乌兰浩特地震台与阿尔山火山地震观测站面波震级偏差分析

为了提高乌兰浩特地震台、阿尔山火山地震观测站的震级精度,基于面波震级公式和残差统计方法,分别计算乌兰浩特台、阿尔山火山地震观测站与中国地震台网中心测定的面波震级之间的偏差,分析产生震级偏差的影响因素。结果表明：乌兰浩特台、阿尔山火山地震观测站测定的面波震级与中国地震台网发布震级的偏差平均值分别为0.19、0.17;震级偏差总体呈现随震级的增加而先增大后减少的趋势;阿尔山火山地震观测站震级偏差随震中距的增大而增大,而乌兰浩特台则先增大后减少。     

山西地区远震P波到时残差分布

收集2008—2016年山西地震台网记录的震中距30°—90°范围内1 253个远震事件波形,拾取7 600余条高质量P波初至到时,使用IASP91模型计算相对到时残差,分析残差水平分布特征,结果显示:①以山西地区中部的山西断裂带为界,西部地震台站记录的P波初至主要表现为早到时,东部位于大同火山区的地震台站记录则主要表现为晚到时;②位于山西断裂带内部的地震台站记录的P波初至主要表现为早到时,残差水平显著低于西部地震台站;③研究区P波到时整体呈现自西向东逐渐由早到晚的分布特征。推测山西断裂带西部地区下方可能存在高速异常结构,山西断裂带内部及大同火山区下方可能存在低速异常结构。     

基于改进的散射积分算法的初至波走时层析

初至波走时层析是获取近地表速度结构的一种常用方法.随着采集技术的不断发展,可使用的数据量迅速增多,传统的基于射线追踪和解方程组的地震走时层析成像方法面临着内存占用大、方程求解不稳定等问题.为了解决这些问题,本文基于前人在波形反演研究中提出的一种改进的散射积分算法,提出了一种预条件最速下降法初至波走时层析.该方法无需存储核函数矩阵与Hessian矩阵即可方便地实现目标函数梯度的计算与预条件,且该方法计算效率高、求解稳定、易于并行.数值实验结果表明,该方法可以获得与传统方法精度相当的反演结果,但所占用的内存大幅减小.     

部分区域约束下的交叉梯度多重地球物理数据联合反演

交叉梯度联合反演方法通过对多种地球物理模型实现结构耦合,在岩石物性关系不确定的情况下,既能提高反演结果的可靠性,又能减少反演的多解性,还能减少不同方法解释结果之间的矛盾.当不同的模型观测数据覆盖范围不一致时,交叉梯度联合反演通常需要取出重叠区域数据进行联合反演,并且建模时还要扩展一些模型范围.本文首先提出并实现了部分区域约束下的交叉梯度多重地球物理数据联合反演算法;接着进行了算法的模型试算;最后,我们将该反演算法用于本溪—集安深部地质调查重磁电综合地质地球物理解释中.结果表明:该算法不但能在重叠区域内很好地恢复结构相似的模型,而且在非重叠区域与重叠区域的边界处仍然可以得到平滑变化的模型;在本溪—集安10号剖面所获得的结构上相似的电阻率、密度及磁化率模型较好地反映了该区的深部地质结构,对于确定深部地质体的性质提供了有力的证据.     

基于最小平方和残差的高阶模糊联合聚类算法

目前,多数高阶联合聚类算法属于硬划分方法,不考虑聚簇重叠问题。为了更有效地分析具有重叠聚簇结构的数据,提出了一种基于最小平方和残差的高阶模糊联合聚类算法(MSR-HFCC),该算法将聚类问题转化为最小化模糊平方和残差的优化问题,推导出求解优化问题的隶属度迭代更新公式,设计出聚类过程的迭代算法。实验结果表明,MSR-HFCC算法聚类效果优于目前已有的5种硬划分高阶联合聚类算法。     

南北地震带南段远震P波走时层析成像研究

南北地震带南段位于青藏高原东南缘,是青藏高原与扬子克拉通的过渡地带.本文收集了该区域内90个固定台站和356个流动台站的远震波形数据,采用波形互相关方法拾取了88691个P波走时残差数据,应用FMTT(Fast Marching Teleseismic Tomography)层析成像方法获取了南北地震带南段深部的三维P波速度结构.结果显示了研究区深部的结构具有显著的不均匀性:腾冲火山地区深部400km以浅的深度内分布着明显的低速异常;四川盆地西南部下方300km内具有较强的高速异常;在上地幔顶部,沿川滇菱形块体周边的大型断裂带及川滇菱形块体南端分布着显著的低速异常,这些低速异常为青藏高原物质向东南方向挤出提供了必要的通道;保山地块下方存在一东倾的高速异常带,该高速异常带为印度板块岩石圈向东俯冲的体现.     

中国地震台网初至P波区域三维走时表的建立

基于LLNL-G3Dv3全球P波三维速度模型,应用FMM软件包计算并建立了中国地震台网990个台站的初至P波区域三维走时表．该走时表覆盖了以台站为中心的水平向20°×20°、 垂直向-5.1—80 km （向下为正）的三维空间. 其水平向间隔为0.2°,垂直向间隔为5 km．这样对于任一深度小于80 km的震源,均可以应用此三维走时表计算其到周围10°范围内台站的走时．中国地震台网初至P波区域三维走时表的建立,对于改善区域初至P波走时预测,提高地震定位精度有一定现实意义．      

北斗三频无几何、消电离层组合周跳探测方法研究

根据多频组合理论,构造基于北斗三频数据的无几何、消电离层组合,结合双频MW组合法和电离层残差法,对北斗实测三频数据进行周跳探测。实验表明,上述3种组合的结合使用能探测出所有大小的周跳,并具有较好的修复效果。     

多震相菲涅耳体射线走时同时反演成像

高频假设下的地震射线理论以及相应的地震成像理论表明,在射线稀疏条件下,不可能得到较高分辨率的构造成像;而有限频射线理论更符合实际地震的传播规律,即地震波的走时不仅与中心射线(传统的几何射线)上的速度分布有关,而且与中心射线附近一定范围(称其为第一菲涅耳体)内的速度异常分布有关.鉴于此,本文提出了计算多震相地震波菲涅耳体有限频射线的方法,并定义了走时敏感核函数,同时给出了利用多震相菲涅耳体有限频射线进行速度模型和反射界面同时反演成像的公式.利用多震相走时资料,使用传统射线层析成像方法与有限频射线层析成像方法进行了速度和界面的同时反演成像.结果表明,当射线密度较小时,无论是对速度模型的重建还是对反射界面几何形状的更新,有限频射线层析成像方法均优于传统射线层析成像方法, 而变频有限频射线层析成像则是实际地震层析成像的首选反演算法.      

地震波初至走时的计算方法综述

在地震波场中,初至波到时信息由于初至震相可追踪、易识别性,在地震学领域占有重要的位置,广泛地应用于叠前偏移、叠前速度分析、地震走时层析成像及地震定位等.本文主要介绍了四类具有代表性的计算初至波走时的方法:(1)基于高频近似射线理论方法,如最短路径方法(SPM),及修正后的最短路径方法(MSPM);(2)基于程函方程的数值解方法,如有限差分方法(FD)、快速推进法(FMM)和快速扫描法(FSM);(3)基于惠更斯原理的波前构建法(WFC);(4)基于频率域波动方程数值解法(FWQ).最短路径方法计算精度较高,稳定性较好,但其需要采用更多的网格节点,因此计算效率低;程函方程数值解法无需计算射线路径,具有计算效率高、稳定性较好、易于实现等优势,但其计算精度较低,可以通过引入高阶差分格式得到提高;波前构建法计算精度高,稳定性好,但其需要在射线网格和规则网格之间做网格转换,因此计算效率较低;频率域波动方程方法能适应任意复杂介质,但其计算精度和计算效率较低.