利用远震接收函数研究江西省地震台站下方莫霍面深度及泊松比分布

利用三分量远震记录资料,计算获得了江西省13个数字地震台下方的体波接收函数,利用H-kappa叠加方法反演得到这些台站下方的地壳厚度及泊松比。结果表明,研究区域东西向莫霍面起伏平缓,南北向地壳厚度变化稍大,全区域内地壳平均厚度为31 km,最大深度为九江的35 km,最小深度为赣州的28 km。泊松比的分布在研究区内从0.2到0.3之间变化,最大为会昌的0.27,最小为南昌的0.21。赣南各台站泊松比分布明显高于赣北,这可能与该区域地幔组分及地质演化过程有关。     

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.     

基于接收函数约束的川滇地区莫霍面深度反演研究

本文利用川滇地区宽频地震接收函数结果和WGM2012全球布格重力场模型数据,采用正则化参数和接收函数结果交叉验证得到最优莫霍面参考深度和上下界面密度差,使用基于球坐标系下的快速非线性重力反演方法建立川滇地区莫霍面深度模型.研究结果显示,川滇地区整体莫霍面深度介于30～69km,青藏高原内部地区莫霍面深度大于50km;四川盆地莫霍面深度在36～38km;攀枝花地区莫霍面出现明显的隆起和下凹,变化范围在42～48km;川滇菱形地块莫霍面深度在40～50km;滇西和滇南地块莫霍面深度由南向北逐渐变深,变化范围在38～44km.本文反演莫霍面深度与接收函数结果平均误差为0.18km,与该区域天然地震层析成像、人工地震探测以及重力数据反演结果基本一致,但细节更加丰富,进一步确认了莫霍面在攀西裂谷地区存在隆起,小江断裂带下方存在下凹的特征.该结果可作为精细化川滇地区地壳密度界面模型,为研究该地区岩石圈结构和地质构造演化提供参考.     

用远震接收函数反演福建地区宽频带台站下方莫霍界面深度

收集福建省“九五”数字地震遥测台网中8个宽频带台站的远震波形资料,应用接收函数的研究方法计算各个台站下方的接收函数。采用非线性的反演方法获得这些台站下方的S波速度结构．确定这些台站下方莫霍界面深度的分布情况。分析得到的反演结果,福建地区莫霍面的起伏不大．平均的地壳厚度约为32km。在0～2km之间均存在一层低速层,这与地表覆盖着一层松散的沉积层是相对应的。内陆地区台站附近莫霍界面深度较沿海地区略高,沿海台站的莫霍界面深度北部略高于南部。     

利用接收函数研究程海断裂带莫霍面深度和地壳内S波速度结构特征

利用程海断裂带附近27个数字地震台站远震波形资料,提取每一个台站的接收函数,计算出各台站莫霍面深度同时利用时间域线性反演方法,获得了各个台站下方的横波速度。结果显示:程海断裂带莫霍面深度从南部42km增至北部的54km,南部和北部莫霍面深度有明显的不同。从程海断裂带下方不同深度S波速度剖面可以看出,宾川及其北东部地区中下地壳存在明显的低速层,此低速层可能与还没有固结的热物质有关。而永胜南部地区,地壳中S波速度垂直变化剧烈,低速异常高速异常交替丛生,这可能是此区地震频发的主要原因。同时,本文对宽频带地震仪和短周期地震仪得到的接收函数进行了初步的对比分析。     

依舒断裂带北段莫霍面特征与泊松比

伊舒断裂带北段是黑龙江省地震跟踪监测重点区域之一,具有较强的地震活动性,为主要历史强震发生区域.利用该区域4个固定地震台记录到的远震地震事件资料,采用频率域反褶积方法,提取远震P波接收函数,再利用H-κ叠加方法计算台站下方莫霍面深度和泊松比.结果 表明:受太平洋板块俯冲作用的影响,块体间相互挤压,双鸭山地震台下方莫霍面...     

利用接收函数反演青藏高原西部地壳S波速度结构

相对于宽阔的腹地,青藏高原西部南北向宽度仅约600 km,却记录了印度和欧亚板块汇聚的深部过程及其响应.本文用22台宽频带流动地震台站在西缘构建了一条南北向探测剖面(~80°E,TW-80试验).利用接收函数反演剖面下方S波速度结构,综合西部已有的宽频带探测结果,分析认为:印度板块向北俯冲可能已到达班公湖-怒江缝合带附近,俯冲过程中下地壳发生榴辉岩化;喀拉昆仑断裂带、班公湖-怒江缝合带、阿尔金断裂带均为切穿地壳的深断裂,莫霍面发生错断;喀拉昆仑断裂带和龙木错断裂带之间的中上地壳没有发现连续的S波低速体,说明可能缺乏解耦层,支持青藏高原西部地壳为整体缩短增厚模式.     

利用接收函数反演东北地区地壳结构

选取辽宁、吉林、黑龙江、内蒙东部共111个固定台站自2012年1月1日到2015年10月1日,震中距在2000～18000km范围内,震级在6.0以上的542个地震波形记录。采用最大熵反褶积法,经过仔细筛选共获得4683条接收函数,通过HK扫描法得到台站下方地壳厚度及波速比信息,得到了东北莫霍面分布。     

首都圈地区莫霍面起伏及沉积层厚度

利用首都圈数字地震台网宽频带和短周期记录提取了接收函数,用H\|Kappa叠加方法反演得到了台站下方地壳厚度和泊松比.反演结果显示首都圈地区莫霍面的区域构造方向呈北东或北北东向展布,地壳由东南向西北方向逐渐增厚,平均厚度为34 km.地壳泊松比分布呈现出分块的特征,泊松比高值区对应于岩石比较破碎的多条活动断裂带交汇区.而某些地区堆积有较厚的低速松散沉积层,其下的结晶基底介质速度相对较高,因此,该界面造成径向直达P波能量非常弱,而紧随其后的转换波能量较强,称其为首到波峰.通过正演计算,建立首到波峰和直达P波到时差与沉积层厚度的定量关系,从而可根据首到波峰相对于直达P波的时间延迟来快速判定沉积层的大致厚度.     

压缩感知高分辨率接收函数叠加成像及其应用

接收函数成像方法纵向分辨能力高,而其水平分辨能力很大程度上取决于地表观测台站分布.经典共转换点(Common Conversion Point,CCP)叠加成像方法应用中,如果存在台站稀疏区,往往需要统一选取较大尺度叠加半径以获得连续的成像剖面.这不仅造成台站密集区域成像分辨率损失,且使成像界面产生明显的叠加痕迹.本文结合压缩感知理论和经典CCP成像方法实现提高空间分辨率的接收函数成像.我们假设地下界面在局部范围内变化较缓慢、形态特征稳定,那么接收函数信号相应具有一定的稀疏特性.基于此假定,首先通过压缩感知稀疏促进算法从稀疏、不规则分布的地震台阵接收函数重构出密集、规则化的“虚拟台阵”接收函数.之后,利用重构得到的“虚拟台阵”接收函数,采用小尺度叠加半径进行共转换点叠加成像获得高分辨率转换界面成像剖面.特别地,我们在叠加成像前进行了叠前成像点振幅补偿处理,以克服台站分布不均匀导致的成像能量不均衡问题.台站越稀疏的区域,其振幅补偿值越高.本文方法可以极大减少经典CCP成像方法实际应用中为了兼顾台站稀疏区域采用大尺度叠加半径所造成的空间分辨率损失和“阶梯状”界面的叠加痕迹,在保证台站密集区高分辨率成像结果的同时有效提高台站稀疏区的成像分辨率并提升成像质量.数值模拟测试和华北克拉通科学台阵观测数据应用结果表明,压缩感知接收函数叠加成像方法可以实现可靠的高分辨率深部转换界面成像,在高分辨率深部结构研究中具有广阔的应用前景.

     

接收函数确定Moho面速度和密度跃变的方法研究及应用

通过对单层模型反射和透射系数的推导,提出了利用接收函数一次转换波和多次波确定Moho面速度和密度跃变的速度-密度跃变（δβ-δρ）扫描叠加方法.利用反射率法计算了不同模型的远震理论地震图,按照与处理实际观测波形一致的方法和流程计算了理论接收函数;根据不同模型数值试验结果,深入分析了界面速度和密度跃变对接收函数震相幅度的影响.利用（δβ-δρ）扫描叠加方法,对理论接收函数进行了数值试验,结果证明了该方法的可行性.最后将该方法应用于位于青藏高原东北缘的高台（GTA）台和兰州（LZH）台,确定了两个台站下方Moho面的速度跃变分别约为（19±1）%和（20±1）%,密度跃变最小值为（4±2）%和（6±2）%.

     

小孔径台阵垂直分量P波接收函数研究及应用

尝试用垂直分量P波接收函数技术,分离莫霍面多次反射透射震相PpPmp,以此确定台阵下方的地壳厚度．利用兰州小孔径台阵记录的16次深远地震资料,分离了PpPmp震相,根据其到时计算台阵下方的地壳厚度约(51.6plusmn;1.8) km,与前人研究结果一致．      

Moho depth of the European Plate from teleseismic receiver functions

Crustal structure and the Moho depth are exceptionally well known beneath Europe. The first digital, high-resolution map of the Moho depth for the whole European Plate was compiled in 2007 and recently published in Geophysical Journal International. In the past few years, considerable developments have taken place in the receiver function techniques. Different receiver function techniques provide new, independent information, in particular on the S-wave velocity distribution in the crust and on the Moho depth. This gives an opportunity to compare the Moho depth from the Moho depth map of the European Plate (H _MM) and the Moho depth from receiver function studies (H _RF). Herein, we also compile and analyze the uncertainty of the crustal thickness determinations data obtained with receiver function analysis. The uncertainty is found to be ±2 km for 20-km-thick crust and about ±4 km for 60-km-thick crust. Comparison of the Moho depths shows an approximately linear trend between H _RF and H _MM. For the Moho depth of 30–40 km, the values are approximately equal, while for thin crust, H _RF is about 5 km shallower than H _MM, and for thick crust, it is about 5 km deeper than H _MM. Possible reasons for this, the observed discrepancy between the Moho depths H_MM and H_RF, are discussed.     

远震接收函数确定的鄂尔多斯西部及邻区Moho面性质和构造意义

基于呈南北向线性分布且穿过鄂尔多斯地块的129个流动台站远震记录,获取了20267条远震P波接收函数.通过叠加转换点相同的接收函数,提取了可靠的P-S一次转换波和多次波到时,进而确定了南北向横跨鄂尔多斯地块剖面的地壳厚度与波速比分布.同时,利用单台速度-密度跃变（δβ-δρ）扫描叠加方法确定了Moho面速度和密度跃变.结果显示：秦岭—渭河盆地下方具有较薄地壳、低波速比（1.66~1.72）以及相对较小的密度跃变（4%~10%）,表明该区域地壳主要以长英质酸性岩石为主,引起该现象的主要原因可能是下地壳拆沉;鄂尔多斯南部地壳较厚（41.4±1.3 km）、波速比较高、速度跃变相对较小（14%~23%）,主要原因可能由青藏高原的挤压增厚导致;鄂尔多斯北部波速比较高（>1.87）、速度跃变较大（19%~29%）、密度跃变较小,推测鄂尔多斯北部下地壳发生部分熔融,较大波速比可能是部分熔融与沉积层共同导致的结果.

     

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．     

加入多次波的长时窗接收函数主成分分析及其在张八岭构造带地壳分析中的应用

接收函数主成分分析方法可以有效地提取单台接收函数中蕴含的台站下方地壳结构和速度各向异性信息, 本文在原有理论基础上将该方法应用于加入了多次波的长时窗接收函数.通过位于郯庐断裂带张八岭构造带的滁州台和嘉山台的数据进行分析验证, 并估计了该地区地下结构和速度各向异性信息.测试结果表明: 相较于仅对Ps转换波的接收函数主成分分析研究, 扩大时窗范围、加入多次波后, 利用第二主成分重构的径向接收函数中信息更加丰富, 且更有利于对构造特征和速度各向异性进行约束.研究同时发现, 重构的接收函数在多次波的时窗内的稳定性更强.实际数据结果显示: 张八岭构造带东缘滁州台下方地壳底部具有倾向指北、向下倾斜不超过20°的构造特征, 壳内具有快轴方向近似平行于郯庐断裂带走向且不大于7%的速度各向异性.而嘉山台下的地壳横向结构变化幅度不大, 具有较弱的速度各向异性特征, 但沉积层底界面表现为近北东走向, 向东南下倾的构造特征.这种差异的地壳结构特征也指示出该构造带在演化过程中具有较高的非均一性.

     

接收函数方法估计Moho倾斜地区的地壳速度比

造山带地区的复合力系作用往往使Moho界面发生变形,局部表现为倾斜状态.为了得到这些区域精确地壳速度比结构,本文基于H-κ方法发展了H-κ-θ方法.该方法不仅考虑了倾斜Moho层的响应,同时利用径向和切向接收函数信息,增加了对扫描的约束.利用该方法对青藏高原东南缘地壳厚度和速度比结构进行研究,结果表明：研究区内地壳明显存在不均匀性,松潘—甘孜地体平均地壳厚度约为60 km,四川盆地西缘约为47 km,扬子地台约为43 km,三江块体和扬子地台东南缘已接近正常地壳厚度;松潘—甘孜地体与扬子地台相邻部位地壳平均地震波速度比（V_p/V_s）普遍偏高,且四川盆地西侧发现一绕盆地边缘的弧形高V_p/V_s异常区（>1.88）,我们推测该异常可能由青藏高原向东逃逸的地壳流体受到高强度的四川盆地阻挡,在其西侧堆积所致.     

基于接收函数与背景噪声联合反演的研究与应用

基于唐海—商都宽频带地震台阵2006—2009年连续三年的波形记录,利用环境噪声相位自相关函数对台阵下方的莫霍面反射P波进行分析。通过对同一个台站多个时间段的自相关结果进行分组、采用两步叠加处理增加信号强度：① 在组内进行线性叠加,对组间的叠加结果进行相位加权叠加;② 基于华北地区的背景速度结构信息,在地壳平均速度5%不确定性的时窗内,根据自相关函数包络线的二阶导数最大值确定P波的莫霍面反射时间,经时间−深度转化,获得台阵下方的莫霍面深度。结果显示,莫霍面从东南向西北总体由浅变深,中间有小幅度的起伏。噪声自相关方法确定的莫霍面平均深度相较于参考的接收函数结果的偏差为0.8 km,相应的双程走时偏差约为0.3 s。以月份叠加的自相关函数结果显示,PmP信号的噪声源具有显著的季节性变化。自相关函数的波形特征显示华北地区的地壳−地幔转换带的速度梯度模式不同。

     

利用接收函数方法确定青藏高原东北缘近地表S波速度

利用襄樊台2015—2018年记录的震中距30°—90°,震级5.5级以上（含5.5级）的高信噪比远震波形事件,通过时间域反褶积方法提取台站接收函数,并用H-k扫描叠加方法得到台站下方地壳厚度和波速比。结果表明,襄樊台下方地壳厚度为35 km,略高于大陆地壳平均厚度33 km,处于西部山区厚地壳与中东部薄地壳的过渡地带。泊松比偏低,存在因区域内地壳应力积累发生微小地震的可能性。