地震柱的概念及其基本特征

根据地震地热说原理,对全球地震深度进行比较研究,定义了24个地震柱,组成了M型的全球热机带,并按照地震柱的构造形态对地震柱作系统研究,得出了地震柱的一系列物理属性和构造属性,论证了依据地震柱概念解释地震和火山的成因,以及对地震和火山进行预测研究的合理性,从而丰富了地震柱概念的内涵。地震柱是地球本身重要的物理现象和构造现象,是地震地热说赖以生存的物质基础和构造基础,也是地震地热说与当今流行的地质学派诸如板块构造、地质力学和地幔柱理论的最大区别。为了构造地质学和地球动力学的发展,有必要深入解读地震柱的物理属性及其构造学意义,提高地震柱概念的应用价值。如果地震柱的奥秘破解了,那么全球90%的地震和火山灾难就有希望应对了。     

青藏高原的地震构造与地震活动

根据地震地热说原理和中国西部的大地构造资料,讨论了青藏高原的地震构造活动模式及地震活动特征,认为兴都库什地震柱和缅甸地震柱是控制青藏高原构造运动和地震活动的主因,青藏高原深达70km的巨厚地壳是内陆地区壳内强震频发的有利构造条件,利用35km以下青藏高原的下地壳地震和周边地区的壳下地震活动动态,参考历史震例,可以为研究区内的壳内强震活动与火山活动提供可能的活动强度、活动地点及大致活动时段等前兆性指标,并取得了初步成效。利用地震柱概念对青藏高原地震构造活动模式的解释似乎更加贴近青藏高原的地震活动特征,可以更加合理地解释壳内强震或者火山发生的成因,也可以预测未来几年内地震柱及其影响区的活动趋势。     

一种最优化地震层析成像方法

本文讨论了Radon反投影离散公式和最小二乘法Radon重建公式。比较详细地研究了在有限投影角条件下图像重建问题,给出了两种有实际意义的外推数据方法。     

腾冲火山区的地震层析成像及其构造意义

利用滇西南临时台网和固定台站的地震数据反演了腾冲及邻近地区的P波速度结构,着重分析了腾冲火山区和龙陵7级地震震源区的地壳结构特点.研究结果表明,腾冲火山区下方10~20 km深度范围存在明显的低速区,其横向尺度大约在20~30 km之间;推测这一低速区代表了仍处于活动状态的壳内岩浆源,热流通道有可能通过腾冲断裂延伸至地壳深部.地壳速度结构自东向西的变化显示出与不同时期的火山活动的关系,腾冲东侧偏高的速度结构反映了龙川江一带上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或不易挥发的高密度残留物质,腾冲西侧的低速异常揭示了更新世以来持续至今的岩浆作用和热流活动.龙陵7级地震震源区的地壳结构存在明显的横向非均匀性,M7.3级和M7.4级地震与怒江断裂和龙陵断裂两侧的结构差异密切相关,它们分别发生在高速区和低速区的分界附近.怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧具有较高的速度,是震源区应力积累的主要载体;两断裂之间地壳速度明显偏低,有可能是多期次的岩浆侵入导致地壳结构强度降低,使得怒江断裂和龙陵断裂易于受构造应力作用而引发强烈地震,估计地震的震源深度在10~12 km之间.     

地震层析成像研究的回顾与展望

对本世纪７０年代以来发展起来的地震层析成像研究及其在勘探地球物理领域的发展状况进行了简单的回顾,对地震层析成像研究今后的发展提出了开展多参数研究的设想,论述了地震层析成像研究中走时拾取、三维地震波场、三维地震时间场、广义线性反演解的分辨率问题以及重建图像的地质解释问题。     

全球地震层析成像揭示深部地幔特提斯洋俯冲板片残留

特提斯演化描绘了过去5亿年来南方冈瓦纳大陆持续分离出陆块向北方漂移,并与北方大陆拼贴的过程.漂移中的陆块与南北大陆间形成的特提斯洋在经历数亿年的生长、演变和消亡后,随着早新生代印度-欧亚大陆碰撞完全闭合.然而,特提斯洋岩石圈并未消失,而是进入地球深部继续演化.特提斯俯冲板片当前在深部地幔中的位置、形态和体积记录了这个连续演化过程最新的瞬间,为特提斯研究提供至关重要的约束.本文总结分析了近二十年间的全球尺度全地幔地震层析成像研究结果,发现在特提斯域下地幔1000～2000km深度范围内存在一个北西-南东向的线性分布的地震高速异常体,称之为特提斯异常体.通过拟合上地幔已知俯冲板片对前人模型进行最优线性组合,观测到特提斯异常体长约8700km,宽约2600km,呈现南北双支平行结构.结合大洋俯冲起始的地质记录和地球动力学研究,本文认为特提斯异常体的主体部分代表了从晚侏罗纪到早新生代闭合这段时间内的新特提斯洋俯冲板片,其中北支由新特提斯洋在欧亚大陆南缘的俯冲下沉板片构成,南支可能反映了在白垩纪发生的新特提斯洋洋内俯冲板片下沉.特提斯异常体西端的部分高速异常可能代表少量的古特提斯洋残留,而东端的...     

地震地热说原理与应用

从地震与火山资料出发,定义了地震柱的概念,全球划分24个地震柱并逐个研究.发现了地幔深部能量自下而上逐层驱动的稳定通道,揭示了浅源地震与中深源地震的差异性、壳内地震与火山的同一性、本尼奥夫剖面的独立性、地震柱活动的间歇性、地震柱的衰变性等自然现象,探讨了地震柱的成因,构成了M型的热机带.同时,对全球GPS观测资料与大洋中脊带的继承性运动和脊轴扩张的比较研究,揭示了当前大陆漂移的优势方向,构成了W型的冷机带.两大系统呈倒扣之势并具有相位差异或许由于地球自转角速度的变更所造成,从而构成了当今地球的地貌差异.冷机带造成大陆漂移的渐变而热机带造成壳内强震和火山的灾变,形成地震地热说的两个研究体系.文中给出了地震地热说应用方面的几个例子.     

唐山、邢台地震序列特征与三维速度结构的关系--兼论强震群型地震的预测问题

以唐山、邢台地震区的层析成像（ST）结果为基础,分析了两次强震序列特征与三维速度结构的关系．研究结果表明：① 地壳内高速体、低速体的相间分布及尺度较大的高速块体的存在是孕育发生两次强震序列的共同基础;② 壳内高速体、低速体的规模、深度及其内部的非均匀性是影响序列特征的重要因素;③ 唐山震区的高速体深度小于邢台震区,这是造成唐山地震序列的震源优势深度和震源最大深度小于邢台地震序列的主要原因;④ 宁河地震区的高速体较唐山 滦县地区高速体的深度大,是造成宁河地区最大震级及其震中烈度偏低的重要原因．这些结果对强震群型地震的主要地震及晚期强余震预测都有帮助．     

澜沧—耿马地震前后的地温异常变化

本文初次用近几年来站定点探测到的恒温层以下不同深度的地热随时间的变化资料,揭示澜沧—耿马7.6级大震前后地热的短、临异常特征,并对异常机制进行初步探讨。     

宁波台矿泉井水温异常与萨尔瓦多8.0级地震的关系

2001年1月9日起开始宁波台矿泉井井水温度出现异常，通过检查、分析后认为很可能与萨尔瓦多8.0级地震有关系。从日均值图上看，异常在震前6天开始出现，至震前1天达到最大，表现为打破正常的波动规律，呈负异常；从整点测值图看，主要是震前36小时出现负阶跃。分析认为出现的水温异常可能是一种地震前的长周期波通过上地幔或软流层传播而至，间接地影响地下流体发生微小的温度变化。     

地震层析成像中的不确定性

地震层析成像已经是一种常用的探测地球内部三维波速结构的地球物理方法。这些深部地球结构信息是人们深入认识地球的重要依据,同时由于地表地质过程往往取决于深部动力过程,因此深部结构已经开始受到了地质学家们的广泛重视。但地震层析成像方法众多,所得到的参数和精度可能有所不同,这给非地震学专业的研究人员在使用层析成像结果的过程中造成了极大的不便。为了更好地实现地球物理,地球化学和地质等多学科交叉应用,本文系统分析了地震层析成像结果中可能存在的不确定性,同时提出了相应的建议以帮助地质学家们能够正确对待层析成像结果中的不确定性并合理利用地震层析成像结果。     

论全球地震面波层析成像的参数化与样条插值模型

本文的参数化方法考虑不完全依赖数据分布的基函数的构造方法。借助函极小问题与样条插值问题的密切联系,得到了样条函数形式的参数化方法,即样条插值模型,样条插值模型是著名的Ｂａｃｋｕｓ－Ｇｉｌｂｅｒｔ模型在球面情形的推广。     

华北北部地区地壳三维P波速度结构的双差地震层析成像

利用区域固定台站和华北科学探测台阵记录的10 461个近震事件的183 909个Pg波绝对走时和495 753个相对走时数据,采用双差地震层析成像获得华北北部(37.5°～41.5°N,111.5°～119.5°E)范围内的地壳三维P波速度结构模型。结果表明:研究区内各主要构造单元具有明显不同的速度结构特征,速度异常的走向与区域构造的走向一致,浅层速度图像很好地反映了地表地质和岩性的变化;重定位后的大部分地震集中在0～20km的深度上,主要位于低速区的内部或高速和低速区的交界部位;三河—平谷和唐山地震震源区中、下地壳的低速异常可能是流体的显示。结合前人成果和本文模型所揭示的深、浅结构,我们认为太平洋板块在中国东部之下的俯冲和滞留引起板块脱水、软流圈物质上涌等一系列过程,软流圈热物质到达上地幔顶部并沿超壳断裂上侵进入地壳,致使上地幔顶部和下地壳中的含水矿物发生脱水作用产生流体,流体继续上移造成中、上地壳发震层的弱化,从而导致大地震的发生。因此华北北部地区的强震活动,以及地壳结构的非均匀性应是与太平洋板块俯冲、滞留引起的深部过程密切相关的。     

地震层析成像在水利水电工程地质勘察中的应用

水利水电工程地质勘察是水利水电工程建设中的基础工作。地震层析成像技术作为一种新的物探方法，通过工程中孔，碉间地质条件的探测，进而评价大坝建筑物的工程地质条件是一种有效的手段。本文介绍了乌江构皮滩水利枢纽的应用效果。     

煤矿巷间地震层析成像技术探测煤体构造

本文对煤矿井下巷间地震波透射观测资料在平滑弯曲射线的基础上，利用联合迭代法（ＳＩＲＴ）进行煤体波速场的反演成像，并结合数值计算结果给以验证。其结果表明：采用平滑弯曲射线追中学地震波射线可以大大提高成像质量；地震层析成像技术用于探测煤体中的构造是一种有效且可行的方法。     

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.     

研讨在中国地区用数字化台网记录做地震波断面成像的问题

中国地区已建立50个宽频带数字化地震台网，在地震活动性较高的地区，或在经济发达的地区，还建有北京、上海、山西、兰州等20组区域性数字化地震台网；和青藏高原（兰州）、上海和海拉尔三个数字化台阵，也能记录到清楚的震相和相应的波列；本文辑录了有可能利用中国地区丰富的数字化地震台网记录，来探讨研究地壳和上地幔震波速度结构的三维分布和品质因数Q值三维分布的有关信息和计算机法实现途径；可将地震台记录的地位移谱和速度谱，经过地球介质的吸收衰减校正，换算为震源面上的震级谱，以便帮助判别系列类型（孤立型，主震余震型，主震余震型，前震－主震－余震型或震群型）。希图引起国内外有关专家，包括海外人学者的关注，参与这方面的研讨，以促进充分利用中国地区丰富的数字化地震台网记录，进行三维速度结构成像的研究，进行地壳和上地幔震波衰减－品质因数Q值三维分布的探测研究，为地震预报研究服务，为减轻灾害服务。2001年8月日本爱媛大学地球动力学研究中心赵大鹏教授在北京大学“地球科学报告会”上报告了他的地震断面成像方法新方法。赵教授方法的最大特点是，对于处理复杂形状的地震速度断面具有突出的优点，已广泛地于许多国家和各种大地构造环境，是当前世界上最流行的地震断面成像方法，由于中国地区莫霍面的深度变化秀大，从东部大陆架的30km变到西藏高原的70km。他的程序已开始在中国地震局地球物理研究所，地质研究所和分析预报中心，以及中国科技大学研究生院的有关课题组应用，这是一种处理复杂界的三维地震成像方法，是最新的技术，有助于综合利用地方性，区域性台网和远震台震相记录为在中国地区了解地壳和上地幔三维结构和地震构造方面将取得巨大的进展，有助于揭示非均匀地壳结构和地震及火山活动的关系，但是在使用他的成像方法和程序时，必须遵守他的几条规则。本刊1996年第5卷4期发表在英国工作的毛伟健博士的“多波型射线跟踪断面成像方法”。讨论了在复杂2－D和3－D非均匀介质中地震射线跟踪方法。提出了一个改进的立方B－样条方法用于对不连续面的模拟，这个模型参数方案表达嵌入不连续界面的连续变化的真实地质构造，很多地震波类型，如透射、反射、折射、转换，衍射和回转波对复杂的地质模型是需要涉及的。在选择各种类型波的射线时，通过迭代求解线性方程的方法。来产生震源和接收器之间的实际射路径，并把各种波型的射线跟踪过程和在源和接收器配对之间的多次波型统一起来，通过现存的解析公式也可以估算出射线的振幅。这个方法可实际用于多震相的层析成像和三维射线跟踪的地震模拟。关于成像的细节，可参阅该作者在1996－1997年“Geophysics”杂志的相应文章，也可供有关研究人员选用。     

上海及其邻近地区三维地壳结构层析成像

利用上海及其邻近地区地震台网的地震记录及人工爆破资料,采用地震层析成像方法反演研究区地壳三维P波、S波速度结构模型。成像结果表明:不同深度的P波、S波速度扰动呈北西向展布特征;地震大多数分布在低速区的块体内,说明地震不仅与断裂活动有关,有可能还与物质结构和性质有关;上海及其邻近地区上地壳速度结构,断裂活动和物质性质三者之间存在密切关系。