华北及周边地区上地幔P波速度结构

本文基于层析成像方法研究了华北及其邻区(30°N~43°N,100°E~130°E)的上地幔P波速度结构.该区域是我国地震活动强烈的地区之一,曾多次发生破坏性地震,地质构造十分复杂.本研究采用中国数字化地震台网1996~2002年和中国科学院地质与地球物理所（IGGCAS）流动地震台阵2001~2003年地震记录中的P波走时,挑选了6870个地震事件,其中包括1382个区域地震事件,5488个远震事件.在对实际资料反演之前,进行了分辨率测试以确定反演结果的可靠性,对反演中不同参数对结果的影响做了分析,以确定最佳的的模型和参数.根据上述分析,以水平方向1°×1°,垂直方向以5 km、15 km、30 km为间隔划分网格,并建立初始速度模型,采用伪弯曲射线追踪方法计算走时和射线路径,通过基于LSQR算法的反演重建了研究区域40 km以下、480 km以上的三维P波速度结构.成像结果显示：（A）研究区域西南部的四川盆地北部在40 km以上为明显的低速异常,40 km以下一直到360 km均为高速异常;（B）华北盆地在90 km之上高速异常比较明显,而在120 km~360 km的深度,低速异常为区域主要特征,它与渤海湾地区的低速区连接,形成地幔楔,随着深度的增加,由于太平洋俯冲板块的影响,华北盆地和渤海湾地区下的高速异常突出.     

双差地震定位法在我国中西部地区地震精确定位中的应用

将双差地震定位法应用于我国中西部地区(21°～36°N,98°～112°E)地震的精确定位,利用该地区193个地震台记录到的、发生于1992～1999年的10057次地震的79706条P波震相读数资料和72169条S波震相读数资料,经重新精确定位,得到了其中的6496次地震的震源参数,定位结果显示了我国中西部地区地震震源分布的更加精细的图象;在许多地震带,地震震中具有更加明确的条带状分布的图像,揭示出该地区的地震活动与活动构造的密切关系。定位结果得出我国中西部地区地震的震源深度较浅,绝大多数地震(91％)的震源分布在20km深度内,表明我国中西部地区发震层位于地壳的中、上部,厚度不超过20km。     

地震台网的震中定位精度判据

用已出版的地震报告中的数据对震中精度进行了可靠且保守的估计。因为大量的地震研究依赖于地震定位报告,所以要估算地震定位误差。地震定位和参数估算大多数都是通过传统的线性反演方法用一维地球模型计算走时来获得。假设误差是高斯分布、零均值和不相关的,报告给出的定位结果是不精确的。遗憾的是,这种假设通常情况下是不成立的,特别对高置信度而言,不能真实估算定位误差。研究发现,地震定位精度与地震台网的几何形状紧密相关。我们利用两个确定震中位置的爆破形成近震台网(0°~2·5°)的定位判据。利用蒙特卡罗模拟台网几何,我们发现当近震台网符合以下判据时近震台网定位能精确到5km之内,具有95%的置信度:(1)250km以内有10个或更多的台站;(2)方位角小于110°;(3)次级方位角小于160°;(4)30km以内至少有一个台站。为得到近区域台网(2·5°~10°)、区域台网(2·5°~20°)和远震台网(28°~91°)的地震定位精度判据,我们使用了大量定位很好的地震和核爆炸数据。当超过局部范围时,我们发现次级方位角足以控制定位精度。当次级方位角超过120°时,定位误差将增加。当台站覆盖的次级方位角标准小于120°时,近区域台网的定位精度为20km,具有90%的置信度,区域台网和远震台网的定位精度为25km,具有90%的置信度。     

不完全投影场合中图象重建和反演问题

本文讨论了三种情况下由不完全投影所获观测数据以进行图象重建的反演问题:一)根据地震台观测到地幔透射纵波P的振幅对周期的比值,地震面渡振幅、周期的比值,以求得地幔中地震波品质因数Q值的球谐函数的系数,从而拟合出地幔范围地震渡Q值的三维图象;二)用地震面波观测的振幅A对周期T的比值,采用某种先验知识以扩充不完全的观测资料,从而获得地壳面波品质因数Q值的分布图象;三)在有限角度内[θ,π—θ]范围中拥有数据,而在|φ|≤θ范围缺乏数据的情况下,如何进行图象重建的计算问题,给出了有关的数学表达式,这样的计算一般称为限角问题。不完全投影图象重建问题是地球物理反演工作中常常碰到的问题,本文试图就这个问题作些探讨,现分三个部分进行。     

《CT理论与应用研究》杂志新刊标和地幔速度模型的说明

在《ＣＴ理论与应用研究》杂志１９９４~２００１年本杂志“刊标”的基础上,在其上方增加了象征三维体视学成像的三角形四面体的透视图;该刊标的右下侧为医学断面成像扫描仪(包括各种Ｘ－ＣＴ机与核磁共振ＭＲＩ扫描仪等);其左下侧为三维地幔速度模型和地球核的示意图,切出有两个地幔剖面,表示纵波速度二维变化的剖面。该速度剖面系根据赵大鹏教授的理论和计算方法,按照地球上的两个大圆弧做计算和绘制的彩色图,排在本期封４:第一大圆弧,从北极经西巴基斯坦(２８°Ｎ, ６４°Ｅ)到马尔代夫群岛(３°Ｎ,７３°Ｅ);第二大圆弧从马尔代夫群岛点(３°Ｎ,７３°Ｅ)连接巴布新几内亚之南点(１２°Ｓ,１５０°Ｅ),来计算两剖面速度分布并作图的结果,其具体分布参见封４的两条彩色剖面和相应的地理位置图。由于赵教授这篇论文[１]在中国国内只有很少数图书馆收藏,在Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ的ＥＰＳＬ网站上一般人只能查到摘要,本刊对于该地幔速度模型的制作方法和所用数据资料,该模型的优越性和特征进行了叙述,他所用的地震事件数目,多达７１２８个;用于层析反演成像的震相到时数多到近一百万条。该速度如下的特点:在所采用的速度结构中,包含用几个复杂形状的地质速度界面,如莫霍面,以及下沉板块的分界     

中国南北带地壳上地幔三维面波速度结构和各向异性

本文用长周期763地震仪面波群速度资料反演了中国南北带及邻区的三维速度结构.其中采集238条瑞利波和358条勒夫波混合频散曲线,使用均等显示滤波方法,并以4°×4°为一格将我国境内分为147格.用随机逆反演方法得到了研究区16格的纯路径频散.面波速度结构及演结果表明:1.莫霍界面深度一般在40—50km之间,最深达65km.总趋势是从东到西加深,且在南北带西侧南北两端向中部明显加深,东侧变化小.2.地幔顶部普遍出现很厚的低速层,上界面一般埋深60—80km.上地幔顶盖厚度一般为20—60km,速度为4.30—4.50km/s.3.研究区普遍存在各向异性,而且勒夫波和瑞利波速度的差值(V_(SV)—V_(SH))的绝对值随深度有增大的特点,在南北带南部和西北部V_(SV)—V_(SH)各向异性现象更为明显.     

据地壳速度结构推测1668 年山东郯城8½级大地震震中

分析了1668 年山东郯城8?级大震区附近地壳深部结构特点,以天然地震走时层析成像得到的三维地壳速度结构,主要以中地壳低速层和莫霍面深度为依据,对34°～36°N,118°～119°E区间按经、纬度和斜向扫描,得到相应地壳速度剖面。对比结果,获得与该地震深部结构特点一致的区域,推测震中范围位于34.8°～35.2°N,118.2°～118.7°E,较合理的震中位于35.1°N,118.6°E,震源深度约20km。     

地震滑动时空分布的合成孔径雷达干涉测量、全球定位系统、远震和强震数据的联合反演:在1999年伊兹米特主震中的应用(一)

通过合成孔径雷达(SAR)干涉测量和全球定位系统(GPS)数据的反演,并结合远震宽频带和近场强震记录,研究了1999年8月17日伊兹米特地震滑动的时空分布。地表位错是作为附加的约束使用的,特别着重分析了不同数据集的分辨率。我们使用了四段有限断层模型和非线性反演方法,允许滑动的幅度、方向和持续时间以及破裂速度是可变的。通过人工合成数据的反演我们发现,最佳空间分辨率可出现在断层模型的上半部(上部12kin),那里,干涉测量的合成孔经雷达数据覆盖好(破裂的西半部),并接近GPS和强震台站。发现远震数据的分辨率较低,它相当均匀地分布在断层模型中。与分别反演相比,把所有数据集进行联合反演能提高分辨能力,并可以对滑动的时空分布给出相当好的描述。我们的研究显示了在评估地震动态模型的可靠性中分辨率检验的重要性,并证实了单一类数据的极好拟合不一定就意味着完好地恢复地震的动态特性。伊兹米特破裂几乎是纯右旋走滑的,以中心凹凸体的双侧破裂占优势,该凹凸体的位置在29.7°E(格尔居克市以西约10km)和30.5°E(萨潘贾湖东边)之间,在深为6～12 km的范围其滑动达到6～8 m。发现破裂的西端在亚洛瓦市附近,但大幅值的滑动结束在29.7E(赫赛克三角洲以东10 kin)附近。满足所有数据集的第二个人幅值滑动区,位于朝迪兹杰市方向的更东部,具体是在30.7°E和31.1°E之间(卡拉德尔和迪兹杰断层)。这一东滑动区由一个滑动明显减少的区域把它与中心主凹凸体分开,数据很难约束它,然而,迪兹杰市附近的强震台站帮助测定了31.1°E附近6～12 km深的大滑动区的位置。由联合反演得到的总地震矩为2.4×10~(27)dyne cm。大部分能量在小于15s的短时间内就释放了,这与中心凹凸体的双侧破裂相一致。破裂传播相对来说是均匀的,并快速向西传播,破裂速度接近3.5 km/s。向东传播的大滑动初期比较慢,但在破裂成核后10s的短时间内加速。15s后,向东传播的速度减小到小于2 km/s,在20s以后,破裂以振幅来说几乎消失。然后破裂传播在最东的卡拉德尔断层和迪兹杰断层段继续进行,位置在30.7°E以东,传播时间从22s到50s。对本研究中所考虑波形的模拟,不需要超剪切破裂传播。3个月之后发生的迪兹杰地震(1999年11月12日,M_w7.2)的震源位置紧挨着伊兹米特地震最东滑动区。     

用CAP方法反演2010年6月5日山西阳曲M_S4.6地震震源机制解

利用CAP方法反演了2010年6月5日阳曲MS4.6地震震源机制解,得到震级MW为4.5,节面I走向213°、倾角47°、滑动角-161°,节面II走向109°,倾角76°,滑动角-44°,属于倾滑型;精确定位显示震中处于石岭关隆起区,CAP反演和精定位结果推断本次地震的震源深度为17～20km。震源机制解节面参数与震中附近的山根底断裂和系舟山西麓断裂产状存在差异,这两条断裂不是阳曲地震的发震断裂,由于现场野外地质考察未发现地表断裂,不排除本次地震为隐伏断层活动的结果。     

利用层析成像研究青藏高原叶城-狮泉河地区深部构造

位于青藏高原西部的叶城-狮泉河地震探测剖面, 始于塔里木盆地南缘, 穿越西昆仑造山带, 终止于喀喇昆仑山东侧. 本文作者利用天然地震体波完成了该区的三维走时残差反演, 勾划出了青藏高原西北部的深部构造格局. 获取了塔里木岩石圈以约40°倾角向南俯冲到西昆仑造山带之下约280 km的层析图像; 地表出露的地体边界在层析图中均有显示, 并能追踪到其向深部延续的清晰图像. 尤其是发现了空喀山断裂与康西瓦断裂在200 km深度下有相交的趋势. 该区段也正是地震活动的主要地带.     

安徽省中西部地区地应力状态探测与地震危险性研究

通过对安徽省中西部的淮南地区及阜阳、六安、蚌埠、合肥部分地区(116.0°-117.5°E,31.7°～33.0°N)地下应力状态的探测,获取了地下5 km,7 km和10 km 3个不同深度的地应力探测资料;绘制了地下5 km,7 km和10 km地应力等值线图,地应力等值线三维立体图和地下5 km截面地应力探测解译地质图;圈定了探测区及其周边未来可能发生地震的危险区,对该地区的地震危险性作了较深入的研究。     

震波射线层析图象技术在地震地质与大地构造研究中的意义

本文概述了美国地球物理联合会1984年春季年会上首次举办的“震波射线层析图象技术和三维方法”专题讨论会有关文献的内容。震波射线层析图象技术利用近年来日益增多的地震数据,用新的计算技术求得三维图象的地震波速构造,使之满足各种约束条件。求得全球各种地幔深度范围的三维波速分布,并与现行的板块构造分布图作对比,结果表明,在大部分构造活动区,裂谷带、火山区和大洋中脊下面的震波速度是慢的,而地台区下面的波速是快的,另有一些地区的波速分布表现了一定的特殊性,值得进一步研究。谷本等得出的地幔对流图为板块大地构造研究提供了新的定量基础。震波射线层析图象技术已成为研究地球内部物理、化学性质的重要手段。     

中-俄边界连续发生强烈地震

据我国地震台网测定,2003年北京时间9月27日、9月28日和10月1日,在中-俄边界分别发生7.9级地震(49.9°N,87.9°E)、6.9级地震(50.0°N,87.9°E)和7.3级地震(50.1°N,87.8°E)。这3次地震震中位于俄罗斯境内,距中-俄边界约80km,距我国新疆维吾尔自治区阿尔泰市约230km。新疆北部有强烈震感,地震造成2乡镇32家民房受损。许力生研究员利用CDSN的7个台站的数字波形资料反演了这3次地震的震源参数,结果如下。     

用P波波形资料测定中强地震震源过程的方法

本文系统地介绍了综合利用不同震中距离范围(3°—90°)长周期P波波形,用理论地震图波形拟合和反演求解中强地震断层面解的原理和方法。根据地球介质对在不同震中距离范围的地震波的影响,将震中距离划分为:(1)区域地震范围(3°<△12°);(2)上地幔范围(15°<△<30°);(3)远场范围(30°<△<90°)。在不同的震中距离范围内采用了不同的简化地球模型。文中介绍了利用广义射线理论计算地球介质响应的方法,给出了适合中国大陆地壳上地幔结构的Pnl波与上地幔响应的数值例子。波形拟合采用试错法和线性反演方法。在反演求解过程中,误差函数是由观测记录与理论地震图的相关系数决定的,它强调波形间的拟合,但对地震波振幅的绝对大小不敏感。这个线性反演方法比较适合地震记录的实际情况。文章还扼要地介绍了基于上述方法建立的用P波波形资料测定中强地震震源过程的人机交互系统STEP-1的特点。     

2022年1月23日青海德令哈MS5.8地震全矩张量反演及发震构造初步分析

基于青海和甘肃区域地震台网记录的宽频带地震波形和震相观测数据,利用近震全波形反演方法和双差定位方法分别对2022年1月23日青海德令哈M_S5.8地震进行全矩张量反演和地震序列重定位研究。矩张量反演结果表明主震为一次典型走滑型地震,最佳断层面节面Ⅰ走向78°、倾角88°、滑动角－22°,节面Ⅱ走向169°、倾角68°、滑动角－177°,矩心深度为9 km,矩震级为M_W＝5.5。定位结果显示余震优势展布方向为NNW－SSE,长度约16 km,余震震源深度优势分布在7～12 km之间。综合分析表明,节面Ⅱ与余震精定位所勾勒出的断层面走向和倾向较为一致,推断NNW走向的断层面为可能发震断层面,认为德令哈地震是发生在祁连山断裂带的向W倾、倾角约为68°的右旋走滑断裂上。在印度板块向欧亚板块俯冲挤压作用下,青藏高原东北部构造块体应力不断积累,造成祁连山断裂带内断层失稳而发生此次青海德令哈M_S5.8地震。     

2014 年新疆于田MS 7. 3 地震矩心矩张量快速测定

基于中国大陆中强震自动矩张量测定系统,采用虚拟中国地震台网记录的近震波形(震中距4° ～ 12°),反演了新疆于田MS7. 3 地震的矩心矩张量。结果显示,地震发震断层面参数分别为走向243° /倾角70° /滑动角－ 18°,表现为1 次左旋走滑为主兼有少量正倾滑分量的事件。矩心在水平方向上位于震中(36. 123°N,82. 499°E)以东约13 km,矩心深度约10 km。总标量地震矩M0为3. 05 × 1019N·m,换算成矩震级MW6. 92,推断震源破裂时大部分能量释放的持续时间约14s。同时探讨了自动矩张量测定系统在未来地震灾情预判中的重要作用。     

应用远震有限频率层析成像反演中国东北地区上地幔P波三维速度结构

选取黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古区域地震台网,以及NECESSArray流动台阵记录的223个远震事件的波形资料,采用多道互相关方法得到了22569个P波相对走时数据,并计算了相应的走时灵敏度核,应用有限频率层析成像反演得到中国东北地区上地幔600 km以上的P波三维速度结构模型,利用检测板评估了反演结果的分辨率。结果表明,松辽盆地下方80～200 km的深度上呈主体的低速异常,与这一地区上地幔浅部的高地温值和低密度的特征相互对应,可能暗示了部分熔融的地幔。南北重力梯度带两侧的速度结构明显不同,这一差异可以延伸到200 km以下,表明在中国东北地区南北重力梯度带有可能是一条上地幔内部结构的变化带,或是深部结构的分界线。长白山火山区下呈大范围的低速异常,并可从上地幔浅部延伸到地幔转换带中,推测此低速异常可能反映了地幔转换带内上涌的热物质,上涌的原因则主要是受到太平洋板块俯冲运动的作用。     

震后GPS观测数据揭示的日本M_W9.0地震周边地区地幔黏滞性结构垂向变化

本文利用大范围的震后GPS数据和黏弹性球形地球位错理论,定量研究了日本M_W9.0地震周边地区地幔黏滞性结构的垂向变化.首先结合陆地和海底的GPS观测数据,以及基于球形地球位错理论格林函数和贝叶斯反演方法,反演了该地震的同震滑动分布,发现其最大错动量高达59m.然后在均一地幔黏滞性结构的假设前提下,确定了震源周边地区地幔黏滞因子的最优解,发现依据该地幔黏滞因子获得的理论远场震后位移和GPS观测结果之间的均方根误差高达0.81cm,不能解释远场观测结果.为解决上述问题,本文对震中周边地区地幔黏滞性结构沿垂向方向进行分层,建立了一个随深度变化的地幔黏滞性构造模型,然后综合利用远近场的GPS数据对该地区地幔黏滞因子进行反演研究,结果表明,震源周边地区岩石圈弹性层厚度最优解为40km,40～220km深度的地幔黏滞因子最优解为6×10~(18)Pa·s,220～670km深度之间的地幔黏滞因子最优解为1.5×10~(19)Pa·s.上述地幔黏滞性构造使远场的均方根误差降为0.12cm,仅为利用均一地幔黏滞性构造所得均方根误差值的15%,大大提高了远场模拟结果的准确性.最后,观测值和模拟值之间的均方根误差分析表明,近场震后形变数据主要约束浅层的地幔黏滞性结构,而远场震后形变数据主要约束深部的地幔黏滞性结构.     

利用地方震、远震走时和面波数据联合反演日本俯冲带P波和S波层析成像

通过最新收集的大量高质量的地方震和远震事件的到时数据进行联合反演,我们确定了日本俯冲带约700km深度的P波和S波速度层析成像。我们还使用远震瑞利波的振幅和相速度,确定了日本及其附近海域下方20~150s周期基阶瑞利波的二维相速度图像。研究区精细三维S波层析成像可通过地方震和远震事件的S波到时,及瑞利波相速度数据进行联合反演得到。我们的反演结果揭示:一维原始速度模型中,俯冲太平洋板块和菲律宾海板块呈现明显的高速区。在板块上方的地幔楔和太平洋板块下方的地幔中存在显著的低速异常。俯冲板块和周围地幔之间速度有明显的差异,表明温度、水含量和/或部分熔融程度有显著的横向变化。地幔楔低速异常是由板块脱水作用和地幔楔拐角流造成。在日本东北太平洋板块下方显示片状的低速区,这可能反映了地幔深部热上涌以及地幔柱软流圈的俯冲作用。我们的结果表明不同的地震数据联合反演,对于得到地壳和地幔可靠的层析成像图像是非常有效和重要的。     

基于地震活动性资料估计海原断裂倾角

本文以海原断裂带区域活动构造为基础,将海原断裂划分为西、中、东3段.基于1999年12月26日至2010年7月26日间的精定位小震目录,估计了海原断裂带各段的倾角.考虑海原断裂沿走向可能存在南倾与北倾两种情况,将倾角的范围设置为.首先运用网格搜索法确定了平面断层模型,其次以特征深度节点为基础数据运用多项式构建了曲面断层模型.结果表明：当进行平面拟合时,海原断裂西段与中段、东段的倾向不同,西段为南倾,其倾角值为71°,而中段、东段为北倾,其倾角值分别为72°、65°,各段的倾角值均由地表以下8 km地震资料确定.当进行曲面拟合时,在8 km深度以内海原断裂西段、中段、东段的倾角均处于80°左右,即接近陡立.西段的倾角在深度为9 km处出现转换,之后倾角接近陡立;中段的倾角在深度为16 km处出现转换,之后倾角逐渐减小,当深度为18 km时倾角为30°;东段的倾角在深度为11 km处出现转换,倾角为42°,在深度为16 km处出现第二次转换,倾角为55°,之后倾角逐渐减小.结合震源机制解和大地测量观测资料反演拟合的合理性,验证了本文所估计倾角的可靠性.