RIOGRANDE裂谷的地震活动性

自1849年以来,人们就注意到了沿里约格兰德裂谷发生的一系列地震。在1849年到1961年的无地震仪器记录时期,几乎所有地震都是沿裂谷的 Albuquerquc 到 Socorro 的150公里长的地段发生的.但主要是在 Belen 到 Socorro 的75公里长的一段.在此地段上,最显著的地震活动是1906年到1907年的持续时间很长的强地震群。它包括三次中强地震(有感范围125000到24500平方公里).由于1962年开始使用地震仪器,揭示了过去16年裂谷上低水平的地震活动性.平均每年仅有2次 M_L2.4的地震.同时在平原和科罗拉多高原也观测到了类似低水平的地震活动.根据地质资料揭示的两个邻近的自然地理区,在构造上比裂谷稳定得多。由地震仪研究的另一个发现是沿裂谷有一个大的地震空白区。例如从 Socorro 到 Las Cruces,自1962年以来,没发生过 M_L≥2.4的地震。新墨西哥采矿工业学院。Las Alamos 科学实验室和 Albuquerque 地震地质研究窒(U.S.G.S)沿裂谷详细开展的地震研究表明,裂谷内存在着微震活动集中的区域.突出的地段是 Belen到 Socorro 和 Espanola 以西的15公里,这两个地震区可能与中到上部地壳的现代岩浆体有关。LasAlamos 科学实验室研究的一个重要发现是在以破火山口为中心的相当大的区域内缺乏微震活动和在浅部地壳可能有高温显示.裂谷区域微震的合成断层面解表明.在裂谷上普遍存在着走滑断层和正断层,且以后者为主.对于全部断层面解的 T 轴.其平均走向是近乎东西的.沿裂谷空间分布的少量地震表明,在这个时期,裂谷可能没有扩展.在 Socorro 一处的大地测量结果与上述推断相一致.     

由地震折射剖面得到的沿RIOGRANDE裂谷的地壳构造

我们已经在白沙导弹基地沿 Rio Grande 裂谷的轴线向北350km,使用化学炸药作为震源,做了一个40台站的地震折射剖面。其中最好的一段剖面是于一九七六年完成的,它位于新墨西哥州的 Socoro 东南方向大约40km 处,与一九七五年的 COCORP 深反射剖面在距离震源80km 的 Abo Pass 处相交,该剖面的终端接近科罗拉多州和新墨西哥州的边缘。通过对这一剖面的解释得知此地区地壳厚度大约33km,上地幔 Pn 波速度值为7.6km/s(这里对可能的倾斜未做校正)。与之相对应的,过去在科罗拉多州的高原以西和在大平原以东地区所做的有关折射波,面波频散的研究都表明。这些地区的地壳厚度及上地幔的 Pn 波速度都比Rio Grande 裂谷地区大,其中科罗拉多高原地区地壳厚45km,Pn 波速7.8km/s;大平原地区地壳厚50km,Pn 波速8km/s。这些也就意味着:地壳在 Rio Grande 裂谷北新墨西哥州段下要薄10—15km。在我们一九七六年的记录剖面上最引人注目的特点是一个很强的,在20—130km 范围内具有很好相关性的反射相位。该相位是由地壳内部深为21km 的一个主要层位上 P 波的反射而产生的,P 波速度从6.0km/s 到6.4km/s 变化。走时曲线和合成记录的振幅模拟都表明:仅仅 P 波的相对速度差值为0.4km/s 是不足以解释如此强的反射波振幅的。显然在这个反射层中一定要存在一个异常低的横波速度才能与观测结果相适应。因此,这些资料就意味着下地壳层的顶部是一弱刚性带。由 Sanford 在 Socoro 附近所做的微震研究也说明了这个地方可能存在一个岩浆包体,其上表面位于19—20km 深处。在 Abo Pass 西部的 COCORP 观测结果在此深度范围内也已绘制出了一个强反射界面。我们根据 Sanford 东部和南部以及在COCORP 工区主要地震测点得到的资料认为:Socoro 岩浆体实际上应该是地壳内部广为分布的较低刚性岩层的一部分。     

面波频散能量谱计算方法

面波频散能量谱成像精度是近地表横波速度计算的重要影响因素,有效提取面波频散曲线是后续反演地层结构及介质物性参数的重要环节。文中论述了τ-p变换法（τ为垂直波慢度,p为水平波慢度）、高分辨率线性Radon变换法、频率分解法、相移法、f-k变换法（f为频率,k为波数）、SFK变换法和矢量波数变换法等7种不同面波频散能量谱计算方法的基本原理;通过上述方法,对三层速度递增水平层状介质模型正演模拟合成Rayleigh波记录进行频散能量谱计算,并与理论频散曲线进行比较;根据所得频散能量谱,分析不同方法在数据处理过程中的特点与应用差异。结果表明：在提取频散曲线过程中,高分辨率线性Radon变换法和矢量波数变换法提取精度较高,f-k变换法提取精度最低,低频信息与高频信息无法有效识别;SFK变换法、矢量波数变换法、高分辨率线性Radon变换法抗噪性能强;τ-p变换法、f-k变换法、相移法计算速度优于其他方法。     

多层层状介质的瑞利面波频散特性

采用传递矩阵法对多层各向同性的层状弹性固体介质瑞利波相速度频散特性及自由表面的垂直位移强度特征进行研究,便于今后对实测频散曲线有更清楚的认识和更合理的反演解释.设计多组含4层或5层介质的层状介质模型,利用传递矩阵法计算它们的相速度频散曲线、各阶模式的地表垂直位移曲线和其合并化的频散曲线,从而了解含有绝对或相对软弱夹层的地基模型、正常地层顺序地基模型的频散特性.根据模拟计算结果可知,当地层中存在绝对软弱夹层或相对软弱夹层时,其合并化频散曲线一般会出现"之"字形现象,但二者位移曲线的特征是不同的;含绝对软弱夹层时,位移曲线是各模式分段占优,而含相对软弱夹层时,位移主要还是以基阶模式为主;对于多层介质的正常地基模型而言,其位移曲线也主要是以基阶模式为主,但其合并化频散曲线有时也会出现"之"字形现象,这主要与各介质层的层速度等参数有关.     

基于S变换的瑞利面波频散分析

提取面波频散曲线是面波资料处理中最关键的一步。由于时频分析方法的局限,提出了利用S变换进行瑞利面波频散分析的方法,并给出了具体算法。该方法在时间频率域中计算相邻两道面波记录同一频率的时间差,再利用道间距除以该时间差来得到该频率对应的相速度,这样避免了在道间距较大的情况下,传统的相位谱法可能造成相位差的缺陷。通过理论模型和实际资料对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够提高瑞利面波频散曲线的提取精度,而且算法简单,具有一定的实用性。     

面波频散反演地下层状结构的拟牛顿法

由于地下层状结构与面波频散曲线之间是一种高度非线性关系,所以面波频散曲线的反演方法应该采用非线性的反演方法。笔者将目前在最优化问题中得到广泛应用的拟牛顿法应用到瑞利面波频散曲线的基阶模反演当中,取得了很好的效果,并通过实例验证了方法的可行性。     

瑞雷面波频散特征的时频分析方法及应用

在非平稳信号的处理中,信号在任一时刻附近的频域特征都很重要,而时频分析就是处理非平稳信号的重要工具。瑞雷面波在传播过程中发生频散,属于典型的非平稳信号。这里用时窗长度为分析频率分量周期五倍的改进短时傅里叶变换,对面波信号进行分析,得到其时频谱图。瑞雷面波的时频谱图反映出面波中各个频率成份到达接收点的时间,由此可计算出各个单色波的相速度,从而求出面波的频散曲线。根据相速度、频率、波长的关系,最终能够求出工程中常用的速度-深度图。     

中国及邻区的地震面波频散反演

用２４９６个中国数字地震台网（ＣＤＳＮ）和世界数字地震台网（ＧＳＮ）的长周期面波群速度资料,反演得到中国及邻区的不同周期的群速度分布图以及１１４４条纯路径频散曲线。它反映了中国及邻区横向和纵向均存在着明显的非均匀性。周期为３０ｓ的群速度分布图反映了地表的板块构造。     

利用面波频散反演场地参数的Occam法

将Constable等人1987在解释大地电磁测深资料时提出的Occam反演方法应用到面波频散反演之中，其思路是求满足一定的残差条件下的最光滑的模型。从文中反演的几组数据结果来看，该方法在面波反演中的应用效果是令人满意的。     

面波频散反演地下层状结构的蚁群算法

介绍了一种新的算法——蚁群算法的概念和特点,及其在瑞利波反演地下层状结构中的应用,分析了使用蚁群算法应该注意的事项,提出了通过对初步搜索结果中信息素浓度分布曲线的分析,从而修改、缩小搜索范围,以提高反演速度的方法,并对层状介质模型以及实测数据的频散曲线进行反演,验证了方法的有效性。     

辽东裂谷的地质构造演化

本文论述了辽东早元古代沉积盆地是一个大陆型—陆间型裂谷,分析了裂谷的地质构造特征及其演化历史。作者认为辽东裂谷的发生、发展与古郯庐断裂的活动有密切关系,裂谷在空间上分异为三个构造岩相区,其发展是多旋回的,早、晚二期旋回均经历了自拉张裂陷—挤压、隆升的过程,早期旋回形成的建造为辽阳群,晚期旋回堆积了辽河群,裂谷于1700±100Ma时封闭。     

基于Python语言的瑞利面波频散反演实行方案

本文基于 Python 语言构建了瑞利面波频散反演工作流程:①通过pysurf96软件包实现水平层状模型的频散曲线正演;②建立描述频散曲线拟合度的目标函数;③利用scikit-opt软件包中的启发式算法实现频散曲线反演。提出并解决了调用函数过程中所遇到的问题,实验测试表明反演结果可靠,同时具备一定的计算效率。由此实现了搭建基于Python语言的面波频散反演地下层状结构研究平台,为其他研究者依靠开源软件进行反演运算提供了方法支持。最后,通过利用彭一波研究海拉尔盆地背景噪声时提取的频散曲线对地壳以及上地幔结构进行了反演,得到不错的效果。     

半空间垂向非均匀复杂介质面波频散方程

根据工程勘察中的特殊要求,面波方法的理论和应用都要做进一步深入的研究和探讨。本文综合了半空间多层介质的弹性、粘滞性和各向异性三种主要因素,用有限元方法建立了这种复杂介质模式的面波频散方程,并对频散方程的主要特点进行了分析。本文讨论的内容有益于工程勘探中面波勘察技术方法的完善。     

半空间非水平层状介质瑞雷面波的频散方程

由于工程勘察中的一些特殊情况,使面波以往的一些理论和结论受到了不同程度的限制。本文从弹性动力学虚功变分原理出发,在重点分析自由表面外力提供的能量来源时,引入了等效面波(能量)震源概念。然后用有限元法建立了半空间多个非水平层状介质瑞雷西波的频散方程。这项工作有助于面波理论和应用技术的发展完善。     

计算层状介质中轴对称柱面瑞利面波频散函数的δ知阵法

笔者将δ知阵法应用于计算层状介质中轴对称柱面瑞利面波的频散函数，得到了六δ知阵法、五阶δ知阵法、快速δ知阵法3种方法，很好地解决了高频数值精度丢失问题以及高频数值溢出问题，并提出了计算速度，数值计算及工程应用验证了上述方法的有效性，且表明了这些方法也完全适用于平面瑞利面波频散曲线的求取问题。     

一种高频面波频散函数的快速算法—改进的Abo-Zena法

作者在本文中首先介绍了改进的Anas Abo-Zena传递矩阵法面波频散函 数的计算问题。这是一种高频时稳定的算法，适用于一般地基勘查和无损检测的面波频散函数计算。其次，还讨论了用Monte Carlo法求解面波频散函数的问题。并用这种算法和Newton迭代法进行了对比，显示了对于Newton迭代法不能计算的速度逆转剖面（即层速度自上而下逐层减递），Monte Carlo法也适用。     

计算层状介质中轴对称柱面瑞利面波频散函数的δ矩阵法

笔者将δ矩阵法应用于计算层状介质中轴对称柱面瑞利面波的频散函数,得到了六阶δ矩阵法、五阶δ矩阵法、快速δ矩阵法3种方法,很好地解决了高频数值精度丢失问题以及高频数值溢出问题,并提高了计算速度,数值计算及工程应用验证了上述方法的有效性,且表明了这些方法也完全适用于平面瑞利面波频散曲线的求取问题。     

煤层中瑞利型槽波的频散特性

频散是槽波的最大的特征,基于此推导三层对称模型的瑞利型槽波的频散特征方程并绘制出频散曲线,对频散曲线进行研究,讨论地层参数与埃里相频率的关系(影响频散的因素)。通过研究表明,利用已知频散曲线可以进行地层厚度、速度等参数的反演和估算。     

面波多模频散曲线的敏感性及特征分析

面波勘探现在已经被广泛应用于工程选址及地震安全评价等方面,但其大多是针对Rayleigh波的应用,对Love波的关注较少.针对面波信息中的两种主要成份Rayleigh波和Love波对速度递增模型和存在低速层模型进行多模频散曲线的敏感性和特征分析,得到了多模式波对半空间介质模型和多层介质的响应特征,而且还对其基模式波和高模式波在高频和低频上的速度趋势进行了分析,细化了高频时的多模式波的理论最低速,得出了一些具有普遍性的结论,并为面波信息的综合利用提供了有力支持.