辽宁及邻区背景噪声相速度结构研究

收集辽宁及其周边地区（吉林、河北、山东、内蒙）70个宽频带地震仪2012年连续背景噪声波形数据,基于地震背景噪声层析成像方法,得到研究区面波群速度及相速度图像。利用台站对互相关方法,提取瑞利面波格林函数,采用时频分析法（FTAN）获取2 416条相速度频散曲线,从中筛选1 661条信噪比较高的频散曲线。将研究区以0.25°×0.25°进行网格化,采用Ditmar等提出的层析成像反演方法,得到周期10—40 s的瑞利面波群速度及相速度结构分布图。与群速度结果相比,分辨率更高,研究区大部可达0.5°×0.5°（局部可达0.25°×0.25°）。结果表明,辽宁地区地壳及上地幔面波相速度结构存在显著的横向不均匀性。在周期10—15 s的群速度图中,浅层及中上地壳速度分布与研究区地形地貌及主要地质构造单元具有较好的对应关系,盆地及沉积层低速,山区隆起高速,且在高低速转换带多为地震孕震区;在周期20—30 s相速度结构图中,下地壳至上地幔顶部深度范围内,相速度速度结构主要受地壳厚度及渤海湾内巨厚沉积层的影响,在海城至大连区域内出现的低速异常推测为地下热物质上涌;随着深度的增加,在周期30—40 s的相速度图中,速度分布逐渐受控于莫霍面起伏,明显变化出现在辽东半岛,由高速变为低速。     

郯庐断裂带中南段及邻区基于背景噪声的瑞利波群速度层析成像

本文收集了郯庐断裂带中南段及邻区省属和市县地震台网共261个宽频带地震台站2015年1月至2016年12月间的垂直向连续波形资料,利用长时间序列背景噪声互相关法提取台站对之间的经验格林函数,采用时频分析法提取瑞利面波混合路径频散曲线.通过质量控制和严格筛选后得到了15627条路径上的群速度频散曲线,重新构建了郯庐断裂带中南段及邻区瑞利波5～50s、分辨率为0.75°×0.75°的群速度分布图像.分析研究了6个周期的群速度分布图像和3条不同方向的纵向周期剖面,这些图像揭示了郯庐断裂带中南段及邻区地壳上地幔速度结构具有横向分块和纵向成层的非均匀性特征.结果表明,短周期(6s、10s)的群速度分布与地表地质和构造特征密切相关.拥有较厚沉积层的苏北盆地、合肥盆地及河淮盆地等显示为低速,而基岩广泛出露的鲁西隆起、大别—苏鲁造山带、扬子克拉通及华南褶皱系则呈现出大面积的高速异常.随着周期的递增(15s、20s),群速度分布受地表地质构造的影响逐渐弱化.受地壳厚度和莫霍面附近的速度差异影响,大别和苏鲁地区在较长周期(25s、30s)群速度图上表现出相对较低的速度,这可能与这些地方Moho面埋藏较深有关.纵向剖面显示,苏鲁—大别造山带及其高压、超高压变质带不仅在浅地表具有基本相同的地形地貌和构造特征,地壳内也有着极为相似的Rayleigh波群速度分布特征.壳内群速度分布总体上表现为上凸下凹状,形状似一"哑铃".上地壳具有上凸下凹的形态、相比邻区具有较高的群速度值;中地壳低速;下地壳上凸下凹且埋藏较深,反映出具有陆陆碰撞造山的残留山根特征.苏鲁及大别两地自浅地表至上地幔具有相似的Rayleigh波群速度分布不仅为二者被左旋走滑的郯庐带平移错开提供了佐证资料,同时也为郯庐带的形成与演化提供了地震学依据.     

用背景噪声和地震面波反演东北地区岩石圈速度结构

本文利用东北地区的黑龙江、 吉林、 辽宁和内蒙古等四省区区域数字地震台网122个宽频带地震台站记录的波形数据, 分别通过背景噪声互相关及地震面波提取8~25 s和25~70 s的瑞利面波频散曲线, 进而反演得到东北地区从浅到深直至约100 km的岩石圈速度结构。 结果表明, 周期为8 s至15 s的短周期群速度分布与地表构造特征有较好的对应关系, 盆岭边界的大型断裂对上地壳速度结构的控制作用明显, 松辽盆地呈现较厚的低速沉积盆地特征; 周期为20 s至30 s的群速度与短周期时相比出现明显变化, 反映了以大兴安岭—太行山重力梯度带为界, 西部地区莫霍面深度大于东部地区; 周期为50 s至70 s的长周期群速度图表现为随着周期的增加, 东部低速区域西移而西部显示稳定高速, 可能反映了研究区受太平洋板块俯冲影响, 大兴安岭以东地区软流圈热物质上涌的特征。     

利用背景噪声成像技术反演宁夏及邻区S波速度结构

利用宁夏及邻区90个地震观测台站记录的2012年1月至2013年12月地震波形数据,根据噪声成像方法得到研究区瑞利面波群速度频散资料,获得了宁夏及邻区下方地壳上地幔三维S波速度结构。结果表明,在10~40km深度范围内,银川地堑和六盘山断裂带下方呈现出低速异常体,随着深度的增加低速异常在阿拉善地块与青藏高原NE缘弧形构造区之间成为环绕兰州盆地的低速异常区;研究区地壳及上地幔三维S波速度结构存在明显的横向不均匀性。这些结果对于研究宁夏及邻区活动构造带的动力学和强震发震机理有意义。     

广东省东部地区背景噪声面波群速度层析成像

选取广东省东部及福建和江西测震台网的26个固定台站2011年3～9月的地震背景噪声的垂直分量数据,用互相关方法获得瑞利面波的格林函数,再用频时分析方法提取瑞利面波的群速度频散曲线,最后用面波层析成像方法反演得到研究区周期为5～15s的瑞利面波群速度图像.反演结果揭示了广东省东部地区浅部地壳群速度结构存在明显横向不均匀性.短周期群速度异常与研究区内山脉、盆地的分布有较好的对应关系,沉积厚度较大的盆地地区表现为低速异常,而基底埋深较浅的山脉则显示了高速异常;地热分布对面波群速度产生重要影响,地热值较高的区域面波群速度一般表现为低速异常;粤东地区特别是粤东沿海地区地壳中部可能存在低速层.     

基于背景噪声的宁夏及邻区瑞利波层析成像*

使用了宁夏及邻区90个地震观测台站资料,反演得到了该区高分辨率的瑞利面波层析成像结果。选用2012年1月至2013年12月的垂直分量连续波形数据,通过对台站对间进行波形互相关和叠加运算,得到各台站对间的经验格林函数,使用CPS(Computer Programs in Seismology)软件测量得到了4005条瑞利面波群速度频散曲线。选取信噪比大于10的经验格林函数对频散曲线进行了筛选,提取了3182条台站对间的频散曲线,反演得到了研究区周期6~50s,分辨率达0.5°×0.5°的瑞利波群速度分布图像。银川盆地在6~26s为明显的低速异常,且盆地内部的低速异常呈现出不均匀的减弱趋势;关中盆地在6~22s为条状低速异常,呈现出东南部的速度略强于西北部的横向不均匀性;在30~50s呈现出在银川断陷盆地及其以南存在一自北东向西南走向的大区域低速异常区,且表现出山地与盆地之间的主要活动构造带存在明显的地貌界线,即六盘山附近的深大断裂是中国东西两大构造单元的分界线。反演结果与研究区地质构造特征、地层地貌具有较好的相关性,且和银川盆地与穿过盆地的人工地震剖面结果吻合,为该地区活动构造带的动力学和强震发震机理研究提供重要依据。     

基于背景噪声的宁夏及邻区瑞利波层析成像

使用了宁夏及邻区90个地震观测台站资料,反演得到了该区高分辨率的瑞利面波层析成像结果。选用2012年1月至2013年12月的垂直分量连续波形数据,通过对台站对间进行波形互相关和叠加运算,得到各台站对间的经验格林函数,使用CPS(Computer Programs in Seismology)软件测量得到了4 005条瑞利面波群速度频散曲线。选取信噪比大于10的经验格林函数对频散曲线进行了筛选,提取了3 182条台站对间的频散曲线,反演得到了研究区周期6~50s,分辨率达0.5°×0.5°的瑞利波群速度分布图像。银川盆地在6~26s为明显的低速异常,且盆地内部的低速异常呈现出不均匀的减弱趋势;关中盆地在6~22s为条状低速异常,呈现出东南部的速度略强于西北部的横向不均匀性;在30~50s呈现出在银川断陷盆地及其以南存在一自北东向西南走向的大区域低速异常区,且表现出山地与盆地之间的主要活动构造带存在明显的地貌界线,即六盘山附近的深大断裂是中国东西两大构造单元的分界线。反演结果与研究区地质构造特征、地层地貌具有较好的相关性,且和银川盆地与穿过盆地的人工地震剖面结果吻合,为该地区活动构造带的动力学和强震发震机理研究提供重要依据。     

华北地区三维地壳上地幔结构

本文用均等显示滤波频时分析方法分析了长周期瑞利面波资料,获得了路经中国大陆及邻区的238条混合路径的面波群速度频散,其周期范围为10.5-113s.用改进的分格反演方法从混合路径频散中提取出位于华北地区的12个4°×4°网格单元的纯路径频散并反演其地壳上地幔结构.所得结果表明,华北地区地壳上地幔结构横向变化显著;从东向西地壳逐渐变厚;位于华北东部的分格在地壳中20km深处普遍存在低速层,整个华北地区上地幔低速层埋藏较浅,一般为55-100km之间.各个网格上地幔低速层的速度不尽相同.     

黑龙江地区背景噪声面波群速度层析成像

本文选取黑龙江省台网及吉林、内蒙古部分台站共44个固定地震台站连续2年的地震数据,利用两个台站间互相关方法获得瑞利面波经验格林函数,再用自适应时频分析方法提取群速度频散曲线,最后利用传统面波层析成像方法反演获得黑龙江地区周期为8～40 s范围内群速度分布图像.反演结果揭示黑龙江地区地壳及上地幔群速度结构存在明显横向不均...     

郯庐断裂带及其邻区上地幔顶部Pn波速度与各向异性层析成像

本研究拾取了中国数字测震台网固定台站记录的2008-2016年2级以上地震事件中的27233条高质量Pn到时资料,反演得到了郯庐断裂带及其邻区上地幔顶部Pn波速度和各向异性结构模型.结果显示,研究区上地幔顶部Pn波速度结构存在强烈的横向不均匀性,速度异常形态与区域地质构造较为吻合.太行山造山带、鲁西隆起、大别造山带、苏鲁褶皱带、胶辽隆起和华北盆地南端等隆起区表现为低波速异常,而黄海北、南部盆地、渤海湾和华北盆地北部等凹陷区均为高波速异常.壳内强震主要发生在Pn低波速异常和高低波速异常的横向过渡地带,说明强震的发生与上地幔结构的横向变化之间存在有一定关联.郯庐断裂带两侧Pn波速度以郯城地震为界其东北侧和西南侧分别分布有与断裂带近平行的低波速异常条带,而西北侧和东南侧分别分布有高波速异常条带,各向异性快波方向近乎沿断裂带走向,可能由于上地幔热物质沿郯庐断裂带上涌形成低速异常后断裂带发生左旋平移运动所致.华北盆地内上地幔顶部Pn波速度结构和各向异性的明显变化,反映华北克拉通破坏过程中经历了地幔热物质上涌、莫霍面隆升以及岩石圈拆沉等复杂构造变形.     

华北地区基于噪声的瑞利面波群速度层析成像

本文利用华北地震科学台阵2007年1~4月份、190个宽频带和10个甚宽带垂直分量的地震噪声数据,通过互相关方法提取了瑞利面波的经验格林函数,用多重滤波方法测量了瑞利面波的群速度频散曲线.我们将研究区域划分为0.5°×0.5°的网格,利用噪声层析成像方法得到了研究区域7 s、12 s、16 s、23 s的瑞利面波群速度分布图像,所得结果较好地揭示了地壳内部、尤其是浅部地壳的横向速度变化.研究表明,短周期的群速度分布同地表地质结构、地形密切相关;华北地区的地壳结构具有明显的横向不均匀性,华北盆地及山间的沉积盆地显示出低速异常,而基岩广泛出露的太行山和燕山隆起区,呈现高速异常;多数强震(M≥6.0级)都发生在高群速度与低群速度的过渡地带.     

THREE-DIMENSIONAL S-WAVE VELOCITY DISTRIBUTION BASED ON AMBIENT NOISE ANALYSIS IN EASTERN NORTH

We apply ambient noise tomography to continuous vertical component broadband seismic data between January 1, 2010 and December 31, 2011from the regional networks of 190 stations deployed by China Earthquake Administration in Hebei, Shanxi and Inner Mengolia. Ambient noise cross-correlations were performed to produce the Green's functions of each station-pair. Firstly, we used the multiple-filter analysis method to extract surface wave group and phase velocity dispersion curves from inter-station paths at periods from 7 to 40s. Then the study area was discretized into a 0.2°×0.2° grid to obtain the group and phase velocity distributions using O'ccam inversion method. After that, three dimensional (3-D) S-wave velocity structures from the surface down to 50km are inverted from group and phase velocities dispersion results. the results of S wave velocity distribution maps generally demonstrate good correlations with surface geological and tectonic features, and they also clearly revealed the lateral velocity variation in the crust. In the mid-upper crust, the basins are clearly resolved with low S wave velocity due to its thick sedimentary layer, and the Taihang and Yanshan uplifts show relative higher S wave velocity distribution. With the increase of depth (>30km), the S wave velocity distribution presents a contrary characteristic compared to that of the shallow layer, and the S wave velocity beneath the Taihang and Yanshan uplifts are much lower than basin areas, which is possibly correlated with the thickness of the crust. 3-D S wave velocity shows a low-velocity zone at~10~20km depth observed beneath the Tanshan-Hejian-Xintai-Cixian belt and Bohai Bay. the low-velocity zone at~20~30km depth beneath the Datong area may be associated with the thermal material in the crust-mantle. Our S wave velocity distribution maps clearly show that Taihang Mountains is not only the boundary of topography and tectonic zone, but also the transition zone of high and low S wave velocity.     

用面波方法研究中国大陆中东部及海域壳幔速度结构

利用时频分析方法（FTAN）测量基阶Rayleigh面波群速度频散资料,在纯路径频散反演时,将方位各向异性计算在内,反演获得中国大陆中东部及海域地区（20°-45°N,110°-130°E）8-200 s共28个周期的Rayleigh面波群速度空间分布图像.研究表明,研究区域Rayleigh面波群速度分布与已有地质构造特征具有较好的相关性.     

中国大陆中东部地区基于背景噪声的瑞利波层析成像

本研究使用了中国大陆中东部地区494个分布基本均匀的宽频带地震台站和7个中国大陆周边地区IRIS台站资料,反演得到了中东部地区高分辨率的瑞利面波层析成像结果.本文使用这些台站记录到的从2009年1月到2010年9月的垂直分量连续波形数据,首先通过对台站对间进行波形互相关和叠加运算,计算得到各台站对间的经验格林函数.然后用时频分析法提取了约125000条台站对间的频散曲线,并剔除了经验格林函数信噪比小于10的频散曲线.最后反演得到了研究区周期8~40 s、分辨率达0.5°的瑞利波群速度分布图像.不同周期的速度分布图像显示,研究区瑞利波群速度分布与地质构造特征具有较好的相关性.8~20 s的瑞利波群速度在研究区内主要盆地表现为低速分布,而在造山带呈现高速分布;25~40 s的瑞利波群速度图中,存在一条北北东-南南西向的分界线,该分界线与中国大陆东部的地壳厚度突变带基本吻合.25 s以下周期,华北平原的显著低速区形态与该地区早第三纪以来的断块分布构造一致.揭示了盆地下方介质结构强烈的非均匀性,也与较厚的沉积层分布有关.低速的四川盆地中部,显示出显著的高速特征,揭示了四川盆地下方基底的上隆特征;20 s以下周期的群速度图像中,鄂尔多斯盆地西北部速度低于东南部,揭示出其地壳中上部介质结构的横向不均匀性.     

基于背景噪声初步研究河北及邻区的剪切波速度结构

本文根据2010年1～12月河北及邻区的83个宽频地震仪12个月连续噪声记录, 分析了河北及邻区瑞利面波的群速度频散曲线并反演了主要分区内的典型路径剪切波速度结构。 首先采用多重滤波方法提取了台站对5～50 s的面波群速度频散曲线, 然后用Herrmann线性反演方法反演了剪切波速度结构。 结果表明, 群速度频散曲线及剪切波速度分布特征与地表地质和构造特征表现出较好的相关性, 清晰地揭示了地壳内部的横向速度变化。 在短周期(8～20 s), 拥有较厚的沉积层的平原地区表现为明显的低速特征, 而隆起地区则表现为较高的群速度分布特征: 随着周期的增加(>20 s)速度的特征有所改变, 30 s之后由于受地壳厚度的影响, 两者的速度差异逐渐缩小, 在中下地壳波速度随深度增加而增大。 同时, 研究发现在研究区域内西南方向的噪声源占主导作用。     

Crustal structure beneath Liaoning province and the Bohai Sea and its adjacent region in China based on ambient noise tomography

The velocity structure of the crust beneath Liaoning province and the Bohai sea in China was imaged using ambient seismic noise recorded by 73 regional broadband stations. All available three-component time series from the 12-month span between January and December 2013 were cross-correlated to yield empirical Green's functions for Rayleigh and Love waves. Phasevelocity dispersion curves for the Rayleigh waves and the Love waves were measured by applying the frequencytime analysis method. Dispersion measurements of the Rayleigh wave and the Love wave were then utilized to construct 2D phase-velocity maps for the Rayleigh wave at8–35 s periods and the Love wave at 9–32 s periods,respectively. Both Rayleigh and Love phase-velocity maps show significant lateral variations that are correlated well with known geological features and tectonics units in the study region. Next, phase dispersion curves of the Rayleigh wave and the Love wave extracted from each cell of the 2D Rayleigh wave and Love wave phase-velocity maps,respectively, were inverted simultaneously to determine the3 D shear wave velocity structures. The horizontal shear wave velocity images clearly and intuitively exhibit that the earthquake swarms in the Haicheng region and theTangshan region are mainly clustered in the transition zone between the low-and high-velocity zones in the upper crust, coinciding with fault zones, and their distribution is very closely associated with these faults. The vertical shear wave velocity image reveals that the lower crust downward to the uppermost mantle is featured by distinctly high velocities, with even a high-velocity thinner layer existing at the bottom of the lower crust near Moho in central and northern the Bohai sea along the Tanlu fault, and these phenomena could be caused by the intrusion of mantle material, indicating the Tanlu fault could be just as the uprising channel of deep materials.     

Surface Wave Group Velocity Tomography Imaging from Ambient Noise for Fujian Province and Its Adjacent Areas

Two-month continuous waveforms of 108 broadband seismic stations in Fujian Province and its adjacent areas are used to compute noise cross-correlation function (NCF). The signal quality of NCF is improved via the application of time-frequency phase weighted stacking. The Rayleigh and Love waves group velocities between 1s-20s are measured on the symmetrical component of the NCF with the multiple filter method. More than 5,000 Rayleigh wave dispersion curves and about 4,000 Love wave dispersion curves are obtained and used to invert for group velocity maps. This data set provides about 50km resolution that is demonstrated with checkerboard tests. Considering the off great circle effect in inhomogeneous medium, the ray path is traced based on the travel time field computed with a finite difference method. The inverted group velocity maps show good correlation with the geological features in the upper and middle crust. The Fuzhou basin and Zhangzhou basin showed low velocity on the short period group velocity maps. On the long period group velocity maps, the low velocity anomaly in the high heat flow region near Zhangzhou and clear velocity contrast across the Zhenghe-Dapu faults, which suggests that the Zhenghe-Dapu fault might be a deep fault.     

东北地区背景噪声的Rayleigh和Love波相速度层析成像

本文利用中国数字地震台网位于东北地区的122个宽频地震台站的18个月记录的三分量连续地震噪声数据,采用互相关方法提取了Rayleigh和Love波经验格林函数,并利用时频自动分析技术获取了相应的相速度频散曲线.通过反演频散曲线,获得了Rayleigh和Love波周期为8~35s的二维相速度分布.结果表明,东北地区相速度的分布存在横向和垂向的不均匀性.短周期的相速度分布同地表地质构造密切相关,松辽盆地及山间沉积盆地呈现低速异常,而大兴安岭、小兴安岭及东部的一些山岭显示高速异常.随着周期的增加,位于中间的松辽盆地变为高低速相间,两侧的造山带呈现低速异常.这种异常的转变,可能是受构造活动或者莫霍面深度的影响.另外,在周期为20~35s频段内,Rayleigh和Love波同一周期的相速度在松辽盆地和位于吉林地区的郯庐断裂带表现不一致,表明可能存在径向各向异性.