青藏高原东缘强烈盆山相互作用区的地壳各向异性特征及其动力学意义探讨

基于横跨青藏高原东缘龙门山造山带的链式宽频带台阵数据,通过系统拾取28个台站观测到的147个远震事件所对应的Pms转换波分裂参数,获得了青藏高原东缘强烈盆山相互作用区不同构造域的地壳各向异性特征.结果表明,青藏高原东缘盆山相互作用区的地壳各向异性具有明显的分区性,松潘—甘孜地块的地壳各向异性强度(分裂时差约0.28 s)明显大于四川盆地(分裂时差约0.16 s);在快波偏振方向上,剖面西段阿坝次级块体与剖面东段四川盆地的快波方位基本一致,而在松潘—甘孜地块内部,沿剖面自西北至东南,即由阿坝次级块体至龙门山断裂带,快波偏振方位发生系统的顺时针旋转,由NNW(-24°)旋转至NNE(13°)并最终与龙门山造山带近乎平行,体现出盆山相互作用区不同块体在块体边界断裂协调或控制下的形变特征.     

裂缝介质中不同震源横波分裂现象的数值模拟

采用TTI介质中二维三分量一阶交错网格应力-速度弹性波方程,模拟胀缩源、垂直集中力源、剪切源在垂直裂缝介质中的井间地震波场,分析了不同方位角情况下波场的传播特征,并讨论了横波分裂时的能量分配情况。结果表明：地震波从各向同性介质进入各向异性介质时会观测到快慢横波;在一定方位角的情况下,垂直裂缝介质中会得到快慢横波,这为进一步分析横波分裂特征和地震实际数据提供了依据。     

基于GPS观测的鄂尔多斯地块及其周缘现今的运动学特征

鄂尔多斯地块的运动学特征和动力学机制深受地学界关注。文中基于GPS数据和SKS剪切波分裂结果等地球物理资料,分析了鄂尔多斯地块及其周缘现今的壳幔运动学特征。结果表明,鄂尔多斯地块相对于欧亚大陆呈现逆时针旋转,欧拉极位于俄罗斯东南部,欧拉矢量为(50. 942±1. 935)°N,(115. 692±0. 303)°E,(0. 195±0. 006)°/Ma;块体内部变形微弱,GPS速率差异<2mm/a,应变率<5nano/a,应变时间序列的变化范围为-10～10nano,均在GPS的误差范围之内,表明在现有GPS资料的有效分辨范围内,鄂尔多斯块体内部相对完整,不存在明显的差异运动。块体西缘和东缘活动强烈,形成了2条明显的右旋剪切带,旋转速率为0. 2°～0. 4°/Ma;块体南缘和北缘活动较弱,边界断裂有左旋运动性质,旋转速率约0. 1°/Ma。青藏高原东北缘和鄂尔多斯块体西缘的壳-幔变形完全一致,满足垂直贯通模型,变形由青藏高原东北缘强烈的推挤作用引起;块体南部到秦岭造山带的地震各向异性与绝对板块运动方向一致,表明该区域存在地幔流通道,且已深入到鄂尔多斯块体内部;山西断陷...     

用钻孔应变数据探测2011年日本Tohoku大地震激发的低频地球环型自由振荡及其谱峰分裂

地震激发的地球自由振荡中, 环型自由振荡(特别是低频环型自由振荡)的精确探测相比于球型自由振荡更加困难. 环型自由振荡对SH波速度结构更加敏感, 能更好地监测走滑断层运动, 因此精确估算环型自由振荡的谱峰参数可为地球内部大尺度SH波速度结构和大地震的震源机制提供更强约束. 本研究利用2011年日本Tohoku地震后四分量钻孔应变仪的观测资料, 提取了该地震激发的1.3 mHz以下低频环型和球型自由振荡信号, 与STS-1宽频带地震仪的结果相比较, 发现四分量钻孔应变仪对1 mHz以下的环型自由振荡具有更强的探测能力. 本研究还采用频率域自回归方法精确估计了₀T₂—₀T₆的简并频率, 结果与PREM模型理论值相差非常小, 平均相对误差仅为2.52×10^-4.此外还用钻孔应变仪观测资料探测到了₀T₂谱峰分裂现象. 研究结果表明, 钻孔应变仪能有效探测到大地震激发的低频地球环型自由振荡信号, 可为地幔大尺度各向异性结构研究提供高质量的基础数据.

     

南北构造带南段上地幔各向异性特征

对布设在南北构造带南段的中国地震科学探测台阵项目一期350个宽频带流动台站和中国地震台网90个宽频带固定台站记录的远震XKS(SKS、SKKS和PKS)波形资料作偏振分析,采用最小切向能量的网格搜索法和"叠加"分析方法求得每一个台站的XKS波的快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,获得了南北构造带南段上地幔各向异性图像.结果显示研究区的各向异性具有明显的南北分区特征,北部的快波方向为近N-S方向,而南部主要表现为近E-W方向,且北部的平均时间延迟小于南部.分析表明,具有厚岩石圈的北部的各向异性主要由岩石圈变形引起,是一种垂直连贯变形模式;具有薄岩石圈的南部的各向异性主要由软流圈地幔流引起,缅甸和巽达板片的后撤/回转作用产生了指向西南的软流圈地幔流,在岩石圈底部和软流圈之间产生了一个水平差异运动,产生了一个与简单剪切一致的软流圈变形结构,从而产生了南部观测的各向异性.     

蒙古中部地区SKS分裂研究的初步结果

为了进行蒙古中部地区的深部构造观测与模型研究, 中国地震局地球物理研究所和蒙古科学院天文与地球物理研究中心合作, 在该地区架设了60台宽频带流动地震台. 这些台站分布在被额尔齐斯—中蒙古—额尔古纳断裂隔断的加里东、 海西两个构造域. 本文选取了2011年8月—2012年7月部分台站记录的震中距在85°—135°且M_W≥5.0的远震事件, 通过SplitLab软件来进行SKS分析. 使用最小能量法、 旋转相关法和最小特征值法进行处理, 取得了蒙古中部地区各向异性的初步结果. 结果显示： 快慢波延时在0.8—2.0 s之间. 西北部区域靠近杭爱山脉与肯特山脉的区域构造走向均为ENE--WSW方向, 而快波方向大多为N40°W, 与区域构造走向近似垂直.根据HS3-NUVEL-1A板块模型计算的该地区板块绝对运动方向与快波偏振方向呈顺时针约15°夹角. 然而, 有个别台站表现出了两种模式的快波分裂, 其中一种与当地ENE--WSW向的断裂方向近似一致.     

华北中西部和青藏高原东北缘上地幔各向异性变形特征

基于华北中西部和青藏高原东北缘3个流动台阵共480个台站新得到的远震XKS（SKS、SKKS和PKS）波分裂结果,并结合研究区已得到的987个台站的分裂结果,获得了高分辨率的上地幔各向异性图像.分析表明,鄂尔多斯块体的时间延迟较小,反映了其稳定性和弱的各向异性变形特征,可能保留了古老克拉通根的"化石"各向异性,但其靠近边缘的局部区域表现出与相邻边缘相一致的各向异性特征,反映了其局部区域受到了与其相邻边缘的构造活动影响.青藏高原东北缘、阿拉善块体和鄂尔多斯块体西缘快波方向主要为NW-SE方向,鄂尔多斯块体北缘主要为NNW-SSE方向,反映了青藏高原沿NE方向推挤过程中岩石圈沿NW-SE方向和NNW-SSE方向发生了伸展变形;位于四川盆地和鄂尔多斯块体两个刚性块体间的秦岭造山带的快波方向为近E-W方向或NWW-SEE方向,时间延迟较大,推测岩石圈东向挤出和软流圈东流共同促进了观测的各向异性;在鄂尔多斯块体南部边缘,快波方向自西向东逆时针沿西南缘六盘山的NW-SE方向转到南缘渭河地堑的近E-W方向再到东南缘太行山的NEE-SWW方向,推断该区域可能存在一个绕刚性块体的逆时针软流圈绕流,与上覆岩石圈左旋简单剪切变形产生了观测的各向异性,并一起驱动了鄂尔多斯块体的逆时针旋转.作为华北克拉通东西部的过渡带,华北中部的各向异性相对复杂,其东部快波方向为近E-W方向或NWW-SEE方向,时间延迟较大,其各向异性主要反映了太平洋板块西向俯冲作用引起的地幔流;其西北部吕梁山的各向异性主要由岩石圈沿NNW-SSE到NW-SE的拉张变形导致,而西南部太行山的各向异性还反映了软流圈绕流作用.鄂尔多斯块体东北缘大同火山区存在一个快波方向顺时针快速旋转且时间延迟较小的区域,可能与火山群下地幔岩浆上涌形成的局部地幔对流相关.紧邻华北北部的中亚造山带中南部快波方向为近E-W方向,其各向异性不仅受到与构造走向一致的岩石圈变形作用,而且也受到太平洋板块西向俯冲引起的地幔流影响.     

腾冲地区近震S波分裂研究

本文利用布设在云南腾冲地区的15个固定和流动地震台站记录的近震波形数据,采用剪切波分裂分析方法得到了593对高质量的各向异性分裂参数.结果显示,腾冲火山区地震台站下方的近震各向异性的慢波延迟时间为0.02~0.37 s,平均延迟时间0.2 s.结合已有接收函数地壳各向异性研究结果,推测研究区地壳各向异性的主要贡献源自中上地壳.研究区不同台站的快波偏振方向变化很大,似乎反映了构造和区域应力场的共同作用.其中腾冲火山断裂西侧多数台站的快波偏振方向呈近N-S向,而东部多数台站的快速偏振方向呈NE-SW向,与区域主压应力方向一致,暗示研究区中上地壳各向异性主要是受主压应力引起定向排列的裂隙所致.基于近震走时得到的研究区平均V_P/V_S为1.68,推测腾冲火山区地壳应力场的局部变化可能与上地壳中富含气体的中酸性岩浆膨胀活动有关.另一方面,在腾冲火山区外围个别台站（MIZ、MZT）观测到了快波偏振方向与主压应力、已知断层等构造走向不一致的现象,暗示其各向异性是构造或构造和区域应力场共同作用的结果.

     

高精度混合法叠前深度偏移及其并行实现

叠前深度偏移是复杂构造成像的重要手段.本文基于波场分裂理论,首先给出了波场延拓的一般方程,即一个上下行波的耦合方程组.通常所用的波场延拓方程就是该耦合方程组的特例.根据平方根算子的近似,推导了一种新的高精度混合法偏移方法,用分裂法即可进行计算.通过对一个横向强烈变速模型的叠后偏移及Marmousi复杂构造模型的叠前偏移计算,说明了方法的有效性,精度较高.采用MPI并行编程实现并行计算,提高了计算效率.该方法可用于对横向强烈变速的复杂构造的精确成像.     

四重旋转对称含裂隙双相各向异性介质中的地震波

基于各向异性介质和含裂隙双相介质中的地震波传播理论,导出了四重旋转对称含裂隙双相各向异性介质的本构关系与地震波传播的运动方程,并以平面波为例,进行了初步的分析研究．