江淮地区地震精定位及b值随深度的变化研究

使用双差地震定位法,利用安徽及邻省50个地震台站记录的1976年到2008年的551次M_L≥2.3地震,其中初始定位有205个无深度数据,包括数字化资料和传统的模拟资料,共5464条P波走时资料。经重新定位后得到其中468次地震的基本参数。重新定位结果显示了本地区较精细的震中分布图像和震源深度剖面图像,震源深度优势分布在6—10km,平均深度为10km,部分震中位置与震源深度变化较大的地震向断裂带靠近。基于地震精确定位结果,系统地计算了不同深度段的b值,发现研究区b值随震源深度的增加具有系统减小的趋势,且在地壳10km左右的减小趋势最为突出。表明江淮地区的地壳分层结构相对明显,在地壳浅部(0—10km)以小震为主,大地震较少,故b值高;而在深处(10—25km),大地震相对较多,b值减小。这一现象的背后物理机制可以从地壳介质复杂程度与应力状态的变化得以解释,破裂易于在地壳介质相对均匀、岩石静压力较高的地壳深处成核形成大地震。推测江淮地区未来强震多发生在10km以下的地壳深部。     

确定震源深度的PTD方法及其应用

根据对不同台站间初至到时作变换后的时差来计算地震的深度，利用该方法计算了华东地区１８２￣１９９２年底能定出深度的地震，并作了相应的误差分析，按中国分区速度结构，编制出各区的深度－走时差表，并举例说明该表的用法。     

A simple formula for shape and depth determination from residual gravity anomalies

This paper presents a simple method for shape and depth determination of a buried structure from residual gravity anomalies along profile. The method utilizes the anomaly values of the origin and characteristic points of the profile to construct a relationship between the shape factor and depth of the causative source. For fixed points, the depth is determined for each shape factor. The computed depths are then plotted against the shape factor representing a continuous monotonically increasing curve. The solution for the shape and depth of the buried structure is then read at the common intersection point of the depth curves. This method is applied to synthetic data with and without random errors. Finally, the validity of the method is tested on two field examples from the USA.     

山西洪洞、临汾历史大震区现今地震的重新定位

利用临汾地区无线传输地震台网资料，对1303年洪洞（M＝8）、1695年临汾（M＝73／4）两次特大地震所在区域1987年－1999年发生的1670次中、小地震进行了重新定位。结果表明，重新定位后震源深度的测定情况比原有结果有很大改善，定位精度明显提高。两次历史大震所在区域中现今地震的密集区，与两次大震各自的高烈度区长轴方向、形状和大小相吻合，反映了历史大震震源断层对现今小震活动的约束作用。小震震源深度的分布情况表明，两次历史大震的震源断层可能都比较浅。重新定位结果为利用现今小震的群体特征研究历史大震的震源断层提供了良好的基础资料。     

sPL,一个近距离确定震源深度的震相

实际地震波形观测表明,对于大陆结构相对简单的地壳中的地震而言,有一震相出现在P 波和S波之间.一般在30~50 km附近发育得较好,其能量主要集中在径向分量,而垂向分量的振幅相对径向要小,切向分量上的振幅很弱,且波形以低频为主,通常没有P波尖锐.在利用FK方法计算合成地震图的基础上,发现该震相是由S波入射到自由地表形成水平传播的P波(文献称为surface P wave,自由地表P波)或者包括S波入射到地表后形成的多次P波或其散射震相.由于该震相是由S波和P波之间耦合而形成,本文将其定义为sPL(s coupled into P) 震相.理论波形研究表明,sPL相对直达P波的到时差对震中距离不敏感,而随着震源深度的增加几乎呈线性增加,因此可以很好的约束震源深度.本文以2005年江西九江地震为例,证实了sPL确定震源深度的可行性和可靠性.在观测到sPL震相的情况下,离震源50 km以内的一个三分量地震台站的波形就可以帮助获得可靠的震源深度,而不需要精确的震中距离.由于sPL震相出现距离较近,对于较小(三级以上)的地震也可以应用,因此在稀疏台网布局情形下sPL对于确定中小地震深度应该具有很好的应用意义.     

深度震相sSmS特征及其在震源深度确定中的应用

通过一系列理论地震图模拟,研究了莫霍面超临界反射深度震相sSmS的特征,分析了影响该震相的各种因素。结果表明,SmS和sSmS属于高频波,一般情况下在高频段(1Hz左右)可被清晰地观测到;而在更长周期的地震图上,SmS和sSmS的强度比S波或者S多次波弱,不易辨认;地壳结构复杂地区且震源深度较浅时,sSmS震相也不容易被观测到。本文以2011年6月20日腾冲MS5.2地震为研究实例,利用sSmS深度震相确定其震源深度为6km,与其它方法所得结果一致。在利用深度震相测定震源深度的研究中,sSmS震相可以作为震源深度精确测定的手段之一。     

安徽及邻区地震震源深度分布特征研究

选择安徽及邻区观测精度相对较高的地震资料作为样本,统计分析不同空间范围内的震源深度分布特征,初步讨论了震源深度与地质构造,地壳结构的关系。结果表明:安徽及邻区平均震源深度10 km左右。中小地震震源深度在空间分布是不均匀的,大体上从西到东,从南到北逐渐增加,深度优势分布为5～15 km。其中霍山地区震源深度优势分布为5～10 km。总体上,安徽及邻区地震多发生在5～20 km地壳的中上部,为浅源地震。     

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.     

几种常用地方震相对天然地震震源深度测定的误差解析分析及数值对比

本文从误差解析公式及数值模拟计算两种途径讨论了利用常用地方震相Pg,Sg,PmP,Pn,sPL测定震源深度的误差问题,结果表明,两种途径获取的误差值相当。对于上地壳的地震而言,当直达波走时误差处于0.1 s的量级时,若要将误差控制在3 km左右,则应选用震中距为30 km以内的台站;当走时误差处于0.2 s的量级时,若要控制同等误差,则应选用震中距为20 km以内的台站;如果地震位于下地壳,震中距可适当放宽,然而当震中距更大或走时误差更大时,震源深度的误差则近乎成倍增长。PmP,Pn,sPL对上地壳的震源深度测定误差要小于下地壳,同时对误差的控制较好,不会随震中距的增大而快速增大,震中距处于90 km范围以内且走时误差小于0.1 s时的深度误差基本均能控制在3.5 km以内。此外,本文还通过“棋盘格”的方式定量地分析了速度扰动对走时的影响,并以首都圈地区台网布局为基础,分析了加入首波对震源深度测定的改善效果。这两项数值对比结果均表明,在2%的速度扰动下,只要下地壳和莫霍面的速度参数不同时出现过大或过小现象,加入首波后对震源深度的测定误差则基本能控制在3 km以内,且一致性明显地高于单独使用直达波。      

Macroseismic Parameters of Seismogenic Zones of Calabria and Sicily for Seismic Hazard Evaluation

For the seismic hazard evaluation of the region including the southern Calabro-Peloritanian Arc and southeastern Sicily, the determination of the macroseismic virtual intensity distributions has been carried out, characteristic of the seismogenic zones that fall within the area in study, starting with the structural framework of the region and from the analysis of the observed intensity effected through suitable filters. The macroseismic parameters, derived from such virtual distributions and used for seismic hazard evaluation, are not only a reference for eventual subsequently deeper knowledge referable to the need for a better characterization of the reference modelling, but distinguish themselves as an essential instrument for the definition of seismic hazard scenarios correlated to seismic events that take place in single seismogenic zones.     

频率域航空电磁法一维正演与探测深度

计算了偶极一偶极方式均匀半空间的频率域航空电磁响应及层状模型的相对异常响应,阐明了大地电导率、磁化系数,以及飞机飞行高度、探测装置、收发距对电磁响应的影响,计算结果说明了频率域航空电磁法的探测能力和探测条件．分析了三层模型的相对异常响应,给出了基于层状模型确定探测深度的方法．在水平共面方式下,收发距8m,飞行高度30m时,在3～4ppm噪声水平条件下,100Ωm大地探测深度为120m．     

中国海-西太平洋莫霍面深度分布特征及其地质意义

中国海-西太平洋位于欧亚板块、印澳板块和太平洋板块的交汇处,构造运动剧烈,地质情况复杂,是认识板块运动、洋陆相互作用、物质交换和能量传递不可多得的窗口,而莫霍面深度对于研究壳幔结构以及深部动力过程有着重要的意义.本文使用最新的覆盖全球的重力和地形数据,收集了深地震测深、多道地震测深等剖面183条,数字化得到2982个控制点,使用带控制点的三维界面反演方法来约束反演过程,得到中国海-西太平洋莫霍面深度,由莫霍面形态分析可知大洋板块的俯冲和印澳板块与欧亚板块的碰撞对西太平洋边缘海的形成演化有着重要作用.结合地热、岩石圈厚度、地震活动等地质地球物理资料,分析得知研究区内各个海域莫霍深度和地壳性质的变化是处于不同构造演化阶段的表现.并在马里亚纳沟弧盆拟合一条重力2.5维剖面,结果表明热物质上涌导致了马里亚纳海槽处地幔密度减小,马里亚纳海槽以及帕里西维拉海盆到西马里亚纳海岭的下地壳高密度异常是由残留的岩浆岩引起的.     

2010年以来四川地区中强地震震源机制反演及深度确定

2008年5月12日四川龙门山断裂带发生了汶川8.0级地震,之后四川境内发生了两次7.0级地震（其中一个是芦山地震）,为了研究汶川地震之后龙门山断裂带及周边区域的地震活动性,本研究收集了国家地震台网和四川区域地震台网2010年1月1日-2017年12月31日四川地区发生的17次M ≥ 5.0地震以及120多次5.0 > M ≥ 4.0地震的波形资料,利用波形拟合法反演了震源机制解及区域应力场.反演结果显示,位于龙门山断裂带上的地震,震源机制以逆冲型为主,鲜水河断裂带地震震源机制以走滑型为主,而川滇块体西南部的理塘断裂、金沙江断裂附近,震源机制解以正断层为主.根据震源机制解反演得到的龙门山地区、鲜水河地区的主压应力场方向为WNW、近EW向.川滇块体的巴塘、理塘等地区,其主压应力轴方向为12°左右,接近SN向,且仰角接近40°左右.本研究利用面波振幅谱特征对震源深度进行了精确定位,定位结果与中国地震台网中心（CENC）,美国地震调查局（USGS）,国际地震中心（ISC）等机构地震目录进行了对比.结果显示,四川地区强震震源深度主要分布在20 km以上的中上地壳.龙门山地区震源优势分布在10~20 km,鲜水河断裂地震震源深度在10 km左右,川滇块体西南部的理塘断裂,巴塘断裂,金沙江断裂等地区,震源深度一般在5~10 km范围.

     

Lateral variation in Moho depth around the southern Tanlu fault zone and its adjacent area

We estimated Moho depth beneath the southern Tanlu fault zone and its adjacent area using common-conversion-point(CCP)stacking of receiver fun-ctions,which were computed from teleseismic records of the CEArray.Our estimated Moho depth matches well with 2-D profiles derived from active-source deep seismic reflection surveys,suggesting that the calculated the Moho depth map is likely accurate beyond the 2-D profiles.Overall,the estimated Moho depth map showed a high spatial correlation with tectonic provinces,i.e.,Moho topographic boundaries are in good agreement with geological boundaries.Beneath the Dabie orogenic belt and the mountainous areas in southern Anhui Province,the Moho lies relatively deep,and there is an obvious difference in Moho depth between the two sides of this segment of the Tanlu fault.We further selected four depth profiles with dense instrumentation to show Moho depth changes across different tectonic blocks in the study area.We saw two step-like changes in Moho depth beneath the Xiangfan-Guangji and Gushi-Feizhong,which run parallel along the WNW-ESE direction and delineate the southern and northern bounds of the northern Dabie orogenic belt,which is likely the suture zone between the North China Block and South China Block.Crust beneath the northeast corner of the study area is significantly thinner than other areas,which is consistent with the crustal detachment model proposed for suturing between the North and South China blocks in the region east to the Tanlu fault.     

SKKS震相记录特征及其对极远震深度的测定

就穿透地球内核的SKKS震相的传播路径、走时以及随深度变化的特性进行了分析讨论。对银川台记录SKKS震相的特征和震相识别做了研究总结，同时给出了SKKS震相求极远震深度列线图。经过震例检验，用SKKS震相测得的深度在单台定位中相对比较准确，为应用SKKS震相测准极远震深度，提高银川单台月报质量，提供了有利工具。     

藏南地区中深源地震精确定深研究及其地球动力学含义

利用2004～2005年Hi-CLIMB计划架设在藏南日喀则附近由28台宽频带数字地震仪组成的二维台阵的地震记录,应用双差层析定位方法(TomoDD)对454个区域地震进行了精确重定位,共确定了340个地震的精确位置.发现区域震源深度呈明显的双层分布,其中有21 个地震的深度在50～80 km之间,与该地区的莫霍面深度相近.通过不同深度震源的理论地震图与实际地震图对比的方法,发现震源位置位于莫霍面上下地震图的震相存在明显差异,从而给出了存在地幔地震的直接观测证据.这一发现,对长期争论的地幔地震是否存在及大陆岩石圈流变结构的“三明治”模型有重要参考意义.     

黏声介质平面波有限差分叠前深度偏移及在莺歌海盆地的应用

莺琼盆地诸探区中存在底劈现象,深层气源产生的气体沿底劈产生的裂隙通道向上漫溢.漫溢过程中,一是充填在遇到的砂体中形成气藏;二是弥漫在上溢通道中,使得通道中的纵波速度发生变化,进而纵波波阻抗差异变小,反射变弱.另外,通道中气体的存在,会加强地层的吸收衰减,使得地震波振幅变弱、高频成分损失导致同相轴分辨率降低.利用OBC数据进行多波地震勘探和利用黏声介质的叠前深度偏移都是改善模糊区成像质量的重要方法技术.为此,本文提出用黏声介质平面波有限差分法叠前深度偏移成像方法改善气体充填区域的成像质量.黏声介质成像目的是补偿地震波的吸收衰减;平面波偏移成像目的是适应海上单炮数量巨大,提高波动方程叠前深度偏移成像的效率;有限差分法叠前偏移的目的是适应该区浅层气分布局域性极强、Q值的空间变化大的情况.在莺歌海某探区的实际数据上的黏声介质平面波有限差分叠前深度偏移试验证明,本方法是改善模糊区成像质量的较为有效的途径.     

时间域航空电磁扩散特征和成像深度研究

为了研究时间域航空电磁系统扩散特征,基于连续性边界条件将电磁场向下延拓得到地下介质中各点处的频率域响应,通过傅里叶变换将其变换到时间域.计算阶跃波形发射时垂直磁偶极子和水平磁偶极子在均匀半空间介质和两层介质中产生的电磁场,通过电流密度矢量图和随时间变化的电流密度等值线展示电磁场在地下介质中的扩散过程.电磁场在地下的扩散受电阻率结构的影响.在良导地区电磁场扩散慢、衰减快,而在高阻地区电磁场扩散快、衰减慢.垂直磁偶极子在地下产生的感应电流形成一个电流环随时间向下、向外扩散.水平磁偶极子在地下产生的感应电流形成两个互相叠加的电流环.时间域电磁场扩散代表着真正物理意义上的电磁扩散,因为它展示了地下电磁场空间分布随时间的变化和场强的衰减.基于对感应电流环的研究,我们探究了扩散深度和时间域航空电磁数据成像深度的关系.时间域电磁场扩散规律的研究不仅加深了对电磁扩散特征的理解,更有助于提高航空电磁数据解释水平.     

On the use of the autocorrelation method for estimating the depth to the magnetic basement

The depth to the top of magnetic dykes can be estimated from total field aeromagnetic data using the relation between the depth to magnetic sources and the autocorrelation function of magnetic data. By using synthetic anomalies we show that in the ideal case, depth can be determined to an accuracy of 10% or better, when the anomaly sources are two-dimensional dykes. However, the estimated depths depend on the width of the dykes. The estimated depth is about 0.6 times the actual depth to the top of thin dykes, and around the true depth for thick dykes having width-to-depth ratio around 3. The depth is considerably overestimated for very thick dykes (e.g., contacts, which is a special case of the thick dyke). Thus, the autocorrelation method requires that the width-to-depth ratio of the dyke is estimated independently to correctly estimate the depths. Alternatively, it must be assumed that the width-to-depth ratio for the two-dimensional source body is between 1.5 and 4.     

The exponential decline in saturated hydraulic conductivity with depth: a novel method for exploring its effect on water flow paths and transit time distribution

The strong vertical gradient in soil and subsoil saturated hydraulic conductivity is characteristic feature of the hydrology of catchments. Despite the potential importance of these strong gradients, they have proven difficult to model using robust physically based schemes. This has hampered the testing of hypotheses about the implications of such vertical gradients for subsurface flow paths, residence times and transit time distribution. Here we present a general semi‐analytical solution for the simulation of 2D steady‐state saturated‐unsaturated flow in hillslopes with saturated hydraulic conductivity that declines exponentially with depth. The grid‐free solution satisfies mass balance exactly over the entire saturated and unsaturated zones. The new method provides continuous solutions for head, flow and velocity in both saturated and unsaturated zones without any interpolation process as is common in discrete numerical schemes. This solution efficiently generates flow pathlines and transit time distributions in hillslopes with the assumption of depth‐varying saturated hydraulic conductivity. The model outputs reveal the pronounced effect that changing the strength of the exponential decline in saturated hydraulic conductivity has on the flow pathlines, residence time and transit time distribution. This new steady‐state model may be useful to others for posing hypotheses about how different depth functions for hydraulic conductivity influence catchment hydrological response. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.