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鄂尔多斯及邻区地壳S波速度和各向异性结构的全波形层析成像研究

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地球物理学进展 2024年第1期39卷 48-62页

作者：杨镓文侯卫生陈九辉李俊毅郑文俊中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

鄂尔多斯及邻区一直是研究活动地块间相互作用和物质运移的热点区域.青藏高原的扩展与鄂尔多斯地块内部及周缘的变形之间的耦合关系仍有待厘定.基于“中国地震科学台阵探测”项目的密集台阵和固定台网数据,本文利用区域地震全波形层析... 详细信息

鄂尔多斯及邻区一直是研究活动地块间相互作用和物质运移的热点区域.青藏高原的扩展与鄂尔多斯地块内部及周缘的变形之间的耦合关系仍有待厘定.基于“中国地震科学台阵探测”项目的密集台阵和固定台网数据,本文利用区域地震全波形层析成像方法获得了研究区三维S波速度和径向各向异性结构,结果表明:鄂尔多斯地块存在以37°N为界的南北速度结构差异,南部的相对低速反映了较厚的地壳,与地形地貌相对应;鄂尔多斯西南缘在中、上地壳表现为负径向各向异性结构特征,S波速度扰动在中地壳呈显著的低速异常,延伸到鄂尔多斯西南部,该区域作为青藏高原扩展的前缘,速度结构特征反映了中地壳滑脱,上地壳缩短变形的地壳增厚模式;具有扩展早期构造变形特征的阿拉善地块南部呈相对低速,在上地壳表现为明显的负径向各向异性;鄂尔多斯东缘的山西断陷带存在南北速度结构差异,断陷带北部下地壳为低速异常,反映受地幔热物质改造的软弱物质堆积,断陷带中部则呈相对高速结构特征,推测其深部构造应力、应变环境比较稳定;负径向各向异性结构在南北地震带北段和山西断陷带浅部均有分布,为深入研究地震活动性与地壳速度结构的关系提供了波形成像证据.

关键词：鄂尔多斯地块全波形层析成像径向各向异性三维地壳速度结构

新疆伽师强震群区三维地壳上地幔S波速度结构及其地震成因的探讨

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地球物理学报 2000年第3期43卷 356-365,T001页

作者：刘启元陈九辉李顺成郭飚中国地震局地质研究所北京100029

１９９７年１月２１日至４月１６日（北京时间）新疆伽师地区连续发生了７次６级以上强烈地震．为了深入研究该强震群形成的构造背景，我们在伽师强震群区及其邻域大约１１０００ｋｍ~２的范围内布设了由３０台宽频带数字地震仪组... 详细信息

１９９７年１月２１日至４月１６日（北京时间）新疆伽师地区连续发生了７次６级以上强烈地震．为了深入研究该强震群形成的构造背景，我们在伽师强震群区及其邻域大约１１０００ｋｍ~２的范围内布设了由３０台宽频带数字地震仪组成的流动地震台阵，台站的间距约５－１０ｋｍ．利用远震体波接收函数的叠加偏移分析及其非线性反演技术，研究了台阵下方０－１００ｋｍ深度范围内地壳、上地幔的三维Ｓ波速度结构．结果表明：１）Ｍｏｈｏ界面的深度在塔里木盆地一侧为４０—５２ｋｍ，而在靠近天山一侧的褶皱变形区为６０—７６ｋｍ，南天山山前折皱变形区的地壳厚度明显增大，地壳内部产生了明显变形；２）塔里木盆地北缘存在明显的不均匀性，塔里木盆地与天山之间的接触变形关系显示了塔里木盆地向北北西方向的挤压作用，台阵下方壳幔界面的地形与地表的地貌特征有较好的相关性，山前弧形褶皱带的形成与地下深部结构及挤压作用有关；３）伽师强震群分布在壳幔界面梯度带的上方，该震群的成因可能与震源区附近的隐伏断裂活动有关；４）由于震源处于褶皱变形区的地壳上部，相应的剪切模量较小，这可能是伽师强震群应力降明显偏低的主要原因．伽师强震群的形成不但与塔里木盆地的

关键词：伽师强震群地壳上地幔结构 S波地震成因

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新疆伽师强震群区的横波分裂与应力场特征

地球物理学报 2002年第1期45卷 83-92,T003页

作者：赖院根刘启元陈九辉郭飙李顺成中国地震局地质研究所北京100029

利用在新疆伽师地区布设的流动台阵记录到的地方震波形数据 ,研究了伽师强震群附近各台站横波分裂现象 ,给出了相应的快波偏振方向的平面场分布 .发现在台阵的塔里木盆地一侧 ,波偏振方向为近SN向 ,与塔里木盆地的区域主压应力方向一致 ... 详细信息

利用在新疆伽师地区布设的流动台阵记录到的地方震波形数据 ,研究了伽师强震群附近各台站横波分裂现象 ,给出了相应的快波偏振方向的平面场分布 .发现在台阵的塔里木盆地一侧 ,波偏振方向为近SN向 ,与塔里木盆地的区域主压应力方向一致 ,但在塔里木盆地北部边缘的褶皱变形带内 ,快波偏振方向变为近EW向 ,特别是在柯坪断裂附近 ,快波偏振方向与阿图什地震的震源断层方向基本一致 .由于快波偏振方向平行于主压应力方向 ,给出的快波偏振方向反映了相应的主压应力场特征 .结果表明 ,伽师强震群的成因很可能是塔里木盆地北缘横向非均匀变形造成的局部张性剪切应变能的释放 .

关键词：伽师强震群横波分裂应力场新疆横波震源断层偏振方向

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横向非均匀介质远震体波接收函数的波场特征

地震学报 2000年第6期22卷 614-621页

作者：陈九辉刘启元中国地震局地质研究所中国北京100029

系统研究了台站下方存在倾斜界面时 ,远震体波接收函数的波场特征及多方位接收函数对台站下方介质横向非均匀特征的反映能力 .我们利用合成三维横向非均匀介质接收函数的 Maslov方法 ,具体模拟了台站下方存在倾斜界面时的接收函数响应 ... 详细信息

系统研究了台站下方存在倾斜界面时 ,远震体波接收函数的波场特征及多方位接收函数对台站下方介质横向非均匀特征的反映能力 .我们利用合成三维横向非均匀介质接收函数的 Maslov方法 ,具体模拟了台站下方存在倾斜界面时的接收函数响应 .结果表明 ,当台站下方存在倾向一致的倾斜界面时 ,远震体波接收函数的径向分量和切向分量分别随震源方位角的变化呈现对称和反对称的规律性变化 .利用不同震源方位角接收函数径向分量和切向分量的变化规律 ,可以估计台站下方界面的倾向和倾角 .当台站下方各界面的倾向不同时 ,随方位角的变化 ,接收函数只能直观给出界面的整体倾向 .实际观测数据的分析结果表明 ,对于利用单个台站接收函数研究台站下方介质的横向非均匀特征来说 ,简单倾斜界面可以看作较好的一级近似 .

关键词：波场特征接收函数横向非均匀介质远震体波 Maslov法

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接收函数的曲波变换去噪

地球物理学报 2016年第3期59卷 884-896页

作者：齐少华刘启元陈九辉郭飚中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

压制横向非均匀地壳介质引起的散射波场对于基于水平分层介质模型的接收函数地壳结构成像及其地震各向异性研究至关重要.虽然通过数据叠加和低通滤波,在一定程度上能够压制散射波场,但也有可能导致不希望的波形畸变、信息丢失或数据分... 详细信息

压制横向非均匀地壳介质引起的散射波场对于基于水平分层介质模型的接收函数地壳结构成像及其地震各向异性研究至关重要.虽然通过数据叠加和低通滤波,在一定程度上能够压制散射波场,但也有可能导致不希望的波形畸变、信息丢失或数据分辨率降低.为了避免上述问题,本文将近年来快速发展的曲波变换理论用于远震接收函数的散射噪声压制.与勘探地震学不同,我们面临的主要问题在于地震台站和震源的空间缺失导致的接收函数空间不均匀采样.为此,我们将压缩感知理论与曲波变换去噪相结合,在对缺失数据进行波场重建的同时,实现散射噪声的压制.为了论证方法的可行性,本文进行了噪声压制和波场重建的理论检验.并将本文方法用于处理IRIS全球台网固定台站和川西台阵远震接收函数.结果表明:1)地壳介质横向不均匀引起的散射噪声可以得到有效压制,接收函数的信噪比得到提高,震相的可追踪性得到改善,从而利于进一步的接收函数反演和地震各向异性研究;2)缺失数据可以正确重建;3)本文的方法既可用于单台-多事件的数据集,也可用于单个事件-阵列观测的数据去噪,但单台-多事件数据集的结果优于阵列观测的情况.

关键词：接收函数曲波变换压缩感知横向非均匀散射地壳各向异性

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西藏米林M6.9地震早期余震时空分布特征

地球物理学报 2018年第6期61卷 2322-2331页

作者：尹昕忠周本刚陈九辉韦伟谢超郭志中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 中国地震局地质研究所中国地震局活动构造与火山重点实验室北京100029 中国地震局地震预测研究所北京100036

北京时间2017年11月18日06时34分(GMT:2017-11-17 22∶34),西藏自治区林芝市米林县发生了M6.9地震.本次地震位于东喜马拉雅东构造结末端旋转变形强烈部位.本研究基于林芝台阵记录的波形数据,应用双差定位方法和匹配滤波方法对本次地震... 详细信息

北京时间2017年11月18日06时34分(GMT:2017-11-17 22∶34),西藏自治区林芝市米林县发生了M6.9地震.本次地震位于东喜马拉雅东构造结末端旋转变形强烈部位.本研究基于林芝台阵记录的波形数据,应用双差定位方法和匹配滤波方法对本次地震早期余震序列进行了全面检测分析.截至2017年11月25日上午08时,我们共获得约10倍的中国地震台网公布的余震事件.余震的时空分布特征显示,本次米林M6.9地震余震呈NW向,位于北东向南迦巴瓦构造结北部的东西两侧边界断裂带之间,沿西兴拉断裂带分布,断层具有明显的分段破裂特征,主震位于余震分布带中部.根据余震分布特征以及震源机制解显示,发震断层的深部几何结构为北东向陡倾,主震北东侧的断层活动为主震及发震断层触发的结果,其深部几何结构也较陡,余震整体沿断层分布长度约50km.

关键词：米林M6.9地震微震检测发震构造东喜马拉雅构造结

青藏高原东北缘—鄂尔多斯地壳上地幔地震层析成像研究

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地球物理学报 2004年第5期47卷 790-797页

作者：郭飚刘启元陈九辉赵大鹏李顺成赖院根中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 日本爱媛大学地球科学系

根据横跨青藏高原东北缘—鄂尔多斯地区的流动宽频带地震台阵和区域地震台网的走时数据 ,利用地震层析成像方法研究了该地区 4 0 0km深度范围内地壳上地幔的P波速度结构 .结果表明 :青藏高原东北缘—鄂尔多斯地区地壳上地幔结构呈明显... 详细信息

根据横跨青藏高原东北缘—鄂尔多斯地区的流动宽频带地震台阵和区域地震台网的走时数据 ,利用地震层析成像方法研究了该地区 4 0 0km深度范围内地壳上地幔的P波速度结构 .结果表明 :青藏高原东北缘—鄂尔多斯地区地壳上地幔结构呈明显的横向不均匀性 .这种不均匀性体现在不同块体之间 ,同时也存在于块体内部 ;青藏高原东北缘上地幔P波平均速度低 ,而鄂尔多斯地块的P波平均速度高 ,这与两个地块的地质构造活动特征相吻合 .在青藏高原东北缘与鄂尔多斯地块之间的上地幔存在宽约 2 0 0km的过渡带 ,该过渡带在地表的界限在兰州—海原之间 ,在上地幔表现为向东 4 5°左右的倾斜条带 ,基本结构特征表现为高速与低速物质的混杂 ;青藏高原内部的柴达木地块平均速度偏低 ,而祁连地块的上地幔的平均速度偏高 ,两者相差约 8% ;在泽库、兰州和海原地区的上地幔顶部有明显的低速体侵入特征 .

关键词：地震层析成像地震台走时数据地幔 P波速度结构

地壳分层各向异性介质接收函数及其粒子群反演

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地球物理学报 2016年第12期59卷 4544-4559页

作者：齐少华刘启元陈九辉郭飚中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

地壳不同深度介质的地震各向异性是研究地壳不同深度范围变形方式的重要依据.鉴于地壳介质的复杂性,如何从远震体波接收函数中提取不同深度的各向异性参数仍是一个有待深入研究的课题.在已有研究的基础上,本文利用广义反射-透射系数矩... 详细信息

地壳不同深度介质的地震各向异性是研究地壳不同深度范围变形方式的重要依据.鉴于地壳介质的复杂性,如何从远震体波接收函数中提取不同深度的各向异性参数仍是一个有待深入研究的课题.在已有研究的基础上,本文利用广义反射-透射系数矩阵方法计算的合成地震图,研究了复杂地壳分层各向异性介质的接收函数随反方位角(back azimuth)变化及不同层位各向异性参数对接收函数波场的影响,为各向异性介质接收函数的解释提供了新的理论依据.通过引入粒子群优化理论,发展了分层各向异性介质接收函数全局反演算法.数值及观测数据的验证结果表明,在各向同性速度模型确定的前提下,我们的方法能够可靠地提取地壳分层各向异性参数;在反演中引入曲波变换去噪技术,对于正确解析不同层位的各向异性参数具有重要价值.

关键词：地壳结构分层各向异性接收函数粒子群反演

利用小震震源机制解研究汶川地震后龙门山断裂带中段应力场时空演化

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地震地质 2018年第2期40卷 310-322页

作者：江敏陈九辉 Yasuto Kuwahara Reiken Matsushita 中国地震局地质研究所、地震动力学国家重点实验室北京100029 Active Fault and Earthquake Research Center AISTJapan

利用川西流动地震台阵观测资料,求解汶川地震后发生在龙门山断裂带中段地区的余震震源机制解,反演了相应的应力场,得到了应力场的时空演化特征。结果显示,小震震源机制以逆冲为主并含有一定数量的走滑和正断型地震,逆冲型地震的比重随... 详细信息

利用川西流动地震台阵观测资料,求解汶川地震后发生在龙门山断裂带中段地区的余震震源机制解,反演了相应的应力场,得到了应力场的时空演化特征。结果显示,小震震源机制以逆冲为主并含有一定数量的走滑和正断型地震,逆冲型地震的比重随时间明显增加。震源机制类型的空间分布与断层深部展布及区域速度结构具有相关性。应力张量反演结果显示早期余震各分区水平最大主压应力S_H方位主要分布在近EW—NWW范围内,沿小鱼洞—理县方向余震分支地壳浅部主压应力则沿NE-SW向,表明震后早期应力场主要受主震破裂传播引起的动态应力影响,S_H方位与破裂面特征密切相关。应力张量随时间的变化显示深部应力结构由逆冲、走滑混合向纯逆冲转变,表明深部区域通过走滑型地震来平衡初期应力释放造成的局部库仑应力,并逐渐恢复到接近背景应力场,浅部应力变化追随深部变化特征,显示出在时间上的滞后。

关键词：龙门山断裂带震源机制应力场时空演化