用微动中的面波信息探测地壳浅部的速度结构

本文介绍了利用地脉动中的面波信息探测地壳浅部横波速度结构的观测方法、仪器设备、野外数据采集和用空间自相关方法测定相速度及相关的数据处理方法,并给出了在两个场地的探测实例. 通过与钻探结果对比表明,由该方法推测的地壳浅部1～2 km 深度范围的浅层横波速度结构,对于确定物性差异大的地层界面是有效和可靠的. 由于该方法使用的是地脉动噪声中的面波信息,不需要专门的震源, 因此具有经济快捷、应用范围广泛等优点,将可能成为一种新的具有很好应用前景的地球物理勘探方法.     

微动技术中运用邻里算法反演地表速度结构

近年来大量的城市建设以及城市活断层项目的开展,由于空间限制以及噪音干扰等因素,导致浅层人工地震的实际效果并不理想;微动技术可以较好的解决这方面的问题,随着在仪器性能与处理方法的进步,该技术越来越被人们所重视.     

用微动台阵记录联合反演场地浅层速度结构——以唐山响嘡台3#场地为例

目前,利用台阵观测记录反演浅地表土层波速剖面的研究一般单独进行面波频散曲线(Dispersion Curve,简称DC)或微动水平与竖向谱比(Microtremor Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio,简称MHVSR)反演,但其反演的速度结构往往存在明显的多解性。鉴于此,文中发展了DC与MHVSR联合反演方法,提出了一种新的反演策略。区别于已有的反演方法,文中方法首先利用微动台阵记录获得面波频散曲线,进而采用改进的半波长法获得场地初始速度结构,最后通过DC和MHVSR的联合反演得到场地最佳速度结构。该反演方法的优势体现在2个方面:1)在面波频散曲线提取环节,综合应用修正空间自相关(MSPAC)法和频率-波数(F-K)法,拓宽了采用单一方法提取频散曲线的频率范围; 2)在初始速度结构确定环节采用了改进半波长法,可较好解决当前其他反演方法依赖一定先验信息的难题。文中分别以一理论算例及台阵观测算例验证了新反演策略的有效性及稳定性。结果表明,单独的DC反演模型的理论MHVSR在峰值频率之后(特别在高频段)与理论算例模型的MHVSR有差异,单独的MHVSR...     

利用SPAC法估算地壳S波速度结构

S波速度结构能够反映地球介质的物性差异,是地壳内低速区结构特征判别的重要依据.本文尝试利用空间自相关法(SPAC法)从地震台站微动信号的垂直分量中提取瑞利波相速度频散曲线,通过对频散曲线的反演获得地下介质的S波速度结构.以国家数字测震台网8个宽频带地震台站的实测微动数据为例,采用SPAC方法获得了首都圈地区北京附近约30 km 深度范围内的一维S波速度结构.结果表明,该区结晶基底埋深较浅约2 km;分别在5~8 km 和12~16 km 深处发育S波低速层;8 km 和 20 km 处是S波速度差异较大的速度分界面.这一结果与以往地震学及人工地震探测结果较为吻合,表明SPAC法估算地壳S波速度结构是可行、有效的.     

微动台阵探测技术及其应用研究

介绍了利用微动台阵技术探测地壳浅层横波速度结构的仪器设备、观测系统、野外采集和数据处理方法，给出了用空间自相关方法测定相速度和浅层速度结构反演的实例。由于该方法不需要专门的震源，对于探测从地表到3km深度范围的地层结构具有经济、快捷、应用范围广泛等优点，因此将成为一种新的具有很好应用前景的地球物理勘探方法。     

用面波联合勘探技术探测浅部速度结构

瑞雷面波勘探技术以其快速经济、受场地条件限制小等优点广泛应用于浅部横波速度结构探测.人工源面波勘探方法对浅部地层的探测精度高,但探测深度较浅;天然源面波勘探方法探测深度较深,但对浅部速度结构的探测精度不高.本文在夏垫和玉溪两地分别开展了人工源和天然源面波联合探测试验,尝试采用不同排列和相同排列两种方法,采集人工源和天然源面波信息,联合处理数据并提取频散曲线,反演得到浅部地层的横波速度结构.探测结果表明:人工源和天然源面波联合勘探,尤其是采用相同排列的方法,可以在几乎不增加常规面波勘探工作量的条件下,既能保证浅部地层的探测精度,又明显拓展探测深度,大大提升了面波勘探能力,有望在工程勘察领域中推广应用.     

四川宜宾地壳浅部三维S波速度结构及方位各向异性

利用四川宜宾及周边地区布设的30个临时台站连续44天的波形记录,采用背景噪声互相关方法提取了周期为1—15 s的瑞雷面波相速度频散曲线,然后使用基于面波射线路径追踪的瑞雷面波直接成像方法得到0—10 km深度范围内三维S波速度模型,最后利用该模型作为初始模型采用相同的反演框架得到该地区的方位各向异性结构.结果表明:浅层...     

利用背景噪声成像技术反演陕西及邻区地壳剪切波速度结构

利用地震背景噪声层析成像技术处理陕西及邻区所布设的257个宽频带台站的连续背景噪声数据,采用基于射线追踪的面波频散直接反演方法获得陕西及邻区地壳(6～39 km)高分辨率剪切波速度结构。成像结果显示:(1)渭河盆地顶部形成于新生代,厚的沉积层造成其浅部显著的低速异常,盆地中、上地壳为低速结构。渭河盆地与南北两侧地质构造单元交界区域的下方存在高速与低速结合带,以及在块体间相互运动的作用下,在块体内部,特别是界带深部可能存在着物质与能量的强烈交换,为渭河盆地及邻区的地震孕育发生提供深部环境。(2)南鄂尔多斯块体并不是一个均匀的整体,块体地壳浅层东薄西厚的低速异常结构,可能与鄂尔多斯自显生宙以来的整体掀斜,以及晚白垩纪以来差异性整体抬升和受强烈而不均匀的剥蚀有关。块体中地壳速度比上地壳和下地壳较高。壳内不存在显著的低速体,说明壳内低速体并没有贯穿整个鄂尔多斯地块。我们推测南鄂尔多斯块体仍保留着稳定克拉通的属性,其地壳结构可能反映了克拉通早期形成时的结构特征,至今还未遭受明显改造。(3)秦岭造山带东,西深部结构存在显著差异,具有分段分区的特征。造山带中地壳速度较高,可能因在板块碰撞和造山过程中,下地壳物质被抬升进入中地壳,从而造成中地壳速度偏高。     

唐山北部地区浅层一维剪切波速度结构初步研究

2019年8月2日河北省唐山市路南区某矿井区发生ML2.4巷道塌陷,基于塌陷周边台站观测到的短周期瑞雷波,提取面波基阶群速度频散曲线,并利用迭代反演方法得到研究区域地下10 km深度范围内的一维剪切波速度结构,用于精定位分析。速度分析结果表明,研究区域浅表剪切波速度约为2.46 km/s;深度为2 km时,塌陷周边存在小范围的低速区,速度约为2.57 km/s;深度约为4 km时,剪切波速度达3.47 km/s;深度为5～9 km时,唐山东部沉积盆地内存在1个剪切波低速层。精定位分析结果表明,增加浅层速度模型有助于提高深度较小的地震定位精度;塌陷周边的低速区向下延伸近20 km,为地震多发区。     

利用噪声记录估计福建地区中上地壳体波速度结构

In this paper,the dispersion curves of the Rayleigh wave and Love wave were extracted from the seismic noise records of 25 broadband stations of the Fujian Seismic Network, and inverted for the lithosphere velocity structure. Furthermore,the velocity model was verified by the seismic explosion observations. Our results indicate that the resolution of the lithosphere velocity structure obtained by this method is good in the shallow part,but in the deep part,inversion accuracy for the wave velocity structure is low,which is caused mainly by the small inter-station distance chosen in the paper. Thus the wave dispersion curves have high accuracy in the short-period part,but the warp of the wave dispersion curve in long-period part is large. Considering the results from both the noise inversion and the traditional inversion,we finally present a new velocity model,and the theoretical travel time calculated with the new model matches the explosion travel time very well.     

鄂尔多斯块体及其东南缘剪切波速度结构与波速比研究

利用深源远震的纯S波波形拟合方法研究了鄂尔多斯块体及其东、南缘的剪切波速度结构。结果显示，鄂尔多斯块体内部榆林台站下方速度结构相当稳定，没有很明显的高低速层变化，随着深度的增加，剪切波速度稳步升高；在该台下方25km深处有一个厚度达12km的层位(ys=3．90km／s)，该层的波速度相对其东部同等深度处的波速度偏低(以≥4．00km／s)。鄂尔多斯地块东部边缘的地壳厚度都比榆林厚，而且呈现高、低速层相间结构，低速层明显增多，与块体内部比较一致的特征为下地壳是一个厚达10km的速度较低的下地壳(yS=3．8km／s)，但埋深在35km左右。另外反演得到了各个台站的P波速度结构，并对相应的波速比(Vp/Vs)进行了研究，发现位于鄂尔多斯块体内部的榆林台波速比平均值仅为1．68，上地壳波速比处在非常低的状态(1．60左右)，中下地壳一直到上地幔的波速比稳定在1．73左右，反映介质均匀稳定，处于一种刚性状态；而鄂尔多斯块体东、南边缘的台站，都有几个波速比较高(1．80左右)的层位，其中东部边缘苛岚和离石地区的波速比平均值系统超过一般的弹性体波速比平均值1．732，反映了边缘地区地壳活动相对比较活跃，介质层中可能有其他物质的影响。     

Investigation of Fine Velocity Structure of the Basement Layer of the Shallow Crust in Western Yunnan Region

In this paper the authors have discussed the results of investigation of fine velocity structure in the basement layer of the Simao-Zhongdian DSS profile in western Yunnan region.The depth of upper Pz interface of the basement layer is about 0-3.5 km,and the depth of the lower P1 interface is 11.0-17.0 km.The velocity of the basement layer on the southern side of the Jinhe-Erhai deep fault is 5.70-6.30 km/s,and has increased to 6.30-6.50 km/s on the northern side.Their transitional zone is situated near Jianchuan County.Along the profile some localities,where the faults cut across the lateral variation of Pz interface velocity,are quite obvious in addition to the variation in depth.The velocity isopleths are relatively sparse in the southern region of JYQ S.P.(shot - point),near the DC S.P.,and in the south ZT S.P.The magma has apparently risen up along the deep faults to the upper crust in these localities,forming a large intrusive rock zone in the basement layer.In Jinggu region the basaltic magma has     

Study on Shear Wave Velocity Structure and Velocity Ratio Beneath Ordos Block and Its Eastern and Southern Margins

Using pure S wave fitting method, we studied the shear wave velocity structures under the Ordos block and its eastern and southern marginal areas. The results show that the velocity structure beneath Yulin station in the interior of Ordos block is relatively stable, where no apparent change between high and low velocity layers exists and the shear wave velocity increases steadily with the depth. There is a 12km thick layer at the depth of 25km under this station, with an S wave velocity (Vs=3.90km/s) lower than that at the same depth in its eastern and southern areas (Vs≥4.00km/s). The crust under the eastern margin of Ordos block is thicker than that of the Yulin station, and the velocity structures alternate between the high and low velocity layers, with more low velocity layers. It has the same characteristic as having a 10km-thick low velocity layer (Vs=3.80km/s) in the lower crust but buried at a depth of aout 35km. Moreover, we studied the Vp/Vs ratio under each station in combination with the result of P wave velocity inversion. The results show that, the average velocity ratio of the Yulin station at the interior of Ordos block is only 1.68, with a very low ratio (about 1.60) in the upper crust and a stable ratio of about 1.73 in the mid and lower crust, which indicates the media under this station is homogenous and stable, being in a state of rigidity. But at the stations in the eastern and southern margins of the Ordos block, several layers of high velocity ratio (about 1.80) have been found, in which the average velocity ratio under Kelan and Lishi stations at the eastern margin is systemically higher than that of the general elastical body waves (1.732). This reflects that the crust under the marginal areas is more active relatively, and other materials may exist in these layers. Finally, we discussed the relationship among earthquakes, velocity structures beneath stations and faults.     

天津滨海地区浅层剪切波速与基底构造关系研究

Shear wave velocity is one of the important dynamic characteristics of soil layers and applied widely in aseismic engineering. In this paper, 500 drill logging data are used to make a linear interpolation based on 0.01°×0.01°×1m grid. A shallow 3-D shear wave velocity structure of Tianjin coastal area is obtained. According to the data and geological background, we selected two typical velocity profiles to try to introduce and explain its relationship to basement structure. The results show that the shear wave velocity structure clearly presents the characteristic of stratification and lateral inhomogeneity. Furthermore, the difference of the shear wave structure between tectonic elements is clear and the velocity structure between the two sides of the local or border fault in the Quaternary is disturbed or affected significantly. It intuitively shows that the basement structure and fault activity of this region had good control of sedimentation development and strata formation in the Quaternary period which would have an important effect on engineering seismic and geological condition evaluation.     

天津滨海地区浅层剪切波速与基底构造关系研究

剪切波速是反映土体动力学特性的重要物理量之一,在土木工程抗震中有广泛的应用.本文收集整理了天津滨海地区500余口横波测井资料,在经纬向与垂直向以0.01°×0.01°x1m的三维网格进行线性插值,获得了天津滨海地区近地表剪切波速空间分布的精细图像.根据资料分布与地质构造背景,选取2个代表性波速剖面进行分析.结果表明,滨海地区浅部剪切波速结构具有明显的分层特征与横向不均匀性,进一步的分析认为,不同地质构造单元的速度结构具有明显差异,在大型区域或边界断裂两侧波速结构或受到扰动或受到明显影响,充分显示了天津滨海地区基底构造与断裂活动对晚第四纪沉积发展和地层发育的控制以及对工程地震地质条件评价的影响.     

用人工源和天然源面波联合探测浅层速度结构.

本文在简要介绍天然源与人工源瑞雷面波勘探基本原理、数据采集和资料处理方法的基础上,结合3个不同场地的探测实例,阐述了天然源和人工源瑞雷面波方法在浅部速度结构探测中的应用效果.结果表明,根据不同的场地条件和探测目的要求,分别采用天然源、人工源瑞雷面波方法提取瑞雷波频散曲线,再用遗传算法反演得到工程场地浅部地层横波速度结构的技术方法是有效和可行的.该方法对于类似工程的浅部横波速度结构探测具有经济适用、简便快捷的优点.     

北京地区主要活动断裂深部速度结构特征及强震构造分析

根据分别由人工地震测深速度结构剖面数字化和天然地震层析成像建立的北京地区三维地壳速度结构模型,本文绘制了剖面图。同时将剖面两侧5km的地震震中投影到剖面上,分析了北京地区主要活动断裂的深部速度结构特征,证实两种方法得到的地壳速度结构模型具有很大的相似性。同时,顺义凹陷、马池口凹陷下方存在近垂直的深断裂,此深断裂可能为未来的发震断裂,地壳浅部与此对应的活动断裂是顺义-前门-良乡断裂北段、黄庄-高丽营断裂北段以及清河断裂,地壳内部的深断裂与地壳浅部控制盆地发育的活动断裂之间可能处于"汇而未交"的状态,具有地震孕育的深部构造背景。     

基于无损多源异构数据融合的水利工程隐蔽结构隐患探测技术

本文介绍了水利工程外露结构和隐蔽结构的不同检测方法和特点以及相关研究现状,总结了之前水利工程隐蔽结构隐患检测探索经验,结合横琴新区澳门大学中心沟东闸翼墙断裂探测等工程应用为例,通过三维激光扫描技术、探地雷达技术相结合的多源无损探测技术为例,对水利工程隐蔽结构的多源异构探测数据的融合应用做了相应探索研究。