利用远震接收函数反演重庆地震台下方的速度结构

选取重庆地震台2010年至2012年记录的60个远震宽频带数字地震记录,采用频率域反褶积法获得台站的接收函数,采用H-Kappa叠加方法反演台站下方的地壳厚度和泊松比,作为台站下方波速反演的约束条件,以减少反演的非唯一性.计算结果显示,重庆地震台下方地壳厚度为42 km,与中国大陆中西部地区Moho面深度在38-45 km保持一致.该研究对增强该区的深部地质构造特征、分析孕震机制等具有积极意义.     

Mapping crustal S—wave velocity structure with SV—component receiver function method

In this article,we analyze the characters of SV-component receiver function of teleseismic body waves and its advantages in mapping the S-wave velocity structure of crust in detail.Similar to radial receiver function,SV-component receiver function can be obtained by directly deconvolving the P-component from the SV-component of teleseismic recordings.Our analyses indicate that the change of amplitude of SV-component receiver function against the change of epicentral distance is less than that of radial receiver function.Moreover,the waveform of SV-component receiver function is simpler than the radial receiver function and gives prominence to the PS converted phases that are the most sensitive to the shear wave velocity structure in the inversion.The synthetic tests show that the convergence of SV-component receiver function inversion is faster than tnat of the radial receiver function inversion.As an example,we investigate the S-wave velocity structure beneath HIA sta-tion by using the SV-component receiver function inversion method.     

接收函数方法及其新的进展

远震P波波形数据中包含了大量地震台站下方地壳和上地幔速度间断面所产生的PS转换波及其多次反射波的信息，由此提取的接收函数是了解地壳上地幔速度细结构的重要步骤手段之一．最近几年，接收函数和面波联合反演方法获得了较大的成功，两种分别对两种波形进行拟合，对反演的速度结构提供了有效的约束．地震勘探中的一些成熟技术被引进接收函数的数据处理，使其可用于地壳和上地幔主要速度界面的侧向变化研究．为增强接收函数的信噪比，将不同事件提取的接收函数进行分类，按方位角进行叠加，可以反应一些速度界面的横向变化．接收函数方法可用于PS转换震相的剪切波分裂研究．泊松比是推测地球内部物质构成的有效参数之一．接收函数方法分离出的转换波为获取泊松比提供了一条行之有效的便捷途径，单一的地震台远震记录中转换波可以估计点位下面地壳Vp/Vs值．另一方面，一些最新的反演技术被引入接收函数的反演．例如，格子收索方法力图解决接收函数反演中的不稳定性和非唯一性问题，格子搜索设计比较容易地结合先验约束并保证搜索是全空间的，避免了使用任何初始模型．该方法能保证在格子的间隔和参数的限度内获得全局最小，该方法被用于中东、南美及临近地区的深部结构．相邻算法是基于计算几何的概念而构建的一种非线性反演方法．该方法避免了此前一些方法(遗传算法、模拟退火)的一些缺陷，如大量样本的舍弃、过多参数的引进等，该算法对我国的五大连池和腾冲火山区的深部结构的反演，以及滇西地区的深部动力学研究获得了良好的效果．     

用远震接收函数研究滇西地区的深部结构

滇西地区地处欧亚板块碰撞或俯冲的边界地带,曾受到多期构造运动的影响,其地质环境和构造背景十分复杂,是我国地震活动比较活跃的地区之一. 本文选用国家、地方和流动数字台网的16个台站的远震记录. 其中PASSCAL甚宽频带流动地震台站4个,提取有效接收函数近2 000条. 两条测线的直线距离分别为650 km和450 km, 横切了滇西地区的一些主要构造单元. 研究表明,怒江断裂可能是一条具有俯冲性质的缝合线. 川滇菱形块体东西两侧的分界线¾红河断裂和小江断裂可能是直立的缝合线或碰撞带. 攀西构造带仍具有大陆裂谷的特征,即地表凹陷、上地幔隆起. 滇西地区的构造格局具有一定的规律性,造山带与缝合线相间分布. 滇西地区由北向南地壳厚度渐次减薄,S波速度整体偏低.     

利用接收函数研究延边地震台下方地壳结构

收集整理2007年以来延边地震台记录的113个远震数字波形资料,采用远震接收函数反演延边地震台下方地壳结构,运用H-Kappa叠加方法,计算得到台站下方地壳厚度和泊松比.采用全球平均地壳模型作为初始模型,反演台站下方0-100 km的S波速结构.反演结果表明,延边地震台下方地壳厚度为30.8 km,波速比为1.84,泊松比较高,为0.29.在台站下方15-20 km及25-30 km处存在低速层.     

接收函数方法的研究综述

从远震体波波形数据中提取的P波接收函数和S波接收函数已经成为研究台站下方地壳上地幔速度间断面的最有效的方法之一.P波接收函数已经被广泛应用于获取地壳内部S波速度结构、地壳厚度及物质成分组成、地幔过渡带的厚度变化以及岩石圈地幔的间断面等,而S波接收函数是P波接收函数的一个很好的补充,因为在Moho和地幔过渡带之间的深度范围内,Sp转换波比来自浅部间断面的多次波到达早,而在P波接收函数中,相同深度范围的间断面的Ps转换波往往被来自浅部间断面的多次波干扰或者淹没,因此S波接收函数是目前获取岩石圈地幔深度范围内速度间断面结构(如Moho和LAB)的比较有效的方法,比面波观测具有更高的分辨率.本文详细阐述了P波接收函数和S波接收函数的方法原理以及在地壳上地幔速度间断面的研究中所采用的研究思路.     

S-wave velocity structure inferred from receiver function inversion in Tengchong volcanic area

IntroductionTengchongvolcanicclusterisoneofthefamousvolcanicactiveareasinourcountry.LocatedatthenortheasternsideoftheimpingingmarginofIndianandEurasiaplates,TengchongvolcanicareabelongstoBurmaarc-shapeseismictectonicsystemofHimalayasstrongseismicactivezone.Thiskindofcomplextectonicenvironmentmakesitanareaoffrequentearthquake,volcanoandhotspringactivitiesforonewhole.Itisoneoftheyoungestvolcanicareasinourcountrywithmorevolcanoes,widerangeandcompleteeruptionstyles.Thevolcanoactedfrequentlyfrom…     

用接收函数方法研究上海地震台阵下地壳结构

利用上海地震台阵16个台站记录的远震资料,采用接收函数线性反演方法,对台阵下的地壳速度结构进行研究,获得了研究区域内地壳厚度和地壳速度的分布特征。研究结果表明,研究区域Moho面深度约为33±2 km,Moho面深度基本不变,地幔顶部S波速度约4.4 km/s,地壳内没有发现明显的低速层。     

S-wave velocity structure beneath Changbaishan volcano inferred from receiver function

The S wave velocity structure in Changbaishan volcanic region was obtained from teleseismic receiver func-tion modeling. The results show that there exist distinct low velocity layers in crust in volcano area. Beneath WQD station near to the Tianchi caldera the low velocity layer at 8 km depth is 20 km thick with the lowest S-wave velocity about 2.2 km/s. At EDO station located 50 km north of Tianchi caldera,no obvious crustal low velocity layer is detected. In the volcanic re-gion,the thickness of crustal ...     

长白山—镜泊湖火山区地壳结构接收函数研究

利用71个远震的波形资料,用接收函数方法提取了布设在长白山—镜泊湖火山区的34个宽频带流动数字地震台站的接收函数,通过对接收函数反演,获得了台站下方的S波速度结构.研究结果表明,沈阳—敦化一线莫霍面深度32～33km,向西地壳厚度加厚,到长春附近地壳厚度约为36km.在天池火山口莫霍面深度为达38km,而镜泊湖火山口森林的莫霍面深度约为39km.总体看研究区的地壳厚度是南浅北深.长白山天池火山口附近地下10km左右有一明显的低速层存在;镜泊湖火山口森林附近30km也可能有低速体存在;研究发现莫霍面上S波速度梯度在火山口附近和远离火山口有明显区别.在火山口附近其莫霍面的S波速度梯度比非火山口地区的S波速度梯度明显小,说明火山口下与一般的地壳莫霍面结构有差别.研究发现沈阳—敦化一线两侧的莫霍面深度有较大变化,其位置与地表的敦化—密山断裂基本一致,说明敦化—密山断裂是研究区的一条非常重要的地质构造带.     

利用接收函数研究渤海湾盆地沉积层结构

对布设于渤海湾盆地地区的70个台站2006年9月—2009年9月记录到的895个远震数据进行接收函数计算,发现位于沉积层上的台站记录的接收函数震相较为复杂,由沉积层基底的转换波、多次波及莫霍面转换波、多次波共同构成,且随着沉积层厚度的增加,沉积层基底转换波、多次波与莫霍面转换波、多次波震相相互叠加,使之无法分辨出莫霍面转换波及多次波到时.为此,本文利用相邻算法对沉积层模型进行搜索, 以获取与实际波形误差最小的波形相对应的模型,即台站下方的沉积层结构.结果显示：① 渤海湾盆地由NNE向展布的坳陷带与隆起带组成,冀中坳陷带的沉积层厚度为3—6 km, 坳陷带内沿NE-NNE向分布着带状凹陷带与凸起带相间的次级构造,而且其东侧靠近沧县隆起区的凹陷带沉积层基底埋深最大,体现了渤海湾盆地基底受正断层控制而形成的半地堑(地堑)-半地垒(地垒)构造;② 隆起带的波速比v_P/v_S大于坳陷带的波速比,推测与隆起带下第三系地层的缺失有关, 坳陷带内高波速比地区与地热田的分布相对应, 说明沉积层内高温环境下波速比较高;③ 隆起带内的S波平均速度较坳陷带内的S波平均速度小,且冀中坳陷带内沉积层较厚地区对应的S波平均速度比其它地区更大, 说明渤海湾地区沉积层厚度与沉积层内的S波平均速度成反比关系,推测与下第三系地层的厚度有关,且下第三系地层越厚的地区,S波平均速度越大.以上结果表明,利用接收函数研究的结果与通过地质、地热等方面的研究结果存在着良好的对应关系.     

利用远震接收函数探测四川盆地及周边地区的地壳结构

青藏高原东南缘的龙门山断裂两侧具有陡峭的地形特征,在约50~100 km的水平距离内,地形高程从2000 m增加到4000 m,该区强烈的壳幔变形特征及地球动力学模式一直是研究的热点问题.本文从四川地区49个固定台站记录的远震资料提取了P波接收函数,获得了四川盆地及周边的地壳厚度和泊松比,并以此构建反演的初始模型.在线性反演的基础上,引入了分别拟合低频和高频接收函数的两步反演技术,用以反演台站下方的地壳S波速度结构.数字试验表明,该方法可以有效抑制接收函数反演的不唯一性,为了得到最优解,最后用Bootstrap重采样技术估计解的不确定性.结果表明,四川盆地的地壳厚度在40~46 km,松潘-甘孜块体北部的地壳厚度为46~52 km,而南部增厚到50~60 km.从四川盆地向西跨过龙门山断裂,地壳厚度增加了10~15 km.在四川盆地及周边地区,地壳泊松比在0.26~0.32之间,呈块体分布特征,高泊松比（0.28~0.32）主要沿龙门山断裂以及安宁河-小江断裂分布.地壳S波速度结构表明,来自青藏高原中部的中下地壳低速层可能受到了坚硬的四川盆地阻挡,改变原来的运动方向并沿龙门山断裂展布,由于低速层的囤积导致该区地形陡峭和下地壳增厚.

     

采用接收函数法反演佛子岭台基莫霍面深度及波速比

接收函数法是目前地震波研究常用方法,以佛子岭地震台数字化仪器记录的远震事件数据为基础,使用Wiener滤波方法进行接收函数计算,应用H-Kappa叠加法,通过Ps转换波等震相拟合,反演台基的莫霍面深度、波速比及泊松比.     

利用面波和接收函数联合反演滇西地区壳幔速度结构

考虑到面波频散对介质S波速度、接收函数对界面深度的各自敏感性优势,综合利用面波和接收函数资料实现联合反演,求取滇西地区壳幔速度结构. 本文利用适配滤波频时分析技术处理覆盖滇西地区的长周期面波资料,获得10.5～105.0s周期范围内的面波群速度频散,进而利用分格反演方法提取研究区内1°×1°网格纯路径频散;基于滇西地区宽频带三分量远震记录,经反褶积后得到台站下方的远震P波接收函数. 联立面波纯路径频散信息和接收函数资料建立系统方程,利用阻尼最小二乘法实现联合反演,从而获得滇西地区壳幔S波速度结构. 结果表明,滇西地区以红河断裂为界,东西两侧壳幔结构存在明显差异,断裂西侧约20km深度处存在一厚度为10km左右的低速层,而东侧并不明显;滇缅泰块体上的畹町、沧源一带属于上地幔低速区,而另一个地幔低速区则位于滇中块体上的康滇古隆起上,两处地幔低速区与大地高热流分布、强震活动具有较好的对应关系.     

Wavefield features of teleseismic receiver function in laterally inhomogeneous media

IntroductionSince1980(s,theteleseismicreceiverfunctionhasbeenbroadlyappliedtoexploringthecrustalanduppermantlestructure.Thatthismethoddrawssomanyattentionsisnotonlybecauseitscheapercostandhighverticalresolution,butalsobecauseitcanbeusedforexploringthelateralvariationofthecrustalstructure.IntheUSnationalresearchprogramofthecontinentaldynamicsmuchemphasiswasgiventothereceiverfunctionmethod(Phinney,1989).Uptonow,the1-Dreceiverfunctioninversiontechniquehasbecomesophisticatedandmanypracticalresul…     

海底地震仪远震记录接收函数反演: 以南海西南次海盆为例

伍德拉克裂谷位于巴布亚新几内亚东南部,是发育在澳大利亚板块和西南太平洋板块碰撞带中的年轻大陆裂谷,为研究汇聚构造背景下裂谷起始演化的地壳结构提供了理想场所。伍德拉克裂谷海域地区海水层的存在使得获取高质量地震数据成为难题,而数据主要通过海底地震仪（ocean bottom seismograph,缩写为OBS）获取。OBS的布放一般是自由下落式,其地震计的北向水平分量方位与地理北向通常不一致,这使得利用三分量波形数据获取的反演结果产生了较大误差甚至失效,例如接收函数方法。为确定伍德拉克裂谷地区OBS水平分量的方位偏转角度,本文同时引入纵波和瑞雷面波偏振分析方法进行方位校正,并利用校正后的三分量波形数据开展接收函数研究,进而约束该裂谷海域地区的地壳结构。结果分析表明,OBS方位校正后,其获得的可用接收函数波形数量显著增多,并且利用纵波偏振分析校正后的数据处理获得了更加合理的地壳结构。基于在该裂谷地区获得的地壳构造结果,基里比斯盆地和裂谷扩张轴所在的古迪纳夫盆地呈现对比鲜明的地壳结构特征：古迪纳夫盆地的地壳厚度朝着裂谷扩张轴处减薄,其平均值为（33.3±2.42） km;基里比斯盆地的地壳厚度更薄,平均值为（24.1±5.44） km。此外,研究区域内所有OBS处均观测到了较高的地壳纵横波速比值,这可能是巴布亚超镁铁质岩体富集和古俯冲残片脱水熔融共同作用的结果。     

Preliminary study of crust-upper mantle structure of the Tibetan Plateau by using broadband teleseismic body waveforms

As part of a joint Sino-U.S. research project to study the deep structure of the Tibetan Plateau, 11 broadband digital seismic recorders were deployed on the Plateau for one year of passive seismic recording. In this report we use teleseimic P waveforms to study the seismic velocity structure of crust and upper mantle under three stations by receiver function inversion. The receiver function is obtained by first rotating two horizontal components of seismic records into radial and tangential components and then deconvolving the vertical component from them. The receiver function depends only on the structure near the station because the source and path effects have been removed by the deconvolution. To suppress noise, receiver functions calculated from events clustered in a small range of back-azimuths and epicentral distances are stacked. Using a matrix formalism describing the propagation of elastic waves in laterally homogeneous stratified medium, a synthetic receiver function and differential receiver functions for the parameters in each layer can be calculated to establish a linearized inversion for one-dimensional velocity structure. Preliminary results of three stations, Wen-quan, Golmud and Xigatze (Coded as WNDO, TUNL and XIGA), located in central, northern and southern Plateau are given in this paper. The receiver functions of all three stations show clear P-S converted phases. The time delays of these converted phases relative to direct P arrivals are: WNDO 7.9s (for NE direction) and 8.3s (for SE direction), TUNL 8.2s, XIGA 9.0s. Such long time delays indicate the great thickness of crust under the Plateau. The differences between receiver function of these three station shows the tectonic difference between southern and north-central Plateau. The waveforms of the receiver functions for WNDO and TUNL are very simple, while the receiver function of XIGA has an additional midcrustal converted phase. The S wave velocity structures at these three stations are estimated from inversions of the receiver function. The crustal shear wave velocities at WNDO and TUNL are vertically homogeneous, with value between 3.5–3.6 km/s down to Moho. This value in the lower crust is lower than the normal value for the lower crust of continents, which is consistent with the observed strong Sn attenuation in this region. The velocity structure at XIGA shows a velocity discontinuity at depth of 20 km and high velocity value of 4.0 km/s in the midcrust between 20–30 km depth. Similar results are obtained from a DSS profile in southern Tibet. The velocity under XIGA decreases below a depth of 30 km, reaching the lowest value of 3.2 km/s between 50–55 km. depth. This may imply that the Indian crust underthrusts the low part of Tibetan crust in the southern Plateau, forming a “double crust”. The crustal thickness at each of these sites is: WNDO, 68 km; TUNL, 70 km; XI-GA, 80 km. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,14, Supp., 581–592, 1992.     

Preliminary study of lateral variation in crustal structure of Northeast China from teleseismic receiver functions

We conducted comprehensive receiver function analyses for a large amount of high-quality broadband teleseismic waveforms data recorded at 19 China National Digital Seismic Network (CNDSN) stations deployed in Northeast China.An advanced H-κ domain search method was adopted to accurately estimate the crustal thickness and vP/vS ratio.The crust has an average thickness of about 34.4 km.The thinnest crust occurs in the central region of Northeast China,while the thickest crust is beneath the Yanshan belt.The v...     

利用多种地震数据联合反演剪切波速度结构的可靠性检测

本文模拟使用青藏高原东南缘区域台网及国家台网的170个宽频台站基于背景噪声、天然地震面波、P波接收函数反演时的实际数据,对青藏高原东南缘假定的初始模型进行恢复,通过计算初始模型台站下方纯路径频散、提取各台站对间的瑞雷波频散曲线、计算理论接收函数以及反演剪切波速度结构来测试使用不同单项数据与联合使用多种数据反演对初始模型的恢复程度。结果表明,同时使用接收函数、基于噪声经验格林函数的群速度、相速度频散以及基于天然地震面波的相速度频散联合反演的剪切波速度结构,充分利用了几种数据的分辨率优势,清晰地分辨出中下地壳及上地幔顶部的低速层。此外,本文也分析了实际数据处理中出现的计算误差、随机噪声干扰对计算结果稳定性的影响。结果显示:对于面波频散,加入1%的误差后,联合反演的结果仍可很好地反映低速层的形态,但是当误差提升至5%后,对最终结果则产生了一定程度的影响;而在接收函数中加入4%的随机噪声时,虽然地幔低速层的上界面和下界面会略微受到随机噪声的影响,但是低速层的深度范围和速度值均得到了较好的恢复。     

Crustal structure using receiver function in the east part of A＇nyemaqen suture belt

Twenty broadband seismographs were deployed along Hongyuan, Sichuan to Wuwei, Gansu. 81 teleseismic events were recorded in one year. We computed receiver functions from teleseismic waveform data and obtained S wave velocity structure beneath each station along the profile by using receiver function inversion method. The results revealed that the crustal structure is very complex and crustal average S wave velocity is to be on the low side. Low velocity structure generally exists in the depth range of 10～40 km in the crust between Aba arc fault and northern edge fault of Qinling earth＇s axis and it is a tectonic feature of complex geological process such as ancient A＇nyemaqen Tethys ocean from closing and side colliding to subducted plate exhumed or thrust rock slice lifted. The Moho is about 50 km depth along the profile and is slightly deeper in the south than in the north.