横向非均匀介质Q值层析成像方法、软件及应用

Q值结构对了解地壳的非弹性性质、地壳内部构造、热活动状态、地壳介质非均匀性以及断层分布有着非常重要的意义。编写了基于吸收特征时间t*的二维横向非均匀Q值层析成像人机交互软件,可以方便快捷地计算深地震测深资料的振幅谱并通过拟合振幅谱得到反映地震波衰减的t*。利用t*通过二维Q值层析成像方法得到Q值结构。实际观测资料处理结果表明,文中给出的方法和软件是有效且可行的。     

岫岩陨石撞击坑的速度结构和抗震性能分析

岫岩陨石撞击坑位于辽东半岛北部低山丘陵地区,直径1.8km,保存完好。由于陨石的撞击和此后的沉积作用在坑内形成了特殊的地貌、地质和地球物理环境,使坑内与坑外的介质在速度方面存在差异,尤其是湖相沉积的软弱淤泥层使得坑底上建造的房屋就像躺在一张巨大的海绵垫上一样,使人们常常感到有微震发生,表明坑底的软弱地层对地面的震动产生了放大作用,严重地影响了地基的稳定性,从而影响到地面建筑物的抗震性能。本文采用高分辨折射探测方法,获得了陨石坑内的速度结构和软弱地层的分布,分析了陨石坑地基的抗震性能,为坑内地基和地面建筑物的地震危险性评价提供了可靠的基础资料。     

岫岩陨石撞击坑结构高精度地震探测研究

我国的岫岩陨石撞击坑位于辽东半岛北部低山丘陵地区,直径1.8 km,保存完好,已被多方面的证据证实为陨石撞击坑.陨石的撞击和此后的沉积作用在坑内形成了特殊的地球物理场,使坑内与坑外的介质在速度、密度等方面存在差异.本次通过采用反射和折射地震相结合的探测方法,利用陨石撞击所形成的岩石的地震波速度和波阻抗差异,获得了陨石坑的速度结构、地层结构和整体形态.根据地层反射特征,直接撞击形成的区域为直径约1.8 km、深度800 m左右的坑体;受撞击影响的深度约1.4 km.撞击坑的结构分为慢速沉积区、快速沉积区和影响区三部分.根据撞击坑的地震波速度特征,在撞击坑的中心约800 m深度地震波的速度已达到7.0 km/s,且速度7.0 km/s的等值线与坑体形态一致,坑的边缘在500~600 m深度地震波的速度已达到7.0 km/s.坑体的结构和岩石的这些物性参数都进一步证实了岫岩陨石坑的陨石撞击起源.     

辽宁海城-岫岩地区尾波Q值研究

本文利用Sato单次散射模型,研究1999年至2007年辽宁海城-岫岩地区尾波Q值随时间的变化情况及1999年岫岩5.4级地震和2000年5.1级两次中强地震发生阶段该地区的尾波Q值变化。计算结果表明:该区在地震活跃阶段,Qc值随时间变化起伏较大,平均值相对较高,在岫岩5.4级主震前有短时升高现象,之后Qc值并没有明显的降低,直到强余震序列结束之后Qc值逐步降低,趋于平稳,通过对比该区在地震活跃阶段与平静阶段的Qc值变化,可以为未来该区的强震预测提供参考依据。     

岫岩陨石坑的成坑过程与形貌特征研究

利用陨石撞击形态学理论与撞击推演模型,基于遥感影像、数字高程模型,钻孔资料,区域地质图与野外观测等多元数据,对岫岩陨石坑的撞击形成过程与形貌特征等进行了研究.模拟计算表明,岫岩陨石坑撞击成坑瞬时直径为(1406±12)m,瞬时坑深为(497±4)m;撞击完成后最终坑的直径约为(1758±15)m,坑深为(374.5±3.5)m,角砾岩堆积透镜体厚度为(188.5±0.5)m,与前人钻孔揭示的数据基本一致.初步估算出形成岫岩陨石坑的陨石直径:若为铁陨石,直径为55 m左右;若为石陨石,直径为115 m左右.基于数字高程模型数据揭示了岫岩陨石坑的侵蚀与退化特征:坑深/坑径的比值为0.143,与Meteor撞击坑的特征值相似,从而定量地刻画了该坑属于简单坑的特征;坑缘轮廓的圆度值为0.884,表明该坑已受到了一定程度的风化与侵蚀作用.高分辨率SPOT彩色影像解译得到岫岩陨石坑坑内裂隙分布特征,放射状裂隙在NW-SE和WNW-ESE方位上表现出优选性,裂隙控制坑内水系的发育与演化.     

川滇地区Lg波Q值层析成像研究

本研究联合使用川滇地区36个台站(云南区域数字台网中22个台站,四川区域数字地震台网中14个台站)记录的644个帆3.5～6.0地震共7468条波形数据,开展川滇地区Lg波Q值层析成像研究.研究中以2.8～3.6km/s的传播速度窗选取Lg波波段,采用平移窗方法计算Lg波垂直向观测位移谱.我们首先利用Lg波观测谱反演得到了研究区的平均QLg(f),通过棋盘测试方法确定将研究区划分为0.5°×0.5°的网格,用平均值QLg-1作为每个网格的初始值,分别反演了0.5Hz,1Hz,2Hz,5Hz等多个频率的QLg(f)分布.     

云南腾冲火山区上部地壳三维地震速度层析成像

根据1999年腾冲火山区人工地震探测资料，用层析成像方法反演了腾冲火山区上地壳三维P波速度结构．层析成像结果显示出，在腾冲火山区下方的上地壳内存在明显的P波低速区，该低速区在地下7～8km深度，可能与上地壳内的岩浆囊或部分熔融体有关．层析结果还显示出低速区主体在热海地区的东北侧．地表附近的低速区可能是构造破裂发育地区形成了有利于深部热流体上升的通道，因此，在热海形成最活跃的地热显示．      

宁夏及邻区尾波Q值分布特征

应用宁夏9个台站1986年后记录的宁夏及邻区132次地震的200条DD－1仪模拟记录，对宁夏及邻区的分区尾波Q值进行了研究，结果表明，分区尾波Q值主要与地质构造有关。Q值相对较低的区域为吉兰泰盆地，银川盆地南段的吴忠，灵武，阿拉善左旗西南，中卫至海原之间，吴忠，灵武至盐池之间；相对较高的区域为乌海及附近，贺兰山，永宁至大武口之间。     

川滇地区Lg波Q值层析成像

利用云南和四川数字地震观测台网记录的数字化地震资料,开展了川滇地区不同频率的Q_Lg层析成像研究,反演结果的空间分辨率小于100 km.反演结果表明,川滇地区介质的横向不均匀性强烈,Q_Lg高低值差异显著.川滇地区显著的高衰减区有川滇菱形块体的东南边界（即沿鲜水河至安宁河以及思茅—澜沧—普洱区）,滇西北地区、龙门山断裂以西松潘—茂文地区、巴塘及理塘强震区等,Lg波高衰减区的分布与构造活动强烈、强震活动或大震破裂造成介质破碎区、低速区等相关,表明构造活动强烈或大震破裂造成的介质破碎、热物质沿活动断裂上涌等可能是川滇地区低Q_Lg的主要成因.显著的低衰减区有川东盆地、滇东南地区以及金沙江、怒江断裂的中段区域,滇中块体内部也呈现出相对的低衰减特征.Lg波低衰减区与地震活动性弱、速度正异常等相关,表明川滇地区Lg波的低衰减区与地壳变形、地震活动性及水热活动弱、块体稳定等有关.     

鄂尔多斯西南缘P波三维Q值层析成像

利用国家测震台网数据备份中心提供的2009年1月至2015年11月的地震波形数据,选取震级范围为ML1.8~6.7,震中距小于800km的1 820个地震事件的16 156条Pg波到时数据,对鄂尔多斯西南缘P波三维Q值分布特征进行了研究。结果表明:鄂尔多斯西南缘一系列呈"L"型分布的断裂带上,Q值呈现出比较低的水平;而其两侧地区,Q值相对较高,且分布存在较大差异。研究区内呈现低Q值状态的海原地区和天水—礼县地区存在明显的低阻—低速层,而高Q值的渭源—定西—通渭—西吉地区则在地壳内缺失低阻层。另外,存在明显高热流的渭河盆地和天水—礼县地区,Q值都明显偏低,而其周围地区则Q值较高。沿临潼—长安—富城—蒲城断裂走向,有一条比较显著的垂直形变梯度带和重力变化等值线,水平形变沿此断裂方向呈现条带状变化特征,而该区低Q值的状态反映了Q值分布与地壳大面积的垂直、水平形变及重力变化等存在一定联系。     

中国东北及周边地区地壳横波衰减的成像研究

利用146个台站记录的中国地震年报及黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古四省地震台网观测报告的6371个近震46652条横波振幅与周期资料,采用二维层析成像方法反演东北地区地壳介质品质因子Q0空间分布图像.在绝大部分研究区都可达到2°×2°的分辨率.结果表明,东北及周边地区地壳介质品质因子Q0平均值为323,其Q0值分布及其所揭示的衰减变化特征与研究区的地表构造具有明显的相关性,如华北平原、松辽盆地和海拉尔平原等沉积层较厚的区域通常呈现为低Q0值;而燕山、太行、兴蒙褶皱带等沉积层薄或基岩出露的区域则呈现为相对高的Q0值.整个东北地区呈现高低衰减带相间分布.     

雷琼火山与华夏块体的远震P波走时成像

利用广东及邻省的地震台网共94个地震台站记录的2009—2015年的256个远震波形数据,采用基于波形互相关的自适应迭代技术获得了18968个可靠的P波相对走时残差数据,进而应用FMTT(Fast Marching Teleseismic Tomography)地震层析成像方法确定了雷琼火山与华夏块体深至450km的三维P波速度结构.结果显示,雷琼火山下方100~450km深度显示明显低速异常,该低速异常随深度增加向华夏块体下方扩展.研究认为该低速异常由海南地幔柱热物质上涌造成,雷琼火山为板内热点火山,这与已有体波成像及接收函数成像等结果一致.根据该低速异常的整体特征,推测海南地幔柱向北东方向倾斜,并可延伸至450km以下.华夏块体下方的低速异常,可能是由海南地幔柱热物质上涌过程中不断向北东方向侵蚀而造成.结果同时显示研究区大陆至海域的岩石圈厚度可能具有由厚变薄的过渡特征.