新疆巴楚-伽师地区上地壳三维速度层析成像

利用近震层析成像方法和2003年新疆巴楚-伽师MS6.8地震走时资料反演得到了震区地下速度图像。结果表明:P波速度在地壳内5km以上表现出了较强的横向非均匀性,反映该区地表的沉积盖层介质特征;在5～22km深度内以NWW和NNE向共轭相交的高速异常带为主,周围速度相对较低。结合构造背景和震源机制解,认为这一区处于NW-SE向的右行走滑和NNE-SSW向的挤压应力双力偶作用下,使得发生的地震有一定的相似性。而NWW和NNE向非均匀性条带为应变能的积累和释放提供了基础,是这次地震发生的一个重要条件。结合宏观调查和石油资料,推断这次地震发生在塔里木盆地西部的一条NWW走向、北倾的巴什托普隐伏断裂上。     

华北及邻区地壳上地幔三维速度结构的地震走时层析成像

利用华北及邻区475个地震台站的区域地震走时资料,反演了该地区的地壳上地幔三维P波和S波速度结构。地震走时的计算用近似弯曲射线追踪方法,三维速度模型的反演用LSQR算法。用检测板方法对走时数据进行成像分辨率分析,结果表明反演模型在水平方向上以0.5°×0.5°的节点分布,垂直方向上以1km、10km、25km、42km、60km为节点作网格划分是合理的。研究区域内,秦岭—大别造山带两侧的华北块体与扬子块体有不同的速度异常特征：华北块体地壳速度结构复杂,而扬子块体则相对简单。华北块体地壳内存在较明显的低速异常,而扬子块体则正常或高速异常。自中新生代以来华北块体地壳经历挤压到伸展的强烈变形,而扬子块体相对稳定。华北块体的构造活动依然强烈,表现为频繁的地震活动。华北地块地壳速度结构的主要特征是：①主要构造带（如燕山构造带、太行山山前构造带、汾渭构造带、郯庐断裂带以及秦岭-大别构造带）位于地壳上地幔的低速或高低速过渡区内;②在唐山及附近地区25 km、42 km和60 km深处连续的低速异常,可能意味着上地幔热的物质上涌,到达上地壳的下部后停止上升过程。     

晋江外海沉积层上地壳速度结构的二维层析成像

福建省地震局2013年在晋江外海成功实施了一条人工地震探测剖面(HX9,台湾海峡西部地壳深部结构探测计划的第一条测线).为反演沿测线的沉积层上地壳二维速度结构,我们收集了海底地震仪和陆地地震仪记录的4817个初至波走时数据,运用最大速度梯度射线追踪方法和联合迭代重建技术,建立了较为可靠、精细的二维P波波速模型.反演结果显示测线表层速度有很大的横向变化,据此推测晋江沿海5 km以内为岩浆岩出露,5 km外为沉积岩覆盖;基底面总体向东南方向倾斜,中西段埋深约为1600 m,在桩号60 km附近急剧下降;在测线上滨海断裂带表现为倾向东南的张性正断层,位于晋江市东南约50 km处,是闽浙沿海变质带和厦澎断陷的边界断裂.     

中国境内天山地壳上地幔结构的地震层析成像

根据横跨中国境内天山的库车—奎屯宽频带流动地震台阵和区域地震台网记录的近震和远震P波走时数据,利用地震层析成像方法重建了沿该地震台阵剖面下方400 km深度范围内地壳上地幔的P波速度结构.结果表明：沿新疆库车—奎屯剖面,天山地壳具有明显的横向分块结构,且南、北天山地壳显示了较为强烈的横向变形特征,表明塔里木地块对天山地壳具有强烈的侧向挤压作用;在塔里木和准噶尔地块上地幔顶部有厚度约60～90 km的高速异常体,塔里木—南天山下方的高速异常体产生了较为明显的弯曲变形,而准噶尔—北天山下方的高速异常体向南一直俯冲到中天山南侧边界下方300 km的深度,两者形成了不对称对冲构造;在塔里木和准噶尔地块下方150～400 km深度存在上地幔低速体,其中塔里木地块一侧的上地幔低速物质上涌到南天山地块的下方;在塔里木—南天山200～300 km深度范围的上地幔存在高速异常体,它可能是地幔热物质向上迁移过程融断的塔里木岩石圈的拆离体. 上述结果表明,塔里木地块的俯冲可能涉及整个岩石圈深度,但其前缘仅限于南天山的北缘;青藏高原隆升的远程效应可能不但驱动塔里木岩石圈向北俯冲,同时还造成天山造山带南侧上地幔物质的涌入;天山造山带上地幔广泛存在的低速异常有助于其上地幔的变形,而上地幔物质的强烈非均匀性应有助于推动天山造山带上地幔小尺度地幔对流的形成;根据研究区地壳上地幔速度结构特征推断,新近纪以来天山快速隆升的主要力源来自青藏高原快速隆升的远程效应,相对软弱的上地幔为加速天山造山带的变形和隆升创造了必要条件.     

Pg回折波的上地壳三维层析成像

提出利用人工地震Ｐｇ回折波走时重建区域上地壳三维速度分布的方法。正问题利用经典最小二乘迭代求解垂向速度梯度模型的参数值及相应走时残差。反问题采用泛函空间的最小二乘准则来实现。对速度不需要预先进行参数化处理，可以计算反演区内任意点的速度值。     

天山中部地壳及上地幔三维速度层析成像

应用新疆区域台网记录的地震资料,结合前人对新疆速度结构研究的结果作为初始模型,利用地震层析成像的方法反演了天山中部地壳及上地幔三维速度结构。三维图像结果显示：天山中部地区波速呈现出不均匀性,45km深度以上各层波速表现出高速性质,45km以下的区域波速却表现出低速性质;纬向剖面显示出0～40km深度范围内波速起伏较大,而40km深度以下速度相对稳定。     

青藏高原东北缘地壳上地幔速度结构的地震层析成像研究

本文收集了甘肃、青海、宁夏、陕西和四川台网的130个台站1980-2002年间记录的3 229个区域地震(Ms≥1.5)和168个远震资料,从55 024个区域地震震相中挑选出了51 210个最大走时残差为3.0s的震相,选取了2 651个远震震相.层析成像结果显示:(1)青藏高原东北缘地区下地壳存在大范围的P波速度低速异常,上地幔顶部多数地区平均P波速度为8.05 km/s左右,接近于大陆下方全球的Pn波平均速度8.1 km/s,使得莫霍间断面比较清晰,莫霍面反射波能量较强;(2)研究区内发生大震的震中大多位于深度图中10 km的低速区、30 km的高速区附近和50km的低速区附近,表明这些区带为孕震区;(3)青藏高原东北缘地区的主要断裂带均是逆冲兼走滑断裂,多数位于速度正负异常的过渡区上,且很可能是超壳断裂;(4)从张掖经海原、平凉再向南拐的弧形地带可能就是青藏高原的边缘地带;且预示着阿拉善地块有地台活化的迹象;(5)从层析成像结果中切出的二维速度扰动剖面与人工地震测深剖面吻合较好.     

2010年玉树Ms7.1级震区上地壳三维P波速度层析成像

综合利用震后应急流动台阵和青海台网部分固定台站观测数据,采用多震相走时层析成像方法,对玉树震区地壳三维速度结构和玉树Ms7.1级地震余震震源位置参数进行了联合反演,获得了研究区上地壳三维速度结构图像和余震序列重新定位结果.结果显示:玉树Ms7.1级地震余震整体沿北西向玉树-甘孜断裂呈条带状分布,长约120 km;以隆宝镇为界,呈现两段不同的分布特征;震区上地壳速度分布存在横向非均匀性;沉积层厚约6～7 km,壳内存在厚约为7～8 km的低速层;地震多发生于低速层上方即高、低速过渡区域,区内多条断裂走向与高低速过渡带一致.     

京津唐地区中上地壳三维P波速度结构

根据华北遥测台网和延庆-怀来数字地震台网记录的京津唐地区(113.5～119.5E,38.0～41.5N)1992～1999年共16 048条P波首波到时资料,利用近震层析成像方法反演了该地区中、上地壳三维P波速度结构,并用所得到的地震波三维P波速度模型同时得到了震级ＭＬ1.7～6.2的1 132次地震的精确震源参数．反演结果揭示了京津唐地区地震P波速度结构明显的横向不均匀性．     

小江断裂带北段上地壳三维速度结构研究及鲁甸Ms6.5地震构造分析

利用巧家流动台阵2012-2017年期间记录到的近震P波和S波到时数据,采用地震体波走时层析成像方法,反演得到了小江断裂带北段及鲁甸地震震源区上地壳的高分辨率VP和VP/Vs模型.成像结果显示:小江断裂带北段在0～6 km左右的深度表现为低波速、高波速比异常,在9～12 km左右的深度以下,小江断裂带北段整体开始呈现显...     

环渤海地区的地震层析成像与地壳上地幔结构

利用环渤海地区的天然地震P波到时资料,采用纬度和经度方向分别为0.5°×0.6°的网格划分,反演了该地区地壳上地幔的三维P波速度结构.初步结果表明,环渤海地区地壳上地幔的速度结构具有明显的横向不均匀性：京津唐地区地壳中上部的速度异常反映了浅表层的地质构造特征,造山带和隆起区对应于高速异常,坳陷区和沉积盆地对应于低速异常;地壳下部出现大规模的低速异常与华北地区广泛存在的高导层相对应,估计与壳内的滑脱层和局部熔融、岩浆活动有关;莫霍面附近的速度异常反映了地壳厚度的变化及壳幔边界附近热状态的差异;上地幔顶部大范围的低速异常可能是上地幔软流层热物质大规模上涌所致.     

应用远震有限频率层析成像反演中国东北地区上地幔P波三维速度结构

选取黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古区域地震台网,以及NECESSArray流动台阵记录的223个远震事件的波形资料,采用多道互相关方法得到了22569个P波相对走时数据,并计算了相应的走时灵敏度核,应用有限频率层析成像反演得到中国东北地区上地幔600 km以上的P波三维速度结构模型,利用检测板评估了反演结果的分辨率。结果表明,松辽盆地下方80～200 km的深度上呈主体的低速异常,与这一地区上地幔浅部的高地温值和低密度的特征相互对应,可能暗示了部分熔融的地幔。南北重力梯度带两侧的速度结构明显不同,这一差异可以延伸到200 km以下,表明在中国东北地区南北重力梯度带有可能是一条上地幔内部结构的变化带,或是深部结构的分界线。长白山火山区下呈大范围的低速异常,并可从上地幔浅部延伸到地幔转换带中,推测此低速异常可能反映了地幔转换带内上涌的热物质,上涌的原因则主要是受到太平洋板块俯冲运动的作用。     

青藏高原东北缘-鄂尔多斯地壳上地幔地震层析成像研究

根据横跨青藏高原东北缘—鄂尔多斯地区的流动宽频带地震台阵和区域地震台网的走时数据,利用地震层析成像方法研究了该地区400km深度范围内地壳上地幔的P波速度结构. 结果表明：青藏高原东北缘—鄂尔多斯地区地壳上地幔结构呈明显的横向不均匀性. 这种不均匀性体现在不同块体之间,同时也存在于块体内部;青藏高原东北缘上地幔P波平均速度低,而鄂尔多斯地块的P波平均速度高,这与两个地块的地质构造活动特征相吻合. 在青藏高原东北缘与鄂尔多斯地块之间的上地幔存在宽约200km的过渡带,该过渡带在地表的界限在兰州—海原之间,在上地幔表现为向东45°左右的倾斜条带,基本结构特征表现为高速与低速物质的混杂;青藏高原内部的柴达木地块平均速度偏低,而祁连地块的上地幔的平均速度偏高,两者相差约8髎;在泽库、兰州和海原地区的上地幔顶部有明显的低速体侵入特征.     

应用远震有限频率层析成像反演首都圈上地幔速度结构

本文选用首都圈数字地震台网2003年9月~2005年12月记录的300多个远震事件的波形资料,采用分频带多道互相关方法得到三个不同频段的P波相对走时数据共18499个,计算了每个频段的走时灵敏度核,应用有限频率层析成像反演得到首都圈地区的上地幔三维P波速度结构模型.利用检测板估计了反演结果的分辨率,并与射线层析成像方法的结果进行了比较,说明了反演结果的可靠性.研究结果表明,各构造单元具有明显不同的速度结构特征,其差异可到150 km深:燕山隆起区表现高速;太行山隆起区整体以低速为主并存在小范围高速块体;华北盆地、渤海湾下浅层上地幔中存在大范围的强低速异常,其顶面在50~70 km,可视为软流圈顶面的埋深,这一结果说明华北盆地、渤海湾下岩石圈明显减薄;张家口—蓬莱断裂带是上地幔浅部速度结构的变异带,也是岩石圈减薄的边界带,区内大部分强震都发生在该构造带上,由此看来该带上强震的发生不仅与地壳结构的不均匀性有关,还可能有较深的构造背景.     

中国东部地壳、上地幔横波品质因子的三维层析成像

根据中国７６３ 长周期地震台网的数据, 从中选取出４３ 条对中国大陆东部覆盖较好的双台Ｒａｙｌｅｉｇｈ 波垂直向记录, 运用改进的多重滤波法, 提取震中到台站路径的群速度频散和振幅谱信息, 进而求出每一双台大圆路经的面波衰减因子． 采用Ｔａｌｅｎｔｏｌａ 概率反演得到不同周期面波衰减因子的分布, 根据上述衰减因子分布, 再反演出中国大陆东部地壳、上地幔横波品质因子的三维Ｑβ结构． 层析结果显示： 华北地区地壳、上地幔的Ｑβ结构与地震活动性有密切的联系; 在陕南秦岭段的南缘, Ｑβ结构显示出扬子块体碰撞并俯冲于华北块体之下的迹象． 扬子准地台的大部份地区在８８ ｋｍ 的深度表现为一明显的高Ｑβ区, 四川台坳区的东部、黔川交界地区以及位于黔湘交界附近的江南地块, 地壳中Ｑβ值的横向变化小, 上地幔顶部存在一不小于４０ ｋｍ 厚的高Ｑβ层, 上地幔约在９０ ｋｍ 的深度开始出现低Ｑβ层; 位于滇黔交界地区的滇黔褶断区, 壳幔边界处Ｑβ值的纵向变化小, 上地幔顶部有一厚约４０ ｋｍ 的低Ｑβ层, 约在９５ ｋｍ 的深度上开始出现上地幔低Ｑβ层; 扬子准地台的东部以及华南褶皱系的中、东部, 莫霍面起伏小, 地壳中Ｑβ值的横向变化小, 上地幔约在８５ ｋｍ      

华北地区地壳上地幔S波三维速度结构

利用华北地区大型流动地震台阵的记录资料,采用近震和远震联合成像方法,得到了水平分辨率0.5°×0.5°、深至600km的S波速度结构.研究结果表明,上地壳S波速度结构与地表地质构造基本一致,燕山—太行山山脉均呈现高速异常,延庆—怀来盆地、大同盆地表现为低速异常,华北盆地内部的拗陷和隆起分别呈现低速和高速.唐山地区中地壳、山西裂陷盆地中下地壳存在明显的低速异常,可能分别与流体和热物质作用有关,有利于形成孕育强震的地质构造环境.90km的速度结构图像依然与地表的构造特征有较大的相关性,可能说明深部结构对地表构造有一定的控制作用.燕山隆起区岩石圈的厚度可达120～150km左右,华北盆地的岩石圈厚度可能在80km左右,太行山地区的岩石圈厚度介于两者之间.山西裂陷盆地上地幔低速层较厚,反映了该区不稳定的构造环境造成了地幔热物质的上涌.华北盆地下方220～320km出现的高速异常体,可能揭示了华北盆地上地幔仍然存在拆沉后残留的难熔、高密度的古老岩石圈地幔.研究区东部地幔转换带呈低速异常,推测可能与太平洋板块俯冲至该区下方地幔转换带前缘120°E左右的俯冲板块相变脱水有关.     

澳大利亚大陆上地幔顶部的速度结构:Pn走时层析成像

澳大利亚大陆的地震速度结构多以面波层析成像、地震折射、接收函数和噪声层析成像为主。澳大利亚大陆的三维速度结构已被总结成澳大利亚地震参考模型(AuSREM)。Pn波走时层析成像可提供整个该大陆更强约束的上地幔结构信息。本文调查了自1993年以来发生在澳大利亚大陆内部大的地震事件的波形和地震震相报告,这些地震事件被固定台站和流动台站所记录。为克服澳大利亚东西部大的横向速度对比和保证震源参数的一致性,所有的地震事件在三维澳大利亚参考速度模型中进行了地震重定位。地震重定位后发现,地震震相的走时残差特征具有良好的一致性。定义Pn波为震中距1.8~15°范围内的初至波。利用FMTOMO方法反演走时差以获得上地幔顶部的P波速度结构,其分辨率为3°×3°。反演结果表明,整个澳大利亚大陆上地幔顶部P波速度呈强烈的横向不均匀性。P波的最大速度为8.36km/s,位于澳大利亚西部和中部的前寒武纪克拉通下方,其比全球ak135模型的P波速度快3.99%;最慢的P波速度为7.66km/s,其位于澳大利亚大陆东缘显生宙造山带之下,较全球ak135模型慢4.74%,这可能与晚第三纪火山活动有关。     

云南腾冲火山区上部地壳三维地震速度层析成像

根据1999年腾冲火山区人工地震探测资料，用层析成像方法反演了腾冲火山区上地壳三维P波速度结构．层析成像结果显示出，在腾冲火山区下方的上地壳内存在明显的P波低速区，该低速区在地下7～8km深度，可能与上地壳内的岩浆囊或部分熔融体有关．层析结果还显示出低速区主体在热海地区的东北侧．地表附近的低速区可能是构造破裂发育地区形成了有利于深部热流体上升的通道，因此，在热海形成最活跃的地热显示．      

天山地壳上地幔的S波速度结构

2003年4月—2004年9月，中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室横跨天山布设了由60个观测台站组成的流动宽频带地震台阵。其中，沿奎屯-库车横跨天山的观测剖面共有51个台站，剖面长度近500 km。利用接收函数方法（刘启元等，1996，2005），得到了沿该剖面的接收函数和100 km深度范围内的地壳上地幔Ｓ波速度结构。与前人的探测结果相比，本文的结果进一步揭示了横跨中国境内天山造山带地壳结构的横向变化，给出了天山地壳变形和盆山耦合关系的新证据。结果表明     

上地壳纵横波速度结构相关反演成像方法

基于纵横波初至走时数据的层析成像方法越来越广泛地被应用于揭示不同构造域壳幔速度结构特征.我们从同一地质体的纵横波速度属性相关这一基本思想出发,提出一种相关反演成像的方法:纵横波速度反演交替进行,在迭代反演过程中每通过一次反演获得相应的纵波速度(或横波速度)结构后,更新相应的纵横波速度比模型以及相应的横波(或纵波)速度反演的初始模型,然后继续开展后续横波(或纵波)速度反演工作.在反演过程中依据纵横波速度的相关性信息和射线路径长度将走时残差以不同权重分配到射线路径经过的单元,依据网格节点周围平均的慢度扰动更新速度模型.正反演过程分别基于有限差分走时计算方法和反投影成像方法.两种典型模型试验表明,该技术应用于上地壳速度结构反演成像过程,可有效提高反演结果的可靠性,在很大程度上避免了常规单独反演纵波和横波速度过程容易带来的畸变和失真.该方法应用于重建青藏高原西部札达—泉水沟深地震测深(DSS)剖面下方的上地壳速度结构,揭示出与青藏高原西缘板块碰撞相关的上地壳速度结构特征.