面波频散测量的频时分析法

总结了面波频时分析(FTAN)的主要成果,如移动窗分析法、多重滤波法、残差频散测量法、时间变量滤波法,力图阐述各方法间的联系.对滤波参数的选择,详细介绍了常相对带宽、均等显示滤波、线性时间分辨、最佳滤波等,其中线性时间分辨是本文首次提出的新方法.对频时分析中的显示技术作了必要的讨论,最后介绍了如何利用频时分析方法作相速度测量.     

面波群速度频散计算中滤波的数值实验研究

面波群速度计算中容易出现长周期部分时间域分辨率低的问题，因此，如何提高时间域的分辨率很重要。本文将引入等误差滤波的方法就改进群速度计算中滤波效果进行数值试验。结果表明，采用等误差滤波能明显提高群速度长周期部分的分辨率，对准确地测定长周期部分的群速度有重要意义。     

利用地震面波频散反演岩石圈结构的奇异值分解算法

在利用面波频散数据反演介质S波速度结构的过程中,引入奇异值分解方法计算随机逆,利用Wiggins方法对较大奇异值修改和随机逆方法对较小奇异值修改的优点,协调了分辨率和解的关系,改进了随机逆解的精确性和稳定性．模型试算表明,该方法反演所得结果较Harkrider的程序反演结果精确,分辨率更高．     

利用地震面波频散反演岩石圈结构的奇异值分解算法

在利用面波频散数据反演介质S波速度结构的过程中,引入奇异值分解方法计算随机逆,利用Wiggins方法对较大奇异值修改和随机逆方法对较小奇异值修改的优点,协调了分辨率和解的关系,改进了随机逆解的精确性和稳定性．模型试算表明,该方法反演所得结果较Harkrider的程序反演结果精确,分辨率更高．     

利用地震面波频散重建川滇地区壳幔S波速度

利用适配滤波频时分析技术分析覆盖川滇地区的长周期面波记录,计算了周期10~100 s内的面波群速度频散,对研究区进行划分尺度大小1.5°×1.5°分格后,采用射线追踪方法求取各分段射线的长度和时间,得到各个格子的纯路径频散.继而采用阻尼最小二乘法求解,反演得到该研究区壳幔S波速度分布.研究结果表明,川滇地区表现出地壳增厚和缩短,在地壳和上地幔顶部,川滇菱形块体内部与其外部相比,虽然存在局部速度负异常,总体上呈相对高速,其周边的走滑断裂带呈现深至上地幔顶部的负速度异常,这有助于地壳块体沿断裂的侧向挤出;此外,云南西部和四川西部壳内和上地幔高导层的存在被认为是与部分熔融的物质或与滑脱构造相关联;从纬向剖面和经向剖面可以得到四川盆地莫霍面平均深度大约为45 km,云南地区莫霍面深度南北方向不一致,云南地区最北端深度达到49 km,南端莫霍面深度大约为36 km,这说明不同构造块体在构造运动过程中受到影响的程度不同.     

面波频散反演地球内部构造的遗传算法

介绍了一种新的算法——遗传算法的基本概念和特点,及其在地震面波反演地球内部构造中的应用,指出了使用遗传算法的注意事项．提出了通过对初步搜索结果参数分布直方图进行分析,从而修改和缩小进一步搜索的范围,逐步搜索以提高搜索效率的方法．并对３层含低速层的理论模型和青藏高原的实际频散资料进行遗传算法反演,获得了满意的结果．讨论了遗传算法在其他地震学问题中进一步应用的可能性．     

面波频散反演地球内部构造的遗传算法

介绍了一种新的算法--遗传算法的基本概念和特点，及其在地震面波反演地球内部构造中的应用，指出了使用遗传算法的注意事项．提出了通过对初步搜索结果参数分布直方图进行分析，从而修改和缩小进一步搜索的范围，逐步搜索以提高搜索效率的方法．并对３层含低速层的理论模型和青藏高原的实际频散资料进行遗传算法反演，获得了满意的结果．讨论了遗传算法在其他地震学问题中进一步应用的可能性．     

利用多道信号测定短周期面波频散

使用适配滤波频时分析技术处理面波信号,获取滤波后的时域包络,并对具有相同群速度的各道信号包络的振幅进行叠加,取叠加所得极大值对应的走时为该频率的群延时,以此来提高群速度的测量精度对P-τ,（相慢度-时间）域的波场进行傅氏变换,然后在P-ω（相慢度-频率）平面叠加多道信号来测定相速度．利用这两种方法处理合成的短周期瑞利波地震图,结果表明：经过振型分离以后,利用基阶振型信号所求出的相速度、群速度曲线更加接近理论频散值．对地震勘探资料进行处理,取得了5-40Hz内的相速度、群速度频散,且曲线较为平滑     

勒夫波群速度频散与太平洋地壳及上地幔三维构造

应用现代适配滤波频时分析技术对SRO/GDSN长周期面波记录进行处理,获得穿过太平洋盆地的117条波路径的勒夫波频散数据。我们用改进的分格频散反演方法,从混合路径频散数据中提取出对应于构成整个太平洋盆地的10°×10°分格的纯路径频散数据。所获得的18s到215s范围内的28个周期的太平洋勒夫波群速度的横向分布,揭示了速度随海底年龄的增大而逐渐增加的总趋势,以及其它变化细节。例如,对于同一等年龄线区而言,北太平洋及南太平洋的群速度要比中太平洋的低0.1—0.3km/s。在分格模型反演的基础上得出的深至300km的三维剪切波速度结构提供了太平洋盆地地壳及上地幔横向不均匀性的详尽的描述。     

勒夫波群速度频散与太平洋地壳及上地幔三维构造

应用现代适配滤波频时分析技术对SRO/GDSN长周期面波记录进行处理,获得穿过太平洋盆地的117条波路径的勒夫波频散数据。我们用改进的分格频散反演方法,从混合路径频散数据中提取出对应于构成整个太平洋盆地的10°×10°分格的纯路径频散数据。所获得的18s到215s范围内的28个周期的太平洋勒夫波群速度的横向分布,揭示了速度随海底年龄的增大而逐渐增加的总趋势,以及其它变化细节。例如,对于同一等年龄线区而言,北太平洋及南太平洋的群速度要比中太平洋的低0.1-0.3km/s。在分格模型反演的基础上得出的深至300km的三维剪切波速度结构提供了太平洋盆地地壳及上地幔横向不均匀性的详尽的描述。     

中国大陆及海域Love波层析成像

收集了研究区域(68°-150°E,5°-55°N)内33个数字地震台站记录的面波资料,利用多重滤波技术提取了4000余条路径上的Love波群速度频散曲线. 将研究区域划分成1°×1°网格,采取Occam反演方法得到了7.3-184s共43个周期的Love波群速度分布图;然后对网格结点进行S波速度结构反演,得出研究区域内420km深度内的地壳上地幔三维速度结构. 并采用Checkerboard方法对分辨率进行检验,得到横向的分辨率约为3°-5°. 研究结果表明:中国大陆地壳上地幔结构的横向不均匀性非常明显,内部结构与地表特征的相关性可以达到0-150km深度. 大陆地区东西分带、南北分块,块体的边界反映比较清晰.     

中国大陆及海域Love波层析成像

收集了研究区域(68°-150°E,5°-55°N)内33个数字地震台站记录的面波资料,利用多重滤波技术提取了4000余条路径上的Love波群速度频散曲线. 将研究区域划分成1°×1°网格,采取Occam反演方法得到了7.3-184s共43个周期的Love波群速度分布图;然后对网格结点进行S波速度结构反演,得出研究区域内420km深度内的地壳上地幔三维速度结构. 并采用Checkerboard方法对分辨率进行检验,得到横向的分辨率约为3°-5°. 研究结果表明:中国大陆地壳上地幔结构的横向不均匀性非常明显,内部结构与地表特征的相关性可以达到0-150km深度. 大陆地区东西分带、南北分块,块体的边界反映比较清晰.     

中国东部海域地壳-上地幔瑞利波速度结构研究

为了进一步了解中国东部沿海及相邻海域的地壳－上地幔结构特征,对该区域的构造演化历史、地震活动及深部构造等方面研究提供一些基础资料,利用３１个数字地震台记录的高质量瑞利波资料,采用一种新的混合路径频散的网格反演方法（Ｏｃｃａｍ方法）,对中国东部海域瑞利波群速度横向不均匀分布进行了初步研究．根据反演得到的１０-１５０ｓ共３６个中心周期的群速度分布特征,以及几个典型地点的剪切波速度结构的深度变化,对研究区域内各构造单元的划分以及它们在速度结构和上地幔低速层埋深等方面的特征进行了讨论。     

中国西北地区岩石层瑞利波三维速度结构与沉积盆地

研究了中、新生界沉积层所覆盖的我国西北各沉积盆地：准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地，以及一系列中小型盆地和其邻近地域的深部岩石层三维速度结构，探讨其和造山带与油气田的关系．使用了适配滤波频时分析方法，分析了我国数字台网的中长周期瑞利面波资料，计算得到２５７条混合路径的面波群速度频散．利用改进的分格随机反演理论与方法，从混合路径中提取了１００条频散突出路径的４°×４°网格单元的纯路径频散，并反演研究区的三维Ｓ波速度结构．频散的周期从１．９５ｓ到１５１．７ｓ，浅部分辨率可达１ｋｍ，得出了该区深达２００ｋｍ范围内三维瑞利波群速度的分布与特征．所得结果表明：塔里木盆地、哈密－吐鲁番盆地、伊宁盆地以及藏北地区的羌塘盆地具有较好的油气前景．我国西北邻国接壤地带，也均为良好的油气盆地潜在地带．     

中国西部三维速度结构及其各向异性

本文用覆盖中国的358条勒夫面波路径资料,研究了10.45—113.80s范围内中国西部的三维SH波速度结构.结果表明,各构造单元的SH波速度结构均有明显的差别.作为稳定块体的塔里木盆地,壳内重力分异程度较高,上、中、下地壳厚度差别小,壳内无明显的低速层,地壳平均速度比较小;上地幔低速层埋深大且层中速度大;区内横向变化小.构造活动区如天山、青藏高原,其突出的特征是下地壳厚度大且速度大,上地幔盖层速度值相当高.这与西伯利亚、印支板块的挤压有密切的关系.青藏高原东部及其北、东边缘地区壳内存在低速层,上地幔低速层埋深浅,一些地区存在壳幔过渡层.面波各向异性研究表明,青藏高原、天山及印支板块北缘下存在明显的各向异性,以构造边缘地区及上地幔低速层附近最为突出.印度板块、西伯利亚板块与中国大陆间的碰撞引起强大的水平压力和一定的下插作用,是造成青藏高原隆起、地壳增厚、天山隆起的最根本的因素,同时也促成壳幔中辉石、橄榄石的定向排列和物质运移,因而出现明显的各向异性现象.     

中国西部三维速度结构及其各向异性

本文用覆盖中国的358条勒夫面波路径资料,研究了10.45-113.80s范围内中国西部的三维SH波速度结构.结果表明,各构造单元的SH波速度结构均有明显的差别.作为稳定块体的塔里木盆地,壳内重力分异程度较高,上、中、下地壳厚度差别小,壳内无明显的低速层,地壳平均速度比较小;上地幔低速层埋深大且层中速度大;区内横向变化小.构造活动区如天山、青藏高原,其突出的特征是下地壳厚度大且速度大,上地幔盖层速度值相当高.这与西伯利亚、印支板块的挤压有密切的关系.青藏高原东部及其北、东边缘地区壳内存在低速层,上地幔低速层埋深浅,一些地区存在壳幔过渡层.面波各向异性研究表明,青藏高原、天山及印支板块北缘下存在明显的各向异性,以构造边缘地区及上地幔低速层附近最为突出.印度板块、西伯利亚板块与中国大陆间的碰撞引起强大的水平压力和一定的下插作用,是造成青藏高原隆起、地壳增厚、天山隆起的最根本的因素,同时也促成壳幔中辉石、橄榄石的定向排列和物质运移,因而出现明显的各向异性现象.     

瑞利波勘探中"之"字形频散曲线研究

研究了弹性层状半空间中导波的多模性问题,说明了关于瑞利波勘探中"之"字形频散曲线的形成机理.证明由单个的导波模式不可能得到"之"字形频散曲线,并从能量的角度出发,研究了各模式的实际强度与地层参数的关系,克服了从相速度的角度解释"之"字形频散曲线的困难.还深入研究了地表下低速层介质的位置、厚度及其他参数对"之"字形频散曲线的相互影响.与实际资料进行了对比分析,理论结果和实际情况基本相符.     

中国西北地区岩石层瑞利波三维速度结构与沉积盆地

研究了中、新生界沉积层所覆盖的我国西北各沉积盆地：准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地,以及一系列中小型盆地和其邻近地域的深部岩石层三维速度结构,探讨其和造山带与油气田的关系．使用了适配滤波频时分析方法,分析了我国数字台网的中长周期瑞利面波资料,计算得到２５７条混合路径的面波群速度频散．利用改进的分格随机反演理论与方法,从混合路径中提取了１００条频散突出路径的４°×４°网格单元的纯路径频散,并反演研究区的三维Ｓ波速度结构．频散的周期从１．９５ｓ到１５１．７ｓ,浅部分辨率可达１ｋｍ,得出了该区深达２００ｋｍ范围内三维瑞利波群速度的分布与特征．所得结果表明：塔里木盆地、哈密－吐鲁番盆地、伊宁盆地以及藏北地区的羌塘盆地具有较好的油气前景．我国西北邻国接壤地带,也均为良好的油气盆地潜在地带．