用转换函数研究那木错站地壳结构

青藏高原是研究地球动力学问题天然的试验场,也是研究全球变化的关键地区之一,中国科学院青藏高原研究所于2004年在西藏那木错建立了圈层相互作用综合观测研究站.为了解那木错站下方的地质构造,于2005年8月在本站布设了宽频带地震仪(记录器为Reftek130,摆为STS2),并于2006年5月取得首批数据.本文利用宽频带地震仪提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对那木错站下的地壳横波速度结构进行了反演.反演结果表明,那木错站Moho面深度在85公里左右,地壳结构复杂,尤其在中上地壳,明显呈高低速互层结构,反映了该地区构造活动、物质交换活跃,表明这些地区还未达到均衡;同时,为了便于研究该地区地壳结构,还对IRIS提供的临近地区的地震宽频带进行了处理,为研究那木错地区圈层结构提供地球物理依据.     

用转换函数方法研究腾冲—临沧地区地壳结构

根据流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录资料,应用转换函数及快速模拟退火算法对腾冲－临沧地区30个地震台站下的地壳横波速度结构进行了反演.反演结果说明,研究区壳幔边界清晰、莫霍界面附近速度跳跃明显,由此得出该区地壳厚度在40 km左右、并具有从南向北增厚趋势.一个普遍的现象是,在腾冲-宝山地块下地壳存在明显的低速带,低速带的厚度在10～20 km间.研究结果进一步表明各台站下方上地幔速度结构复杂.这些结果为探讨青藏高原东南缘下地壳的侧向黏性流动、碰撞板块边界处壳幔物质交换等均提供了重要的地球物理证据,为探讨印-藏汇聚过程中青藏高原东构造结岩石圈变形、高原隆升及其深部动力学有一定理论意义.     

用转换函数方法研究台湾地区三维深部结构

利用台湾数字地震台网提供的三分量地震波形记录，应用转换函数及快速模拟退火算法对台湾地区59个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演，从而获得了台湾地区三维深部结构. 结果显示地壳界面的最深处位于中央山脉西侧,与台湾布格重力异常分布的特点较为一致. 说明由于台湾地区造山运动还处于年轻阶段，中央山脉的山根发育尚不完整，远未达到静力学均衡，因此台湾地区地壳处于动力学平衡状态.     

用转换函数研究青藏高原地壳S波速度结构——"Hi-CLIMB"剖面

本文对青藏高原中部Hi-CLIMB(Himalayan-Tibetan Continental Lithosphere During Mountain Building)宽频带数字台站探测剖面资料进行处理,用转换函数模拟退火算法得到了83个台站下方S波速度结构,转化为二维速度结构剖面,并与接收函数偏移成像结果进行了对比.反演结果可清晰显示出工作区地壳内S波速度界面和不连续的莫霍面.研究表明,从N29.4°至 N31.5°地壳平均厚度为75 km;在N 32°以北地壳平均厚度为65 km.壳内界面在N31.5°以南向北倾斜,而在其北部向南倾斜.在雅鲁藏布江缝合带和班公-怒江缝合带附近地壳具有明显低速区.这一复杂结构反应了该区域内部强烈挤压变形与物质交换,为进一步研究岩石圈变形与构造演化提供了新的地球物理学证据.     

中国及邻近地区地壳结构

利用中国及邻近地区数字地震台网提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对中国及邻区61个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演. 结合已发表的人工地震测深资料获得了该地区地壳厚度分布,为进一步揭示中国大陆的动力学演化过程、建立大陆动力学理论提供了可靠的地球物理证据. 结果表明中国及邻区地壳厚度分布的特点为从东到西逐渐增厚,可分为：地壳厚度缓变地区,如蒙古高原,华北,华中,华南,青藏高原内部;地壳厚度递变带,如沿大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—云贵高原一带;地壳厚度陡变带,主要为青藏高原边缘地区. 除青藏高原外,其他地壳厚度缓变区速度结构较简单,壳幔边界明显. 青藏高原及其南缘,台湾—菲律宾一带,台站下方速度结构复杂,反映了板块边界处构造活动、物质交换活跃,表明这些地区还未达到均衡.      

川滇地区速度结构的区域地震波形反演研究

利用云南数字地震台网的区域地震波形资料,对川滇地区的地壳上地幔速度结构进行了初步研究. 结果表明,川滇地区上地幔顶部P波速度较小,约7.8 km/s,P波速度在上地幔表现为较小的正速度梯度,S波在100～160 km深度范围内表现为弱低速层. 对于较短的观测路径,不同路径的平均P波和S波速度存在明显的横向变化. 与川滇菱形块体内部的速度结构不同,在块体边界附近可以观测到比较明显的上地壳低速层,我们认为它可能与块体边界的断裂带有关;川滇菱形块体内部存在的下地壳低速层,有利于块体向南滑动,而中上地壳没有明显低速结构,可能表明川滇菱形块体向南滑动的解耦深度至少在下地壳. 根据不同路径的反演结果,给出了云南中部地区地壳内部的平均速度结构.     

剪切波速度结构研究方法综述

本文列举了目前国内外非常流行的几种剪切波速度反演的方法,介绍了各种方法的基本计算原理,并对不同方汉进行了对比,指出了各自的优缺点以及今后发展的方向.     

利用接收函数方法研究喜马拉雅东构造结地区地壳结构

本文使用位于喜马拉雅东构造结地区布置的24个宽频带地震台站记录的远震波形数据,利用P波接收函数的方法研究了台站下方的Moho面深度、泊松比和地壳速度结构.结果表明,东构造结内Moho面深度呈现出自南西向北东方向逐渐变深的趋势,地壳厚度在54~60 km范围内,其中东久一米林走滑断裂带附近Moho面最浅,东构造结周围拉萨地块的Moho面深度在60 km以上.东构造结西部东久一米林走滑断裂带附近地壳泊松比较高.嘉黎断裂带南北两侧的泊松比差别较大,说明该断裂带两侧地壳结构存在显著差异.东构造结周边拉萨地块地壳内普遍存在低速层,分布在20~40 km深度范围内,厚度约为5~15 km.     

利用接收函数方法研究腾冲地区S波速度结构

腾冲地区邻近印度板块与欧亚板块碰撞、俯冲的边界,地质环境和构造背景十分复杂,是我国地震、火山活动比较活跃的地区之一.本文采用最大熵谱反褶积方法提取腾冲地区1.0°×0.8°范围内5个流动数字地震台站的宽频带远震接收函数,反演得到台站下方0～100km深度范围的S波速度结构,分析讨论了该地区的深部构造特征.结果表明:1)腾冲地区地质结构存在明显的横向非均匀性;2)盈江断裂两侧莫霍面深度有较大差异;3)腾冲和高黎贡山之间是地壳厚度和S波速度变化的高梯度带;4)盈江断裂东南、新生破裂带以西附近地区存在明显的低速层;5)盈江断裂和新生破裂带都可能对火山区的熔融体具有阻隔作用.     

遗传算法在上地幔速度结构研究中的应用

遗传算法是近年来发展较快的一种求解非线性优化问题的有效方法。本文通过对遗传算法基本原理的介绍，对该方法的特点进行了分析。我们采用ＷＫＢＪ理论地震图作正演，遗传算法作反演，对用体波波形反演上地幔速度结构的方法进行了研究。在ＷＫＢＪ理论地震图的计算中，通过计算主要射线的平均吸收特征时间，考虑了衰减随距离的变化，通过对不同震源引入不同的虚拟界面，同时对多个地震的波形记录进行反演。探讨了观测误差对反演结果的影响。对理论记录的反演表明，用遗传算法研究上地幔速度结构具有较好的效果。     

利用远震接收函数反演重庆地震台下方的速度结构

选取重庆地震台2010年至2012年记录的60个远震宽频带数字地震记录,采用频率域反褶积法获得台站的接收函数,采用H-Kappa叠加方法反演台站下方的地壳厚度和泊松比,作为台站下方波速反演的约束条件,以减少反演的非唯一性.计算结果显示,重庆地震台下方地壳厚度为42 km,与中国大陆中西部地区Moho面深度在38-45 km保持一致.该研究对增强该区的深部地质构造特征、分析孕震机制等具有积极意义.     

Tomographic inversion for the three-dimensional seismic velocity structure of the Aswan region,Egypt

The Thurber iterative simultaneous inversion program is used to determine the three-dimensionalP-wave velocity structure in the Aswan seismic region of Egypt. The tomographic inversion presented in this study is based on 1131P-phase observations at 13 stations from 89 local earthquakes, all of which occurred within the Kalabsha fault zone. The assumed initial velocity model is that deduced from local explosion experiments. The results indicate that the Aswan region is characterized by a heterogeneous crust, consisting of a shallow, low-velocity zone and a deeper high-velocity anomaly. Seismic velocity structure within the shallow part demonstrates that the inferred change in velocity exists primarily across the east-west trending Kalabsha fault scarp, whereas the high-velocity zone is located south of this fault. Two well-resolved, low-velocity zones appear within the upper 6 km of the crust. The first coincides with a graben structure located between the Kalabsha and Seiyal faults and the second exists between the N-S Kurkur fault and the main axis of Lake Aswan. Both low-velocity zones occupy an area of approximately 30×40 km, located along the western bank of the lake. The most significant result of this study is that the location of the deeper, high-velocity anomaly coincides with the concentration of seismic activity in the lower crustal layer.     

利用远震接收函数方法研究南海西沙群岛下方地壳结构

利用西沙琛航岛流动地震台站和永兴岛固定地震台站的资料,提取了远震P波接收函数,结合正演和反演方法模拟了台站下方的地壳结构.模拟结果显示:西沙群岛地壳顶部存在2 km厚的新生代低速沉积层,横波速度只有2.0~2.2 km/s;上地壳为一速度梯度带,横波速度由2 km处的3.4 km/s逐渐增加到12 km深度时的3.8 km/s;下地壳存在明显低速层,厚度达到12 km,平均横波速度3.5 km/s;莫霍面埋深26~28 km,也表现为一速度梯度带,横波速度从3.8 km/s变化到4.6 km/s左右,并保持稳定;该地区的地壳泊松比值大于0.3,推测西沙群岛的壳内低速层和异常泊松比值与地幔热活动引起的韧性流变构造和岩石矿物的各向异性排列有关.     

根据接收函数反演得到的首都圈地壳上地幔三维S波速度结构

利用2002~2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的33个宽频带台站的远震数据,采用接收函数非线性反演方法得到其中72个宽频带台站下方60 km深度范围内的S波速度结构.根据得到的各台站下方地壳上地幔的S波速度结构,并综合刘启元等（1997）用接收函数非线性反演方法得到的延怀盆地15个宽频带流动台站下方的地壳上地幔S波速度结构模型,给出了39°N～41°N,114°E~119.5°E区域内沿不同走向、不同深度S波速度分布.由于综合了利用首都圈数字地震台网的宽频带台站以及流动地震台阵的观测数据,本文给出了较前人同类研究空间分辨率更好的结果.结果表明: (1)研究区的速度结构,特别是怀来以东的速度结构十分复杂.在10~20 km深度范围内,研究区地壳具有高速和低速异常块体的交错结构.研究区中上地壳速度结构主要被与张渤地震带大体重合的NW向高速条带和穿越唐山大震区的NE向高速条带所控制,而其中下地壳的速度结构主要为延怀—三河—唐山地区上地幔隆起所控制.(2)研究区内存在若干壳内S波低速体,它们主要分布在唐山,三河及延怀盆地等地区.在这些地区,壳内低速体伴随着壳幔界面的隆起和上地幔顶部速度结构的横向变化.(3)地表断层分布与地壳速度结构分区有较好的相关性,表明断层对不同块体有明显的控制作用.其中,宝坻断裂,香河断裂和唐山断裂均为超壳断裂.(4)首都圈内大地震的分布与壳内低速体及上地幔顶部的速度结构有密切关系.对于唐山大地震的成因,仅考虑板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的热效应.     

Mapping crustal S—wave velocity structure with SV—component receiver function method

In this article,we analyze the characters of SV-component receiver function of teleseismic body waves and its advantages in mapping the S-wave velocity structure of crust in detail.Similar to radial receiver function,SV-component receiver function can be obtained by directly deconvolving the P-component from the SV-component of teleseismic recordings.Our analyses indicate that the change of amplitude of SV-component receiver function against the change of epicentral distance is less than that of radial receiver function.Moreover,the waveform of SV-component receiver function is simpler than the radial receiver function and gives prominence to the PS converted phases that are the most sensitive to the shear wave velocity structure in the inversion.The synthetic tests show that the convergence of SV-component receiver function inversion is faster than tnat of the radial receiver function inversion.As an example,we investigate the S-wave velocity structure beneath HIA sta-tion by using the SV-component receiver function inversion method.