祁连山—河西走廊地壳速度结构及速度与电性的联合解释

联合利用天然地震和人工地震测深资料对祁连山—河西走廊地区进行地壳三维速度结构反演,获得了该区地壳三维速度结构图像．给出了按5km间隔的中、上地壳速度切面和地壳速度结构与莫霍界面等深线图．综合大地热流实测结果和深部岩石物性等,建立了下地壳部分熔融的韧性模型．给出了计算地震波速度和电阻率的方法与公式,进行了部分熔融状态下深部电性与地震波速度的联合数值模拟和联合解释,其结果与实测的基本一致．分析了各构造单元之间下地壳电阻率、速度与热流的关系,对下地壳部分熔融程度进行了估计．     

祁连山-河西走廊地壳速度结构及速度与电性的联合解释

联合利用天然地震和人工地震测深资料对祁连山-河西走廊地区进行地壳三维速度结构反演,获得了该区地壳三维速度结构图像．给出了按5km间隔的中、上地壳速度切面和地壳速度结构与莫霍界面等深线图．综合大地热流实测结果和深部岩石物性等,建立了下地壳部分熔融的韧性模型．给出了计算地震波速度和电阻率的方法与公式,进行了部分熔融状态下深部电性与地震波速度的联合数值模拟和联合解释,其结果与实测的基本一致．分析了各构造单元之间下地壳电阻率、速度与热流的关系,对下地壳部分熔融程度进行了估计．     

前言

<正>研究分析地震波中的信息是人类认识地球内部结构的主要途径。利用人工震源激发地震波,便可获得高精度地壳级别及更小尺度的介质结构。人工地震勘探的方法被广泛应用于石油勘探、矿产调查及地球动力学研究等领域。利用人工震源进行地球介质性质的研究可以追溯到19世纪40年代。比如Mallet(1846)利用黑火药爆炸激发地震并通过观测水银液面的晃动来检测弹性波,进而测量弹性波的传播速度。虽然当时的信号检测设备简陋,测     

甘川陕宁青部份地区的地壳结构

本文利用七次人工爆破资料分别计算了甘肃东南部、四川北部、陕西南部、宁夏南部、青海东北部和甘、川、陕接壤地区的地壳平均厚度、地壳表层的平均厚度以及各种地震波的速度。结果表明:甘、川、陕接壤地区的地壳厚度很接近,地壳厚度从西北向东南递减。     

武清-北京-赤城二维地壳结构和构造

对武清—北京—赤城剖面段的人工地震测深资料,利用常规地震测深方法进行处理与计算,目的是查明该地区二维地壳速度结构和构造的基本特征、断层的空间展布特征和深浅部地质构造环境等.结果表明,不同区域的地壳速度结构在纵向和横向上均具有明显的非均匀性.地壳呈层状结构,地壳厚度由武清的31.0 km向北西至延庆逐渐加厚为40.0 km.在北京下方壳内界面起伏较大,莫霍面在北京的北西方向有一急剧加深,在约20 km范围内M面起伏变化达5.0 km. 根据地震波动力学与运动学特征,以及二维地壳速度等值线和地震界面起伏变化等特征,沿剖面推测了5条地壳浅部断裂.     

基于GPS的人工地震测深零时仪研制

在人工地震测深野外数据观测系统中,通过人工爆破激发地震波,利用布设在测线观测点位上的地震仪采集来自地壳上地幔的地震波震相信息来进行地震成像,获得研究区地壳上地幔精细结构、深浅部构造关系和发震构造的空间展布特征,进而研究岩石圈演化和动力学过程。为进行后期地震波资料信息的精确处理,需获得人工爆破地震波激发时刻的高精度时间和地理坐标信息。设计一种基于AT89C5115微处理器的GPS同步零时仪装置,介绍其硬件结构设计和固件程序实现方法,授时精度达微秒级,具有人机交互控制和信息数据通信功能。经室内测试和野外实验,零时仪装置运行稳定可靠,能完全满足野外测深工作的需要。     

大陆地壳结构的气枪震源探测及其应用

利用人工震源主动向地下发射地震波可以实现地下结构的高精度探测.合适的震源是进行主动源探测的关键.为研究大陆地壳结构及其变化,我们从爆破、电火花、落锤、偏心振动源、重载列车行驶产生的震动、变频汽车震源(Vibroseis)、水体中气体激发等多种震源中,遴选出水体中气体激发的人工震源(以下简称气枪)作为研究大陆地壳结构的震源.这种气枪震源具有绿色、环保、安全、高效等优点,是进行大陆地壳结构探测的新型人工震源.近年来,利用气枪震源分别在云南宾川、新疆呼图壁和甘肃张掖建成了3个固定式地震信号发射台,并开展了连续数年的监测.我们发现了气枪震源产生地震波信号高度重复的特点,利用这种特点,新疆人工水体中激发的地震波,在5000次叠加之后信号则可以追踪到近1300km,可探测面积为600万km~2,深达60km的地下结构.如果把这种人工主动震源看成是一盏照亮地下结构的明灯的话,在中国大陆,建立10个激发地震波的发射台,可以对中国大陆960万km~2的国土进行长时间连续的全覆盖探查,实现"天上有北斗,地下有明灯".     

利用背景噪声研究地震波速度变化及其在长白山火山监测中的应用

介绍了利用背景噪声研究地震波瞬时波速变化的方法,应用长白山火山区的地震监测数据演示并讨论了从单台数据预处理到数据质量控制的4个数据处理步骤。应用文中介绍的方法,使用长白山火山区域地震台网的连续观测数据,研究了长白山火山区地下介质的相对地震波速变化。带通滤波范围是0.02~0.1Hz,这一滤波带的地震波速对应的敏感介质深度位于地壳与上地幔之间。长白山火山区地震波速度的长趋势变化显示出了明显的季节性影响,这可能是由当地降雨量变化引起的。2001—2007年CBS-YNB台站对的地震波速度变化幅度达到2%,高于背景值(1.5%),因为此间长白山火山地下岩浆发生了一次扰动,可能是岩浆活动导致了地震波速度变化幅度增大。     

天水—礼县地区地震波透视

我们用地震波透视方法对南北地震带北段的天水—礼县地区进行了五年的观测,通过地壳测深获得了该区地壳速度结构,发现1987年1月8日迭部M_s=5.9地震孕震过程中地震波走时和波速比都有变化。震前几天地震波走时特别低,其优势频率与拐角频率向高频移动,能量分散,多峰,且主频衰减减少,波速比特别高,据此分析了天水—礼县地厂地震波的运动学和动力学特征。我们还提出了P、S波联合反演方法,同时反演地壳P、S波速度结构,以及用凝聚函数方法来判断源函数的一致性。     

应用层析成像技术研究华北地壳速度结构

利用华北地区１６９个地震台站记录的１９８４￣１９９５年的１６９６个地震的Ｐ波到时资料,重建了华北地区地壳三维速度图像,不同深度的速度图像表明：地壳中地震波速度的横向不均匀性显著,上地壳的速度分布与地有已知构造特征相联系;太行山山前断裂带是切割到地壳底部的深断裂带,２５ｋｍ深度普遍存在速度间断面;地壳底部起伏明显;强震孕育发生与其周围介质的不均匀性和土地幔的隆起或凹陷密切相关。     

大陆地壳中地震波速度和密度的关系——一种有用的约束吗?

地震波速度曲线图和岩石取样的密度表明,每一种地震波速度的岩石可能会有各种各样的密度,反之亦然。尽管在计算地壳重力时往往假定速度与密度间为单一的线性关系,当利用这种关系把已知岩石的地震波速度转换成密度时,由于分散(指速度-密度的对应点不都在一条直线上——译注),总便得合成重力计算的分辩能力有所降低,与通常观测到的重力异常尺寸相比,如果这些岩石的厚度在几公里以上,那么,这种不确定性就值得注意了。本文考虑了北海、密西西比和卡罗利那海槽的例子,其结论是,当试图还原观测到的重力变化时,仅用地震波速度测量作为岩石密度的表示不能提供一种有用的约束。为了根据重力资料成功地预测地壳结构,作适当的均衡补偿模型可能是非常重要的。     

青藏高原东北缘地壳三维速度结构

本文用1980—2000年M≥1.5的2 032个天然地震事件的38 052个〖AKP-〗、〖AKS-〗、Pm、Sm、Pn和Sn震相到时及人工地震测深给出的Moho面形态资料,利用地震层析技术反演了32°~40°N, 100°~108°E区域内地壳地震波速度结构.从层析成像图象中可以得到,本区的地壳可分成4个层位.第1层（埋深约在0~3 km）为沉积层, 速度梯度约为0.2 s-1;第2层（埋深约在3~17 km）为上地壳, 其顶部速度梯度约为0.1 s-1, 下部速度横向变化较大且存在低速块体;第3层（埋深约在17~36 km）为中地壳, 速度梯度约为0.03 s-1;第4层（埋深约在36 km—Moho）为下地壳, 是一个契形层,总的趋势是西厚东薄,青藏高原较厚逐渐向鄂尔多斯地块和扬子准地台方向变薄,各处的地震波速度梯度不尽相同.     

人工源深部地震探测与壳幔结构及对异常体的分辨

利用地震波场研究地球内部壳、幔结构的方法主要包括天然地震波场中的远地震观测法、近地震观测法和人工源地震深部探测法.其中,由于人工源地震探测的震源位于浅表层介质中,且其震源位置、爆炸时间、接收条件等均为精确已知,因此其所得结果的精度最高、且最为准确.人工源深部地震探测分为深部地震宽角反射和折射剖面探测及深部近垂直反射波法探测.前者可求得壳、幔介质的分层结构和速度分布,后者可较详细了解地壳构造形态的细节.两种方法具有不同的特点、但却相辅相成.当今,将深地震宽角反射/折射和深反射法联合观测以取得较详细的速度结构和构造展布特征将必成地球内部研究的必然轨迹.     

利用背景噪声成像研究合肥-金华剖面地壳速度结构及径向各向异性的东西差异

背景噪声成像能够为地壳内部结构提供地震波速的观测证据,能够增进对地壳结构与物性的认识.本文利用背景噪声成像方法对合肥-金华流动地震台阵55个台站数据进行了分析反演,获得了华北克拉通与华南块体东部构造边界附近区域的地壳S波速度与径向各向异性结构.成像结果表明,以东经118°-118.5°附近为界,西北部表现为地壳低速异常和中下地壳正的径向各向异性,东南部表现为地壳高速异常,下部地壳存在负的径向各向异性.由此,本文推测地震波速结构差异反映了地壳内部物质与温度的差异,这种差异与两个地区自中生代晚期以来经历了截然不同的岩浆活动相关.     

利用噪声研究地下介质速度结构及其变化在中国大陆的应用

背景噪声层析成像技术已被广泛应用于地壳和上地幔速度结构的研究,这种方法不依靠地震的发生和人工源爆破,只需记录连续的噪声信号而无需产生信号,因为噪声穿过地下介质时会携带信息,然后通过利用台站记录到的连续背景噪声数据进行互相关计算和叠加,即可得到台站间的经验格林函数,从而获取对地下结构的认识。这种方法已经很好地应用于中国的东北地区、华北克拉通、青藏高原以及华南地区,并成功地揭示了这些地区地壳与上地幔顶部的速度结构。此外近年来,一些学者还利用噪声互相关技术研究地下介质地震波速度随时间的变化,通过对汶川大地震前后连续噪声记录的研究发现,大震发生后呈现同震波速降低和震后波速逐渐恢复的特点,这表明可以通过观测地震波特性的变化来监测地下应力的变化,从而为大震的预测预防工作提供科学依据。本文主要综述了近些年来背景噪声技术及其在中国大陆地区的应用。     

利用介质的不均匀分布构建各向异性模型

在复杂区域应力场的作用下, 大范围扩容各向异性(extensive-dilatancy anisotropy, EDA)造成的裂隙定向排列形成了地壳内部介质的不均匀性。 因此, 地壳介质各向异性的描述不仅限于横向各向同性(transversely isotropic, TI)的理论。 我们首先利用自相关函数随机扰动得到水平向小尺度速度不均匀, 然后利用这种不均匀性描述地壳介质中EDA裂隙定向排列所造成的介质各向异性, 利用数值模拟弹性波在该介质中的传播过程验证了利用介质的不均匀性构建介质的各向异性是一个有效、 可靠的方法。 可以将此方法应用到复杂地壳介质结构中, 了解地震波在复杂地壳各向异性介质中的传播特征。     

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。     

利用SP''''、P_s测定太原台附近的地壳厚度

确定地震波的走时,实现精确的地震定位,从地震台所在地区入手研究地壳内部结构及地壳厚度是很重要.地壳结构有明显的地区性,因此地震波走时也有地区性差异.地震波穿过地壳和地球内部传播,能够带来与地壳和地球内部结构的一些信息,它可通过在地震图上分析、辩认、处理与地壳结构有关的震相获得.我们利用本台1977—1981年记录的远震资料,分析记录较清的SP′和Ps震相,利用SP′和S的走时差计算本台附近的地壳厚度,并利用Ps震相进行了互比对照.     

利用相关检测进行地震波速变化精确测量研究进展

通过地震波速度变化的精确测量,来监测地下应力随时间的变化,是进行地震物理预报的有效途径.介绍国内外关于地震波速变化精确测量所取得的各项结果和在地学中的应用,讨论了相关检测法的原理和应用.利用人工震源激发地震波,布设测线接收地震信号,将地震学和信息科学相结合,利用相关检测法,能有效排除干扰和不确定因素,进行地震波速度变化的精确测量,解决地震学一直以来面临的难题.本研究小组利用电落锤人工震源激发地震信号,以布设在同一条射线路径方向上的仪器接收,进行了30天连续观测直达波速度变化的实验研究,速度变化达到1.00E-05的精度.     

广东地区地壳结构的初步探讨

广东地区的地震,就目前本省台网多年测定的结果表明,震源深度都是分布在0～20公里这个范围,这说明地震的孕育和发生都是在地壳中进行的。随着地震研究工作的深入开展,为了解地震震源在地壳内部的形成过程,这就要求对地壳的内部结构进行探测。目前,探测地壳结构的方法,主要的仍是地震波法(包括人工地震和天然地震)和