利用地震转换波探测地壳、上地幔构造试验

当远震P波通过地壳、上地幔速度界面时,除了产生PP型折射波,还产生一系列PS型折射转换波.这类PS转换波与初至P波之间的到时差,可用来测定地壳和上地幔构造. 转换波测深法首次在我国鲁西夏津-高唐地区和京西昌平地区进行了试验应用.为提高转换波震相识别的可靠性,在资料分析中采用了偏振滤波的方法.工作结果获得了上述两地区的深部构造剖面图.转换波法与爆炸地震法所得结果之对比表明,两者的主要界面基本一致.     

地震转换波测深资料数据处理程序包DSCW86

本文介绍天然地震透射转换波(PS)测深资料数据处理软件包——DSCW86。DSCW86由数字滤波、震相识别及资料分析解释组成。数字滤波部分包括:低通滤波、偏振滤波、频率加强滤波、相关滤波及叠加处理等。各种滤波方法的综合应用可以较大程度地提高原始记录的信噪比及分辨率,从而为准确地识别转换波震相提供了基础。在震相识别中采用人机联合的方法,通过偏振分析、功率分析及相位追踪等技术大大提高了震相识别能力。DSCW86还包括所有分析解释图件的计算机描绘,从而减小了工作量,提高了工作效率。     

地震转换波测深中二次反射波震相的识别和利用

二次反射波震相的识别和利用对于进一步发展地震转换波测深法有重要意义。本文利用合成地震图方法,分析研究了短周期远震三分量初始30秒记录中主要震相的运动学和动力学特征。文中集中分析了PPP和PPS型二次波震相的振幅、波形和到时差等特征,及其与震中距、界面两侧波速差、界面结构和介质吸收等因素的关系。讨论了综合利用PS波和二次波震相的到时差资料测定介质速度参数的方法,并介绍了应用实例。     

天然地震转换波偏移成像方法

当地震波在层状介质中传播,P波通过速度界面时,会产生PP型折射波和PS型折射转换波．本文利用PS转换波与初至P波的到时差,提出一种不需要拾取P波和转换波震相的转换界面偏移成像方法．文中对三种不同的理论模型,在正演计算的基础上,采用了上述方法进行数值计算,计算结果表明,这种方法能够确定转换界面的位置和形态．这一方法的实现将有利于利用天然地震资料研究地球深部结构。     

利用波的偏振特性提高转换波震相识别的可靠性

本文介绍将位移主方向分析法和偏振滤波法应用于PS转换波震相的分析。结果表明,这些方法能有效地提高PS波震相识别的可靠性。     

地震近场记录中来自沉积盆地底部的S-P转换波震相c

在1989年10月和1991年3月大同地震余震的近场记录中,发现P波与S波到时之间还存在一个附加震相. 对地震的精确定位表明,有一些带有附加震相的地震记录是在临界角之内的台站得到的,因而可以排除附加震相为地表折射波的可能性. 用质点运动轨迹分析方法对附加震相的振动方向进行分析后认为,附加震相的运动特性与P波的运动特性一致,因而,可能是来自沉积盆地底部的S-P转换波. 设定一个低速的沉积层覆盖在速度较高的基岩之上的速度结构模型,用合成地震图技术模拟出这次地震的附加震相,从而确认该附加震相为盆地底部的S-P转换波. 调整传播路径上沉积基底的深度,可以得到一个概略性的盆地底部的图象,即大同盆地底部是一个沿桑干河河谷中部深、两側浅的V形盆底.      

对地震转换波的数字滤波处理

本文讨论运用低通滤波、偏振滤波、频率加强滤波、相关滤波及迭加处理等数字滤波方法,对地震转换波测深资料进行数字处理的方法及效果.数字滤波处理结果在一定程度上提高了记录的信噪比,为准确地进行相位对比和震相识别提供了可靠基础.      

考虑水层鸣震的海底多分量数据转换波走时反演方法

海底多分量地震数据在完成上-下行P/S波分离之后,基本消除了检波器端的多次波信号,但仍受到一些源端多次波的干扰.在浅水(水深在500 m以内)、软海底环境下,经海底与海面各反射一次的水层鸣震因能量较强,对反射波偏移成像与速度分析造成极大的困扰.就横波速度分析而言,含源端水层鸣震的PPS波对一次转换PS波形成主导性干扰.本文从走时反演的视角,基于声波方程建立描述PS波和PPS波的Born模拟算子,提出同时拟合这两种S波震相的反射走时反演方法及相应的梯度预条件技术.合成数据实验表明,该方法可克服源端强水层鸣震的影响,改善转换波走时拟合条件,提高横波速度反演精度.     

上地幔过渡带S—P和P—S转换的全球研究

本文研究了1984年至1986年3年期间全球数字地震台网(GDSN)记录的长周期数据,以讨论作为远震S前驱波的上地幔过渡带产生的S—P和P—S转换波的存在,这类转换波已在大量单台站记录上得到证实,许多记录的简单叠加加强了转换相位的出现,并证明不同板块区域之间过渡带性质没有重要的横向变化。400km间断面的S—P和P—S转换波在70°至85°之间距离上得到很好的观测,而670km间断面的转换波在87°以上距离观测得很好。已发表的震源机制分析和与合成地震图比较说明,转换震相的形态主要由地震辐射图型所控制,接收点下方经历S—P转换的震相可以从倾滑事件观测到。这些事件沿台站方向上辐射强SV和弱P波。在另一方面震源区域下方P—S转换经常可以从沿台站方向激发强P波和很小的SV波能量的事件中观测到,同时也从一些走滑事件中观测到。观测资料与合成地震图比较表明,Dziewonski和Anderson(1981)的PREM模型可以解释绝大部分观测数据。然而,从670km间断面上观测到的S—P和P—S转换波经常比合成地震图的振幅强。转换波和P波尾波的加强干涉,震源辐射的影响以及比在PREM模型中更高的670km间断面的速度反差都可能成为这一偏差的原因。     

Kirchhoff-Helmholtz积分方法计算远震转换波

Kirchhoff-Helmholtz积分方法推广到远震转换波的合成地震图的计算,其优点是,能够计算复杂界面的地震波。通过与反射率法及动力学射线追踪的对比,表明KH积分方法能很好地模拟远震转换波震相,且精度较高。KH积分方法能够计算任意复杂界面的地震波,是一种研究地壳上地幔结构的有效方法。     

邢台地震区深部构造背景的地震转换波探测和研究

1982-1986年期间,在东汪、隆尧和百尺口邢台地区的强震震源区完成了3条近NW向地震转换波测深剖面。利用转换波数据处理新方法,实现了转换震相的相位对比追踪,得出了震源区较详细的深部构造剖面图和速度结构模型。发现强震震源区深部构造的特点为:上地壳强烈褶皱变形;中地壳急剧减薄;下地壳和上地幔局部上隆;存在一组深部超壳断裂;低速层急剧增厚,波速比增大以及上地幔波速偏低。表明研究区的下地壳和上地幔的温度可能偏高,其地震活动可能与上地幔物质的侵入作用有关。     

西藏高原羊易地热田深部构造的近震转换波研究

首次利用三分量数字地震仪在西藏羊易地热田区记录到近震转换波,并用于研究深部构造取得了结果.查明了测区基底构造的基本特征,发现热田区发育了NNW和NEE向一系列断裂,其延深可达6-9km,不同方向断裂的交汇对热田有控制作用.在热田内基底形成一近NS向断块状局部隆起.经过热田深部传播的近震转换波的频谱主频和振幅比均有明显降低,这些特征显示热田深部可能有局部熔融的岩脉沿深断裂活动.表明在热田区的微震观测中同时利用近震转换震相研究深部构造是可行的.     

地震转换波测深的现状及其发展方向

本文综合介绍地震转换波测深的产生、发展的历史背景、方法原理、要点和基本特征、能给出的信息量、结果的精度以及适用范围。介绍该方法目前在苏联、中国和欧美等国的发展情况及取得的主要成果。最后提出了转换波测深的发展方向。     

汶川MS8.0地震前后远震PS转换波与P波到时差的变化特征

利用远震初至波穿越地壳、上地幔等速度界面时产生的一系列PS型透射转换波,测定远震PS转换波与初至P波的到时差Δt_(PS)=t_(PS)-t_P随时间的变化特征,有可能监测孕震区转换界面以上有限的地层空间内介质物性的变化。选取2001—2012年作为研究时段,通过四川地震台网的YZP和JJS 2个台站记录到的兴都库什、苏门答腊南部地区2组震中距变化3°的远震数据,得到2个台站在2008年5月12日汶川M_S8. 0地震前后记录的PS转换波与初至P波到时差Δt_(PS)的变化特征。结果表明,在2006年以前Δt_(PS)有一个缓慢增大的过程;汶川地震前约2a内Δt_(PS)出现明显的降低过程,最大降幅达0. 2～0. 3s,超过测量误差4～5倍;震前2～3个月低值有一定程度的回返。文中讨论了可能引起Δt_(PS)变化的原因,分析表明文中提出的远震转换波法在地震监测中有很好的应用前景,值得进行进一步实验研究。     

三维复杂介质中转换波走时快速计算

复杂介质中转换波走时计算是多波勘探地震学中重要内容之一.本项研究利用惠更斯原理和费玛原理,获得了三维复杂介质中转换波快速计算的改进型最小走时树方法.其中,在保证精度的条件下,为了提高三维转换波走时计算效率,首先对初至波最小走时树基本算法进行了改进.本方法通过将转换波分为上、下行波分别进行射线追踪以实现三维转换波走时的快速计算.模型计算表明,方法的计算速度快,而且稳定性强,对多波地震勘探具有较大的应用价值.     

中国地区深度震相和地面反射波、转换波走时的计算

本文根据中国地区地震P波和S波走时表与地壳和地幔中地震波的速度分布,计算和编制中国地区深度震相pP,sS,pS;sP的走时表以及地面反射波、转换波PP,SS,PS,SP震相的走时表。自1940年Jeffreys和Bullen计算了全球平均的走时表之后,除Herrin等人重新算过pP走时表外,对于sS,sP,pS震相走时一直没有人再行算过。提出中国地区符合实际情况的深度震相走时表,对于远震记录的分析处理,提高测定震源深度的精度,揭示在某些深度和震中距离上深度震相在中国地区的特征将有一定的价值,并与中国地区地震P波和S波走时表相匹配,使之自成一个体系。我们将进一步采用一系列最新数据处理方法计算《深度震相和地面反射波、转换波走时》的软件亦可供其他地区计算走时表的参考。     

物理模型实验中一种特殊震相的分析讨论

在双层物理模型的两分量超声波实验中,发现了一种特殊震相.用各种常规震相难以解释其运动学特征,它不符合斯奈尔定律所表述的首波、反射波、边界反射波和转换波等震相的运动学特征.其同相轴的时距关系类似于常规首波,但没有临界角,只出现在水平分量剖面上.我们对该震相的产生机理提出了假设:在近于垂直入射条件下,入射波遇到阻抗差异很大的界面时,就可以在该界面滑行,在滑行波中除纵波外,还有大部分能量转换成横波—特殊震相.此假设较合理地解释了模型实验中出现的特殊震相的运动学特征.     

利用近震转换波探测地壳深部构造的研究

本文对近震PS折射转换波的运动学和动力学特征进行了初步的研究,并且提出了识别近震PS转换波的主要参考标志。利用这些标志分析了邢台地区某些测点的近震转换波资料,所测出的转换界面深度与爆炸地震法得出的主要结果基本一致。因此,近震PS转换波法是探测区域地壳深部构造的一种有效方法。      

天然地震PS转换波动力学特征的初步研究

本文根据合成理论地震图的广义射线理论,并应用自行编写的FORTRAN计算程序,研究了单一界面、薄层和迭层界面上形成的PS转换波的动力学特征,讨论了沉积盖层及上部地壳介质吸收对转换波的影响。     

在倾斜界面情况下PS转换波偏振特征及其在转换波测深中的应用

本文在高频射线近似的条件下,运用几何地震学方法,研究了倾斜界面情况下PS透射转换波及部分二次波的偏振特征和运动学特征。发现这些波的偏振参数对模型界面倾斜性十分敏感,可用来反演界面倾斜参数。转换波及部分二次波的偏振分布及其相互关系为震相识别提供了新的判据。文章还给出了分析实际地震记录中震相偏振特性的PP(Polarization Position)图方法及震相识别和相位对比中的最佳分量追踪法。