型,并对西部速度模型、东部速度模型、中部速度模型进行应用对比分析。各分区的地壳速度模型定位误差较小,可靠性和稳定性优势明显。     

基于Hyposat定位法的安徽地区地壳一维速度模型研究

地震的定位对地壳的一维速度模型有很大的依赖性.安徽地区的地震定位配置的是华南地壳模型,该模型比较吻合于安徽地区实际地壳结构.然而由于区域特殊性,华南模型跟实际地壳结构仍然有着明显的差异.本文作者对近年来发生于安徽地区的较大地震,对震相进行了提取、拟合、折合走时等分析.基于Hyposat定位法在华南模型的基础上进行修正得到了更适合于安徽地区地壳结构的一维速度模型.研究表明,新模型(最优模型)在地震定位中比华南模型的效果更好;其定位残差和震中差都比华南模型更小,而且分布更均匀稳定;更加符合安徽地区地壳结构.     

吴忠,灵武地区地壳中上部速度结构

应用射线追踪方法进行震源参数和速度结构联合反演,对宁夏吴忠、灵武地区地壳中上部Ｐ波速度结构进行了研究,茯结果与目前该区域地震定位所用的速度模型差异较大,与穿研究区的人工地震剖面相比,随深度的增加两者的速度值趋于一致。     

上海东部海域地区一维地壳速度结构模型建立

收集2009—2017年上海东部海域地震事件,通过波速拟合、速度稳定性分析及折合走时分析等方法,得到该区域一维地壳速度结构初始模型。在此基础上,采用Hyposat定位程序,通过对满足地震精度条件的地震资料进行试错,验证初始模型,最终确定上海东部海域一维地壳速度结构模型。     

利用DE算法反演地壳速度模型和地震定位

利用差异演化（Differential Evolution）非线性全局优化算法,设计了一种反演地壳速度模型和进行地震定位的方法,并给出了反演结果的具体分析.利用有限差分算法计算速度模型的走时场,可以节省大量的计算量,加快计算过程.反演得到的地壳速度模型和地震的震源参数可以直接用于地震层析成像研究,还可以利用地震层析成像得到的三维速度结构对地震重新定位,从而得到较为精确的震源参数.地壳速度模型的反演方法也可以用于三维速度结构的反演.     

新疆全区和分区地壳速度模型的分析

首先分析了新疆地震台网长期使用的"3400走时表",并拟合得到了符合该走时表的速度结构模型。然后对新疆地区2009年1月~2013年12月间记录的所有地震震相数据进行了速度拟合,并对速度的可靠性和稳定性进行了模拟分析。提出了根据地震密集区域划分和建立分区地壳速度模型的概念。采用以2014年新疆于田MS7.3地震为中心、半径为1°范围内、自2009年1月以来所有地震事件的震相数据,拟合了适合于于田的地壳速度模型,该模型在于田MS7.3地震的精定位和地震序列的震源深度确定中得到了应用。     

运用改进的地震定位交切法重定位2001—2010年云南地震

传统地震定位方法利用震源轨迹确定震源位置,但基于均匀或横向均匀介质模型必然导致定位误差。为此对传统方法进行改进,发展适用于三维复杂地壳速度模型的地震定位交切法。利用最小走时树射线追踪技术,以离散方式准确计算三维复杂地壳速度模型中的震源轨迹,将震源定位于震源轨迹交汇的密集点。将该方法应用于云南地区地震重定位,得到较高定位精度。     

云南思茅—中甸地震剖面的地壳结构

云南思茅—中甸宽角反射/折射地震剖面切割松潘—甘孜、扬子和华南三个构造单元的部分区域. 我们利用初至波和壳内反射波走时层析成像获得地壳纵波速度结构. 在获得新的地壳速度结构模型基础上，利用地震散射成像思想和低叠加次数的叠前深度偏移方法重建了研究区的地壳、上地幔反射结构. 综合分析研究区地壳P波速度模型和壳内地震反射剖面发现：沿测线从北至南地壳厚度从约50 km减薄至35 km左右，地壳厚度的减薄量主要体现在下地壳，剖面北段下地壳厚度约为30 km，剖面南段下地壳厚度仅为15 km左右；上地幔顶部局部位置P波速度值偏低，一般为76～78 km/s，反映出云南地区是典型的构造活动区的特点.剖面沿线地壳内地震反射发育，其中莫霍强反射出现在景云桥下方；在景云桥弧形断裂带8～10 km深处出现宽约50 km的强反射带.     

云南思茅—中甸地震剖面的地壳结构

云南思茅—中甸宽角反射/折射地震剖面切割松潘—甘孜、扬子和华南三个构造单元的部分区域. 我们利用初至波和壳内反射波走时层析成像获得地壳纵波速度结构. 在获得新的地壳速度结构模型基础上，利用地震散射成像思想和低叠加次数的叠前深度偏移方法重建了研究区的地壳、上地幔反射结构. 综合分析研究区地壳P波速度模型和壳内地震反射剖面发现：沿测线从北至南地壳厚度从约50 km减薄至35 km左右，地壳厚度的减薄量主要体现在下地壳，剖面北段下地壳厚度约为30 km，剖面南段下地壳厚度仅为15 km左右；上地幔顶部局部位置P波速度值偏低，一般为76～78 km/s，反映出云南地区是典型的构造活动区的特点.剖面沿线地壳内地震反射发育，其中莫霍强反射出现在景云桥下方；在景云桥弧形断裂带8～10 km深处出现宽约50 km的强反射带.     

营口—海城地区一维速度模型研究

营口—海城地区是省内地震活跃区,每年地震条目占总数的2/3以上。这一地区又是辽宁省各项地震学研究的重点,所以研究适合该区域地壳速度结构是非常有意义的。本研究选取该地区地震,提取震相,拟合波速,使用Hyposat定位方法计算出适合该地区的速度模型。通过一系列的研究可以看出营海模型比辽宁模型能更好的定位地震,营海模型的走时残差也要更小,更适合营口—海城地区的实际地质情况。     

广东地区地壳地震波速不均匀性研究

利用广东"十五"区域测震台网自2007年以来的324个地震的直达Pg波及绕射Pn波(共8821个)走时资料,采用遗传算法在广东省范围内联合反演获得走时残差最小的整个研究区的一维速度结构(水平分层),以及上述324个地震的发震时刻和震源位置。在此基础上,缩小范围,同时考虑到地震台站和震中分布的实际情况,将整个研究区域分成7个小区,对每个小区域内传播的射线再次进行拟合迭代获得该小分区内走时残差最小的反演结果,最后通过对不同分区速度结构的"拼接"、"对比"以探索研究区内的三维速度结构和发生地震的深部构造背景。由此得出研究区域的地壳厚度为31.09 km,各层地壳厚度:沉积层为0.9 km、上地壳为13.3 km、中地壳为8.3 km、下地壳为8.6 km。从而总结出广东及其邻省的地震大多发生在上地壳层,即在14.2 km以上,有少数在中地壳层(14.2～22.5 km)。反演结果也表明,大多数地震震源位于高低速度体的过渡区域。     

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.