基于密集流动台阵构建的川滇地区高分辨率公共速度模型2.0版本

川滇地区位于青藏高原东南缘,构造运动强烈,深大断裂交错展布,地震活动性较强,地震灾害严重. 21世纪以来,川滇地区发生的几次7.0级及以上地震均造成了巨大的人员伤亡和经济损失,尤其是2008年汶川Ms8.0级地震.目前,地震监测与震源参数反演、强震危险性分析、地震灾害评估等仍是川滇地区地震学研究的重点.区域高精度三维公共速度模型是这些研究的重要基础.本文通过收集该区域的固定台站及多个密集流动台阵观测资料,利用人工智能到时拾取和背景噪声互相关方法,获得了约706万条体波走时数据(包括绝对到时和地震对双差走时)和约10万条瑞利波相速度频散数据(周期5～50s).利用这些数据,在川滇公共速度模型1.0版本(SWChinaCVM-1.0)的基础上,采用考虑地形的体波和面波走时联合反演方法,获得了川滇地区地壳及上地幔顶部三维V_p及V_s模型(川滇地区公共速度模型2.0版本, SWChinaCVM-2.0).相较于SWChinaCVM-1.0,新模型在横向分辨率及数据拟合上都有较大提升.新模型显示:地壳浅部的速度异常存在较强的横向不均一性;中下地壳存在两个...     

中国东北和朝鲜半岛地区地壳Lg波宽频带衰减模型

利用1996年10月至2016年10月间发生在中国东北、朝鲜半岛和日本南部的113个壳内地震在602个宽频带地震台站观测到的波形资料,建立Lg波衰减成像数据集.根据22,551条垂直分量波形,计算Lg波振幅谱,提取单台、双台和双事件数据,采用区域Q值、震源函数和台基响应联合反演方法,建立中国东北和朝鲜半岛地区0.05~10.0 Hz的宽频带衰减模型.模型显示火山岩山脉地区如大兴安岭和长白山具有弱衰减特征,沉积盆地衰减相对较强,海水覆盖区域如渤海、黄海和日本海等衰减最强.日本海具有较薄的海洋地壳,对地壳Lg波传播有阻挡作用.通过较大地震事件的跨海记录调查Lg波的传播,强衰减特征最为显著.     

科左后旗MS 5.3地震前L g波衰减参数变化特征

<正>1研究背景一般认为,波在地壳介质中经多次全反射形成Lg波。Lg波是区域震相中强度最为突出且能量最大的震相,对地壳构造及地壳介质物理参数的变化更为敏感(刘建华等,2004)。一般,地下介质Q值反映了地震波的衰减程度,高Q值对应弱衰减,低Q值对应强衰减。邵媛媛等(2022)基于Lg波谱比联合反演方法(朱新运,2007)分析了2013年灯塔M_S 5.1地震前后Lg波衰减参数的变化,所得结果较为理想。本文拟利用相同方法,分析2013年4月22日科左后旗M_S 5.3地震震前区域介质Lg波Q值和η值的变化特征。     

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.     

云南地区Lg波衰减成像研究

收集了云南省及周边121个固定台站于2014年5月—2019年5月记录到的470次M≥4.0宽频带地震记录,利用反双台法处理了6 976条垂直向波形数据,通过LSQR方法反演得到了云南地区的空间分辨率小于100 km的1 Hz下Lg波衰减成像。反演结果表明,云南地区地壳Lg波的Q₀值介于60—300,整体为低Q₀背景,横向不均匀性变化显著。云南地区低Q₀值的分布特点,反映了Lg波在云南地区衰减强烈。红河断裂西侧Q₀值较低,在50—160之间,东侧Q₀值较高,在120—200之间,分布特征与沉积层厚度分布一致,松散的沉积层可能是造成东侧地区Lg波高衰减的主要原因。云南地区地壳Lg波Q₀值呈现出了与地表热流值分布相似的差异化分布特征,这可能与频繁的地震、长期强烈的构造运动以及深部物质随火山活动上涌有关。      

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.     

Lg波Q值随震源深度的变化作为地壳本征衰减深度的判据

Lg波的Q_Lg值是描述区域地壳结构及介质衰减特性的重要参数之一,Q_Lg层析成像被广泛应用于地壳衰减结构横向不均匀性的研究中.但是,对Q_Lg在垂直方向上的不均匀性的研究较少.当发现一个地区发生Q_Lg值低时,我们希望进一步了解这种介质衰减深度.本文通过数值模拟合成地震图的方法,通过分析不同震源深度和介质模型计算Q_Lg,判断Lg波发生主要衰减的深度.研究结果显示：（1）当震源深度浅时,上地壳介质衰减对于Lg波Q值的影响明显比下地壳的影响更大.而震源深度深时,两者贡献基本相当;（2）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,η值逐渐减小;如果下地壳介质衰减强,η值先增大后减小;但如果下地壳存在低速层,则η值持续增大;（3）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,Q₀逐渐增大;反之如果下地壳介质衰减强,则Q₀逐渐减小.因此,我们可以通过调查某一区域不同深度地震的Lg波衰减规律,来判断这一地区的地壳介质衰减情况.     

基于重力异常反演的三维地震波速度结构分析方法研究

利用重力异常反演测试三维地震波速度结构,存在解不唯一、可靠性不高的问题。将面波反演充分融合到重力异常反演方程中,降低传统反演方法的非唯一性,并提升可靠性。以川滇地区为例,采用融合后的重力异常反演方法分析三维地震波速度结构。通过速度和密度的关系转换,得到对应的重力异常数据。由于面波频射数据主要对地震波横波速度敏感,因此将重力异常数据和初始横波速度相连,依据地震波速度和岩石密度之间的关系,获取重力异常反演方程,用于分析速度结构。选取21.6°~34.2°N、97.1°~105.9°E范围内的川滇地区活动块体作为实验数据,经过实验分析发现：使用该方法迭代反演川滇地区地壳上地幔顶部横波速度,重力异常数据和面波频射数据的残差值分别是6.24 mGal和0.027 km/s,实际拟合效果较好;分析该地区不同深度切面横波速度发现,在24 km深度处,上地壳中含有相对低速层,在44 km深度处,中下地壳中存在低速层;且该方法分析川滇地区三维地震波速度结构解的分辨率较高。     

地震面波品质因数Q值的模拟反演及误差估算

本文基于地震面波的射线理论,引入Radon变换和卷积反投影,先由假设的地壳面波品质因数Q值为椭园分布的模型,由正演方法计算若干组面波吸收特征t~*,然后基于这组t~*,用x-CT技术上常用的卷积反投影方法计算该处附近的Q值空间分布,并将这两组Q值分布进行比较,求得面波Q值拟合反演的误差在10%左右.     

川滇地区地震分布及地壳结构的双差地震层析成像

在使用APP++扫描得到的川滇地区地震目录数据的基础上,利用波形互相关得到的走时差,通过双差层析成像方法进一步提高了定位精度,并反演了该地区地壳的三维P波和S波速度结构.结果显示:重定位后的地震位置分布很好地刻画了相关断层的形态;浅层的速度结构能够很好地吻合区域内的断层分布,深部的速度结构反映了川滇菱形块体地壳流的可能...     

利用Lg波Q值反双台层析成像方法研究青藏高原南部地区的地壳衰减

首次基于2017—2019年西藏自治区区域台网27个宽频带固定台站记录的757次地震的波形资料,利用反双台法开展了青藏高原南部地区1 Hz的Lg波Q值层析成像研究.研究中采用3.5—2.4 km/s的速度窗截取了1981条Lg波,计算得到13543条路径上的Q值,测试了1°×1°和0.5°×0.5°网格下的棋盘格恢复情...     

华北地区Lg尾波衰减研究--Lg尾波Q的测量

利用1989～1998年间发生在中国华北地区ML≥3.0级的地震事件,华北遥测台网以及数字化台网记录到的信噪比较高的Lg尾波时间序列,经过滤波、消除背景噪声等预处理,采用单台记录叠加频谱比法,得到传播路径上Lg尾波Q0（Q=Q0fη, Q0是1Hz的Q值,η是Q值与频率相关系数）,进而获得该地区Q0和η的空间分布. 测量结果表明,华北地区地壳Lg尾波Q0值分布存在显著的横向不均匀性,这种不均匀性与该地区地壳的速度分布基本一致,表现为与该地区地表地质特征明显的一致性,即传播路径位于太行山隆起和燕山隆起区为高Q0值分布;传播路径位于冀中坳陷和黄骅坳陷等平原区表现为低Q0值;传播路径位于隆起区和坳陷区二者之间,其Q0值也介于二者之间,说明华北地区的地壳结构没有很大的阶跃式变化而使波导遭到破坏,Lg尾波Q0值基本上反映了地壳内介质滞弹性的固有衰减.     

Attenuation Tomography of the Yellow Sea/Korean Peninsula from Coda-source normalized and direct Lg Amplitudes

We invert for regional attenuation of the crustal phase Lg in the Yellow Sea/Korean Peninsula (YSKP) using three different amplitude attenuation tomography methods. The first method solves for source, site, and path attenuation. The second method uses a scaling relationship to set the initial source amplitude and interpret the source term after inversion. The third method implements a coda-derived source spectral correction. By comparing methods with slightly different assumptions we are able to make a more realistic assessment of the uncertainties in the resulting attenuation maps than is obtainable through formal error analysis alone. We compare the site, source and path-terms produced by each method and comment on attenuation, which correlates well with tectonic and topographic features in the region. Source terms correlate well with each other and with magnitude. Site terms are similar except for two stations that are located in a region that has the greatest difference in path term, which demonstrates the site/path trade-off. Another region of path term difference has the fewest crossing paths, where the tomography method employing the coda-derived spectral correction may perform more accurately since it is not as susceptible to the source/path trade-off. The Bohai Bay basin, an area of extension, is a region of high attenuation, and regions of low attenuation occur along topographic highs located in the Da-xin-an-ling and Changbai Mountains and Mount Taishan.     

宁夏地区Lg波衰减及场地响应特征

本文采用2008—2017年宁夏及邻区内15个数字地震台站记录的131次地震的波形资料,基于地震波衰减与场地响应联合反演方法,分析频率介于1—7 Hz之间的Lg波衰减及场地响应。采用2.2—3.6 km/s的速度窗截取了1 069条Lg波,计算得到Lg波各分量的地震波衰减品质因子Q（ f ）与频率f之间的关系。结果显示:Lg波垂直、东西及南北向各分量的Q₀分别为237.1,201.8及245.9;Q（ f ）对f的依赖性指数分别为0.44,0.52及0.44,该结果与全球其它地震活跃地区的相应研究结果相一致。对Q（ f ）在时间域的分析结果表明,研究时段内该地区地壳介质的衰减属性并未改变,15个台站的最大场地响应幅值不大于6。      

基于理论地震图方法的波导结构对 地下核爆炸Lg波传播特性研究

基于频率-波数域算法的理论地震波形图方法, 可以数值模拟频率达到10 Hz、 震中距达1000 km的区域理论地震波形图. 该算法适用于计算大量分层地壳结构中激发的导波Lg波. 本文在前苏联东哈萨克斯坦地下核试验场至我国乌鲁木齐台站间的地球介质速度模型中, 引入速度梯度结构、 速度扰动分布的薄叠加层结构、 降低Q值结构以及速度扰动与Q值变化的综合结构来模拟实际地壳波导结构, 较好地模拟出东哈萨克斯坦地下核爆炸地震在乌鲁木齐台站记录的宽频带地震波形图, 模拟出完整的Lg波序列, 该序列符合Lg波能量分布特征, 且能够解释Lg波波尾的特征. 结果表明, Lg波的形状和峰值结构均依赖于地壳的不同波导结构.      

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.     

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.     

谱比法地震衰减层析反演方法研究

由于地下介质对地震波能量有强烈的吸收作用,降低了地震资料的分辨率以及地震资料处理、解释的精度,因此选择合适的参数对地层吸收衰减情况进行有效描述是对地下构造进行高分辨率、高精度处理及解释的有效途径。目前品质因子Q是对岩石弹性参数进行有效描述的重要参数之一。用品质因子Q来衡量地震波能量在介质中传播的吸收衰减情况,是目前提高地震资料分辨率的有效方法,同时也是提高含油气地层解释精度的有效途径。近些年,许多学者提出了多种计算Q值的方法,其中谱比法是在实际中应用最为广泛的Q值估计方法。本文在前人方法的基础上,对谱比法进行了改进,并结合走时层析方法反演Q值,充分利用谱比法在精度、稳定性等方面的优势以及走时层析方法计算效率高的优点,不仅可以提高反演的精度而且能够保证反演的稳定性,提高计算效率。通过模型试算证明谱比法衰减层析方法能有效估计Q值变化情况,具有较好的发展前景。      

THE DEPTH OF MOHO INTERFACE AND CRUSTAL THICKNESS IN SICHUAN-YUNNAN REGION,CHINA

By using moving average method to separate Bouguer gravity anomaly field in Sichuan-Yunnan region, we got the low-frequency Bouguer gravity anomaly field which reflects the undulating of Moho interface. The initial model is obtained after seismic model transformation and elevation correction. Then, we used Parker method to invert the low-frequency Bouguer gravity anomaly field to obtain the depth of Moho interface and crustal thickness in the area. The results show that the Qinghai-Tibet block in the northwest of the study area deepens and thickens from the edge to the interior, with the depth of Moho interface and the crust thickness of about 52~62km and 54~66km, respectively. The depth of Moho interface in Sichuan Basin is about 38~42km. In Sichuan-Yunnan block, the depth of Moho interface is about 42~62km from southeast to northwest. Beneath the West Yunnan block, west of the Red River fault zone, the Moho depth is about 34~52km from south to north. The Longmen Mountains and Red River fault zone are the gradient zone of the Moho depth change. Along the Red River fault zone, the depth difference of Moho interface is increasing gradually from north to south. No obvious uplift is found on the Moho interface of Panzhihua rift valley. The depth of Moho interface distribution in Sichuan and Yunnan is obviously restricted by the collision between the Indian plate and the Eurasian plate and the lateral subduction of the Indo-China peninsula. The mean square error of the depth of Moho interface is less than 1.7km between the result of divisional density interface inversion and artificial seismic exploration. At the same time, we compared the integral with divisional inversion result. It shows that:in areas where there is obvious difference between the crust velocity and density structure in different tectonic blocks, the use of high resolution seismic exploration data as the constraints to the divisional density interface inversion can effectively improve the reliability of inversion results.