含有速度梯度的地壳模型在合成地震截面上的一些特征

本文使用合成地震图方法,讨论某些有速度梯度的地壳模型在相应的合成记录截面走时—振幅—距离的特征,它有助于我们从观测记录中取得更精确的地壳细结构。由于这些讨论基于具有真实振幅的地震折射剖面,因此,在野外观测中尽可能地取得真实振幅信息是关键的。     

北日德兰挪威-丹麦盆地折射剖面的地震模拟

挪威-丹麦盆地的沉积结构和其下伏的前寒武纪基底的地震速度可用日德兰(Jutland)北部(EUGENO—S计划,剖面3)的一个200km长的深折射地震剖面的二维射线追踪解释来模拟。提出的模型既与来自测井和上部沉积层浅层反射地震解释的十分详细的地质信息相吻合。也与来自剖面上三个炮点的观测走时相吻合。模型显示出剖面南部盆地厚约7km;在北部,近于芬诺斯堪的亚边界带减薄到1.5—2km;在中部,模型厚度约10km。上部沉积层(第四纪,第三纪和上白垩纪单元)的P波速度为1.9—3.0km/s,在最深的古生代地质单元,可达到5.5 km/s。前寒武纪基底的速度为5.9一6.5 km/s。而在llkm深处有一个清晰的基底反射层(速度比6.0/6.4km/s).     

北京-萨哈林剖面的地幔纵向速度结构

本文根据北京台网、大连、长春、牡丹江、海参威等26个台站的记录,选用了从北京地区到阿留申群岛西端的300多个地震,研究了北京-萨哈林剖面的地幔纵向速度分布。 用Herglotz-Wiechert公式计算得出的V-h作为初始模型,计算理论走时曲线,找出了与实际走时曲线符合较好的速度结构。其特点为:上地幔顶部的速度为7.8公里/秒;高速盖层中有正速度梯度;在约60-120公里深度范围内为低速层;130公里以下速度缓慢增大;在370-440公里、600-740公里有两个速度梯度较大的过渡层,其中以370-440公里的正速度梯度最大,与之相应的震中距为19°。在1060公里以下有微弱的正梯度。 用Kaila方法计算了深度为400公里左右的地震震源深度处的速度值,与上述结果一致。     

甘肃与邻近地区地震波运动学和动力学特性的某些观测研究及其应用

木文利用永登地区人工地震资料和九条岭、南坪、松潘天然地震资料研究甘肃及其邻近地区地震波特性。结果表明:在甘肃东部与邻近地区地壳中反射纵波的平均速度是6.21公里/秒,σ_v=0.029公里/秒;河西地区为6.32公里/秒,σ_v=0.016公里/秒。人工地震产生的回折纵波的衰减较天然地震横波快得多。在临界反射区以内,人工地震反射纵波的频率基本上保持稳定,反射波振幅与回折波振幅比A_P11/A_P按距离大体分为三段,每一段随距离变化不太明显。观测结果对于本区地震研究、测震分析有一定参考意义,也为观测震前振幅比异常提供了依据。在分析速度分布和振幅衰减的基础上,本文认为甘肃及邻近地区地壳模型可取为单层不均匀介质(沉积层除外),本区西部地壳厚度为54公里,东部为50公里,在局部地区为47公里。为了给今后本区的现测工作积累经验,对野外工作方法和仪器调试作了简要讨论,並编绘f爆破地动速度随宸中距衰减的经验曲线,可供野外工作参考。     

巴拿马盆地深海钻井区的速度结构——薄洋壳的证据

我们对巴拿马盆地深海钻井计划504B场区广角反射/折射数据进行了分析.目前,最深的钻孔已钻入大洋地壳1.288 km.数据用一个1785立方英寸的气枪台阵和固定增益的声纳浮标接收器采集,资料包括沿三个不同方位放炮的四条相交的地震剖面,同时采集的垂直入射和多道地震反射数据.最大距离远达30km内的观测P波、S波为中地壳、下地壳的速度结构以及总的地壳厚度提供了约束.比较所有四个剖面上P、S波走时与振幅,揭示了用反射合成地震图方法进行模拟的重要的相似性.正演结果表明,与标准的大洋速度模型相反,一个能较好地解释观测数据的速度深度剖面的特征是,中地壳具有高速度梯度(达0.6 km/s/km);近莫霍面上方有一个1.8km厚的低速带(V_r=7.1—6.7km/s);总地壳厚度只有5 km.中地壳高速度梯度的解释受到16—19 km内P波振幅聚焦的约束.虽然S波波至不如P波波至发育得那么好,但它也表现出相似的聚焦性.总的地壳厚度要受到有关P波、16—28 km内观测到的广角反射以及地壳走时为1.4—1.5 s的MCS反射信号综合解释的约束.虽然这些信号之间没有直接的关系,但其走时与两者具有共同的起因的假设是一致的.广角反射的振幅模拟表明:这些信号都在莫霍面产生.     

厂坝矿区浅层地壳剖面的速度结构

厂坝铅锌矿是重点开发矿区,其山体陡峭,工业爆破时容易造成山体滑坡。为研究边坡稳定性,我们使用人工地震方法,在厂坝铅锌矿区500米范围内,布设了两条交汇测线系统,反演和正演了该工作区域的浅部地壳速度剖面,得出地表直达纵波的平均速度为1.74公里/秒;对1号、2号公路地区和1至3号平台斜坡地区进行了速度分层,确定从地表向下540米深可大致分为五个速度层,速度从1.74公里/秒到2.99公里/秒。本文结果表明,CBY—2爆破地震仪可用于浅层地震勘探。我们所用的数学处理方法亦可在其它浅部地震勘探中使用。     

华北平原中部地区深部构造背景及邢台地震（一）

为了研究华北平原中部地区的深部地壳结构,进行了地壳测深的剖面工作。该剖面西起河北省元氏县,东至山东省济南市郊,全长达270余公里。 全线分布九个爆炸点,构成了相遇和追逐的连续观测系统。根据波的运动学和动力学特点记到了很多一次反射波和一次首波,同时亦存在着多次波。该区地壳分为七个层次,且由高低速相间的介质组成。地壳的平均厚度为35-36公里,上覆介质的平均速度为6.0公里/秒,上地幔顶部介质的层速度为8.1公里/秒。 该区地壳为不均匀的多层结构,并存在着高速梯度夹层。 文中最后给出了地壳和上地幔顶部的综合速度分布和地壳模型。     

阿尔卑斯山南部与欧洲地学断面交会地区的地壳结构

根据1977年阿尔卑斯山南部的一系列折射试验资料,最近重新绘制了可控振幅的数字化记录剖面。这使我们可以对伦巴第(Lombardy)西部与Giudicaria断层之间地区的地壳结构重新进行解释。所得到的模型表明有相当大的横向不均匀性:在西部,7.5km厚的伦巴第盆地沉积层之下,地壳厚度只有31km;而向东部的多山地区,地壳增厚,在Adamello地块之下,达到46km.尽管相应的反射波信号特征稍微有些不稳定,但这些资料足以确定上地壳中的一个低速区,在大约20km深处的中地壳内还发现一个小的速度间断面,其速度值从6.2变为6.4km/s.过去只根据走时资料解释,认为在这个深度上有一个速度大约为7km/s的层。这个高速层曾被解释为是阿尔卑斯造山运动时期逆冲到欧洲板块之上的亚得里亚—非洲板块的下地壳物质,以此来解释阿尔卑斯山南部地区的隆起。然而,这种双重地壳的模型是有问题的,因为这样一个中地壳内的高速层与振幅资料不符。根据地质方面的证据,伦巴第盆地下方地壳中较薄的结晶部分被解释为是晚海西期一个裂谷事件的遗迹。     

用线性波传播模型再现视非线性地震响应

在地震工程中,地震荷载的预测了解沉积层地面运动的放大作用,它定义为沉积 与岩石场地地面运动大小的比值。在１９９４年北岭地震中,观测到的沉积层场地余震的（级为３－４）弱地面运动放大作用是主震（震级为６．７）放大作用的２倍。这种现象的一种解释是沉积层振幅的放大（非线性）作用。然后,利用经验脉冲响应进行的地震模拟和用弱非生,随机三维地壳速度弹性有限差分法的计算表明,线性波传播模型可以解释所观测到的（表现     

基于振幅加权的拖缆与海底地震资料联合波形反演方法

南黄海新近系沉积层与其下方中-古生代海相地层之间速度差异大,存在强波阻抗界面,导致接收的浅部和中深部地层的反射波振幅差异极大.一般全波形反演方法未考虑不同界面反射波振幅的差异,对南黄海浅部沉积层速度的反演效果好,而对中深部地层速度的反演效果差.为此,本文提出一种基于振幅加权的拖缆与海底地震资料联合波形反演方法.该方法对中深部弱反射波数据施加较大的权重,对浅部强反射波数据施加较小的权重,从而均衡浅、中和深部地层反射波的振幅,使得自浅至深所有地层速度均能得到较好反演效果.同时,该方法利用海底地震资料和拖缆地震记录积分的低频成分反演低波数背景速度场,利用拖缆资料的高频成分提高反演模型的分辨率,充分发挥了拖缆和海底地震资料的优势互补作用,获得了比仅使用单一资料更好的反演结果.根据地震剖面和钻井资料,建立了南黄海中部隆起的速度模型.利用该理论模型的合成地震记录对本文方法进行了测试和分析,验证了本文方法的正确性和有效性.     

青藏高原地区瑞利波群速度和地壳构造

本文用单台多重滤波方法测定了经过青藏高原地区瑞利波群速度频散曲线。所得基阶瑞利波的观测周期为5.0-56.0秒,速度标准偏差为0.08-0.15公里/秒,一阶瑞利波的观测周期范围为10-16秒,速度标准偏差为0.05-0.13公里/秒。利用广义线性反演方法对频散曲线进行反演,可得出一个由五层构成的地震横波速度地壳模型。在27-40公里之间存在低速层,其横波速度为3.29公里/秒,比上一层低0.21公里/秒。     

我国西北地区地壳中的高速夹层

在我国西北地区的柴达木盆地东部和甘肃地区,在距离炮点40互100公里处,能够接收到不少能量较强的地壳深界面反射波。另外还发现一种与一般反射波性质不同的波,其视速度特大,视速度随距离的变化不大,而且有较明显的终点;其吋距曲线与一般深界面反射波的时距曲线相交。根据它的特征可以判断地壳中存在具有速度梯度的高速夹层.求得的夹层参数为: 甘肃地区柴达木盆地东部覆盖层厚度 18.8公里 30.5公里覆盖层平均速度 5.5公里/秒 5.3公里/秒夹层厚度 6.0公里 3.2公里夹层速度 7.5-8.5公里/秒 7.5-8.0公里/秒夹层的上下界面均为强反射面,可以产生多次反射波。分別利用相邻两个反射波可以求得各层参数,并能避免射线折射的影响。甘肃地区和柴达木盆地东部的地壳厚度分別为51和52公里。地壳中有高速夹层的存在,可以更好地说明P~*速度分散的原因,而且也能够解释Lg波的传播机制。     

土耳其中部西Tuz Glü盆地的地震折射研究

1970年,土耳其石油公司在土耳其中部的Tuz G(?)lü(盐湖)盆地进行了一项地震折射试验研究。利用时间序列分析和射线追踪的方法,给出了两条测线之一的地震解释结果。这个结果证实沉积层厚度由剖面西南端的3km变化到沿测线分布的某两点处的10km。地表低速层之下,P波速度为4.0—4.2km/s,这意味着沉积层主要是由蒸发岩组成。在模型的最底层P波速度为6.15km/s,这与位于白垩系变质基底或安山岩类的熔岩之上的沉积层是一致的。数据网的大面积覆盖可建立一个详细的、能展示地层复杂形态的2一D模型。著者识别出影响基底和上覆地层的两个主断层。从这些形态特征和有关的层位移来推测:这些或许是与控制着Tuz??盆地发育的Aksaray-Sereflikochisar和Karapmar-Cibanbeyli-Hay-mana的枢纽构造相关的生长断层。     

宁河—涿鹿剖面地震测深资料的再解释

为了确定唐山地震区的地壳速度结构,进一步研究地震成因和地震发生的规律,本文对穿过唐山地震区的宁河—涿鹿剖面的深地震测深资料进行了新的解释。在资料分析中,为了提高结果的精度而做了高程校正和沉积层校正,明确指出,在横向非均匀性显著的地区,资料的预处理有着重要的意义。本文利用理论地震图、射线追踪方法对该剖面资料进行了分析,最终的结果表明:整个测线的地壳结构可分为三种类型,各种类型的结构有着明显不同的差异和特征;唐山到北京之间的平原地区的莫霍界面的深度为33公里左右,平原区的莫霍面整体隆起的宽度为150公里;唐山地震区附近没有发现较厚的壳内低速层。     

地球的构造:地幔与地核

四年来利用各种地震震相与地震技术广泛地研究了地球内部的深部构造。大部分研究着重围绕在对地核和地幔横向速度非均匀性的定量的三维描述上。据认为,这些非球面的速度变化是与对流过程有关的热和结构的非均匀性的直接体现。地球深部横向速度变化第一代全球模型的提出,提供了反映非稳态热对流系统的大尺度构造的令人神往的图象。地幔上部400公里的深部具有最强的横向速度变化,横波速度达±10％。不要求先验区域化的面波分析表明,地面构造区域与地幔顶层的速度变化有着密切的联系。因此,上地幔200公里深部的热和对流状态可从板块构造的角度得到可靠的解释。由于海洋和活动构造区域的速度构造差异一直延续到400公里的深度,上地幔模型证实了大陆有深根的论点。在400到670公里的过渡层以及整个下地幔内,测得波长很长的横向速度变化为百分之几。这些深部的变化与地表构造没有多少对应关系,现正开始尝试对其性质作出解释。地幔最下部200公里(D″域)的横向速度起伏与在上地幔中的那些起伏是类似的,并且有证据表明,D″层顶部存在着明显的速度不连续性。能粗略反映岩石圈面目的、结合热和结构的边界层是对这种异常区的可靠解释。核-幔边界似乎有显著的(10公里)长波长起伏,这大概是由来自深地幔对流的动力学应力来维持的。内核可能有强的横向非均匀性或轴对称各向异性,从而表明了其复杂的热和结构的状态。在描述地幔内短周期体波频带的非弹性衰减的频率依赖性的特征方面已取得了重要的进展。用于远震 P 波衰减因子的模型是收敛的,即适合于1赫的 t~*值是0.7—1.0秒,而适合于4赫处的 t~*值为0.4—0.6秒。衰减的区域性变化也正在慢慢地被认识。     

永登系列爆破甘宁青地区地震台网的观测解释与地壳结构

1982—1983年在甘肃永登地区进行了系列人工大爆破,本文分析研究了甘宁青地震台网的观测记录,求得各种波的平均速度为:V_(?)=6.00公里/秒,V_(?)=3.56公里/秒,V_(pn)=8.16公里/秒,V_(?)=4.54公里/秒。表层直达纵波速度V_o=4.82公里/秒。莫霍界面上的反射波P_M在140—180公里范围比P_g波强10—7倍。並获得该地区的地壳厚度为:(1)甘肃北山的河西堡—高台一带为48.3公里。古浪—张掖—嘉峪关的河西走廊一带为50.2公里。祁连山南麓为53.6公里。(2)青海中南部为54.4公里。(3)甘肃东部的礼县—武都地压为48.7公里。定西—岷县—通谓地区为50.5公里。(4)宁夏六盘山区为51.6公里。六盘山西侧的甘肃静宁为48.6公里,东侧的平凉为47.5公里,东南端的陕西宝鸡为46.1公里。以上的地壳厚度分布显示了青藏高原地壳在东北边缘的递减,以及甘肃东部地区地壳的某些起伏。     

由地震折射的走时和振幅确定的美国西部地壳速度模型

由走时和振幅解释地壳震相,取得美国西部新的地壳P波速度—深度函数,其地震折射剖面为犹他州Delta以西的剖面和科罗拉多州Lamar以西的剖面,前者位于盆地山脉省北部地区,后者位于落基山脉南部Great Plains地区。新地壳结构不只证实了较早推断的地壳结构的主要特点,而且得到更为详细的地壳速度变化范围。盆地山脉省的地壳特点是地壳     

瑞典南部的岩石圈结构——芬诺罗拉计划的结果

芬诺罗拉(FENNOLORA)计划—1979年的芬诺斯堪的亚长测线地震计划,它的主要目的是确定在芬诺斯堪的亚地盾下方400多公里深度下的下部岩石圈和上地幔的结构。本研究中,瑞典南部各台站记录的三个爆炸点的资料被用来导出延伸600多公里的一个二维岩石圈结构模型。这三个爆炸点,一个在德国北部(剖面WN),两个在瑞典南部,相距300km(剖面BN和CS)。从北到南,这个剖面通过瑞芬构造(Svecofennides)、斯玛兰德-伐姆兰德(Smaland-Varmland)花岗岩带、不整合地覆盖在芬诺斯堪的亚地盾上的古生代岩石,经波罗的海(这里没有台站)进入德国北部的加里东构造区,在德国北部有一个爆炸点,但没有台站。这三个记录剖面图的解释是基于二维射线跟踪的方法,这种方法包括渐近射线理论综合地震图的计算。由于没有从德国的爆炸点到瑞典南部台站0～150km内的数据,因此,得不到这一地区详细的地壳结构图。测得地壳的厚度为32km。在大约50km深处,速度从8.00km/s迅速增大到8.35km/s,而下边是一个一直延伸到70km深度的低速带。对瑞典南部的相遇剖面BN和CS,情况完全不同,解释结果表明,地壳厚度与剖面北段相差大约12km。此段的莫霍面比较深,下地壳较厚,且有一个壳-幔过渡带,而不是速度的迅速增大。在这个相遇剖面的南段,有一个范围有限的地壳低速区。这一解释结果最重要的方面,是指出了瑞典南部两个爆炸点之间,地壳结构的变化出现在小于几十公里的、横向宽度有限的一个过渡区内。我们认为,模型的这个过渡区是一个主要的岩石圈边界,它与斯玛兰德-伐姆兰德花岗岩带与瑞芬构造的交接有关。     

1966年邢台地震区地震测深资料再解释

1968至1970年国家地震局与石油工业部合作在河北省元氏到山东省济南长270km地段上,进行了人工地震剖面探测(简称元—济剖面)。1974年中国科学院地球所滕吉文教授等人对该资料进行了分析解释。本文在此基础上,重新对比追踪了邢台震中区反射波的震相,并根据石油工业部SJ79—366的剖面结果进行了沉积层校正,在所得出的一维模型的基础上,用二维反演程序进行了射线追踪和走时拟合,进一步得到该区二维速度结构,并对该区强震发生的深部条件进行了讨论。     

壳-幔过渡带首波传播特征

上地幔速度结构是影响Pn波几何衰减特征的主要因素,本文利用合成理论地震图方法,研究了壳-幔过渡带速度梯度对Pn波几何衰减特征的影响.结果表明,Pn波的衰减特征对上地幔的速度梯度十分敏感,如：1000 km处Pn波的振幅,在相当于将均匀上地幔经展平变换后的等效速度梯度(0.0013 s-1)模型下,约为在半无限空间上叠加一层的简单模型下的10倍;当震中距大于某一距离后,具有速度梯度模型下的Pn波振幅随震中距衰减的速度明显小于无速度梯度的半无限空间模型下Pn波振幅的衰减速度,速度梯度越大,衰减速度越慢,在某一距离范围内,振幅甚至有增大的趋势;当存在速度梯度时,Pn波的几何衰减随频率而变化.上述结果对深入理解Pn波在区域震中距范围内的衰减规律提供了理论依据.