基于Love波相速度反演南北地震带地壳上地幔结构

收集了南北地震带区域地震台网中292个地震台站2008年1月至2011年3月期间的地震波形数据,由频时分析方法提取了Love波相速度频散曲线,经过反演得到了研究区内的Love波相速度分布.根据Love波纯路径频散,采用线性反演方法对0.25°×0.25°的网格点进行了一维S波速度结构反演,利用线性插值获取了南北地震带地区的三维S波速度结构.结果显示了松潘-甘孜地体和川滇菱形块体地区的下地壳具有明显的S波低速层分布,该异常分布特征支持解释青藏高原隆升及其地壳物质运移的下地壳流模型.在100至120 km深度上,川滇菱形块体西北部呈现较强的S波高速异常,这可能是印度岩石圈板块沿喜马拉雅东构造结下插至该区域所致,该区域下地壳的低速软弱物质与上地幔的高速强硬物质形成了鲜明对比,暗示了地壳和上地幔可能具有不同的构造运动和变形方式,这为该区域的壳幔动力学解耦提供了条件.     

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．     

南海北部新生界地层的远偏移距折射波速度特征

南海北部为张裂大陆边缘,在新生代时期经历了复杂的地质演化,具有良好油气勘探前景.本文首次利用南海北部某区域长排列地震数据的远偏移距折射波速度计算方法获得南海北部地层层速度,并进行了分析,此外,还提出了非初至折射波的概念.本方法在共偏移距剖面上识别、拾取折射波层位,得到折射波走时的横向连续变化数据,利用不同共偏移距同一折射波层位的到达时差计算该折射层位的速度结构.该方法在南海北部陆坡某区域地震资料的应用,揭示了新生界地层层速度的整体结构,反映了新生代不同时代地层的速度变化特征,为进一步利用折射层速度资料探讨南海新生代地质演化提供了新的视角.研究表明,与常规初至折射波法相比,远偏移距折射波能够提供更多的地质信息;该方法的初步应用能够对远偏移距折射波的研究提供进一步的视角.     

基于P波三重震相的下扬子克拉通地幔转换带顶部低速层初探

本文基于中国地震观测台网记录到的震中距为10°~23°之间琉球俯冲区一个中深源地震的P波三重震相信息,研究了下扬子克拉通转换带顶部P波速度结构.通过射线追踪和理论地震图与观测地震波形的对比,发现下扬子克拉通下方的410 km间断面为一厚度20 km的梯度带,其上存在一由西南向东北变厚的低速层,厚度变化40~57 km,P波速度减低2.7%~4.5%.该低速层可以被认为是由于地幔橄榄岩部分熔融引起的.     

新疆东准噶尔花岗岩类岩石高温高压弹性波速度及其对地壳结构的约束

应用超声波反射-透射法,在最高压力为1.0 GPa（室温）,最高温度为700℃（1.0 GPa）的条件下对新疆东准噶尔地区的卡拉麦里花岗岩带和野马泉岩体的典型花岗岩类岩石（碱长花岗岩、碱性花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩和石英闪长岩）的纵波速度（VP）和横波速度（VS）进行了测量.结果显示,在常温、压力0.4~1.0 GPa条件下,东准噶尔地区花岗岩类岩石的VP和VS均随压力呈线性增加,说明在这个压力段岩石中的微裂隙已基本闭合.室温、1.0 GPa时花岗岩类岩石的VP是5.79~6.84 km·s-1,VS是3.26~3.85 km·s-1.依据压力与VP及压力与VS的线性关系,拟合得到常温常压下花岗岩类岩石的纵波和横波压力系数分别是0.1568~0.4078 km/（s·GPa）和0.0722~0.3271 km/（s·GPa）,VP0和VS0分别是5.62~6.47 km·s-1和3.15~3.75 km·s-1.恒压1.0 GPa、室温到700℃条件下,花岗岩类岩石的VP和VS均随温度的升高呈线性降低,温度系数分别为（-3.41~-4.96）×10-4 km/（s·℃）和（-0.88~-3.22）×10-4 km/（s·℃）.利用实验获得的花岗岩类岩石的VP0、VS0及温度系数和压力系数,结合东准噶尔地区的地热资料,建立了VP和VS随深度变化的剖面.将获得的VP和VS-深度剖面与该区地球物理探测结果对比,发现东准噶尔地区的碱长花岗岩、碱性花岗岩、二长花岗岩和部分花岗闪长岩的VP和VS与该区上地壳速度吻合很好,同时这几种岩石的平均泊松比也与上地壳泊松比一致,因此我们认为这几种类型的岩石是该区上地壳的重要组成部分.另外,石英闪长岩的VP和VS均符合中地壳的速度,可能为中地壳中的一种岩石.     

深内部地球结构对内核平动振荡本征周期的影响

地球固态内核的平动振荡是地球的基本简正模之一,又称Slichter模,其本征周期大约为几个小时,与地球内部结构密切相关.为了研究影响内核平动振荡的本征周期与内部结构的依赖关系,本文利用球对称、非自转、弹性和各向同性地球模型（SNREI）,通过自由振荡运动方程的数值积分,以地球模型PREM为基础,理论上系统研究了地球内部介质（包括密度、地震波速等）分布异常对Slichter模本征周期的影响.数值结果表明,Slichter模周期随着内外核边界（ICB）密度差的增加以类似于双曲线的特征显著减小,当ICB密度差从597 kg·m-3减小到200 kg·m-3时,周期增大66.44%,当ICB密度差从597 kg·m-3增大到1000 kg·m-3时,周期减小21.48%;Slichter模周期随着核幔边界（CMB）密度差的增大而缓慢增大;相对于PREM,地球模型1066A在ICB和CMB的密度差分别相差45.321%和1.132%,内部地震波速度和密度梯度也存在差异,但是,当密度差减小到1066A模型提供的数值时,得到的Slichter模周期与基于1066A获得的结果（4.599 h）非常接近,差异分别只有3.762%和0.037%;表明Slichter模本征周期与地球内部介质的精细结构关系不大,而对ICB的密度差非常敏感.内、外核P波波速分布异常对Slichter模周期的影响基本相当,当内核和外核P波波速均增加5%时,Slichter周期分别减小1.02%和1.69%,P波波速分别减小5%时,Slichter模周期分别增加1.27%和1.847%,内核S波波速分布异常比P波波速分布异常对Slichter模周期的影响小1个量级;与地核相比,地幔中的地震波速异常对Slichter模本征周期的影响小1~2个量级;表明地核中地震波速异常对Slichter模周期的影响很小,目前有关Slichter模周期理论计算的差异主要来自于所采用的地球模型中内核边界的密度差的差异,本文结果可以为Slichter模的研究、探测及其对地球深内部结构的约束提供理论依据.     

地震波频散效应与反Q滤波相位补偿

本文以Futterman提出的地震波振幅衰减和相速度频散表达式为基础,从井震匹配的角度出发,推导了不进行反Q滤波、仅反Q滤波振幅补偿、仅反Q滤波相位补偿,以及反Q滤波相位与振幅同时补偿四种情况下,地震波速度频散与相速度及地震记录振幅谱间的表达式,并从理论上说明了反Q滤波相位补偿的必要性.通过相同观测系统,炸药震源和可控震源分别激发采集的零偏移距VSP资料实例,验证了本文所推导的速度频散表达式的合理性;通过井震标定实例,进一步说明了反Q滤波相位补偿,可有效消除地震子波速度频散,提升地面地震资料与零偏移距VSP走廊叠加剖面的匹配度,最终提高地震资料成果的可信度.     

日本海沟俯冲带热结构与深源地震

本文利用有限差分方法,计算了全地幔对流模式和双层地幔对流模式下日本海沟俯冲带热结构、浮力及P波速度异常分布,基于亚稳态橄榄石相变模型推测亚稳态橄榄石的存在范围,同时分析了热传导系数、热膨胀系数和热源对俯冲带热结构的影响,以及俯冲带所受浮力与俯冲带形态的关系.结果表明,双层地幔对流模式下模拟的P波速度异常分布与层析成像结果更为相符,也与深源地震的分布有较好的相关性.板块内部亚稳态橄榄石的存在范围随热传导系数和热膨胀系数的减小而增大,同时忽略相变潜热和剪切生热的影响也会造成模型所预测的亚稳态橄榄石范围偏大.俯冲带所受负浮力在400 km深度附近达到最大值,亚稳态橄榄石的存在使负浮力逐渐减小,甚至在板块内部产生正浮力,不利于俯冲带穿透660 km相变界面.     

利用远震接收函数研究黄海周边地区的地壳上地幔结构

利用宽频带流动台站(YSBSN)记录的远震波形数据和远震接收函数方法,反演了黄海东、西两侧地壳上地幔的S波速度结构.结果表明,莫霍面深度在30~38 km之间变化,位于中方一侧的JNN台下方地壳厚度最大,可以归因于华北板块和扬子板块的碰撞;韩方一侧的地壳厚度自北向南逐渐变厚,但仍然难以厘定朝鲜半岛南部潜在碰撞带的位置,这些问题的解决需要更大范围的流动台站观测.由于部分台站位于巨厚的沉积层和多孔的火山岩之上,与浅部构造的相关性使得接收函数表现出较大振幅的混响,从而影响了来自深部结构的转换震相.     

适于Kirchhoff叠前深度偏移的地震走时李代数积分算法

本文基于拟微分算子理论和李代数积分法,根据程函方程和波场坐标变换,提出一种新的适于横向变速介质Kirchhoff叠前深度偏移的地震波走时算法.该算法与Kirchhoff叠前时间偏移所用李代数时间积分表达相比,差异在于增加了波数一次项,且二次项的系数在求积时亦需进行修正.针对单平方根算子象征、李代数积分、指数映射和走时多项式的求解而言,皆需对以往Kirchhoff叠前时间偏移中所用算法进行深化调整.文中数值算例对比了本文李代数积分表达与时间积分的区别,本算法计算结果与线性横向变速介质中的理论值相当吻合.通过走时多项式中各项对结果的影响分析,可知非对称项使计算精度得到了进一步提高.数值试验表明,本算法对横向变速介质中走时求取是可行的,且不需要存储海量走时表,有利于提高Kirchhof叠前深度偏移的精度和效率.