河南省北部地区的地震波走时特性研究

以河南省北部地区地震波走时特征为研究对象,选取河南台网及邻省部分台站的地震观测资料,运用线性拟合的方法计算得出地壳速度模型。检验结果表明,利用该速度模型计算发震时刻、制作理论走时曲线的精度,比河南省台网使用的华南走时表速度模型有明显提高。     

基于残差重采样粒子滤波的土壤水分估算和水力参数同步优化

陆面数据同化由于能将观测数据和模型模拟有机结合,已逐步发展为地球科学研究的重要方法之一.通过数据同化方法在模型中不断融入新的观测数据,一方面可以有效地校正陆面过程模型的预测轨迹,提高模型状态变量的估算精度,另一方面可以不断减小模型中的不确定因素,优化模型中的相关参数.在众多数据同化算法中,粒子滤波算法不受模型线性和误差高斯分布假设的约束,适用于任意非线性非高斯动态系统,逐渐成为当前数据同化算法研究的热点.本研究基于残差重采样粒子滤波算法发展了一个数据同化方案,将微波亮温数据同化到大尺度半分布式VIC(Variable Infiltration Capacity)陆面水文模型中,对土壤水分进行估算,并对模型中的三个水力参数进行同步优化.最后设计了一系列对比实验并利用美国亚利桑那州在SMEX04(Soil Moisture Experiment 2004)期间获取的一套完整的实验数据对该同化方案进行了验证.结果表明,该同化方案能够大幅度提高土壤水分估算精度,同时模型中的三个水力参数也得到了较好的优化,从而证明了该数据同化方案的有效性.     

趋势面分析法圈定氡异常

测氡技术能有效圈定煤炭气化燃空区范围。为了准确圈定氡异常的位置和范围,采用趋势面分析方法,以不同次数的多项式拟合氡元素的整体分布趋势;基于拟合度分析和F分布检验确定最佳趋势面多项式的次数,在此基础上进行残差(剩余)分析,识别局部异常,进而圈定氡值异常范围。以内蒙乌兰察布新奥集团煤炭地下气化燃空区测氡数据为例,验证了该分析方法在圈定地下气化燃空区范围方面的可行性。结果表明:该方法圈定的氡异常与验证钻孔点吻合程度好,明显优于使用传统方法圈定氡异常的方法,为低放射性地区氡异常的圈定提供了一种快速、简单并且有效的方法。      

有限频率线性理论的波恩近似佯谬

对有限频率层析成像线性理论的波恩近似问题进行梳理, 用数值方法统计分析其适用范围, 结果表明波恩近似要求最大速度扰动不超过1%; 然后对相关走时一阶近似进行统计分析, 结果表明它也只适用于最大速度扰动在1%以内的情形. 然而, 结合波恩近似和相关走时一阶近似而得到的有限频率线性理论, 其适用的速度扰动范围最大可达10%. 这个表面上的逻辑悖论, 称为“波恩近似佯谬”. 此佯谬是由于不恰当地使用波恩近似造成的. 本文摒弃波恩近似, 使用泛函的Fréchet微分和隐函数定理推导得到有限频率线性理论, 圆满解释了波恩近似佯谬. 由于有限频率非线性理论早已摒弃了波恩近似, 因此波恩近似概念在有限频率层析成像理论中完全没有必要.      

怀来、 延庆及其周边地区地壳 介质各向异性研究

提出了利用人工爆破P波走时反演地壳介质方位各向异性参数的方法. 在假定介质是弱各向异性介质的情况下, 使用扰动理论得到了线性化的反演公式, 其中待反演的弱各向异性参数是P波走时的线性函数. 如果在反演公式中参考走时取相同震中距接收点的P波平均走时, 那么所获得的弱各向异性参数与参考介质速度的选取无关. 反演得到的弱各向异性参数可以看作是不同震中距和不同深度范围内介质的等效弱各向异性参数. 等效弱各向异性参数在一定程度上反映了不同深度范围内水平方向相速度随方位的变化. 这种变化可能是不同时期构造应力作用的结果. 2007年中国地震局在首都圈怀来地区实施了一次大吨位人工爆破实验, 以爆破点为中心, 布设了高密度的地震观测台网和台阵. 台站相对于爆破点具有360°的全方位覆盖, 所得到的地震记录数据为研究怀来、 延庆地区地壳介质P波方位各向异性提供了必要条件. 我们通过走时反演获得了与水平方位相关的弱各向异性参数, 并对弱各向异性参数进行坐标变换, 得到了能够直观描述岩石弱各向异性的具有水平对称轴的横向各向同性介质, 给出了对应的3个独立弱各向异性参数及其对称轴方位, 讨论了介质各向异性与构造应力场的关系. 结果表明该地区地壳介质存在明显的方位各向异性, 其最大值约为4.6%.      

利用兰州小孔径地震台阵资料叠加观测走时曲线

使用兰州小孔径地震台阵记录的近10年地震观测垂直分量波形数据,采用长、短时间平均数比值方法(STA/LTA)叠加出适用于青藏高原东北缘地区的观测走时曲线.结果表明,兰州小孔径地震台阵独特的地理位置,基本上能够记录到不同震中距(0—180°)和不同方位的地震事件;使用不同频率滤波处理之后的地震数据记录叠加出相应的观测走时曲线,从观测走时曲线中可以识别出不同体波震相(P,PKIKP,PKP,PP,PPP,PcP,ScP,S,SS等)的到时及其观测走时曲线特征.这对识别地震各种震相,认识和研究地球内部精细结构等具有非常重要的科学意义.     

新疆全区和分区地壳速度模型的分析

首先分析了新疆地震台网长期使用的"3400走时表",并拟合得到了符合该走时表的速度结构模型。然后对新疆地区2009年1月~2013年12月间记录的所有地震震相数据进行了速度拟合,并对速度的可靠性和稳定性进行了模拟分析。提出了根据地震密集区域划分和建立分区地壳速度模型的概念。采用以2014年新疆于田MS7.3地震为中心、半径为1°范围内、自2009年1月以来所有地震事件的震相数据,拟合了适合于于田的地壳速度模型,该模型在于田MS7.3地震的精定位和地震序列的震源深度确定中得到了应用。     

起伏地表下地震波传播数值模拟方法研究进展

起伏地表是地震数据的采集、处理和解释中普遍遇到的难题.起伏地表下的地震波传播数值模拟,对起伏地表观测的地震资料处理解释有重要意义.地震波场模拟和地震波走时场分别描述地震波的动力学和运动学信息,为研究地震波传播理论的两种重要途径.本文从地震波场和地震波走时场两方面回顾和总结了起伏地表下的地震波传播数值模拟方法的研究进展,并展示了该领域的一些最新研究成果,为使读者能从中找到突破点,为起伏地表这一勘探领域的经典难题做出贡献.     

基于Matlab平台GUI的地震走时层析成像快速实现

地震走时层析成像是地球物理反演中的成熟方法之一,已在许多领域得到广泛应用,并取得了良好的效果。本文围绕地震走时层析成像GUI的快速实现,首先简要介绍了地震走时成像方法的原理和方法,并基于Matlab软件平台,利用GUI开发环境编写了二维横向非均匀地震走时层析成像图形用户界面（GUI）,实现了方便快捷地反演地震测深资料的速度结构并以人机交互方式快捷灵活地将图像显示出来;结合实际观测资料处理结果表明,本文编制的GUI软件能够有效地实现地震走时层析成像结果的窗口化、图像化和快捷化。     

Vp和Vp/Vs联合反演:在日本东北地区深部结构成像(英文)

本文提出了一种新的反演方法:通过采用纵、横波走时数据对(从相同的震源产生的P和S波被同一台站记录)来联合反演纵波速度(Vp)和纵、横波速度比(Vp/Vs),然后单独反演横波速度Vs,在反演过程中同时对地震参数进行定位。该方法不需要假设P和S波的射线路径一致,它是沿着P和S波射线路径计算相对慢度扰动值。该方法直接把Vp/Vs作为一个模型参数,由此能获得比采用从独立反演获得的Vp和Vs计算出Vp/Vs的方法更精确的速度比值。该新方法被应用到反演日本东北地区的壳幔速度及波速比结构的研究中,获得了较好的效果。反演结果表明,在日本东北地区,太平洋俯冲板块为一高Vp,高Vs和低Vp/Vs异常区,而在活火山下方的浅部地幔楔以及背弧深部地区为低Vp,低VS和高Vp/VS异常。虽然这些特征在前人的研究中已经报道过,但与前人的研究结果相比,本次研究所获得的Vp/Vs的空间分布具有较小的分散性,同时,它的分布特征能较好的与地震波速度结构相吻合。