龙门山断裂带北段南坝地区上地壳S波分裂特征

基于汶川科钻4号井孔（WFSD-4）附近的较小尺度的南坝微震台阵以及较大尺度的川西流动台站和区域台网的固定台站记录到的近震波形资料,通过横波窗内的S波分裂计算,分析了龙门山断裂带北段南坝地区的上地壳介质各向异性特征,并对区域应力场及构造特征展开讨论.S波分裂计算的结果显示研究区快波偏振方向主要表现为NE-NEE向,与北川断裂的走向一致,也与区域主压应力方向一致.小尺度密集分布的南坝微震台阵的计算结果进一步显示,靠近北川断裂的台站,其快波偏振方向与断裂走向一致,而距北川断裂较远的西北部台站的快波偏振方向与断裂走向不一致,反映了上地壳各向异性特征与地表的活动断裂结构密切相关.从南坝微震台阵的归一化时间延迟随时间的变化情况可以发现,在一个震中位于台阵布设范围内的地震事件发生前后,时间延迟有明显的变化,表明时间延迟随时间变化较为敏感,地震的能量影响了介质的性质.对比龙门山断裂带中段的科钻3号井孔周边地区的S波分裂计算结果,归一化时间延迟与本文结果一致,表明龙门山断裂带中段和北段的上地壳介质各向异性强度基本相同.

     

汶川地震断裂带科学深钻WFSD-3附近上地壳S波分裂特征

为配合汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）,中国地震局地球物理研究所在四川省绵竹市天池乡和灌县—安县断裂附近分别架设了15套微震仪器和17个短周期地震台.基于WFSD-3附近的微震、短周期和区域台网的固定台站记录的近震数据,通过横波窗内S波分裂计算,得到其上地壳各向异性参数,即快波偏振方向和慢波的时间延迟,并分析了研究区的上地壳各向异性特征.结果显示,研究区大部分区域的快波偏振方向为NE向,与龙门山断裂带走向一致,但在研究区微震台阵布设小区域内,快波偏振方向表现出东西分区特征,东部为NE向,西部为NW向.上地壳各向异性主要是受到岩层中随应力分布排列的微裂隙和岩石或矿物结构的影响,研究区内快波偏振方向主要表现为NE方向,与断裂走向一致,反映了研究区上地壳各向异性主要受控于结构控制的各向异性,局部区域的快波偏振方向为NW向,与区域最大主压应力方向一致,说明区域应力场对研究区上地壳各向异性也有影响.通过分析微震台阵的归一化时间延迟随时间的变化情况可以反映区域应力场的变化情况.微震台阵的慢S波时间延迟在2012、2013年较为离散,在2014年有收敛的趋势,反映了强震后区域应力场逐渐稳定的趋势.

     

九江-瑞昌5.7级地震余震的S波分裂研究

利用在九江-瑞昌MS5.7地震震中附近架设的丁家山台(DJS)、狮子洞台(SZD)和武蛟台(WUJ)的地震波形资料,采用S波分裂系统分析方法,对余震进行了S波分裂分析。结果表明,震中距较小、台站附近断层分布复杂的丁家山台(DJS)的慢波时间延迟相对较大,快波偏振方向不太集中。台站附近断裂分布单一的武蛟台(WUJ)快波偏振优势方向与断裂走向角度相差约35°,与区域主压应力方向也不一致。台站附近无断层通过的狮子洞台(SZD)快波偏振优势方向接近区域主压应力方向。慢波时间延迟大小与震源深度没有明显的规律性关系。     

豫鲁冀交界区S波分裂变化特征

选取豫鲁冀交界区17个数字化测震台站S波记录,对该区地震进行限定筛选,并对台站记录的地震波形进行严格仔细的参数测量与提取,分析地震波传播过程中S波分裂变化及与地震的关系,提取中等地震前S波分裂所表现的地球物理异常特征。     

Frequency band-dependence of S-wave splitting in China mainland and its implications

Butterworth band-pass filter has been applied to S-wave data recorded at 8 stations in China mainland, and S-wave splitting at different frequency bands is analyzed. The results show that the delay time and the fast polarization directions of S-wave splitting depend upon the frequency bands. There is an absence of S-wave splitting at the station of Urumqi (WMQ) for the band of 0.1–0.2 Hz. With the frequency band broadening, the delay time of S-wave splitting decreases at the stations of Beijing (BJI), Enshi (ENH), Kunming (KMI) and Mudanjiang (MDJ); the fast polarization direction changes from westward to eastward at Enshi (ENH), and from eastward to westward at Hailaer (HIA). The variations of delay time with bands at Lanzhou (LZH) and Qiongzhong (QIZ) are similar, and there is a coherent trend of fast polarization directions at BJI, KMI and MDJ, respectively. Initial interpretations to the results of frequency band-dependence of S-wave splitting are also presented.     

温州珊溪水库地震S波分裂研究

通过对温州珊溪水库地震序列开展了近一年的近场源剪切波分裂参数研究,在进行精确定位并确保所用资料满足剪切波窗要求的基础上,采用互相关系数法,借助遗传算法与人工判读相结合,测量了地震序列的快剪切波偏振方向和快慢剪切波的时间延迟.结果表明,地震序列的S波分裂现象明显,台站记录到的地震快剪切波平均偏振方向与区域最大水平主压应力方向基本一致;温州珊溪水库地区快剪切波平均偏振方向在近N-S向;S波分裂快剪切波偏振方向所表现出的离散和空间差异性,认为可能是由于局部构造影响;目前库区应力场稳定,应力调整已经结束,未来发生强余震的可能性较小.     

华北地区地壳上地幔速度各向异性研究

本文介绍面波反演得到的华北地区地壳上地幔速度各向异性分布图像,并与S波分裂的结果作初步的定性比较.不同周期瑞利波群速度的方位各向异性图像呈现显著的横向变化,与华北地区地壳上地幔的构造分块和垂直分层结构有比较密切的联系.在鄂尔多斯和阿拉善等稳定地块中,岩石圈地幔到160 km深度都保持比较一致的显著各向异性;而在发生过岩石圈减薄的华北克拉通东部,大约80~150 km深度范围内基本没有探测到方位各向异性,可能说明岩石圈减薄过程抹去了原有的各向异性印迹而且没有显著的水平构造运动造成新的方位各向异性.地球介质的各向异性具有明显的分层特征,面波的反演结果是如此,而S波分裂测量所表现的离散性,也可能是由各向异性的分层差异和倾斜的各向异性对称轴等因素引起.采用多层的各向异性模型,在多数情况下可以定性地解释面波反演和S波分裂结果之间的差异.进一步的工作要求增大面波的探测深度和改善分辨能力,获取更多的S波分裂测量资料,从而建立定量或半定量的三维各向异性模型.     

2017年8月九寨沟MS7.0地震序列S波分裂特征

采用质点运动判别法与偏振分析法相结合的方法,测定了四川九寨沟7.0级地震余震序列的S波分裂参数:快波偏振方向和慢波延迟时间,获得了6个台站S波分裂参数结果:位于余震密集区的L6202台有2个快波优势偏振方向(NNE向和近EW向),在主震后1个月其快波偏振方向为近EW向,随着余震的发生应力得到释放,其快波偏振方向调整为NNE向;L5111台无明显的快波优势偏振方向,体现了该区域复杂的地质结构和主震后应力调整作用;L5112台的快波优势方向为NNE向,与岷江断裂走向大体一致;位于余震密集区东侧的JZG台快波偏振方向为NW向,与塔藏断裂的走向一致;位于余震密集区南侧的L5110和L5113台的快波优势偏振方向为近EW向,与九寨沟区域应力场方向基本一致;各台站的归一化平均慢波延迟时间在1.2~5.0 ms/km范围内,L6202、L5112台的平均慢波延迟时间明显大于JZG、L5110台,反映出余震密集区的应力积累强于其他区域。     

Shear wave splitting and polarization anomaly with deep seismic sounding data

In this paper we study the S wave basement velocity structure and S wave splitting and polarization anomalies using the three component records of deep seismic sounding in the Three Groges Dam area, and further discuss the methods to study the anisotropy of crustal medium, the direction of regional tectonic stress field, and the physical indicator of potential earthquake sources using shear wave splitting and polarization anomalies. It has been demonstrated by analyzing the DSS data in the Three Gorges Dam area that S wave splitting and polarization anomalies are reliable means for studying seismic anisotropy of crustal medium and the direction of regional tectonic stress field. At the same time, it has been shown that DSS data are very useful for widening S wave observing window and distinguishing anomalous body, because DSS data have the advantage that the source position is known prior and S wave ray path can be traced exactly. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,15, 1–3, 1993.     

Determination of Q S, spreading factor and S-wave acceleration by inversion of seismic intensity data

In this paper, on the basis of intensity data from 85 earthquakes occurred in China, the method of resolving overdetermined equations by using the damped least squares method is applied to inversing for the mean value of 1 s. S wave quality factor, the spreading factor and the S-wave acceleration at the foci of earthquakes in 7 regions of China. The relation between S-wave acceleration at the foci of earthquakes and magnitude is discussed. As an example, 2-DQ _S distribution in Taiwan Province is obtained by inversion. It is found that there exists some corresponding relation between this distribution and Bouguer gravitational anomaly and seismicity. Preliminary analysis and discussion on results of the inversion, and estimation of error inQ _S are made. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,13, 202–211, 1991. The English version of this paper is improved by Professor Yushou Xie.     

远震剪切波分裂研究华南西南部上地幔各向异性特征

华南板块由扬子克拉通和华夏地块在新元古代碰撞拼合形成, 其西南部的缝合带位置存在强烈争议.本文基于一条南北向宽频带流动台阵天然地震数据, 利用SKS波分裂研究华南西南部上地幔各向异性特征的南北向变化.分裂测量结果显示, 26°N以南的右江盆地快波偏振方向为E-W或NEE-SWW方向, 分裂时差为0.5~2.5 s, 变化范围较大; 川东褶皱带存在较多空解, 快波偏振方向以近东西向为主, 分裂时差在0.5~1.5 s范围内变化; 在右江盆地北缘和川东褶皱带的过渡区域(约26°N附近)各向异性明显较弱.结合前人的上地幔速度成像结果, 我们认为川东褶皱带与右江盆地过渡带是扬子克拉通的南边界, 在其下方北侧的川东褶皱带巨厚的岩石圈向南转变成较薄的岩石圈, 陡变的岩石圈边界引起了软流圈上涌, 软流圈的垂向运动导致其水平方位各向异性较弱.

     

岩石的临界孔隙度反演及横波预测(英文)

临界孔隙度模型是利用岩石的临界孔隙度来计算岩石骨架的弹性模量,岩石的临界孔隙度值受到很多因素的影响,而实际应用中通常无法获得准确的临界孔隙度值,只能选取经验临界孔隙度值,就会给岩石物理建模带来误差。本文提出了一种利用纵波速度反演岩石的临界孔隙度的方法,并且把它应用于横波预测中。实验室和测井数据应用结果表明本文提出的方法可以降低以往选取经验值带来的不确定性,并且能够为横波预测提供准确的临界孔隙度值,提高了横波预测的精度。     

一种波速结构的两步优化反演策略

借助虚拟反演思路,通过对各种遗传算子不同匹配方式的比较研究,指出了对于频散曲线反演浮点数编码与轮盘赌选择的匹配方式离线性能最好,提出了一种两步优化反演策略.该两步策略利用浮点数编码、轮盘赌选择、浮点数均匀交换与变异算子匹配组成基本遗传算法框架,在此框架基础上施加免疫启发策略和免重复计算加速策略,多次运行,对每次运行结果继续施加模拟退火算法使其至少达到局部最优,最后取得最优解.免疫启发策略充分利用最佳个体的信息加速进化进程,通过对每代的最佳个体施加一服从标准正态分布的随机数来加强对邻近区域的局部搜索,通过标准差的调整也兼顾了对邻近区域以外区域的搜索,将局部搜索和全局搜索有机地结合起来,同时还最大限度地降低了对遗传算法自身进化进程的干扰;免重复计算策略大大减少了正演计算次数,节约了计算成本,提高了反演效率.两步反演策略避免了多次平均法的缺陷,提高了反演结果的稳定性和精度,降低了非惟一性.     

基于面波频散曲线聚类分析的近地表横波速度反演

获取准确的近地表横波速度对复杂地表条件下弹性波地震数据处理和成像非常重要.在浅层面波工程勘探中通过反演提取的频散曲线可以获得近地表横波速度结构.在多道面波频散曲线分析中, 频散关系拾取的精度直接影响速度反演结果的可靠性.本文在多道面波叠加及自动拾取频散曲线基础上, 提出了基于面波频散曲线聚类分析的近地表横波速度反演方法.该方法充分考虑了低信噪比条件下面波频散曲线的不确定性, 通过在频散曲线拾取中引入曼哈顿距离K-Means聚类算法提高频散曲线拾取的准确性.采用多道多窗口叠加技术提高了面波反演对横向速度变化的适应性, 通过聚类算法和多窗口叠加提高反演的可靠性, 聚类算法获得较准确的频散曲线更利于后续横波速度反演过程.模拟数据算例对比表明本文提出的方法比常规算法效果更好, 精度更高.将提出的方法应用于工程勘探和油气勘探的面波数据反演中, 结果也验证了该方法的有效性.

     

S-wave splitting from records of local micro-earthquakes in West Bohemia/Vogtland: An indicator of complex crustal anisotropy

Most S-wave particle motions of local micro-earthquakes in the West Bohemia/Vogtland region display S-wave splitting. The split S waves are usually well defined, being separated in time and polarized in roughly perpendicular directions in the horizontal projection. In most cases, the polarization of the fast S wave is aligned NW-SE (referred to as “normal splitting”), which is close to the direction of the maximum horizontal compression in the region. However, for some ray directions, the polarization of the fast S wave is aligned NE-SW (referred to as “reverse splitting”). The pattern of normal/reverse splitting on a focal sphere is station-dependent, indicating the presence of inhomogeneities in anisotropy. For some stations, the normal/reverse splitting pattern is asymmetric with respect to the vertical axis, indicating the symmetry axes of anisotropy are probably inclined. The presence of inclined anisotropy is confirmed by observations of directionally dependent delay times between split S waves. A complex and station-dependent anisotropy pattern is probably the result of a complicated anisotropic crust characterized by diverse geological structures. The spatial variation of anisotropy probably reflects the presence of a variety of different types of anisotropic rocks in the region.     

通过SKS分裂分析非洲中东部 地区地震各向异性

利用非洲台阵(Africa Array)最新的地震记录,通过测量远震SKS震相的分裂参数,详细分析了非洲中东部地区地球介质各向异性可能的成因,包括随应力场变化定向排布的裂隙和岩浆透镜体,以及橄榄石晶格的定向排布等. 结果表明,现今上地幔流动导致的橄榄石晶格定向排布是其各向异性的主要成因,该结果与250 km深度的地幔流动模型一致. 对于少数台站出现的异常结果,则尝试用D″各向异性和双层各向异性模型来解释,并在此基础上讨论了D″各向异性的研究意义.      

大斜度井/水平井随钻方位电磁波测井资料实时反演方法

水平井钻进过程中,地层边界的准确预测对地质导向决策至关重要.但水平井测井环境复杂,随钻方位电磁波测井响应不直观,储层性质、地层界面等信息的精确、定量评价困难.本文提出了一种适用于大斜度井/水平井随钻方位电磁波测井资料的电阻率及地层界面信息的实时提取方法.该方法主要基于以下几个技术：（1）引入滑动开窗策略将高维随钻方位电磁波测井资料的反演问题转化为多个连续窗口的一维反演问题;（2）对反演参数进行多初值初始化,结合正则化Levenberg-Marquardt算法保证解的全局最优性;（3）充分利用随钻方位电磁波测井多种探测深度信息,采用分级反演策略提高反演速度.数值和实测资料反演结果表明：降维反演方法可实现对地层界面的实时、准确提取,且适用于多数复杂地层结构和任意井眼轨迹;利用浅探测地质信号可实现随钻方位电磁波测井资料的分级反演,最终反演速度可提升10倍以上.

     

用昆明地震台数字资料探讨影区地震S波

通过对中国数字地震台网昆明台多年资料的分析,并对2002～2006年间昆明地震台速报过的震中位于"影区"内的地震与国家地震台网大震速报目录中发震时刻作了进一步的分析、比较与研究,掌握了一些分析方法和规律,总结了对影区地震S波到时的分析经验,这对今后单台大震速报及地震日常分析具有借鉴意义.     

华北地区地壳上地幔S波三维速度结构

利用华北地区大型流动地震台阵的记录资料,采用近震和远震联合成像方法,得到了水平分辨率0.5°×0.5°、深至600km的S波速度结构.研究结果表明,上地壳S波速度结构与地表地质构造基本一致,燕山—太行山山脉均呈现高速异常,延庆—怀来盆地、大同盆地表现为低速异常,华北盆地内部的拗陷和隆起分别呈现低速和高速.唐山地区中地壳、山西裂陷盆地中下地壳存在明显的低速异常,可能分别与流体和热物质作用有关,有利于形成孕育强震的地质构造环境.90km的速度结构图像依然与地表的构造特征有较大的相关性,可能说明深部结构对地表构造有一定的控制作用.燕山隆起区岩石圈的厚度可达120～150km左右,华北盆地的岩石圈厚度可能在80km左右,太行山地区的岩石圈厚度介于两者之间.山西裂陷盆地上地幔低速层较厚,反映了该区不稳定的构造环境造成了地幔热物质的上涌.华北盆地下方220～320km出现的高速异常体,可能揭示了华北盆地上地幔仍然存在拆沉后残留的难熔、高密度的古老岩石圈地幔.研究区东部地幔转换带呈低速异常,推测可能与太平洋板块俯冲至该区下方地幔转换带前缘120°E左右的俯冲板块相变脱水有关.     

根据接收函数反演得到的首都圈地壳上地幔三维S波速度结构

利用2002~2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的33个宽频带台站的远震数据,采用接收函数非线性反演方法得到其中72个宽频带台站下方60 km深度范围内的S波速度结构.根据得到的各台站下方地壳上地幔的S波速度结构,并综合刘启元等（1997）用接收函数非线性反演方法得到的延怀盆地15个宽频带流动台站下方的地壳上地幔S波速度结构模型,给出了39°N～41°N,114°E~119.5°E区域内沿不同走向、不同深度S波速度分布.由于综合了利用首都圈数字地震台网的宽频带台站以及流动地震台阵的观测数据,本文给出了较前人同类研究空间分辨率更好的结果.结果表明: (1)研究区的速度结构,特别是怀来以东的速度结构十分复杂.在10~20 km深度范围内,研究区地壳具有高速和低速异常块体的交错结构.研究区中上地壳速度结构主要被与张渤地震带大体重合的NW向高速条带和穿越唐山大震区的NE向高速条带所控制,而其中下地壳的速度结构主要为延怀—三河—唐山地区上地幔隆起所控制.(2)研究区内存在若干壳内S波低速体,它们主要分布在唐山,三河及延怀盆地等地区.在这些地区,壳内低速体伴随着壳幔界面的隆起和上地幔顶部速度结构的横向变化.(3)地表断层分布与地壳速度结构分区有较好的相关性,表明断层对不同块体有明显的控制作用.其中,宝坻断裂,香河断裂和唐山断裂均为超壳断裂.(4)首都圈内大地震的分布与壳内低速体及上地幔顶部的速度结构有密切关系.对于唐山大地震的成因,仅考虑板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的热效应.