地震波三维Q值成像

品质因子Q通常可表述为频率f的函数:Q(f)=Q0fa.由于地震波能提供地球内部物质组成、晶体结构和物态、温度以及物质流动等信息,且地震波在地球介质中的衰减与Q值直接相关,因此,通过地震波研究地球介质Q值,已经成为研究地球内部结构及其动力系统的重要手段.     

横跨天山的宽频带流动地震台阵观测

中国地震局地质研究所台阵地震学实验室于2003年4月—2004年9月,横跨天山布设了由60台仪器组成,总长度超过500 km,宽频带流动地震观测剖面.野外观测记录地震事件1434个.横跨天山的接收函数剖面表明,沿测线地壳结构复杂,介质存在明显的横向非均匀.同时,我们的初步结果还揭示了天山与两侧盆地的耦合关系,天山下方的壳幔界面较为模糊.     

接收函数的曲波变换去噪

压制横向非均匀地壳介质引起的散射波场对于基于水平分层介质模型的接收函数地壳结构成像及其地震各向异性研究至关重要.虽然通过数据叠加和低通滤波,在一定程度上能够压制散射波场,但也有可能导致不希望的波形畸变、信息丢失或数据分辨率降低.为了避免上述问题,本文将近年来快速发展的曲波变换理论用于远震接收函数的散射噪声压制.与勘探地震学不同,我们面临的主要问题在于地震台站和震源的空间缺失导致的接收函数空间不均匀采样.为此,我们将压缩感知理论与曲波变换去噪相结合,在对缺失数据进行波场重建的同时,实现散射噪声的压制.为了论证方法的可行性,本文进行了噪声压制和波场重建的理论检验.并将本文方法用于处理IRIS全球台网固定台站和川西台阵远震接收函数.结果表明:1)地壳介质横向不均匀引起的散射噪声可以得到有效压制,接收函数的信噪比得到提高,震相的可追踪性得到改善,从而利于进一步的接收函数反演和地震各向异性研究;2)缺失数据可以正确重建;3)本文的方法既可用于单台-多事件的数据集,也可用于单个事件-阵列观测的数据去噪,但单台-多事件数据集的结果优于阵列观测的情况.     

大别造山带壳幔界面的断错结构和壳内低速体

2001年4月~2002年3月, 北起河南兰考附近的崔林(34°40′N, 114°49′E), 南到江西大冶附近的大箕铺(30°20′N, 115°03′E), 横跨大别造山带, 布设了总长度约500 km, 由34台宽频带流动地震仪组成的二维地震台阵观测剖面. 台站采用不等间距布设. 在大别造山带范围内, 台站间距为3~8 km, 其他地区为15~20 km. 利用台阵记录的远震P波波形数据和接收函数方法, 获得了横穿大别造山带的接收函数剖面和各台站下方100 km深度范围内地壳上地幔的Ｓ波速度结构. 研究结果表明: 大别造山带地壳在垂直山体走向的方向上具有明显的非对称分块结构; 地壳最大厚度为42 km; 壳幔界面具有与地壳分块结构相应的断错结构, 最大断距达到8 km; 在造山带核部, 存在壳内横波低速体; 壳内低速体分为两部分, 分别对应南大别和北大别; 在垂向上两者可能曾有差异运动; 其下方地壳速度具有随深度增加的梯度结构, 上地幔顶部直到70 km深度范围内速度异常偏低, 而其下方70~100 km的深度上有高速异常体.     

GDS－1000宽频带数字地震仪野外数据回收处理系统

在笔记本计算机上运行的ＧＤＳ－１０００宽频带数字地震仪地震数据回收处理系统软件，用于在野外条件下执行现场仪器参数设置、数据回收、数据解编及地震图的开窗显示等功能。近一年的野外实际应用结果表明，该系统软件具有数据通讯快速可靠、使用灵活方便等优点。     

基于SeisComP大型地震台阵的数据管理

随着中国科学探测台阵观测系统的建成,大规模流动地震台阵观测项目不断开展。其中,川滇地区安装的由约300台宽频带地震仪组成的地震台阵支持下的"活动地块边界带动力过程与强震预测"探测项目和中国地震局地球物理研究所在首都圈地区进行的约250台地震仪台阵实验探测项目最具代表性,这对流动数字地震台阵数据的有效管理和自动处理提出了前所未有的迫切要求。文中介绍了可用于流动地震数据管理和自动预处理的SeisComP软件及其数据的归档结构,针对台阵仪器众多、参数配置繁琐和数据处理环节复杂的特点,给出了基于SeisComP软件包台阵数据的一种高效管理方案,整合了数据格式转换和参数修正等环节,实现了台阵数据的自动归档和地震信息的自动提取,可以提高数据的管理效率,对台阵地震信息的及时发布和波形数据共享提供了良好的科研条件     

利用小震震源机制解研究汶川地震后龙门山断裂带中段应力场时空演化

利用川西流动地震台阵观测资料,求解汶川地震后发生在龙门山断裂带中段地区的余震震源机制解,反演了相应的应力场,得到了应力场的时空演化特征。结果显示,小震震源机制以逆冲为主并含有一定数量的走滑和正断型地震,逆冲型地震的比重随时间明显增加。震源机制类型的空间分布与断层深部展布及区域速度结构具有相关性。应力张量反演结果显示早期余震各分区水平最大主压应力S_H方位主要分布在近EW—NWW范围内,沿小鱼洞—理县方向余震分支地壳浅部主压应力则沿NE-SW向,表明震后早期应力场主要受主震破裂传播引起的动态应力影响,S_H方位与破裂面特征密切相关。应力张量随时间的变化显示深部应力结构由逆冲、走滑混合向纯逆冲转变,表明深部区域通过走滑型地震来平衡初期应力释放造成的局部库仑应力,并逐渐恢复到接近背景应力场,浅部应力变化追随深部变化特征,显示出在时间上的滞后。     

山东东营杜邦1井注水诱发破裂活动分析

2005年12月3日——2006年5月18日,中国地震局对山东东营杜邦1井(直井)进行了6个月的注水诱发地震监测. 对该井1 464～3 034 m, 即纵向跨度1 570 m的4个注水层段（沙三中、 沙三上顶部、沙三上底部、沙二段）11个注水作业过程进行了完整记录. 应用长短项平均和多台比较方法共获得地震事件记录5 090个, 最终获得定位事件274个. 监测期间记录到的事件信号能量都比较小, 没有ML0.5的震动信号. 从注水开始,事件的数量随时间呈现出不同的变化, 在沙三上的中等胶结程度地层中, 震动破裂事件最为频繁. 破裂事件空间位置随时间从注水中心向外围扩展, 在不同的注水层段呈现出不同的方向性: 在低渗透储层段, 破裂事件的展布趋向与最大水平主压应力方向一致; 在中高渗透层段, 震动事件更多地沿主渗流通道展布.      

Analysis of injection-induced failure for DuPont test 1#, Dongying, Shandong Province

From December 3, 2005 to May 18, 2006, a water injection-induced seismicity test was conducted on DuPont test well 1# for about six months by China Earthquake Administration. To the vertical injected well, 11 water injection processes were conducted on four depth intervals, including middle Shahejie3, the top of the upper Shahejie3, the bottom of the upper Shahejie3 and Shahejie2, with the vertical span from 1 464 m to 3 034 m. Monitoring stations has been run throughout the procedure. From the recorded data, there were 5 090 events being picked out manually, 274 events located. It indicates that the energy of seismic signal is very small, and the largest magnitude is no more than ML0.5. And also, the major energy is centered on the vertical component, while amplitude of the other hori-zontal components is very small. From the start of water injection, the number of seismic events varied with time. And the event was most frequent in the period of upper Shahejie3 injection. The distribution of events extended from the injected well to the outside with time, and the direction of events distribution rotated in different injected interval. Of which, in the low permeability interval, events trend close to the direction of principal compressive stress direction; while in higher permeability interval, they trend close to the predominant seepage direction.     

汶川Ms8．0地震：地壳上地幔S波速度结构的初步研究

2008年5月12日我国四川省汶川地区发生了震惊世界的Ms8.0地震.历史上,同类地震在大陆内部极为罕见.该地震深部构造背景的研究对理解其成因极为重要.本文利用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布设的大规模密集流动宽频带地震台阵记录的远震P波波形数据和接收函数非线性反演方法,得到了沿北纬31°线的19个台站下方120 km深度范围内的S泼速度结构及台站下方地壳的平均泊松比.该观测剖面穿越了主震区,总长度约为420 km.我们的结果揭示了川滇地块、松潘-甘孜地块和四川盆地三个不同地块构造差异.上述三个地块的地壳结构特征口J以概括为:(1)四川盆地前陆壳幔界面向西侧倾斜井有较为明显的横向变肜,地壳厚度存在46～52 km的横向变化,中下地壳S波速度存在横向变化,地壳平均泊松比值较高(0.28～0.31),但在龙门山断裂带附近,显示了坚硬地壳的特征,地壳平均泊松比仪为0.2;(2)松潘-甘孜地块地壳厚度由西侧靠近鲜水河断裂的60 km,向东减薄为52 km,在14～50 km深度范围内存在S波速度2.75～3.15 km/s的楔状低速区,其厚度由西侧的～30 km向东逐渐减薄为～15 km,相应区域的地壳平均泊松比高达0.29～0.31;(3)鲜水河断裂西侧,川滇地块地壳结构相对简单,地壳厚度为58 km,并在26 km深度存在约10 km厚度的高速层,地壳内平均泊松比约为0.25;(4)汶川大震区在12～23 km深度上具有近乎4.0 km/s的S波高速结构,而其下方的地壳为低速结构,地壳平均泊松比0.31～0.32,汶川大震的余震序列主要分布在高速介质区域内.本文的结果表明松潘-甘孜地块的地壳相对软弱;而且并不仔在四川盆地向西侧的俯冲,我们认为在青藏高原东向挤压的长期作用下,四川盆地强硬地壳的阻挡作用可导致松潘-甘孜地块内部蓄积很大的应变能量以及上、下地壳存壳内低速层顶部边界的解耦,在龙门山断裂带附近形成上地壳的铲形逆冲推覆.汶川大地震及其邻近区域所具有的坚硬上地壳和四川盆地的阻挡作用为低应变率下的高慢度应力积累创造了必要条件,而松潘-甘孜地块长期变形积累的高应变能构成了孕育汶川大地震的动力来源.