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瑞利波相速度和椭圆率与远震P波联合反演蒙古中南部地壳高分辨率S波速度结构

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地球物理学报 2024年第1期67卷 89-107页

作者：徐荟吴庆举中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081

利用蒙古中南部台阵记录的连续背景噪声数据、天然地震面波数据和远震P波波形数据,开展瑞利波相速度、椭圆率和远震P波叠加波形的联合反演,建立了蒙古中南部地壳三维S波速度模型.结果显示,蒙古中南部的瑞利波相速度及椭圆率、沉积基底... 详细信息

利用蒙古中南部台阵记录的连续背景噪声数据、天然地震面波数据和远震P波波形数据,开展瑞利波相速度、椭圆率和远震P波叠加波形的联合反演,建立了蒙古中南部地壳三维S波速度模型.结果显示,蒙古中南部的瑞利波相速度及椭圆率、沉积基底深度、莫霍面深度、地壳S波速度在蒙古—鄂霍茨克缝合线和蒙古主构造线南北两侧分布均有明显差异,暗示了这两条缝合线至少为地壳级别的分界.中戈壁火山和Bus-Obo火山在地壳内相互连通,在下地壳存在大面积低速层.我们推测杭盖穹隆上地幔热物质上涌在中戈壁带地壳底部形成岩浆囊,为这两座板内火山活动提供了岩浆来源.

关键词：蒙古中南部 S波速度结构蒙古—鄂霍茨克缝合线蒙古主构造线板内火山

长宁—昭通页岩气示范区小微地震地方性震级测定

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地球物理学报 2024年第3期67卷 947-959页

作者：陈颖田雯吴庆举姚志祥中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震观测与地球物理成像重点实验室北京100081

利用长宁—昭通页岩气示范区高密度宽频带流动地震台阵观测资料,基于LOCFLOW流程,获得了2021年4—10月的108727个震级介于-0.1~5.2之间的地震事件精定位目录.鉴于LOCFLOW内置算法测量的震级与中国地震台网中心发布震级之间存在系统偏差... 详细信息

利用长宁—昭通页岩气示范区高密度宽频带流动地震台阵观测资料,基于LOCFLOW流程,获得了2021年4—10月的108727个震级介于-0.1~5.2之间的地震事件精定位目录.鉴于LOCFLOW内置算法测量的震级与中国地震台网中心发布震级之间存在系统偏差,根据里克特震级的定义,分别基于参考震级校正和考虑台基校正的量规函数参数拟合反演两种方法,建立了适用于研究区的地方性震级公式.反演获得的量规函数能够更加准确地反映四川盆地南部研究区小微地震的振幅衰减特征,并获得研究区小微地震更加准确的地方性震级,可应用于页岩气开发区震级-频度关系等与震级相关的研究.

关键词：地方性震级诱发地震参考震级校正台基校正

2001年昆仑山口西MS8.1地震自发破裂过程数值模拟研究

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2141-2158页

作者：奉建州廖力李平恩吴庆举中国地震局地球物理研究所北京100081 北京白家疃地球科学国家野外科学观测研究站北京100095

2001年11月14日,青藏高原的东昆仑断裂带发生昆仑山口西MS8.1地震,现场考察和破裂过程反演结果表明这是一次破裂过程非常复杂的走滑地震事件.研究这次地震的自发破裂过程,对于认识大陆型特大地震的发生机理具有重要意义.本文利用曲线网... 详细信息

2001年11月14日,青藏高原的东昆仑断裂带发生昆仑山口西MS8.1地震,现场考察和破裂过程反演结果表明这是一次破裂过程非常复杂的走滑地震事件.研究这次地震的自发破裂过程,对于认识大陆型特大地震的发生机理具有重要意义.本文利用曲线网格有限差分法对2001年昆仑山口西MS8.1地震的动力学破裂过程进行研究.首先建立能反映这次地震主要特征的三维非平面断层模型,并以地质考察、以及根据GPS和InSAR观测数据、远场地震记录得到的反演结果为约束,通过数值模拟重现了这次地震破裂过程的主要特征.在此基础上,进一步讨论了背景应力场、断层几何、摩擦系数对断层面滑移量分布、震源时间函数、破裂传播速度的影响.研究结果表明,昆仑山口西MS8.1地震发展成为具有超长破裂尺度的大型地震的重要原因可能是:青藏高原最大水平主压应力方向沿东向的顺时针旋转特征和断层面较低的动摩擦系数.并且沿昆仑山口西地震断层面的动摩擦系数可能是非均匀的,由此产生了沿断层走向复杂变化的应力降,从而导致超剪切破裂的发生,并控制了断层面滑移量分布.

关键词：昆仑山口西Ms8.1地震曲线网格有限差分法自发破裂过程同震滑动量分布超剪切破裂

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利用接收函数研究四川威远地区地壳结构特征

地球物理学报 2024年第7期67卷 2637-2653页

作者：刘嘉栋吴庆举强正阳朱敏中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081

利用在威远地区布设的40台宽频带流动地震仪记录的远震波形数据,提取了径向P波接收函数.接收函数中可以看到清晰的Moho面转换波,并且在此震相之前存在一组正负相间的震相.通过合成测试,判断负震相C2为沉积层基底的PpSs+PsPs震相.通过拾... 详细信息

利用在威远地区布设的40台宽频带流动地震仪记录的远震波形数据,提取了径向P波接收函数.接收函数中可以看到清晰的Moho面转换波,并且在此震相之前存在一组正负相间的震相.通过合成测试,判断负震相C2为沉积层基底的PpSs+PsPs震相.通过拾取C2震相的到时,与建模合成的接收函数进行对比,得到了研究区沉积层厚度的分布.正震相C1可能是沉积层基底PpPs震相或康拉德界面转换波.在这两种情况下,C1震相的到时随射线参数的变化趋势相反,前者表现为负斜率,后者表现为正斜率.利用这一特征,对各台站C1震相的成因进行了分析,威远背斜之外主要为正斜率,推断存在Conrad界面.然后通过H-κ叠加估计了研究区地壳厚度和平均波速比,并使用共转换点(CCP)叠加方法获得了研究区Moho面和壳内界面的起伏形态.结果显示,研究区沉积层厚度在3.0~7.0 km之间,威远背斜较薄,自贡台凹较厚;研究区地壳厚度40.9~49.2 km,平均约44.1 km,整体上表现出背斜区域厚,向斜等区域薄的特征.在背斜之外的区域,Conrad界面埋深大约为19 km.本文推断威远背斜上、下地壳在挤压环境下均发生增厚,上地壳顶部沉积盖层在隆升过程中遭受剥蚀,而下地壳得到了相对完整的保存.研究区波速比横向变化较大,在1.71~1.92之间,平均约1.79,与全球大陆平均值相同.研究区存在两个高波速比区(>1.85),威远背斜东段与李家场褶皱交汇处可能存在小规模的地幔物质上涌;而自贡台凹在受到地壳顶部较厚沉积盖层影响的同时,中下地壳可能受到了川滇块体壳内热物质的影响,使地壳平均波速比明显增高.威远背斜核部和自流井背斜东南区域地壳平均波速比相对较低,其地壳成分可能主要为长英质或中性岩石.

关键词：威远地区地壳厚度波速比 Conrad界面

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基于压缩感知理论的远震P波数据重建研究

地震学报 2024年第3期46卷 413-424页

作者：杨歧焱吴庆举魏亚杰曹静杰蔡志成杨志权盛艳蕊河北地质大学自然资源部京津冀城市群地下空间智能探测与装备重点实验室石家庄050031 河北地质大学河北省战略性关键矿产资源重点实验室石家庄050031 中国地震局地球物理研究所北京100081 河北省地震局石家庄050021

本文将基于压缩感知理论的地震观测数据重建方法用于天然远震事件的P波到时处理之中,基于曲波(curvelet)变换,建立基于L_(1)范数的正则化反演模型,并采用迭代收缩阈值算法(ISTA)求解该模型。针对在内蒙古布设的流动地震台阵记录到的远... 详细信息

本文将基于压缩感知理论的地震观测数据重建方法用于天然远震事件的P波到时处理之中,基于曲波(curvelet)变换,建立基于L_(1)范数的正则化反演模型,并采用迭代收缩阈值算法(ISTA)求解该模型。针对在内蒙古布设的流动地震台阵记录到的远震波形数据,对其进行稀疏采样,采用稀疏反演重建方法对欠采样数据进行重建,并拾取重建数据的P波到时,之后开展远震P波层析成像进行验证。研究结果表明,远震天然地震观测数据在曲波变换中表现出稀疏性,可利用压缩感知方法实现远震P波数据的完备化处理。基于内蒙古流动地震台阵数据三维P波成像也表明,基于压缩感知的数据重建技术可以提高地震层析成像的分辨率,且压缩感知采集技术在天然地震研究中具有潜在的应用价值。

关键词：压缩感知曲波变换远震P波数据重建 L_(1)范数

小江断裂带北段上地壳三维速度结构研究及鲁甸M_(S)6.5地震构造分析

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地球物理学报 2022年第4期65卷 1288-1302页

作者：邓菲吴庆举许力生中国地震局地球物理研究所北京100081

利用巧家流动台阵2012—2017年期间记录到的近震P波和S波到时数据,采用地震体波走时层析成像方法,反演得到了小江断裂带北段及鲁甸地震震源区上地壳的高分辨率V_(P)和V_(P)/V_(S)模型.成像结果显示:小江断裂带北段在0~6 km左右的深度表... 详细信息

利用巧家流动台阵2012—2017年期间记录到的近震P波和S波到时数据,采用地震体波走时层析成像方法,反演得到了小江断裂带北段及鲁甸地震震源区上地壳的高分辨率V_(P)和V_(P)/V_(S)模型.成像结果显示:小江断裂带北段在0~6 km左右的深度表现为低波速、高波速比异常,在9~12 km左右的深度以下,小江断裂带北段整体开始呈现显著的高速特征,形状呈向上凸起的特征,这可能是玄武岩侵入的痕迹,暗示了小江断裂带可能是二叠纪峨眉山玄武岩喷发的主要通道.这些高速物质的侵入使得地壳较为脆性,介质强度较低,有助于后期小江断裂带的形成.小江断裂带北段两侧的结构差异显示出一定的分段特征,巧家段和达朵段东侧块体表现为明显的高速异常,而中间的蒙姑段则表现为低的波速异常.整体来说,小江断裂带北段的深浅结构及两侧块体的结构差异,反映了其大型走滑断层和块体边界的构造特征.鲁甸M_(S)6.5地震所在的莲峰断裂和昭通—鲁甸断裂之间的块体呈现“低-高”型的速度异常特征,使得昭通—鲁甸断裂两侧形成明显的速度差,西北侧的低速异常区在大凉山次级块体的挤压变形过程中,受到了高速的昭通—鲁甸断裂阻挡,应力在高低速过渡区积累、释放,进而发生鲁甸地震.此外,在鲁甸地震的两个共轭余震节面中均显示:主震发生在高低速过渡区,余震分布与高低速过渡区和高速区有关,与高低波速比过渡区和低波速比有关.

关键词：小江断裂带北段体波成像地壳速度结构鲁甸地震波速比

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压缩感知高分辨率接收函数叠加成像及其应用

地球物理学报 2022年第11期65卷 4354-4368页

作者：白兰淑吴庆举张瑞青中国地震局地球物理研究所北京100081

接收函数成像方法纵向分辨能力高,而其水平分辨能力很大程度上取决于地表观测台站分布.经典共转换点(Common Conversion Point,CCP)叠加成像方法应用中,如果存在台站稀疏区,往往需要统一选取较大尺度叠加半径以获得连续的成像剖面.这不... 详细信息

接收函数成像方法纵向分辨能力高,而其水平分辨能力很大程度上取决于地表观测台站分布.经典共转换点(Common Conversion Point,CCP)叠加成像方法应用中,如果存在台站稀疏区,往往需要统一选取较大尺度叠加半径以获得连续的成像剖面.这不仅造成台站密集区域成像分辨率损失,且使成像界面产生明显的叠加痕迹.本文结合压缩感知理论和经典CCP成像方法实现提高空间分辨率的接收函数成像.我们假设地下界面在局部范围内变化较缓慢、形态特征稳定,那么接收函数信号相应具有一定的稀疏特性.基于此假定,首先通过压缩感知稀疏促进算法从稀疏、不规则分布的地震台阵接收函数重构出密集、规则化的“虚拟台阵”接收函数.之后,利用重构得到的“虚拟台阵”接收函数,采用小尺度叠加半径进行共转换点叠加成像获得高分辨率转换界面成像剖面.特别地,我们在叠加成像前进行了叠前成像点振幅补偿处理,以克服台站分布不均匀导致的成像能量不均衡问题.台站越稀疏的区域,其振幅补偿值越高.本文方法可以极大减少经典CCP成像方法实际应用中为了兼顾台站稀疏区域采用大尺度叠加半径所造成的空间分辨率损失和“阶梯状”界面的叠加痕迹,在保证台站密集区高分辨率成像结果的同时有效提高台站稀疏区的成像分辨率并提升成像质量.数值模拟测试和华北克拉通科学台阵观测数据应用结果表明,压缩感知接收函数叠加成像方法可以实现可靠的高分辨率深部转换界面成像,在高分辨率深部结构研究中具有广阔的应用前景.

关键词：压缩感知接收函数高分辨率成像共转换点叠加成像

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中国东北诺敏河火山群地区面波层析成像研究

地球物理学报 2022年第6期65卷 2090-2106页

作者：侯颉吴庆举余大新叶庆东中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局第一监测中心天津300180

本文利用诺敏河火山群地区的43个宽频带流动地震台在2015年6月至2017年5月记录到的垂直向连续数据,采用基于连续小波变换的频率-时间分析技术采集了6475条高质量的基阶相速度频散曲线,用面波成像方法反演研究区地壳和上地幔三维S波速度... 详细信息

本文利用诺敏河火山群地区的43个宽频带流动地震台在2015年6月至2017年5月记录到的垂直向连续数据,采用基于连续小波变换的频率-时间分析技术采集了6475条高质量的基阶相速度频散曲线,用面波成像方法反演研究区地壳和上地幔三维S波速度结构.结果表明:诺敏河火山20~30 km深度的中、下地壳范围内观测到一个小尺度低速异常,推测为诺敏河火山群地壳岩浆房,其与五大连池火山群地壳岩浆房在横向上不相通;研究区上地幔40~150 km深度范围内存在多个局部高速异常,且这些高速异常之上均出现明显的低速异常,这种结构模式暗示了这些区域可能发生了岩石圈拆沉作用,推测不同深度的高速异常可能是不同地质时期拆沉的岩石圈地幔及其残留;诺敏河火山群东南侧存在上下连通的低速异常,其从研究区东南部150 km深度左右向北连通研究区地壳减薄区域以及诺敏河火山群在地表的出露位置,表明这些位置可能存在上升的软流圈物质,且上升方向和小古里河—科洛—五大连池—二克山火山带延展方向基本一致,结合前人的研究结果分析,暗示存在诺敏河和五大连池火山群深部同源的可能性.

关键词：诺敏河火山群岩石圈拆沉火山活动面波层析成像 S波速度结构

卷积神经网络在远-近地震震相拾取中的应用及模型解释

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地震学报 2022年第6期44卷 961-979,I0001-I0007,I0008-I0012页

作者：申中寅吴庆举中国地震局地球物理研究所北京100081

利用北京国家观象台的测震记录,探索了样本构建、训练过程、模型结构等因素对远震震相P-S和近震震相Pg-Sg拾取模型性能的影响。结果表明:适中的卷积层深度、正则化和数据清洗能够有效地改善模型性能,而残差块的影响却相对有限。与此同时... 详细信息

利用北京国家观象台的测震记录,探索了样本构建、训练过程、模型结构等因素对远震震相P-S和近震震相Pg-Sg拾取模型性能的影响。结果表明:适中的卷积层深度、正则化和数据清洗能够有效地改善模型性能,而残差块的影响却相对有限。与此同时,基于类模型可视化和平滑GradCAM++的模型解释显示:卷积神经网络复现了震相的关键特征,其决策敏感区域也与震相识别的经验准则一致。最后,连续波形的扫描结果展示了卷积神经网络在远-近地震震相识别的应用前景与提升空间。此外,本文针对模型搭建与训练中存在的问题提出了样本选择、模型架构、标签标注和集成学习等改进方案,以供后续研究参考。

关键词：卷积神经网络震相识别到时测量可解释神经网络