剪切波分裂系统分析方法(SAM)软件系统

穿过地壳介质传播的剪切波发生分裂的特征对地壳应力场的变化极为敏感，因而可以利用剪切波分裂现象监测地震的活动(高原等，1996；Gao，et a1，1998)。剪切波分裂研究是国际地震学的一个前沿课题，目前仍在不断发展之中(Crampin，2001)，但由于它在地震预测     

剪切波分裂中的快、慢波识别方法

本文改进了两种震相识别方法。用最大特征值法可识别快、慢剪切波到时,用波形识别算子法可确定快剪切波的到时及其序列。将两种方法结合起来,可比较和鉴别地震波的到时及其类型,从而可以避免将转换P波误认为快剪切波,达到最终确定剪切波到时及其序列的目的。以1985年禄劝Ms6.1地震为例,用上述方法进行了剪切波分裂的研究,结果与张性扩容各向异性假说是一致的。     

地壳剪切波分裂研究及地震定位误差对剪切波分裂分析的影响

地壳介质的各向异性主要是由大量充满液体的微裂隙的定向排列引起的, 剪切波穿过这种含有微裂隙的介质时会产生分裂。 剪切波分裂参数与地壳介质的物理性质有关, 与区域应力场有关。 在地壳剪切波分裂研究中, 地震的定位误差对剪切波分裂参数有影响。 本文简单介绍了几种影响定位精度的因素; 并对定位误差特别是深度方向的误差所引起的时间延迟变化进行了讨论, 比较了不同大小的深度误差对归一化后的时间延迟的影响, 定量分析结果显示, 深度定位误差对慢剪切波时间延迟影响很大。 剪切波分裂分析方法有多种, 本文还对不同的剪切波分裂分析方法做了简介。     

就圣安德列斯断层剖析剪切波分裂

就加利福尼亚Cajon山口深科学钻孔而言,由垂直地震剖面获取了剪切波记录,进而采用各种方法研究了剪切波分裂。这些使用的方法应该允许我们使用一个六角形对称并有一个水平对称轴的系统探测由可能的各向异性产生的(AI)剪切波分裂。对直达剪切波的精心研究后得出的结论是:AI型剪切波分裂观测结果竟然和用常规的观测不到AI型剪切波分裂的简单系统的结果相吻合,没有观测到AI剪切波分裂的原因部分地是由于该区域最大最小主应力的差异太小。因此使裂隙组和微裂隙组在垂向排列上变得很不明显。该区域剪。该区域剪切波的传播和偏振也许更受复杂的地质因素控制而不是受现在应力场的制约.显然。没有检测到AI剪切波分裂并不意味著介质就是各向同性;偏振图提供的剪切波分裂的明显证据表明的是一个高阶的各向异性。     

四川区域地震台网的剪切波分裂研究

通过对成都数字地震台网2000年5月1日——2006年12月31日6年多资料的分析,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川地区8个地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明,四川地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向,大多数与对选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,或与区域主压应力方向一致. 但复杂的局部构造会影响剪切波分裂结果, 造成台站的快剪切波偏振优势方向与主要活动断裂走向不一致, 或与区域主压应力相差较大的现象.      

山西地区地壳剪切波分裂特征

通过对山西数字地震台网2000年6月—2012年12月的波形记录资料的分析, 使用剪切波分裂系统分析方法, 即SAM综合分析方法, 获得了山西地区18个数字地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明: 位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振优势方向与活动断裂的走向基本一致; 个别距离断裂较远的台站的快剪切波偏振优势方向与震源机制解及GPS主压应变方向完全一致; 少数位于几条断裂交汇处的台站的快剪切波偏振优势方向则较为复杂, 与活动断裂的走向和GPS主压应变方向均不一致, 反映了该地区断裂背景和应力分布特征的复杂性.      

四川紫坪铺水库库区地震剪切波分裂研究

本研究利用四川紫坪铺水库数字地震台网2004年8月17日~2008年5月11日的地震观测波形资料,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川紫坪铺水库库区8个数字地震台站的快剪切波偏振结果.结果表明,紫坪铺库区台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;台站的快剪切波偏振优势方向与区域主压应力方向或活动断裂走向一致;快剪切波偏振方向变化可能与汶川大地震前区域应力场的增加和龙门山断裂带微破裂增加有关,慢剪切波时间延迟的变化与四川紫坪铺水库水位升降变化相关.     

河南小浪底水库库区地震剪切波分裂研究

采用河南小浪底水库数字地震台网2009—2016年的地震观测资料,结合双差重定位结果,利用剪切波分裂系统分析方法,获得了小浪底水库库区8个数字地震台站的剪切波分裂参数.研究表明,小浪底库区地震主要分布在库区中段的石井河断层附近,呈团状散布;该区域的剪切波快波平均偏振方向为100.4°±45.0°,慢波平均时间延迟为(2...     

云南地区地壳介质各向异性——快剪切波偏振特性

通过对云南遥测地震台网2000年1月1日——2003年12月31日4年资料的分析, 使用剪切波分裂SAM综合分析方法,获得了云南地区10个数字地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明, 云南地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为近N——S或NNW方向; 位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振优势方向与活动断裂的走向一致;与GPS主压应变方向一致,与区域主压应力方向基本一致;少数台站的快剪切波偏振较为复杂,或与活动断裂的走向及GPS主压应变方向不一致. 这样的台站总是位于几个断裂的交会处,反映了复杂的断裂背景和复杂的应力分布特征. 快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向,受到区域应力场和断裂分布等多种因素的控制.      

辽宁1999年Ms5.9岫岩地震的剪切波分裂特征

利用辽宁遥测数字地震台网营口台的地震波形资料,采用高原等剪切波分裂SAM分析方法,对1999年11月29日辽宁省岫岩Ms5.9(ML5.3)地震前后的地震序列进行了剪切波分裂分析.通过对营口台的资料分析表明,快剪切波优势偏振方向为ENE-WSW向,与该地区主压应力方向一致,也与华北区域构造应力场方向一致;平均慢剪切波时间延迟在岫岩地震前显示增加,可能反映了震前的应力积累过程.营口台的快剪切波优势偏振方向还与小地震活动空间分布走向一致,与活动断层走向相关.快剪切波偏振的月平均变化直方图也显示,地震前两个月快剪切波偏振方向似乎也有变化,但这个现象还需要更多资料的证实.     

乌海地区剪切波分裂研究

根据乌海地区构造环境,采用SAM方法研究乌海地区地壳各向异性特征,使用乌海地震台2014年1月至2020年6月数字地震波形进行分析。根据65个有效地震记录,得到乌海地区剪切波分裂参数,其中快剪切波平均优势偏振方向为NE63.1°±46.4°,慢剪切波平均时间延迟为（1.13±0.66）ms/km。乌海地震台快剪切波偏振显示出4个优势偏振方向,分别为NE、EW、NNE、NNW向。将得到的各向异性结果与研究区应力场和地质构造进行分析,认为研究区周边复杂的剪切波分裂变化是主压应力场、原地主压应力、断裂带分布共同作用的结果。     

非饱和土中剪切S波的传播特性分析

基于对非饱和多孔介质的研究成果,考虑孔隙中的液相和气相的相互影响,研究非饱和土地基中剪切S波的传播特性。通过非饱和土中固相、液相和气相的质量平衡方程、动量平衡方程和非饱和土有效应力原理,建立问题的弹性波动方程,经过理论推导给出非饱和土中剪切S波的弥散特征方程。通过数值算例分析剪切S波的波速和衰减系数随饱和度、频率和固有渗透系数等因素的变化规律。结果表明,剪切S波的波速几乎不受饱和度的影响,但其随着频率的增大而减小,随着固有渗透系数的增大先不变后增大;剪切S波的衰减系数随着饱和度和频率的增加均增大,而随着固有渗透系数的增大先不变后增大最后减小。     

辽宁1999年MS5.9岫岩地震的剪切波分裂特征s

利用辽宁遥测数字地震台网营口台的地震波形资料,采用高原等剪切波分裂SAM分析方法,对1999年11月29日辽宁省岫岩MS5.9（ML5.3）地震前后的地震序列进行了剪切波分裂分析. 通过对营口台的资料分析表明,快剪切波优势偏振方向为ENE-WSW向,与该地区主压应力方向一致,也与华北区域构造应力场方向一致;平均慢剪切波时间延迟在岫岩地震前显示增加,可能反映了震前的应力积累过程. 营口台的快剪切波优势偏振方向还与小地震活动空间分布走向一致,与活动断层走向相关. 快剪切波偏振的月平均变化直方图也显示,地震前两个月快剪切波偏振方向似乎也有变化,但这个现象还需要更多资料的证实.      

四川锦屏水电站地区的剪切波分裂参数变化

通过分析四川锦屏水电站地区2012年1月至2013年12月库区的地震活动性和木里台的剪切波分裂参数变化,研究了水电站3次大规模蓄水对该地区地震活动性和地壳应力的影响. 结果显示:经3次蓄水,该地区的地震活动呈持续增强趋势,最终保持在较高水平,尤其是第二次蓄水之后,地震活动增强最为明显;木里台的快剪切波偏振方向在锦屏水电站3次蓄水前后表现出明显的变化. 锦屏水电站在蓄水之前,木里台快剪切波偏振方向的优势取向为北东向,与锦屏山—小金河断裂走向一致;第一次蓄水之后,快剪切波偏振方向则变得较为分散,无明显的优势取向;第二次蓄水之后,快剪切波偏振方向偏转为南东向;第三次蓄水之后,快剪切波偏振方向表现为一致的南东向;慢剪切波延迟时间在第二次蓄水前后明显变短. 这些显著的变化说明了锦屏水电站第二次蓄水之后原地小范围内的地壳应力方向迅速改变,地壳应力也随着地震活动的增强而释放.      

山西地区剪切波速度层析成像

正本文通过收集山西裂谷带及其邻区150多个宽频带地震仪的连续记录和远震事件波形资料;利用噪声成像、双平面波成像等方法研究了山西裂谷带及其周边区域的面波频散,并基于远震事件计算了研究区域的接收函数;在此基础上,拼接了5—120 s周期的完整面波频散曲线,采用面波频散曲线和接收函数,联合反演了研究区域三维剪切波速度结构和地壳厚度等结     

剪切波分裂的复量分析:理论

采用复数运算,把实部和虚部作为两个相互垂直的坐标轴是处理向量偏振数据的一种自然方法。这就是把多分量数据由通常的笛尔卡坐标变换到极坐标,这样做就可计算瞬时振幅和瞬时极性。我们把这种方法称之为复分量分析,波动过程可以用能够表示波动类型各自特征的瞬时特性来表示。这种方法对于用瞬时特性检验剪切波的分裂特别适用,剪切波分裂时的瞬时振幅有几个局部极大值,而瞬时极性是矩形和半三角形的一个组合.剪切波的分裂可由瞬时振幅和偏振的显示来识别,分裂的剪切波的快波的极性和两个剪切波之间的延时可用色标显示来定量.瞬时特性的显示为叠加在一个极性色标显示上的波纹线.采用色标改善了剪切波分裂的识别能力和量化精度.     

中国上地幔剪切波速度结构的初步研究

本文通过合成SH波理论地震图的方法,利用SS-S走时和SS波波形资料,研究了我国上地幔剪切波速度结构。初步结果表明,我国大陆上地幔可以分成两个独立不同的速度结构模型:一是青藏高原;另一是中国大陆东部。两部分均存在剪切波低速层,但埋藏深度不同,高原部分是100km,东部地区是60km,两部分的差异大约在350km以下趋于消失。在405km和660km深处存在剪切波的速度间断面。400km以下青藏高原和中国大陆东部地区剪切波的速度结构与北美洲、北大西洋西部、欧洲、阿尔卑斯带地区的结构一致,说明在这几个地区上地幔剪切波速度结构的横向变化在400km以下很小。     

唐山地区快剪切波偏振图像及其变化

根据剪切波分裂的相关函数计算－时间延迟校正－偏振分析检验的系列分析方法,利用唐山地区近源强地面运动记录,对快剪切波偏振图像进行了静态和动态的初步讨论。在唐山地区,有些相距很近的台站得到了完全不同的快剪切波偏振结果,其快剪切波偏振方向的离散性特征表明,在复杂地区不同台站观测结果的简单叠加可能是没有意义的。研究表明,快剪切波偏振方向可能存在着快速的变化。     

剪切波分裂的复量分析:实例研究

把复分量分析方法应用于4组剪切波数据:美国克恩县Lost Hills地区四分量单偏移距VSP;巴黎盆地单一震源、二分量多偏移距VSP;Lost Hills地区四分量反射测线二澳大利亚的G~an Creek煤矿煤层内的跨孔测量.在所有上述实例中,分裂的快剪切波(或槽波)的偏振可由地震波特性的色标记录剖面估算.特别是在测线内和测线外震源复分量色标剖面上和源无关的一致性偏振允许可以求得剪切波的偏振涌,而无需旋转仪器和震源的轴.我们的结论是:复分量分析方法有助于由地震剖面识别和估计剪切波的分裂,帮助进行地层解释,并可简化各向异性介质中多分量反射资料的处理过程.     

由剪切波VSPs分析方位各向异性

用四分量剪切波资料(两个正交的水平分量剪切振源和两个正交的水平分量接受器)来分析剪切波各向异性的主方向是可行的。为此要提出几个不同判据,大致可归类为:一是主分量和正交分量振幅的分析,二是两个主剪切波分量的相关性分析。这两类判据的各种方法用两组VSP资料进行了对比,关于这些实际资料,人们认识到了每种方法的优缺点.本文还强调了影响分析方法的主剪切波分量中使人感兴趣的特性. 文中还探索了确定各向异性程度的补充方法.这包括主剪切波分量的全波形反演和反射波场的振幅分析.一个包含直达波和反射波场的全波形反演方法和仅使用两个剪切波分量间走时差方法相比,前者将给出更明确的结果.