安徽气枪实验固定台层析成像初步结果

为探索气枪震源在探测区域性地壳结构中的应用,2015年10月10~20日在长江马鞍山-安庆段开展了气枪流动激发实验(安徽实验),在20个固定点激发2973炮,中间流动激发1872炮,由周边109个固定台、700个流动台(包括11条测线)进行接收。为获取郯庐断裂带南端较为精细的地壳速度结构,本文利用安徽气枪实验中采集到的固定台数据进行初至P波震相拾取,对20个气枪源、52个台站、335个震相进行体波层析成像,验证了利用气枪震源激发进行体波层析成像的可行性,并得到了P波速度结构的初步研究结果:1利用大容量气枪震源激发可进行三维体波层析成像;215km深度的成像结果显示出大区域高、低速异常区的清晰轮廓,即从研究区中心向外整体呈现出低-超低-低-高的分布特征,该特征与地质构造背景相关,具有显著的横向不均匀性;3秦岭-大别造山带显示出高速异常,与其深部超高压变质岩相对应,而长江中下游地区整体呈现低速异常,与其特殊的成矿背景相对应。     

高密度电阻率二维层析成像在郯庐断裂带山东潍坊段试验结果的初步分析

在城市活断层调查中,利用电阻率二维层析成像测量方法,对郯庐断裂带山东潍坊段的地震活断层进行了探测试验,取得了较理想的勘探效果。沂水-汤头断裂、刘家庄断裂的二维电阻率反演结果表明,断裂带两侧的电性结构呈现出整体性的差异,正断层的上盘为低阻区和局部高、低阻扰动区;而断层下盘多为均匀的高阻区;断层为高角度断层。试验探测表明:在城市活断层调查中,选用合适的电极装置类型,电阻率层析成像是一种有效的勘探方法     

秦岭—大别及邻区背景噪声的瑞利波层析成像

秦岭—大别造山带西起青藏高原东北缘,东至郯庐断裂带,是华北板块和扬子板块之间的碰撞造山带.本文收集陕、豫、皖、赣、湘、鄂、渝等区域地震台网的160个宽频带地震台站连续两年地震背景噪声数据,用双台站互相关算法获得瑞利面波经验格林函数,提取相速度频散曲线,并根据面波层析成像反演得到秦岭—大别及邻区周期8~35 s范围内相速度分布图像.结果显示,大别地块在14 s相速度分布图中呈现低速异常,与8 s相速度分布图中的高速异常形成鲜明对比,反映大别HP/UHP（high pressure/ultrahigh pressure metamorphic rocks,高压/超高压变质岩）的影响仅存在于上地壳.25 s相速度图中,大致以太行—武陵重力梯度带为界,东部以高速异常为主,西部以低速异常为主,反映了地壳东薄西厚的结构特征.14~35 s相速度分布图显示郯庐断裂带南段东西两侧的显著差异,佐证了郯庐断裂带发生大规模左行平移运动时,其南段可能切入壳幔边界.同时,郯庐断裂带南段可能存在一个热物质上涌的通道,熔融的热物质通过该通道上升,混入大别地区的中下地壳,造成了红安—大别造山带的差异隆升.南秦岭与四川盆地东北部表现为低速异常,是否与青藏高原物质东流或者南秦岭的拆沉有关,还有待于进一步深入研究.

     

基于长江安徽段气枪主动源实验庐江台阵的台站对双差地震速度成像

针对气枪主动源监测中相位加权叠加数据绝对到时拾取可能存在较大误差的问题,提出基于台站之间叠加信号波形的相似性,利用台站对波形的互相关得到更准确到时差的策略。在此基础上,将台站对双差地震速度成像方法直接用于台站对到时差数据,以确定地下介质的速度异常。本文利用长江安徽段气枪实验在庐江临时地震台阵接收到的数据进行了测试,发现基于波形互相关得到的到时差数据比绝对到时数据更准确。最后,采用台站对双差地震成像的方法,得到了庐江台阵覆盖区域的地壳三维速度异常模型,继而确定了该地区较大尺度的地下结构分布。     

基于地震各向异性分析郯庐断裂带中段深部构造特征

利用郯庐断裂带中段附近10个宽频带台站的远震波形资料,基于上地幔地震各向异性来分析郯庐断裂带中段深部构造特征。本研究得到,郯庐断裂带中段深部平均快波偏振方向为93．8°,即郯庐断裂带中段深部主张应变（张应力）方向,对照GPS资料和地震资料的研究表明,郯庐断裂带中段地壳和深部上地幔的形变存在总体的一致性,即郯庐断裂带中段岩石层的形变具有统一特征,地壳与深部上地幔处于相似的应力应变状态中。     

利用固定台站分析长江激发气枪信号特征

“地学长江计划”安徽实验是以气枪震源为核心的大型主动源探测实验。通过在长江安徽段20个固定点定点激发气枪震源,结合109个固定台站、11条流动测线组成的观测网络,首次利用主动源实现了对长江流域安徽段约6万km2面积的三维地下结构探测。本文利用固定台站对长江激发气枪信号进行了分析,结果表明,长江中气枪信号激发效果良好,固定台记录中气枪信号可识别的最远距离达300km。对气枪信号绝对振幅的研究结果表明：① 50km处的气枪信号约为10nm量级,200km处的气枪信号小于1 nm;② 气枪信号强度的空间分布存在一定的方位各向异性,可能与长江的几何形状有关;③ 台站背景噪声对于提取气枪信号至关重要,高质量的固定台网为识别nm量级气枪信号提供了可能。     

大容量气枪震源长江定点激发信号检测

地学长江计划“安徽段实验”是大容量气枪震源在长江的首次激发。本文针对布设在气枪固定激发点附近的流动台和周边固定台接收到的气枪信号进行线性叠加分析近场和远场信号的时频特性,利用叠加结果检测气枪信号的传播特性,分析不同环境因素对信号传播距离的影响。结果表明：①近岸首台可以接收到清晰的压力脉冲、气泡脉冲的体波和面波信号;②气枪信号主频为5Hz左右,随震中距的增加,压力脉冲信号衰减很快,信号主频频带变窄;③对信号传播距离进行初步检测,最近的传播距离为180km,最远共有3个激发点传播达到260km,夜晚激发信号传播距离较远。     

Analysis of the Frequency Domain Water-level Deconvolution Method Based on Reservoir Airgun Source Data

Based on the 2016 airgun experimental data of the Fujian Nanyi reservoir, we adopted the frequency domain water-level deconvolution method and cross-correlation time delay detection technique to study the influence of level scaling factor and the background noise level of the station on deconvolution calculation results, and analyze the effect of deconvolution on eliminating the influence of the source caused by different air-gun pressures. The results show that:(1) When the level scaling factor is smaller, the signal to noise ratio of the waveform after the deconvolution is smaller, and when the level scaling factor is over smaller, the identification error of travel time is greater. (2) When the SNR of the station record is higher, the recognition accuracy of travel time is higher, the influence of SNR on the reference station record is far greater than the far station, when the SNR of the far station record is more than 10, the error of travel time is within 6ms, but when the SNR of the reference station record is 30, the travel time error may reach to 20ms. (3) When the airgun source difference is big, the frequency domain water-level deconvolution method has better effect on eliminating the source influence, but the method error may be introduced when the source difference is small.     

Quick Phase Identification for Dense Seismic Array with Aid from Long Term Phase Records of Co-located Sparse Permanent Stations

The phase identification and travel time picking are critical for seismic tomography, yet it will be challenging when the numbers of stations and earthquakes are huge. We here present a method to quickly obtain P and S travel times of pre-determined earthquakes from mobile dense array with the aid from long term phase records from co-located permanent stations. The records for 1 768 M ≥ 2.0 events from 2011 to 2013 recorded by 350 ChinArray stations deployed in Yunnan Province are processed with an improved AR-AIC method utilizing cumulative envelope and rectilinearity. The reference arrivals are predicted based on phase records from 88 permanent stations with similar spatial coverage, which are further refined with AR-AIC. Totally, 718 573 P picks and 512 035 S picks are obtained from mobile stations, which are 28 and 22 times of those from permanent stations, respectively. By comparing the automatic picks with manual picks from 88 permanent stations, for M ≥ 3.0 events, 81.5% of the P-pick errors are smaller than 0.5 second and 70.5% of S-pick errors are smaller than 1 second. For events with a lower magnitude, 76.5% P-pick errors fall into 0.5 second and 69.5% S-pick errors are smaller than 1 second. Moreover, the Pn and Sn phases are easily discriminated from directly P/S, indicating the necessity of combining traditional auto picking and integrating machine learning method.     

呼图壁气枪数据中面波振幅变化研究

利用新疆呼图壁气枪数据,在引入小波传播子方法测量到时延迟的基础上,进一步引入面波振幅作为监测地下介质变化的一个重要参数。结果表明:相对于到时的突跳,面波振幅能克服气枪源震源强度突变带来的测量不稳定;同时,通过面波到时延迟和振幅变化特征的模拟,发现面波振幅和到时延迟测量存在较好的正相关关系,且可以用介质速度变化所导致的聚焦和散焦效应来解释。面波振幅也可以作为较为稳定的参数来衡量地下介质的波速变化。     

天山中东段地震层析成像的初步研究

以中国境内天山中东段为研究区域,选定新疆地震台网自2001年以来近10年的P波和S波震相,对研究区域网格化,反演了地壳P波速度结构。结果表明：地壳中成像分辨率较高,高低速分布明显,天山中东段莫霍面埋深在48～60 km内变化,其中,中天山莫霍面最深,北天山莫霍面最浅;莫霍面起伏最大的地方往往位于盆山交汇处。     

地震韵律研究方法初探--以郯庐断裂带龙泉山西麓剖面研究为例

通过对郯庐断裂带龙泉山西麓剖面的精细观测,样品微观和超微观测试,断层物质活动时代测定和综合分析研究,发现断裂带在第四纪曾有过多次活动（其中晚更新世以来也曾有过活动）,并呈现粘蠕滑交替的变形特征,其最新活动方式以蠕滑活动为主,这些结论修正了前人对郯庐断裂带南段的基本认识,丰富和深化了该断裂新活动的研究内容。     

利用地震走时层析成像方法确定西昌地区断裂带深部几何形态

断裂深部产状和空间几何关系是研究地壳运动变形、动力作用及其地表响应的基础,也是模拟发震断裂与强震关系的基础。为了研究川西南地区强震活动与安宁河、则木河和金河断裂的关系,对盐源-西昌-雷波高分辨地震折射剖面初至Pg波走时和断层面反射波走时进行模拟,获得了川滇活动地块东边界带安宁河、则木河和金河断裂的深部形态。结果表明:在上地壳内,安宁河断裂和则木河断裂东倾32°~35°,其速度结构为舌状低速带,二者规模较大,延伸到了基底。金河断裂东倾约30°,向下延伸至少5km。     

青藏高原东南缘远震P波层析成像研究

利用中国地震科学探测台阵、小江流动台阵、固定台站等共516个地震台站记录资料,通过波形相关方法获取了111718个远震P波到时数据,运用层析成像技术研究获得了青藏高原东南缘深达650km的上地幔三维P波速度结构。结果表明,四川盆地岩石圈具有克拉通地区的高速结构特征;青藏高原东部地区表现为活动地块常见的低速异常;四川盆地西南部下方岩石圈可能受到青藏高原软流圈物质的侵蚀。在四川盆地南部及以南地区,由北向南从浅到深连续分布的高速异常体,可能是岩石圈底部拆沉造成的。岩石圈拆沉作用可能导致上地幔热物质上涌,地壳介质在热作用下力学强度降低,受青藏高原地壳物质侧向挤出作用,导致该地区陡峭的地形地貌和较强的地震活动性。攀枝花附近存在明显的高速异常,可能与三叠纪地幔柱成因的岩浆上升过程中镁铁质和超镁铁质岩浆侵入岩石圈有关。