利用密集台阵近震层析成像研究云南宾川上地壳速度结构

滇西北宾川盆地是发育于红河断裂和程海断裂交汇处的晚新生代张扭断陷盆地,该区活动断裂发育且历史地震比较活跃.对宾川盆地及邻区进行高精度浅层和上地壳精细结构研究,有助于深入认识该区主要发震构造的深浅部特征.基于2017年在宾川盆地及其附近开展的为期2个月的密集台阵观测数据,我们对该区96个小震共拾取了117221条初至P波和5475条初至S波震相,并利用simul2000开展了地震重定位和体波层析成像研究.结果表明：（1）小震活动主要集中在宾川盆地东缘断裂的弧形转折部位,并在洱海南侧呈现沿北东向断裂的条带状分布现象,反映了区域上近南北向至北东向断裂是主要控震构造,其次是北西向断裂带.（2）0 km的速度分布与区域地形有很好的对应关系.山地呈现高速异常,宾川盆地呈现低速异常.从3 km至9 km,高低速分界与断层有很好的对应,并且越往深部,近南北向至北北东向的宾川盆地东缘断裂在上地壳构造的控制作用越明显.（3）上地壳层析成像结果同时揭示了宾川盆地东缘断裂的三维形态变化在空间上呈现出南北部倾角大、中部倾角缓的变化特征,可能与区域地块的旋转变形过程有关.（4）综合高精度浅层速度结构和地震重定位结果可知,区域上的近南北向至北北东向断裂正逐步取代北西向构造,成为主要的区域分界断裂和控震构造.新的研究结果为深入理解该区的主要控震构造及其深部结构特征提供了重要依据.     

偏离大圆路径传播对四川西部面波相速度成像的影响

面波成像是研究地壳上地幔横波速度结构的一种重要方法．通常,面波相速度或群速度成像假设面波沿大圆路径传播．但是,在地下介质速度结构变化较大时,面波会偏离大圆路径传播,从而导致基于大圆路径假设下的面波成像结果存在一定的误差. 我们采用基于射线追踪的面波成像方法,研究了面波的偏离大圆路径传播对四川西部地区面波相速度成像结果的影响．使用快速行进法(fast marching method)进行面波传播路径的射线追踪,采用子空间反演法(subspace inversion)进行迭代反演,对理论模型合成数据和川西台阵的短周期背景噪声相速度频散数据进行成像分析,并与使用大圆路径传播的成像结果进行对比．对理论模型的测试结果表明,当速度结构变化较大时,基于偏离大圆路径传播的面波成像能够更好地恢复模型异常．对川西台阵的真实数据反演结果显示:在短周期为6 s时,基于偏离大圆路径传播的反演方法较基于大圆路径传播的反演方法所获得的相速度异常的幅度更大些,在四川盆地区域两者的差异接近0.2 km/s;在周期为10 s时,两种反演方法的差异显著减小,基本都在0.1 km/s以内．这主要是因为6 s周期的面波相速度对复杂的上地壳浅层结构更为敏感,从而使得面波的偏离大圆路径传播效应对反演结果的影响更为显著．本文结果表明,当某一周期不同路径的面波相速度测量值变化较大,例如相对于平均相速度的异常超过10％时,则需考虑采用基于偏离大圆路径传播的面波成像方法,否则速度异常较大区域的反演结果可能会造成较大的偏差．      

基于密集台阵的青藏高原东北缘地壳精细结构及九寨沟地震震源区结构特征分析

基于青藏高原东北缘密集宽频带野外流动观测台阵以及固定台站资料,利用双差层析成像方法对地震位置和研究区的地壳速度结构进行了反演.最终用于联合反演的地震事件合计9644个.结果显示青藏高原东北缘速度结构具有明显的横向不均匀性.从整体上看,青藏高原地区表现为低速异常,鄂尔多斯表现为高速异常,而扬子地块亦表现为高速异常.不同深度处速度结构表现不一致,同一深度处P波速度结构和S波速度结构也有明显差异.由西秦岭北缘断裂带、临潭-宕昌断裂以及礼县-罗家堡断裂围限的地震活动强烈的区域中,P波速度结构由深度0 km时呈现的低速异常,逐渐过渡到5 km时高低速相间分布的特征;而S波速度结构在此区域中,由近地表0 km时高低速相间分布的特征,逐渐过渡到30 km时几乎表现为低速异常.2017年8月8日九寨沟7级地震所在的塔藏断裂、岷江断裂和雪山断裂围限区域,在深度20 km处的P波速度结构和周围存在明显差异,九寨沟地震处于高速异常与低速异常的过渡带内.此外,2013年7月22日发生在青藏高原东北缘的岷漳县6.6级地震,震源区所在的临潭-宕昌断裂附近的P波速度结构在15 km深度处也有明显特征,震源位置所在区域也处于高低速过渡带.该区域这种地壳内部高低速过渡带可能是应力比较容易积累而发生中强地震的一个重要场所.     

基于牛顿迭代法求解群速度的地震波射线追踪模拟

地下介质中普遍存在着各向异性,当前基于各向异性的地震波射线追踪多是在弱各向异性介质中进行且采用群速度近似表示方法,这些近似方法在强各项异性介质中会导致很大误差而无法真正模拟地震波的传播规律。根据地下普遍存在各向异性的事实和地震波基本传播规律,提出利用牛顿迭代法高效求解群速度,基于Paraview平台自动化构建三维地质模型,采用最短路径法进行地震波射线追踪模拟及可视化,实现对复杂三维地质的速度不均匀性和各向异性的表达,为三维地质模型的构建和地震波射线追踪模拟及可视化提供一种新思路,并以华北克拉通山西断陷带北部局部区域为例进行研究。结果表明,该方法能够减少由各向异性对地震波传播模拟造成的影响,清晰表达了研究区地质结构和各向异性特点,在对复杂三维地质结构的解读中能够较好应用。     

Techniques for Surveying Urban Active Faults by Seismic Methods

INTRODUCTIONLarge earthquake and ground surface dislocation produced by the sudden slip of an active faulthidden belowa city can result in serious disaster,bring about huge losses of people’s life and stateproperty,or even make a city destroyed instantly…     

复杂山地随机介质GMM-ULTI法射线追踪

对复杂山地介质的非均质性以及介质中地震波运动学特征进行深入研究,对于提高复杂山地区域地震勘探的效果有着重要的理论意义和实际价值.为了研究复杂山地非均质性和该介质中地震波的一些运动特性,提出了一种复杂山地随机介质的建模方法和一种新的射线追踪算法.与常规算法相比,复杂山地随机介质的生成方法采用更贴近实际介质特点的梯度介质作为背景介质,并在模型生成过程中加入地形修正步骤;新提出的GMM-ULTI射线追踪算法,充分融合群推进法、迎风思想、走时插值法的优势,采用先计算走时后追踪射线路径的两步策略完成射线追踪.算法分析与计算实例表明:复杂山地随机介质的生成方法能灵活、精细且更贴近实际地刻画复杂山地介质的非均质特点;新射线追踪算法兼顾精度和效率、能无条件稳定且灵活地适应复杂山地随机介质的特点;同时基于对几个模型试算结果的分析也得出了复杂山地随机介质中的地震波的一些传播规律.     

德令哈地震台国内外中强震震相记录特征

选取德令哈地震台2007-2017年数字地震记录,对于国内外不同方位、不同震中距、不同地区、不同深度的典型中强地震,使用广东省地震局研发的单台分析处理软件MSDP,从地质构造、波列特征、P波初动、S波与P波震相到时差、主要震相、最大振幅、震中距等方面,分析所选取地震震相特征。结果表明,不同构造区域的介质差异性及震源深度、地震波传播路径的不同,导致德令哈地震台记录的各地区地震震相特征不同。     

Array Triplication Data Constraining Seismic Structure and Composition in the Mantle

Seismic data recorded in the upper mantle triplication distance range between 10° and 30° are generated by wave propagation through complex upper mantle structure. They can be used to place constraints on seismic velocity structures in the upper mantle, key seismic features near the major discontinuities, and anisotropic structure varying with depth. In this paper, we review wave propagation of the upper mantle triplicated phases, how different key seismic features can be studied using upper mantle triplicated data, and the importance of those seismic features to the understanding of mantle temperature and composition. We present two examples of using array triplicated phases to constrain upper mantle velocity structures and detailed features of a certain discontinuity, with one for a shallow event and the other for deep events. For the shallow event, we present examples of how the array triplication data can be used to constrain several key properties of the upper mantle: existence of a lithospheric lid, existence of a low velocity zone beneath the lithospheric lid, and P/S velocity ratio as a function of depth. For deep events, we show examples of how array triplication data can be used to constrain the detailed structures of a certain discontinuity: velocity gradients above and below the discontinuity, velocity jumps across the discontinuity and depth extents of different velocity gradients. We discuss challenges of the upper mantle triplication study, its connection to other approaches, and its potential for further studying some other important features of the mantle: the existence of double 660-km discontinuities, existence of low-velocity channels near major discontinuities and anisotropy varying with depth.     

岷山断块的发震构造与地震活动性分析

岷山断块位于中国南北强震构造带的中段, 区域地质构造复杂, 活动断裂众多, 强震频发。 4条不同走向的活动断裂NE向龙门山构造带的茂汶断裂、 NWW向东昆仑断裂带的塔藏断裂、 近NS向的岷江断裂和NNW—NS向的虎牙断裂构成岷山断块的南北西东边界。 638—2017年该区域共发生了10次6级以上破坏性地震, 2017年九寨沟7.0级地震就是其中之一。 结合区域构造背景, 对岷山断块所发生的6级以上地震的发震构造特征、 地震活动特性进行归纳总结, 综合分析该区域地震地质特征及地震危险性, 得出以下认识: ① 地震分布空间分区特征显著, 破坏性强震发震构造多为活动性较强的岷山断块东西边界断裂, 震中位置多位于两组或多组活动断裂构造的交会或穿切部位; ② 地震分布时间特征表现为随着时间发展具有迁移回返和原地复发性等特点; ③ 岷山断块东西边界断裂破坏性地震的发生具有一定的时间关联性, 东边界虎牙断裂1973—2017年的地震序列为西边界岷江断裂1933—1960年地震序列约40年后的地震构造响应; ④ 未来岷山断块仍应是继续关注的强震潜在危险区, 岷江断裂中北段的强震潜在危险区是近期值得深入研究的地区之一。     

地震波研究://car

回顾了近4年来中国地球物理学家在地震波研究方面取得的主要进展. 分别简要地讨论了层状均匀介质、横向不均匀介质和多孔介质中的地震波传播，地震面波及波形反演，以及地震勘探、测井问题中的地震波研究方面取得的新成果. 指出当前地震波研究的重要课题是发展高效的数值方法，并利用该方法开展复杂介质中的地震波激发和传播，以及强地面运动的研究，为精细的地震危险分析与预测奠定基础.      

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。     

宁夏吴忠地区北部的浅部结构和隐伏断裂——地震反射剖面结果

应用浅层地震勘探法对宁夏吴忠地区北部的浅部地壳结构和隐伏活动断裂进行研究。结果表明,该区存在2条隐伏断裂,分别为银川主断层南段和新华桥断层。推测银川主断层南段为近SN走向的W倾正断层,断层下盘地层界面一般呈近水平状展布,而在断层上盘,T_Q及其以下的地层界面向断面方向倾伏并显示出逆牵引现象,断层向上错断了第四系内部。钻孔联合地质剖面及浅层地震探测结果共同揭示新华桥断层为一条走向NE,倾向SW的正断层,深、浅地震测线控制的新华桥断层延伸长度9 km左右,向上错断了第四系内部的T_(02)界面。     

芦山震区地壳三维P波速度精细结构及地震重定位研究

联合芦山地震序列5285个地震的50711条P波初至绝对到时数据及7294691条高质量的相对到时数据,利用双差地震层析成像方法联合反演了芦山震源区高分辨率的三维P波速度精细结构及5115个地震震源参数.反演结果表明,芦山主震震中为30.28°N,103.98°E,震源深度为16.38km,主震南西段余震扩展长度约23km,余震前缘倾角较和缓,主震北东段余震扩展长度约12km,余震前缘呈铲形,倾角较陡.芦山震源区P波三维速度结构表现出明显的横向不均匀性,近地表处的P波速度异常与地形起伏及地质构造密切相关:宝兴杂岩对应明显的高速异常,此异常由地表延伸到地下15km深度附近,而中新生代岩石表现为低速异常;大兴附近区域亦显示出小范围的大幅度高速异常,宝兴高速异常与大兴高速异常在10km深度附近相连,进而增加了芦山震源区的高低速异常对比幅度.在芦山主震的南西、北东两段速度结构存在着较大差异,芦山主震在水平向位于宝兴及大兴高速异常所包围的低速异常的前缘.主震南西段余震主要发生在倾向北西的高低速异常转换带上并靠近低速一侧,其下盘为低速异常,上盘为高速异常.而芦山主震北东段的余震主要分布在宝兴高速体与大兴高速体之间,主发震层向北西倾斜,主发震层上方的宝兴高速异常下边界出现一条南东倾向的反冲地震带,两地震带呈"y"型分布.     

门源地区地壳三维体波速度结构及地震重定位研究

本文使用甘肃、青海数字地震台网及中国地震科学探测台阵记录到的门源地区地震的P波和S波到时资料,应用双差层析成像方法联合反演了该地区的地壳三维速度结构和震源位置参数.结合地质构造背景,研究了门源M_S6.4地震孕育发生的深部介质环境及该地区速度结构与地震活动性之间的关系.结果表明：反演之后地震的走时残差均方根显著降低,重定位后的地震在垂直方向上呈现出与断层位置有关的条带状分布.门源地区地壳速度结构存在明显的不均匀性,浅层P波和S波速度结构与地表地质构造及地形特征密切相关.研究区内地震活动性与地壳速度结构具有很强的对应关系,地震主要分布在高速异常区域及其边缘.门源M_S6.4地震震中附近的P波和S波速度结构表现出明显的高速异常,且在震源区下方存在P波低速层,这种特殊的构造条件可能是导致此次地震发生的重要原因.     

浅层地震勘探中有限元数值模拟方法的应用研究

针对目前广泛用于解决工程地质问题的浅层地震勘探特点,通过对浅层小尺度介质进行地震波数值模拟,揭示地震波在不同浅层介质模型中的波场特征和传播规律.为浅层地震勘探野外数据采集前合理选择观测系统提供指导性的方案,并能对地震勘探成果解释的合理性给予客观评价.在分析各种数值模拟方法特点的基础上,选择具有精度高、易模拟复杂结构的有...     

基于地震探测的盐源盆地构造特征及动力学意义

基于覆盖盐源盆地的短周期天然地震台阵和布设的一条人工地震测线所获得的地震数据,从中提取地震能量属性,并通过地震层析成像获得该地区的浅部地震速度结构,继而对短周期地震台阵一个月的噪声数据进行互相关得到经验格林函数,再通过时频分析获得相速度频散曲线,反演获得不同深度的S波速度分布。研究结果显示,盐源盆地地震特征主要分为三层:浅部为低速新生代沉积地层,P波速度为1.0—2.1 km/s,反射轴明显、连续性好,反射能量强,S波速度为中高南低,南部低速体与盐源断裂走向一致,新生代盆地整体呈南深北浅,沉积发育和构造形态受盐源断裂控制;中部为中低速三叠系地层,P波速度为3.5—4.5 km/s,反射轴不连续,反射能量较弱,S波速度逐渐变大,整体变化变小;深部为高速古生代地层,地震反射较为杂乱,反射能量弱;上地壳存在滑脱面,该界面为沉积盖层与结晶基底的分界面,且向浅部发育一系列断层,其中金河—箐河断裂为盐源盆地与康滇地块的分界线,这些断裂带也是盐源盆地地震频发的部位。      

Time-domain Pure-state Polarization Analysis of Surface Waves Traversing California

-- A time-domain pure-state polarization analysis method is used to characterize surface waves traversing California parallel to the plate boundary. The method is applied to data recorded at four broadband stations in California from twenty-six large, shallow earthquakes which occurred since 1988, yielding polarization parameters such as the ellipticity, Euler angles, instantaneous periods, and wave incident azimuths. The earthquakes are located along the circum-Pacific margin and the ray paths cluster into two groups, with great-circle paths connecting stations MHC and PAS or CMB and GSC. The first path (MHC-PAS) is in the vicinity of the San Andreas Fault System (SAFS), and the second (CMB-GSC) traverses the Sierra Nevada Batholith parallel to and east of the SAFS. Both Rayleigh and Love wave data show refractions due to lateral velocity heterogeneities under the path, indicating that accurate phase velocity and attenuation analysis requires array measurements. T he Rayleigh waves are strongly affected by low velocity anomalies beneath Central California, with ray paths bending eastward as waves travel toward the south, while Love waves are less affected, providing observables to constrain the depth extent of anomalies. Strong lateral gradients in the lithospheric structure between the continent and the ocean are the likely cause of the path deflections.     

北京及附近地区地壳速度结构与构造

利用研究区多条地震测深剖面段观测资料解释及多条剖面段的模型数据计算出了研究区结晶基底及莫霍面深度等深线结果,对该地区地壳深部速度结构与构造进行了较详细研究.结果表明,地壳深部速度结构与构造在纵向和横向上具有明显的不均一性,浅部基底断裂发育;研究区莫霍面等深线总体特征显示出从东向西逐渐加深趋势,局部区域显示异常变化,变化...     

用地震反射剖面研究汤阴地堑上地壳结构与断裂特征

汤阴地堑位于太行山脉与华北平原的过渡带,是太行山前重要的地质构造单元。为研究汤阴地堑上地壳结构和断裂特征,利用安阳市与新乡市活断层探测获得的深、浅地震反射剖面,结合研究区已有地震、地质资料,对汤阴地堑浅部结构、汤东断裂特征进行分析研究。结果表明,汤阴地堑北部与南部地壳结构差异明显。地堑北部是由汤东断裂控制的半地堑,地堑内反射震相丰富、反射波层组关系清晰,多组新生代、古生代沉积层强反射不整合地覆盖在自西向东倾伏的结晶基底反射T_g上,且随着深度增加,地层倾角增大,显示出明显的多期掀斜运动特征。地堑南部表现为由汤东、汤西断裂共同控制的断陷型地堑,地堑内新近系底界面反射波TN自西向东倾伏,其下为一些横向呈水平或东倾、延续性较短的反射震相。地堑南部与北部不同的反射震相特征表明,测线控制区域内的汤阴地堑沉积环境与运动特征可能有所差异。汤东断裂为走向NE,倾向NW的铲型正断层,汤西断裂为走向NE、倾向SE的正断层,北部中深层地震反射剖面上未发现该断层的存在。     

沈阳市活断层深地震反射勘探研究

本文通过深地震反射探测,获得了沈阳市区北部Moho面以上的地壳深部结构和剖面,上地壳复杂的断裂组合关系和下地壳高角度的深断裂共同构成了该区的深、浅构造关系,其结果为沈阳市活断层的地震危险性评价奠定了基础。