利用区域地震体波走时评价华北地区三维地壳速度结构模型

本研究利用国家地震台网131个地震台站2009—2016年记录的1 749次近震的初至P波和S波走时数据,与采用快速行进方法正演计算得到的华北地区4个三维地壳速度模型对应的走时数据进行对比,通过统计分析的方法,评价这4个速度模型与真实地下结构的近似程度。结果表明:4个速度模型在大范围内存在较高的一致性,在整个研究区内（111°E—119.5°E,37°N—42°N）,Shen等的模型（简称“S模型”）相对优于Fang等的模型（简称“F模型”）和Duan等的模型（简称“D模型”）,Laske等的Crust1.0模型（简称“C模型”）相对较差。我们认为该结果与上述几个模型所使用的数据及其分辨率有关。对于研究区域内的构造单元,D模型在燕山褶皱带西南部、太行山山前构造带西北部和沧县隆起区表现较好,F模型在太行山隆起区中部、沧县隆起北部、黄骅凹陷区和燕山褶皱带表现较好,S模型在西部地块、山西凹陷区、太行山山前构造带和冀中凹陷区表现较好,C模型无明显连片表现较好区域。      

利用DE算法反演地壳速度模型和地震定位

利用差异演化（Differential Evolution）非线性全局优化算法,设计了一种反演地壳速度模型和进行地震定位的方法,并给出了反演结果的具体分析.利用有限差分算法计算速度模型的走时场,可以节省大量的计算量,加快计算过程.反演得到的地壳速度模型和地震的震源参数可以直接用于地震层析成像研究,还可以利用地震层析成像得到的三维速度结构对地震重新定位,从而得到较为精确的震源参数.地壳速度模型的反演方法也可以用于三维速度结构的反演.     

华北及邻区地壳上地幔三维速度结构的地震走时层析成像

利用华北及邻区475个地震台站的区域地震走时资料,反演了该地区的地壳上地幔三维P波和S波速度结构。地震走时的计算用近似弯曲射线追踪方法,三维速度模型的反演用LSQR算法。用检测板方法对走时数据进行成像分辨率分析,结果表明反演模型在水平方向上以0.5°×0.5°的节点分布,垂直方向上以1km、10km、25km、42km、60km为节点作网格划分是合理的。研究区域内,秦岭—大别造山带两侧的华北块体与扬子块体有不同的速度异常特征：华北块体地壳速度结构复杂,而扬子块体则相对简单。华北块体地壳内存在较明显的低速异常,而扬子块体则正常或高速异常。自中新生代以来华北块体地壳经历挤压到伸展的强烈变形,而扬子块体相对稳定。华北块体的构造活动依然强烈,表现为频繁的地震活动。华北地块地壳速度结构的主要特征是：①主要构造带（如燕山构造带、太行山山前构造带、汾渭构造带、郯庐断裂带以及秦岭-大别构造带）位于地壳上地幔的低速或高低速过渡区内;②在唐山及附近地区25 km、42 km和60 km深处连续的低速异常,可能意味着上地幔热的物质上涌,到达上地壳的下部后停止上升过程。     

P波走时反演安徽地区地壳速度结构

本文用P波走时反演了安徽地区的地壳速度结构和地壳厚度,对二层模型和三层模型分别进行了计算,对计算结果进行比较,得到了较为可靠的二层速度模型、地壳厚度以及地壳底部P波速度,并对不同模型造成的差异原因进行了分析。     

内蒙古地区地壳速度模型在地震定位中的应用

随机抽取2009—2014年内蒙古地震台网记录的320次地震,应用相同的编目地震震相数据和定位软件(Hyposat定位程序),使用内蒙古地区2015地壳速度模型和华南地壳速度模型,重新进行地震测定,与地震编目结果进行比较,结果指出:1采用内蒙古地区2015地壳速度模型定位残差均值比华南模型降低0.19 s,震中差均值降低1.19 km;2采用2015模型得到的震源深度主要分布于5—25 km,原编目震源深度主要集中在5—10 km;3与内蒙古地震台网目前使用的华南地壳速度模型相比,2015地壳速度模型更符合内蒙古地区地质构造特征。     

天然地震折射与反射速度CT的模型实验

为提高天然地震折射与反射速度CT的精度,我们运用“走时最小纵横波速度层析成像”与“波形基本解纵横波速度层析成像”相结合的方法,反演各层界面形状及各层纵波、横波速度。反演结果图与“正演地球模型剖面图”基本一致。本文在数学上发展了“层析成像”的内容,提出“波形基本解纵横波速度层析成像”基本概念,是天然地震简单模型实验的初步尝试,偏重于理论研究,其理论和方法有一定参考价值。天然地震比人工地震复杂,模型实验不足之处,与实际应用有距离,后续论文将给予补充并处理实际天然地震资料。     

地震走时和航空电磁联合反演三维速度和电阻率

地震走时数据可以反演近地表的速度,但不能反演出隐蔽层和低速层。航空电磁数据可以反演近地表的高电阻率和低电阻率,但是对垂直方向的分辨率低。联合三维地震走时数据和航空电磁数据反演了近地表的速度和电阻率结构,并采用棋盘模型测试和实际数据应用展示了联合反演出的速度模型优于单独的走时反演出的速度模型。结果表明:该算法可以应用到处理数据量大的勘探地震成像中,能提供优化的速度结构。     

天山东北部地震的重新定位和一维地壳速度模型的改善

根据布设在乌鲁木齐市活断层探测区内的流动宽频带地震台阵,结合区域地震台网的走时数据,利用3种不同的定位方法对新疆天山东北部地区(E85°30′～ 88°30′,N43°00′～44°40′) 2004年8月至2005年8月发生的599个地震进行了重新定位.通过比较不同方法的结果合理性,确定了适合于当地震源精定位的程序,并改善了一维地壳速度模型.结果表明:联合使用流动地震台阵和区域台网的资料,显著提高了研究区的地震定位能力,精定位后震中分布图像更加集中,展示出了天山东北部地区更为明显的与活动构造相关的条带状地震活动分布图像,除了一些与已知断层相关的地震事件外,还发现一些有待证实的活断层.     

天山东北部地震的重新定位和一维地壳速度模型的改善

We apply three methods to relocate 599 earthquake events that occurred from August 2004 to August 2005 in the northeastern Tianshan Mountains area ( 85°30’ ～ 88°30’E,43°00’ ～ 44°40’ N ) by using travel times recorded by regional seismic network and 10 portable seismic stations deployed around the Urumqi city. By comparing the reliability of different results,we determined a suitable location method,and an improved 1-D crustal velocity model of the study area. The uncertainty of earthquake location is significantly reduced with combined data of seismic network and portable stations. The relocated events are clearly associated with regional tectonics of the northeastern Tianshan Mountains area, and are also in agreement with the existence of active faults imaged by deep seismic reflection profile. The relocated seismicity discovers some potential traces of buried active faults,which need to be validated further.     

内蒙古地区地壳速度模型研究

依据内蒙古地震台网2009年—2014年4月地震观测报告,获得华南模型定位走时残差,认为华南模型与内蒙古地区地质构造存在一定差异,需要修订、完善。依据地震和爆破震相的线性拟合和折合走时曲线,采用"离散度调整、深度调整和速度值调整"的方法,结合前人研究成果得到初始模型。搜索59次地震Hyposat批处理定位结果,确定最优模型为:v1=6.10 km/s,vPb=6.60 km/s,vn=8.05 km/s;H1=24 km,H2=17 km。对最优模型检验结果显示,华南模型(编目)定位残差均值明显高于最优模型,"最优模型-编目"较"华南模型-编目"震中差均值降低1 km,表明最优模型较华南模型更符合内蒙古地区地质构造特征。     

邯邢地区地壳直达波速度及地方走时表

利用邯郸遥测地震台网1986年1月至1990年6月168个单台记录的34次邢台余震,计算出邯郸至邢台地区的地壳直达波速度分别为V_P=6.OOkm/s、V_s=3.53km/s、V=8.62km/s,波速比V_p/V_s=1.699,并由此制定出适用于本区的地方走时表。结果表明,使用地方走时表较用J—B表处理的资料精度有较明显的提高。     

利用双差走时成像研究青藏高原东缘地壳速度结构

青藏高原东缘断裂密布, 强震频发, 是研究高原侧向挤出及深部孕震环境的理想实验室.为了解龙门山次级块体及其西界龙日坝断裂带在青藏高原东缘隆升过程中的作用, 我们基于四川地震台网64个宽频带地震台在2008年1月至2015年12月期间记录的震级≥3.0地震事件波形, 利用双差层析成像方法揭示了四川盆地及青藏高原东缘的地壳速度结构.结果表明: 夹持于龙门山断裂带(LMSF)与龙日坝断裂带(LRBF)之间的龙门山次级块体, 相对东侧龙门山断裂带和四川盆地呈现明显的低速特征.结合该区域的低阻、低密度结构特征, 以及块体内部、特别是龙日坝断裂带现今地震活动缺乏, 我们推测这是因为该块体"相对较软", 不易脆性破裂产生地震, 在青藏高原东缘与扬子块体西缘强烈相互作用过程中, 该块体主要通过地壳缩短增厚和地表隆升吸收板块挤压造成的累积应变能.依据本文获得的速度等值线变化特征及已有地球物理剖面探测结果, 推测龙日坝断裂带为深部向南东倾斜且向下切入基底, 该断裂倾角较陡, 主要以走滑运动调节应变能, 而东侧龙门山断裂带倾角较缓, 表现为逆冲运动导致的地壳缩短是其调节应变能的主要形式.此外, 据本文多条速度剖面及已有电性剖面、重力异常的联合约束, 我们推测鲜水河、安宁河断裂带均以较大倾角向南东倾斜, 至少延伸至中下地壳.     

由多震相走时和波形作三维地震成像

本项成果包括：提出天然地震走时反演层析成像技术,采用下列方法使得处理结果得以改善：１）利用３２个地震,４０４条射线的Ｐｇ,Ｓｇ,Ｐｍ,Ｓｍ,Ｐｎ,Ｓｎ等震相增加约束条件：２）用已有精度较高的人工地震测深化结果作速度约束;３）用波形反演来修改模型,把波源,介质吸收,散射等物理特征集中反映在记录中,把诸多物理量开发出来互为约束,以修改后的模型再作反演,使解的稳定性大大提高;４）采用最优化过程,选择遗传     

甘青区域地震波走时表的地壳模型的选取

本文汇集了从六十年代末到八十年代初,地震勘探和测震方法给出的甘青地区地壳结构资料,根据地震观测和分析地震波的需求,简化出二十种地壳模型,由三千多个地震P波资料,进行观测走时与理论走时的对比,筛选出编算甘青区域地震波走时表的双层地壳模型:厚度H_1=22km,V_(P1)=6.10km/s,V_(S1)=3.55km/s Ha=29.5km,V_(P2)=6.47km/s,V_(S2)=3.81km/s H=51.5km,V_(Pn)=8.17km/s,V_(Sn)=4.62km/s     

华北北部不同构造单元地壳速度模型——均匀分层介质反射波走时反演的结果

从广义反演理论出发,对多层反射波的走时联合反演,可以同时获得所有的各层速度及厚度参数。其优点是在不需要把问题线性化过程的同时,统一考虑了各层反射波走时的离散对整个地壳模型的影响,又可兼顾观测数据的不同误差分布。本文将该方法进行了数值模拟并应用于华北北部的几个不同构造单元,反演得出了其反射P波速度结构,并与正演结果进行了对比。     

宁夏地区地壳新速度模型在地震定位中的应用

本文利用有限差分法正演和遗传算法反演得到宁夏地区地壳新速度模型, 再将该模型配置到MSDP软件的HYP2000定位方法中。 选用宁夏地区2008年以来地震和爆破资料, 从震中位置、 深度及残差3个方面对新模型和原模型进行定位对比分析。 结果表明: 定位网内地震时, 新模型得到的震中比原模型更接近断层, 震群的深度也与断层分布更为吻合; 运用新模型定位的爆破深度平均为2.8 km, 绝大多数不超过5 km, 落实爆破位置与定位结果差平均为水平2.4 km、 垂直2.6 km, 更符合大多为地表爆破的实际情况。 进一步分析新模型定位的地震深度与宁夏地区地壳速度结构, 发现地震发生在高速-低速转换地区。     

新疆全区和分区地壳速度模型的分析

In this paper, we firstly analyze the ＂3,400 travel time table＂ used for a long time in Xinjiang Seismological Network to obtain the velocity structure models in accord with the table by fitting. Then we fit the velocity of all seismic phases recorded in Xinjiang region in January 2009 ~ December 2013. Simulation analysis is done on the reliability and stability of the velocities, and a concept is proposed for building subarea crustal velocity models according to partitioning of seismic cluster regions. The crustal velocity model suitable for the Yutian area is fitted with the data of all phases of seismic events within a radius of 1 ° around the 2014 Yutian Ms7. 3 earthquake since January 2009, and the model is applied to the relocation of the Yutian Ms7. 3 earthquake and determination of focal depths of the earthquake sequence.     

新疆全区和分区地壳速度模型的分析

首先分析了新疆地震台网长期使用的"3400走时表",并拟合得到了符合该走时表的速度结构模型。然后对新疆地区2009年1月~2013年12月间记录的所有地震震相数据进行了速度拟合,并对速度的可靠性和稳定性进行了模拟分析。提出了根据地震密集区域划分和建立分区地壳速度模型的概念。采用以2014年新疆于田MS7.3地震为中心、半径为1°范围内、自2009年1月以来所有地震事件的震相数据,拟合了适合于于田的地壳速度模型,该模型在于田MS7.3地震的精定位和地震序列的震源深度确定中得到了应用。     

用地震走时反演计算长白山天池火山区二维地壳泊松比

尝试应用一种同时获得地壳二维速度结构和界面形态的地震走时反演算法, 通过分别反演P波和S波速度结构, 计算深地震测深剖面的泊松比分布的方法, 并对长白山天池火山区测深剖面（L1）进行处理解释. 计算表明, 该方法克服了传统基于正演计算方法的诸多缺陷, 是计算测深剖面泊松比分布的行之有效的方法, 特别是在对火山岩浆系统及地壳断裂带研究中具有重要意义. 研究结果显示, 天池火山口下的地壳低速体内有一宽约30 km、 高约12 km的高泊松比异常区, 其泊松比值高于周围介质8％左右, 应为高温熔融岩石介质, 即岩浆囊. 在其上方直至上地壳顶部有一高泊松比条带, 代表了热物质上移的通道. 在其下部高泊松比区域, 局部深达莫霍面形成了地幔热物质底侵的可能通道. 三维台阵观测的层析成像和大地电磁测深研究结果均与上述结论相印证.     

区域地壳速度模型对准确测定地震参数的重要性研究

研究区域地壳速度模型是地震学研究中的经典问题,而震中位置和震源深度的准确确定与地壳速度模型密切相关。论述了中国各区域测震台网速度模型的现状,并分别以福建和内蒙古地壳速度模型的地震定位结果为例,说明合适的地壳速度模型对于准确测定地震参数的重要性。