利用气枪地震资料研究燕山隆起带南部地区地壳S波速度及泊松比结构

泊松比是了解地球内部介质的一个重要参数,在地震学上可以通过P波和S波速度的比值来确定.但是传统人工地震测深采用的炸药等爆破源产生的S波较弱,难以用来研究泊松比结构.对2006年河北省遵化市上关湖水库大容量气枪试验产生的地震数据进行研究,发现气枪震源能够有效地产生S波.根据偏振分析,认为S波主要是气枪产生的P波在水库底部固液界面转换产生的.波形拟合能够充分利用波形和走时信息,是研究地下结构的一种有效的方法.对气枪产生的S波进行波形拟合,获得了燕山隆起带南部地区地壳的S波速度模型,并对比修正后的P波速度模型,进一步得到了该地区的泊松比结构.研究表明:1)该地区的地壳厚度约为33km.2)该地区地壳整体泊松比值偏低,上(0～14km)中(14～28km)下(28～33km)地壳以及上地幔顶部(33km附近)的泊松比平均值分别为0.25,0.25,0.27,0.27.上地壳和中地壳可能以长英质的酸性岩石为主,下地壳和上地幔顶部可能以铁镁质的基性岩石和中性岩石为主.3)该地区上下地壳各存在一个低速层,它们可能主要是流体作用的结果.     

南海北部无明显BSR地区天然气水合物识别研究

似海底反射(BSR)作为海域天然气水合物的重要地震识别标志之一,已得到广泛认同.然而,科学钻探证实,天然气水合物和BSR之间并不具有严格对应关系,即存在水合物的地区却并不一定存在BSR.本文在分析BSR与天然气水合物非充分必要对应关系及其原因的基础上,着重对无明显BSR地区天然气水合物的地震识别方法和应用进行研究.对经钻探证实的存在天然气水合物的神狐海域地震资料进行处理分析后发现,含水合物沉积层具有层速度相对较高、高波阻抗、瞬时高频等特征,且层速度反演、波阻抗反演和瞬时属性分析等方法能有效识别无明显BSR区域的天然气水合物.最后,综合利用这些识别方法,应用于琼东南盆地无明显BSR地区的天然气水合物地震识别,取得了较好的效果.     

库车坳陷复杂高陡构造地震成像研究

复杂构造地震成像主要取决于叠前地震数据品质、偏移速度可靠性和偏移算子成像精度. 库车坳陷异常复杂的近地表条件导致极低信噪比的地震采集数据. 该区逆冲推覆高陡构造刺穿盐体大面积分布, 盐层厚度变化大、顶底面形态复杂, 盐下断裂带破碎、小断块发育, 形成异常复杂的地震成像问题. 本文重点研究三个关键环节:(1)精细的叠前地震预处理研究: 根据该区地震地质复杂性和地震资料特征, 采用一些新的方法技术和技术组合从振幅与时移的大、中、小尺度变化三个层次来解决资料信噪比问题, 重建深部反射信号; (2)三级偏移速度分析研究:利用库车坳陷盐刺穿逆冲推覆构造建模理论及变速成图配套技术解决叠前时间偏移速度场时深转换问题,利用井约束低频速度地震迭代反演技术解决连井层速度场与偏移速度场的融合问题,实现从DMO速度分析、叠前时间偏移速度分析到叠前深度偏移速度分析的有机衔接,建立拓扑结构相对保持的叠前深度偏移速度模型;(3)基于退化Fourier偏移算子的半解析波动方程叠前时间和深度偏移研究, 极大地改善了地震偏移过程中高波数波的成像问题. 通过对库车坳陷大北、博孜、却勒、西秋4和西秋10等复杂高陡构造的叠前时间和深度偏移地震成像处理,取得了较好的应用效果.     

利用SPAC法估算地壳S波速度结构

S波速度结构能够反映地球介质的物性差异,是地壳内低速区结构特征判别的重要依据.本文尝试利用空间自相关法(SPAC法)从地震台站微动信号的垂直分量中提取瑞利波相速度频散曲线,通过对频散曲线的反演获得地下介质的S波速度结构.以国家数字测震台网8个宽频带地震台站的实测微动数据为例,采用SPAC方法获得了首都圈地区北京附近约30 km 深度范围内的一维S波速度结构.结果表明,该区结晶基底埋深较浅约2 km;分别在5~8 km 和12~16 km 深处发育S波低速层;8 km 和 20 km 处是S波速度差异较大的速度分界面.这一结果与以往地震学及人工地震探测结果较为吻合,表明SPAC法估算地壳S波速度结构是可行、有效的.     

三维非均匀地质模型中的逐段迭代射线追踪

地震射线追踪是地震定位、层析成像、偏移等领域的重要正演环节.随着这些领域研究的深入,针对传统的网格结构和层状结构在描述复杂地质模型遇到的很大困难,我们采用大小不等、形状各异的地质块组成的集合体来描述三维复杂地质模型,并用三角形面片来描述地质块之间的物性间断面,理论上可以描述任意复杂的地质模型.为适应任意非均匀速度分布的地质模型,基于费马原理,本文发展了与之相适应的逐段迭代射线追踪方法.该方法属于弯曲法范畴,对路径点采用一阶显式增量修正,相对于传统的迭代法,高效省时.数值试验表明,联合逐段迭代法和伪弯曲法的射线追踪扰动修正方案在三维复杂非均匀块状模型中有适用性和高效性.     

强震观测中的关键技术研究

强震动台网的建设规模正在迅猛发展,近期在中国、智利、海地、新西兰、日本和墨西哥等地发生了多次破坏性地震,获得的强震记录数量迅速增加,为地震工程的深入研究提供了契机。然而,强震观测中除获得一批高质量的强震动波形外,也获得了一些异常波形数据,     

汶川地震动弹性和弹塑性反应谱分析

利用汶川地震获得的数字强震记录研究了汶川近场无速度脉冲、近场含速度脉冲和远场(盆地效应)地震动的弹性和弹塑性反应谱,后者包括等延性强度折减系数谱Rμ、等延性位移比谱Cu和等强度折减系数位移比谱CR.与相同场地条件PEER近场无速度脉冲、集集近场含速度脉冲地震动的谱进行了比较.汶川近场含速度脉冲地震动的弹性反应谱在0.2～0.8s周期内明显偏小,而它的弹塑性反应谱在短周期段(0.1 ～0.4 s)与汶川近场无速度脉冲地震动谱差别不大,但等延性强度折减系数谱Ru要大于集集地震含速度脉冲地震动的谱,而等延性位移比谱Cu和等强度折减系数位移比谱CR则小于集集地震动情况,此后随周期增长(至0.6 ～1.Os后)它们都逐渐过渡至与集集地震动的谱相当.汶川远场(盆地效应)地震动的弹性反应谱具有较宽并随周期缓慢增长的平台值和较长的特征周期,可达1.7s及以上.提出了远场(盆地效应)与近场地震动的弹性反应比谱和弹塑性位移比谱的概念.     

2013年甘肃岷县漳县M_s6.6地震前地壳形变特征研究

基于2013年岷县漳县M6.6地震震源区及其邻区1999年以来的GPS观测资料,通过应变率动态特征分析、多期次GPS剖面分析和基线变形速率的分析讨论了地震的震前变形特征.GPS速度场和块体应变率表明,汶川地震的发生导致了柴达木地块运动与变形状态发生明显调整,但由于西秦岭北缘等深大断裂的存在,岷-秦地块对其响应不明显;GPS连续应变率显示,在汶川地震引起的区域地壳变形调整过程中岷县漳县地震震源区附近的应变积累速率有减缓的迹象;GPS剖面显示,平行于岷县漳县主破裂带的运动分量对汶川地震响应显著,汶川震后表现为剪切变形速率的增强,而垂直于主破裂带的运动分量则对汶川地震响应不明显;震中周边GPS基线变形速率表明,基线伸缩变化率总体呈现NW向拉张、NE向压缩状态,且拉张量明显小于压缩量.上述地壳变形动态特征表明西秦岭北缘断裂及其附近地区的应变积累水平和断层闭锁程度可能处于较高水平,在岷县漳县地震前该区表现出局部“硬化”迹象.     

云南通海盆地的浅层速度结构

为了研究通海盆地的地震动场地效应,在强地面运动的数值模拟计算中需要提供该地区的浅层速度结构模型.为此,在通海盆地开展了10 km高分辨率反射地震勘探和30个测点的面波联合勘探工作.综合本次探测结果与褐煤普查中的电测深和钻孔资料,得到了通海盆地的基岩埋深分布图.结果表明,在通海盆地中部,新生界厚度为100~300 m,整体表现出西南厚东北薄的趋势,盆地沉积层厚度变化明显受到小江断裂南段分支断裂的控制.浅层速度随深度分布表现出在深度相同的情况下,盆地边缘的速度高于盆地中部.     

波形空间梯度法在深部地球物理学中的应用

近几年,不同尺度（全球性,区域性和局部性）的高密度地震台网迅速增加。比较典型的例子包括美国的USArray计划。约400台宽频带地震仪形成一个流动扫描仪从美国西部移动到东部。与此相应,中国也正在实施“中国地震探测台阵”计划。该计划规模更大,台网更密。为监测青藏高原东沿地震活动性,四川省和云南省地震局也建有非常密集的固定地震台网。而其他为特定研究目标而建立的流动台网也是与日俱增。有了高密度的地震台网数据,有效地从这些台网数据中得到地球内部结构和研究波传播现象的方法就成为这些高密度台网计划成败的关键。