用面波方法研究中国大陆中东部及海域壳幔速度结构

利用时频分析方法（FTAN）测量基阶Rayleigh面波群速度频散资料,在纯路径频散反演时,将方位各向异性计算在内,反演获得中国大陆中东部及海域地区（20°-45°N,110°-130°E）8-200 s共28个周期的Rayleigh面波群速度空间分布图像.研究表明,研究区域Rayleigh面波群速度分布与已有地质构造特征具有较好的相关性.     

基于背景噪声的宁夏及邻区瑞利波层析成像

In this article,the vertical components of the continuous waveform data of 90 seismic stations in Ningxia and its adjacent regions recorded from January 2012 to December 2013 are used to obtain the Rayleigh surface wave group velocity dispersion images in the study area( 101°- 112°E,31°-42°N) according to the method of noise imaging,with period between 6s - 50s and resolution of 0.5°. The Yinchuan basin in the 6s - 26 s period obviously shows a low velocity anomaly,which is not uniform and has a tendency to gradually weaken; the Guanzhong Basin in 6 s-22s shows a strip of low velocity anomaly and demonstrates a transverse inhomogeneity,where velocity in the southeast is slightly faster than that in the northwest. In the 30s - 50s period it shows that in the Yinchuan graben basin and its southern area,there is a large low velocity anomaly area,which moves from northeast to southwest. It shows that between the main active tectonic zones,like mountains and basins,there are obvious geomorphologic boundaries. For example,the deep fault near Liupan Mountain is the dividing line between two large tectonic units of eastern and western of China. The inversion results have good correlation with the geological structure and the stratigraphic landform. The results are consistent with the results of artificial seismic section tomography across the basin. It provides an important basis for the dynamics of active tectonic zones and the mechanism of earthquake occurrence in this area.     

中国大陆及其邻域地壳上地幔速度结构的面波层析成像研究.

利用中国数字化地震台网（CDSN）11个台站和IRIS在中国周边的12个数字地震台站的长周期瑞利面波资料，根据面波群速度层析成像方法反演得到的10～92ｓ周期范围内的25个中心周期的群速度分布资料，用光滑约束的遗传算法反演得到了中国大陆及其邻域的地壳上地幔横波三维速度结构；给出了沿北纬30、38两条东西向剖面和沿东径90、120两条南北向剖面的地壳上地幔横波速度结构，并在４个不同深度的水平切片上展示了中国大陆及邻域的横波速度分布图象．      

基于背景噪声的宁夏及邻区瑞利波层析成像*

使用了宁夏及邻区90个地震观测台站资料,反演得到了该区高分辨率的瑞利面波层析成像结果。选用2012年1月至2013年12月的垂直分量连续波形数据,通过对台站对间进行波形互相关和叠加运算,得到各台站对间的经验格林函数,使用CPS(Computer Programs in Seismology)软件测量得到了4005条瑞利面波群速度频散曲线。选取信噪比大于10的经验格林函数对频散曲线进行了筛选,提取了3182条台站对间的频散曲线,反演得到了研究区周期6~50s,分辨率达0.5°×0.5°的瑞利波群速度分布图像。银川盆地在6~26s为明显的低速异常,且盆地内部的低速异常呈现出不均匀的减弱趋势;关中盆地在6~22s为条状低速异常,呈现出东南部的速度略强于西北部的横向不均匀性;在30~50s呈现出在银川断陷盆地及其以南存在一自北东向西南走向的大区域低速异常区,且表现出山地与盆地之间的主要活动构造带存在明显的地貌界线,即六盘山附近的深大断裂是中国东西两大构造单元的分界线。反演结果与研究区地质构造特征、地层地貌具有较好的相关性,且和银川盆地与穿过盆地的人工地震剖面结果吻合,为该地区活动构造带的动力学和强震发震机理研究提供重要依据。     

云南地区背景噪声层析成像

选取云南省区域台网46个地震台从2007年11月—2009年10月的宽频带噪声数据, 通过互相关方法获得经验格林函数, 采用自适应时频分析方法获取相速度频散曲线, 并且反演得到8—40 s的相速度分布图. 研究结果表明： 云南地区短周期相速度低速异常与地表断裂带分布和沉积层厚度密切相关; 在短周期相速度分布图上, 红河断裂南北段呈现差异, 表明红河断裂南北段周边介质存在物性差异, 这可能是造成地震活动南北差异的主要原因; 长周期相速度分布图显示, 红河断裂和小江断裂带存在低速异常, 可能是切穿地壳的超壳断裂, 该低速异常可能与深部热作用有关; 红河断裂和小江断裂带交汇地区存在高速异常, 该高速异常体对川滇块体深部介质向南运动可能起到了阻挡的作用. 本文结果为下一步反演云南地区的三维剪切波速度结构奠定了基础.     

川滇地区基于背景噪声的三维剪切波速度成像

川滇地区位于中国大陆西南部,其西部是活跃的青藏高原,东部是稳定的扬子地台,地质构造活动与印度板块和欧亚板块的强烈碰撞作用密切相关,是世界上最复杂的构造区之一。由于复杂的地质构造,该地区也是中国大陆地震活动性最强的区域之一,历史上发生7．0级以上地震44次,8级以上地震4次。川滇地区作为青藏高原与扬子板块之间的过渡带一直是科学家研究的重点区域。剪切波对于地下流体、深部温度变化和介质性质十分敏感,     

用数字台网的面波资料研究中国大陆的地壳上地幔结构

本文采用适配滤波频时分析技术对中国数字地震台网记录的长周期面波资料进行处理,获得了路经中国大陆的23条波路径的基阶瑞雷面波群速度频散曲线,频散曲线的周期从10.5秒至150秒。使用HARKRIDER面波反演程序反演了各条波路径的平均地壳上地幔结构。所得模型直至230km。深处仍有较好的分辨。根据所得结果将中国大陆划分为四个构造单元。各构造单元之间差异明显且在某些单元内部横向变化也很显著。     

中国大陆及其邻域的瑞利波群速度分布图象与地壳上地幔速度结构

利用中国数字化地震台网（CDSN）11个台站和周边地区的11个IRIS数字化地震台站记录的长周期面波资料,用多重滤波方法测定了在647条不同路径上周期从10～92ｓ的基阶瑞利波群速度频散曲线．采用Dimtar Yanovskaya方法,反演得到北纬18～54、东经70～140范围内,25个中心周期的群速度分布图象．结果表明：在10～15.9s周期范围内,群速度分布存在着明显的横向不均匀性．其分区分块特征与大地构造单元有着密切的对应关系,两个明显的低速区域分别位于塔里木盆地和东海及北部邻域;从21～33ｓ逐渐显示出深部构造块体的格局;在36.6～40ｓ周期附近的群速度分布图象中,十分清晰地显示出中国大陆岩石圈结构的分区特征,南北地震带、青藏高原、华北、华南块体及东北地块的边界非常明显．本文给出了沿30N、38N 纬线和沿90E、120E 经线剖面的群速度随周期分布图象．在这些剖面上,较明显地展示出中国大陆及其邻域地壳上地幔速度结构的基本特征．各构造块体的深部速度结构差异较大,在青藏高原东部地区的地壳中部存在局部低速区域;塔里木盆地、扬子地台的上地幔速度较高,显示出稳定地台特征;华北平原上地幔低速层的埋深浅、厚度大;东海及日本海的上地幔速度较低,这可能与菲律宾板块下插产生的摩擦热与喜山期以来受强烈拉张有密切的关系．     

中国大陆背景噪声强度时空分布

使用中国地震台网888个宽频带地震台站2010年1月至2011年6月记录的连续波形垂直向分量, 进行了中国大陆背景噪声强度时空分布研究, 得到了中国大陆周期为10 s的背景噪声强度的时空分布图像。 背景噪声强度的时间分布具有一定的季节性和周期性变化特征, 研究表明2011年1~3月间的背景噪声强度最高。 背景噪声强度空间分布显示, 中国大陆背景噪声强度呈现明显的分区特性, 其分布与地质结构无明显相关性, 表明背景噪声场的强度高于场地效应。 其中, 东南沿海地区的背景噪声强度最大, 向内陆地区逐渐衰减, 至青藏高原地区背景噪声强度减至最小。 这种方向性的强度分布很可能与菲律宾和太平洋的潮汐等因素有关, 受印度洋的影响不大; 而到新疆地区, 背景噪声的强度又有一定程度增加, 表明这一地区的背景噪声主要不是来源于中国东南海域, 而是来自于欧亚大陆内部。 本研究得到的背景噪声强度可以为多个地区的微震强度提供基础数据资料, 也可以为背景噪声互相关的地震学研究提供参考。 更为重要的是, 还可以为基于背景噪声提取面波衰减研究提供基础数据, 进而实现从背景噪声中提取面波衰减。     

基于背景噪声的川滇地区勒夫波层析成像

本文选取了川滇地区98个固定台站记录到的三分量地震背景噪声数据,采用互相关方法提取了勒夫波互相关函数,并利用自适应时频分析方法获取了勒夫波群速度频散曲线,经反演得到周期为8—30 s的勒夫波群速度分布图像.层析成像结果显示:短周期的勒夫波群速度分布图像呈明显的横向不均匀性,且与地表地质和构造特征基本一致,其中四川盆地呈不均匀的低速异常,盆地内成都平原地区的群速度相对低于盆地中部的丘陵地区,速度分界线为遂宁与峨眉山之间的连线,四川盆地内的群速度变化反映出沉积层厚度的变化情况;攀枝花地区呈高速异常,可能与古地幔活动有关,幔源物质以侵入岩和底侵岩浆的形式停留在地壳的不同深度,从而形成高速异常的特征.本文结果为了解川滇地区的构造运动提供了地震学线索,并为下一步研究地壳径向各向异性奠定了基础.      

新疆地区环境噪声层析成像研究

本文利用北京大学宽频带流动地震台阵和新疆地震监测台网12个月连续地震记录数据,采用环境噪声层析成像方法获得了新疆地区的周期从10~35 s范围内的瑞利面波相速度异常分布图像.研究结果与地表地质构造相一致,新疆地区的天山、两盆大地构造与瑞利面波相速度异常有较好的对应关系.短周期10~20 s的图像显示两个盆地内都呈现低速异常,对应盆地较厚的沉积层.中长周期25~35 s的层析成像结果显示东西天山地区存在明显异常差异.本文获得的新疆地区地壳和上地幔相速度结果,也为进一步结合传统天然地震面波成像方法,最终获得新疆地区的三维剪切波速度结构奠定基础.     

Three dimensional shear wave velocity structure of the crust and upper mantle beneath China from ambient noise surface wave tomography

We determine the three-dimensional shear wave velocity structure of the crust and upper mantle in China using Green's functions obtained from seismic ambient noise cross-correlation.The data we use are from the China National Seismic Network,global and regional networks and PASSCAL stations in the region.We first acquire cross-correlation seismograms between all possible station pairs.We then measure the Rayleigh wave group and phase dispersion curves using a frequency-time analysis method from 8 s to 60 s.After that,Rayleigh wave group and phase velocity dispersion maps on 1° by 1° spatial grids are obtained at different periods.Finally,we invert these maps for the 3-D shear wave velocity structure of the crust and upper mantle beneath China at each grid node.The inversion results show large-scale structures that correlate well with surface geology.Near the surface,velocities in major basins are anomalously slow,consistent with the thick sediments.East-west contrasts are striking in Moho depth.There is also a fast mid-to-lower crust and mantle lithosphere beneath the major basins surrounding the Tibetan plateau (TP) and Tianshan (Junggar,Tarim,Ordos,and Sichuan).These strong blocks,therefore,appear to play an important role in confining the deformation of the TP and constraining its geometry to form its current triangular shape.In northwest TP in Qiangtang,slow anomalies extend from the crust to the mantle lithosphere.Meanwhile,widespread,a prominent low-velocity zone is observed in the middle crust beneath most of the central,eastern and southeastern Tibetan plateau,consistent with a weak (and perhaps mobile) middle crust.     

东北地区背景噪声的Rayleigh和Love波相速度层析成像

本文利用中国数字地震台网位于东北地区的122个宽频地震台站的18个月记录的三分量连续地震噪声数据,采用互相关方法提取了Rayleigh和Love波经验格林函数,并利用时频自动分析技术获取了相应的相速度频散曲线.通过反演频散曲线,获得了Rayleigh和Love波周期为8~35 s的二维相速度分布.结果表明,东北地区相速度的分布存在横向和垂向的不均匀性.短周期的相速度分布同地表地质构造密切相关,松辽盆地及山间沉积盆地呈现低速异常,而大兴安岭、小兴安岭及东部的一些山岭显示高速异常.随着周期的增加,位于中间的松辽盆地变为高低速相间,两侧的造山带呈现低速异常.这种异常的转变,可能是受构造活动或者莫霍面深度的影响.另外,在周期为20~35 s 频段内,Rayleigh和Love波同一周期的相速度在松辽盆地和位于吉林地区的郯庐断裂带表现不一致,表明可能存在径向各向异性.     

Shear velocity structure of crust and uppermost mantle in China from surface wave tomography using ambient noise and earthquake data

We present a 3D model of shear velocity of crust and upper mantle in China and surrounding regions from surface wave tomography.We combine dispersion measurements from ambient noise correlation and traditional earthquake data.The stations include the China National Seismic Network,global networks,and all the available PASSCAL stations in the region over the years.The combined data sets provide excellent data coverage of the region for surface wave measurements from 8 to 120 s,which are used to invert for 3D shear wave velocity structure of the crust and upper mantle down to about150 km.We also derive new models of the study region for crustal thickness and averaged S velocities for upper,mid,and lower crust and the uppermost mantle.The models provide a fundamental data set for understanding continental dynamics and evolution.The tomography results reveal significant features of crust and upper mantle structure,including major basins,Moho depth variation,mantle velocity contrast between eastern and western North China Craton,widespread low-velocity zone in midcrust in much of the Tibetan Plateau,and clear velocity contrasts of the mantle lithosphere between north and southern Tibet with significant E–W variations.The low velocity structure in the upper mantle under north and eastern TP correlates with surface geological boundaries.A patch of high velocity anomaly is found under the eastern part of the TP,which may indicate intact mantle lithosphere.Mantle lithosphere shows striking systematic change from the western to eastern North China Craton.The Tanlu Fault appears to be a major lithosphere boundary.     

基于背景噪声研究华北克拉通中部Rayleigh波相速度和方位各向异性

基于中国地震科学台阵探测项目在华北中部布设的306个台站记录的波形数据,利用背景噪声层析成像方法开展了 Rayleigh波相速度和方位各向异性研究.结果显示,短周期的相速度异常及其方位各向异性主要与地表构造相关,盆地表现为低速异常,造山带表现为高速异常,快波方向主要表现为NE-SW向,与断层走向以及构造单元走向一致.在...     

华北地区勒夫波噪声层析成像研究

利用华北地震科学台阵200个流动地震台站、14个月的连续波形数据,通过互相关方法提取了勒夫波的经验格林函数,使用多重滤波方法测量了5229条勒夫波的群速度频散曲线,采用噪声层析成像方法得到了研究区域4~30 s的勒夫波群速度分布图像,横向分辨率在多数区域可以达到0.25°×0.25°. 层析成像结果显示,短周期的群速度分布特征与地表地质和构造特征基本一致,华北盆地和山西断陷带内的盆地呈现低速异常,燕山隆起和太行山隆起表现为高速异常;中周期的群速度分布图揭示了华北盆地内部隆起和坳陷的空间分布范围及沉积层的厚度差异. 勒夫波频散曲线具有明显的分区特征,太行山隆起、燕山隆起和鄂尔多斯块体东北缘的频散曲线形态基本一致,和其它典型克拉通相似;张渤地震带和山西裂谷盆地的频散曲线基本一致,接近于埃塞俄比亚裂谷. 中西部块体的平均频散曲线和其它典型克拉通相似,而东部块体的频散曲线和中西部块体存在较大差异,且低于其它典型克拉通,表明东部块体的地壳受到了强烈的破坏和改造,而中西部块体受改造的程度较低,仍具有稳定克拉通的物理性质. 太行山重力梯度带的东西两侧在地形地貌、速度结构、频散特征、地壳厚度、岩石圈厚度以及地幔过渡带厚度均存在显著差异,是划分华北克拉通破坏空间范围的一条重要界线,推测华北克拉通的破坏范围主要在太行山重力梯度带以东.     

华北地区基于噪声的瑞利面波群速度层析成像

本文利用华北地震科学台阵2007年1~4月份、190个宽频带和10个甚宽带垂直分量的地震噪声数据,通过互相关方法提取了瑞利面波的经验格林函数,用多重滤波方法测量了瑞利面波的群速度频散曲线.我们将研究区域划分为0.5°×0.5°的网格,利用噪声层析成像方法得到了研究区域7 s、12 s、16 s、23 s的瑞利面波群速度分布图像,所得结果较好地揭示了地壳内部、尤其是浅部地壳的横向速度变化.研究表明,短周期的群速度分布同地表地质结构、地形密切相关;华北地区的地壳结构具有明显的横向不均匀性,华北盆地及山间的沉积盆地显示出低速异常,而基岩广泛出露的太行山和燕山隆起区,呈现高速异常;多数强震(M≥6.0级)都发生在高群速度与低群速度的过渡地带.     

High-resolution Rayleigh wave phase velocity maps from ambient noise tomography in North China

We presented high-resolution Rayleigh wave phase velocity maps at periods ranging from 5 s to 30 s in the northeast part of the North China Craton (NNCC). Continuous time-series of vertical component between October 2006 and December 2008, recorded by 187 broadband stations temporarily deployed in the NNCC region, have been cross-correlated to obtain estimated fundamental mode Rayleigh wave Greenos functions. Using the frequency and time analysis technique based on continuous wavelet transformation, we measured 3 667 Rayleigh wave phase velocity dispersion curves. High-resolution phase velocity maps at periods of 5, 10, 20 and 30 s were reconstructed with grid size 0.25° × 0.25°, which reveal lateral heterogeneity of shear wave structure in the crust and upper mantle of NNCC. For periods shorter than 10 s, the phase velocity variations are well correlated with the principal geological units in the NNCC, with low-speed anomalies corresponding to the major sedimentary basins and high-speed anomalies coinciding with the main mountain ranges. Within the period range from 20 s to 30 s, high phase velocity observed in eastern NCC is coincident with the thin crust, whereas low phase velocities imaged in central NCC is correlated to the thick crust. However, the low-velocity anomaly in the Beijing-Tianjin-Tangshan region displayed in the 20 s and 30 s phase maps may be associated with fluids.     

基于背景噪声研究青藏高原东北缘瑞利波相速度和方位各向异性

本研究收集了甘肃、青海、宁夏等118个宽频带数字地震台站的连续波形资料,利用噪声互相关,经过计算和筛选,在5~38 s范围内,共得到5773条瑞利波相速度频散曲线.然后采用1°×1°的网格划分,反演获得青藏高原东北缘相速度和方位各向异性分布.结果表明：短周期8~12 s内,鄂尔多斯从低速异常变为高速异常;该周期范围内各向异性结果与区域断裂走向有很好的一致性.18~25 s周期内,祁连地块、松潘-甘孜地块、羌塘地块低速异常范围逐渐变大,随周期增加地壳低速异常与人工探测结果相符;鄂尔多斯表现为速度随周期增加逐渐变大,说明其中下地壳速度相对偏高,不存在低速异常;该周期范围内的各向异性特征表现为,祁连地块和松潘甘孜地块大致呈NW-SE方向,而青藏高原内部快波方向显示了顺时针旋转的形态.在30~35 s范围内面波速度主要受莫霍面深度和莫霍面附近介质速度的影响,与地壳厚度分布有非常好的吻合.综合不同方法获得的各向异性研究结果,支持印度-欧亚板块的碰撞使青藏高原东北缘地壳发生缩短和逐渐隆升的观点,认为整个岩石圈的垂直缩短变形是青藏高原东北缘的主要形成机制.

     

川西地区台阵环境噪声瑞利波相速度层析成像

2006年中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区(26°N~32°N,100°E~105°E)布设了由297台宽频带数字地震仪组成的流动观测台阵.利用该密集台阵29°N以北156个台站2007年1~12月份的地震环境噪声记录和互相关技术,我们得到了所有台站对的面波经验格林函数和瑞利波相速度频散曲线,并进一步反演得到了观测台阵下方2~35 s周期的瑞利波相速度分布图像．本文结果表明,观测台阵覆盖的川滇地块、松潘-甘孜地块和四川盆地的地壳速度结构存在显著差异,具体表现为：(1)短周期（2~8 s）相速度分布与地表构造特征相吻合,作为川滇地块、松潘-甘孜地块和四川盆地之间的边界断裂,龙门山断裂带和鲜水河断裂带对上述三个地块上地壳的速度结构具有明显的控制作用,四川盆地前陆低速特征表明相应区域存在较厚的（约10 km）沉积盖层;(2)中周期（12~18 s）相速度分布表明,川滇地块和松潘-甘孜地块中上地壳速度结构存在明显的不均匀横向变化,并形成了尺度不同且高、低速相间的分块结构,而四川盆地中地壳整体上已经表现出相对高速;(3)长周期（25~35 s）相速度分布表明,松潘-甘孜地块,特别是川滇地块中下地壳表现为广泛的明显低速异常,意味着它们的中下地壳相对软弱,而四川盆地的中下地壳呈现整体性的相对高速,意味着四川盆地具有相对坚硬的中下地壳,并且以汶川地震的震中为界,龙门山断裂带的地壳结构显示了北段为高速异常,南段为低速异常的分段特征．