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应用远震有限频率层析成像反演首都圈上地幔速度结构

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地球物理学报 2010年第8期53卷 1806-1816页

作者：杨峰黄金莉杨挺中国地震局地震预测研究所北京100036 同济大学海洋与地球科学学院上海200092

本文选用首都圈数字地震台网2003年9月～2005年12月记录的300多个远震事件的波形资料,采用分频带多道互相关方法得到三个不同频段的P波相对走时数据共18499个,计算了每个频段的走时灵敏度核,应用有限频率层析成像反演得到首都圈地区的... 详细信息

本文选用首都圈数字地震台网2003年9月～2005年12月记录的300多个远震事件的波形资料,采用分频带多道互相关方法得到三个不同频段的P波相对走时数据共18499个,计算了每个频段的走时灵敏度核,应用有限频率层析成像反演得到首都圈地区的上地幔三维P波速度结构模型.利用检测板估计了反演结果的分辨率,并与射线层析成像方法的结果进行了比较,说明了反演结果的可靠性.研究结果表明,各构造单元具有明显不同的速度结构特征,其差异可到150 km深:燕山隆起区表现高速;太行山隆起区整体以低速为主并存在小范围高速块体;华北盆地、渤海湾下浅层上地幔中存在大范围的强低速异常,其顶面在50～70 km,可视为软流圈顶面的埋深,这一结果说明华北盆地、渤海湾下岩石圈明显减薄;张家口蓬莱断裂带是上地幔浅部速度结构的变异带,也是岩石圈减薄的边界带,区内大部分强震都发生在该构造带上,由此看来该带上强震的发生不仅与地壳结构的不均匀性有关,还可能有较深的构造背景.

关键词：首都圈有限频率层析成像灵敏度核远震波形上地幔速度结构

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腾冲火山地热区地壳结构的地震学研究

地震学报 2002年第3期24卷 231-242页

作者：王椿镛楼海吴建平白志明皇甫岗秦嘉政中国地震局地球物理研究所中国北京100081 云南省地震局中国昆明650041

根据腾冲火山地热区实施的人工地震测深剖面资料 ,用有限差分反演和正向走时拟合方法确定了地壳二维 P波速度结构 .地壳模型显示 ,在腾冲的热海热田附近上地壳存在低速异常体 ,它与火山地热活动可能有关 .测线的二维地壳结构上显示出两... 详细信息

根据腾冲火山地热区实施的人工地震测深剖面资料 ,用有限差分反演和正向走时拟合方法确定了地壳二维 P波速度结构 .地壳模型显示 ,在腾冲的热海热田附近上地壳存在低速异常体 ,它与火山地热活动可能有关 .测线的二维地壳结构上显示出两条地壳断裂 :龙陵—瑞丽断裂和腾冲断裂 ,其中腾冲断裂可能切穿莫霍界面 .同时 ,根据远震波形资料反演腾冲热海热田地区的 S波速度结构 ,也显示出该地区上地壳存在 S波的低速异常 .本文从深部结构方面探讨腾冲火山的成因 .腾冲火山地热区地壳具有低 P波和 S波速度、低电阻率、高热流值和低 Q值 ,以及上地幔也具有低 P波速度的特点 .由此推测地壳内岩浆来源于上地幔 ,腾冲附近地区存在的上地壳低速度异常可与岩浆的分异作用相联系 .与地球上大多数的活动火山一样 ,腾冲火山位于移动板块之间的边界附近 ,属于“板块边界”

关键词：腾冲火山区地壳结构人工地震测深走时拟合远震波形

应用远震有限频率层析成像反演首都圈上地幔速度结构

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应用远震有限频率层析成像反演首都圈上地幔速度结构

作者：杨峰中国地震局地震预测研究所

学位级别：硕士

首都圈地区位于华北活动地块的北部,包括华北盆地、燕山和太行山隆起区三个构造单元。区内的地质构造复杂,新生代构造活动较为强烈,历史上曾发生过多次破坏性地震,如:1679年三河—平谷8级地震、1976年唐山7.8级和1998年张北6.2级地震,... 详细信息

首都圈地区位于华北活动地块的北部,包括华北盆地、燕山和太行山隆起区三个构造单元。区内的地质构造复杂,新生代构造活动较为强烈,历史上曾发生过多次破坏性地震,如:1679年三河—平谷8级地震、1976年唐山7.8级和1998年张北6.2级地震,给国家经济和人民生命财产造成了巨大的损失。鉴于首都圈地区重要的地理位置、复杂的地质构造和较强的地震活动,该区一直是地学界研究的热点。本次研究利用首都圈数字地震台网记录的远震波形资料,采用有限频率层析成像方法反演获得该区上地幔P波三维速度结构模型。有限频率层析成像是在宽频带地震观测时代提出的反演地球深部结构的新方法。它将地震波的走时变化表示为灵敏度核函数在射线周围一定空间范围内的三维体积分,而不是像射线理论中那样将地震波走时表示为慢度沿射线路径的线积分,这是两者的本质差别。有限频率层析成像的主要特点是对宽频带资料的分频带处理,这是充分利用宽频地震波信息的有效手段,不同频段的三维灵敏度核在三维模型空间内的相互交叉,可加大采样的空间范围,降低数据不均匀覆盖的影响,对异常的估计应该更加充分。本次研究以37.5o～41.5oN,113.5o～120.5oE为研究区域,选取了首都圈数字地震台网2003年9月到2005年12月记录的以(39.5°N,117.0°E)为中心、震中距在30°～90°之间、震级大于5级的300多个远震事件的波形资料,所用全部远震具有较完备的方位角和震中距覆盖,波形资料具有较高的信噪比。在数据预处理中,根据地震波的频率依赖关系以及首都圈数字地震台网不同类型地震仪器的频带范围,应用带通滤波将宽频带地震波分为三个频段(低频段:0.05～0.1 Hz;中频段:0.1～1.0 Hz;高频段:1.0～2.0 Hz),采用多道互相关方法确定各台站所接收到的远震P波震相在不同频段内的相对走时,最终得到18499个高质量的P波相对走时数据,其中高频段数据6212个、中频段数据7229个、低频段数据5058个。在计算有限频率灵敏度核时,首先利用网格化方法对模型空间离散化:以(39.5°N,117.0°E)为中心,划分37×35×31的三维网格,节点间距在各方向上均约为35 km。采用快速射线跟踪技术计算IASP91参考模型下从震源到台站的几何中心射线路径,应用“旁轴近似”计算中心射线路径附近点在三个不同频段内的灵敏度核函数。由不同频段的相对走时数据和相应的灵敏度核函数建立观测方程,然后对观测方程进行反演。为了尽量减少地壳速度结构对反演的上地幔速度结构的影响,在反演计算前对相对走时数据进行了地壳校正和高程校正,并在反演计算时对每一个台站加入了台站校正项。反演中,采用阻尼最小二乘法和卷积消制法两种不同的正则化方法对模型进行约束,用LSQR算法完成数值求解,得到首都圈地区的上地幔三维P波速度结构模型。为了检测所用资料和方法得到的反演结果的可靠性,利用采样密度法、检测板法和恢复试验法进行了详细的分辨率分析。本次研究采用了阻尼最小二乘法对模型进行约束、LSQR方法反演经地壳校正、高程校正及加入台站校正项的相对走时数据的反演结果作为最终模型。结果表明,首都圈地区三个构造单元具有明显不同的速度结构特征,这种差异可到150 km深:燕山隆起区表现为高速,这与它稳定而少震的特点是吻合的;太行山隆起区整体以低速为主并伴有小尺度的高速块体;华北盆地区和渤海湾下的浅层地幔中显示明显的大尺度低速异常,该区地震活动性较强。研究结果揭示,华北盆地、渤海湾下浅层上地幔存在大范围的强低速异常,该异常的延伸深度在华北盆地下为50～150 km,在渤海湾内则可达到200 km以下。该低速异常在华北盆地和渤海湾下的顶面埋深为50～70 km,与大地电磁探测并结合大地热流值数据推测的上地幔高导层的顶部埋深较为接近,我们认为这是华北盆地、渤海湾下岩石圈明显减薄的显示。本次研究得到的速度结构图上,张家口——蓬莱断裂带是上地幔速度结构的变化带,也是岩石圈减薄的边界带,区内大部分的历史强震都发生在这条构造边界带上,本文认为此断裂带两侧不均匀的软流圈活动所引起的热应力可能是导致大地震频发的重要原因,说明该带上强震的发生不仅受到地壳结构不均匀性的影响,还与上地幔速度结构的变化相关。与基于射线理论的走时地震层析成像方法相比,有限频率层析成像方法对地震波形数据的质量要求更高,反演结果受数据采样的影响较大。在采样密度和分辨率都较好的区域,两种方法得到的结果大体一致,但有限频率层析成像方法比射线层析成像方法所揭示的速度结构异常更零碎。

关键词：首都圈地区灵敏度核远震波形上地幔速度结构有限频率层析成像分辨率检测

山东菏泽5.9级地震前体积应变仪记录到的应变变化

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防灾减灾工程学报 1984年第2期 67-70+85-86页

作者：拾礼勤张绍治季幼庭江苏省地震局

一概况 1983.11.7 山东省菏泽县附近发生5.9级地震,震前一些前兆观测仪器记录到某些异常变化。国家地震局地震地质大队、中国科学院力学研究所联合研制的体积式应变仪于1983年6月23日在徐州台(北纬34°14′,东经117°09′)坑道内安装,... 详细信息

一概况 1983.11.7 山东省菏泽县附近发生5.9级地震,震前一些前兆观测仪器记录到某些异常变化。国家地震局地震地质大队、中国科学院力学研究所联合研制的体积式应变仪于1983年6月23日在徐州台(北纬34°14′,东经117°09′)坑道内安装,坑道底部海拔高程65米。坑道口至埋设仪器点距离约350米,坑顶岩石被复约60米,山体走向与岩体走向近于一致,约北东20°左右,岩层为寒武系中统厚层灰岩,结构完整,裂隙不发育,倾角陡立,约70°左右,在坑道底部的垂直钻孔深30米,体积应变仪的探头就装在钻孔底部。坑道内长年温差小于1℃,看不出温度的日变化,湿度保持在84—90％,较稳定。

关键词：地震体积应变远震波形国家地震局分析预报中心震前震中距地震基本参数山东菏泽徐州市固体潮应变仪实验室仪器前兆观测

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激光锁相应变仪与地震前兆规律的探讨

物理 1977年第3期 169-174页

作者：吕大炯高建国中国科学院物理研究所

1976年7月28日唐山、丰南一带发生了7.8级强烈地震,使人民的生命财产遭到严重损失.我们怀着对灾区人民的深厚无产阶级感情,把自制用于实验的激光干涉仪改装成激光锁相应变仪,架设在北京郊区的一个山洞里,进行了有关地震前兆规律的探讨.... 详细信息

1976年7月28日唐山、丰南一带发生了7.8级强烈地震,使人民的生命财产遭到严重损失.我们怀着对灾区人民的深厚无产阶级感情,把自制用于实验的激光干涉仪改装成激光锁相应变仪,架设在北京郊区的一个山洞里,进行了有关地震前兆规律的探讨. 本文将介绍我们在唐山地区余震期间对该山洞的基岩应变所记录到的一些临震前兆现象,并对其物理机理,及这种方法的可靠性作一初步讨论. 一、激光锁相应变仪的基本原理我们使用的是一台激光直角干涉仪,与一般计数干涉条纹移过数目的方法不同,它采用锁定相位的原理“’.即使从每个干涉臂反射回来的光束偏离人射光束一个小的角度,这里就使光束不反射回激光管内的毛细管里去,并使这一路也构成一个干涉条纹.和通常的迈克尔逊干涉仪的输出相同的方向上,具有另一个干涉条纹输出.这两个干涉条纹经过光路分别反射人构成电桥两臂的两个硅光敏三极管上.这两个干涉条纹具有180o的仕相差. 为了使电桥平衡,必须使两路光强相等.当干涉仪的一个臂发生位移时,两个干涉条纹就向相反的方向发生相位移动,电桥就失去平衡,偏差输出信号经过具有开环增益为10’放大倍数的直流放大器放大,然后将电压反馈到其中一个干涉臂的粘着平面镜的压电陶瓷上,...

关键词：应变仪激光锁实验室仪器地震前兆地震异常发震时间突跳现象远震波形锁相

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利用接收函数研究延边地震台下方地壳结构

地震地磁观测与研究 2014年第5期35卷 76-78页

作者：朴杰李承雪孔婧韩忠民金正燮延边地震台中国吉林133003

收集整理2007年以来延边地震台记录的113个远震数字波形资料,采用远震接收函数反演延边地震台下方地壳结构,运用H—Kappa叠加方法,计算得到台站下方地壳厚度和泊松比。采用全球平均地壳模型作为初始模型,反演台站下方0—100km的S波速结... 详细信息

收集整理2007年以来延边地震台记录的113个远震数字波形资料,采用远震接收函数反演延边地震台下方地壳结构,运用H—Kappa叠加方法,计算得到台站下方地壳厚度和泊松比。采用全球平均地壳模型作为初始模型,反演台站下方0—100km的S波速结构。反演结果表明,延边地震台下方地壳厚度为30.8 km,波速比为1.84,泊松比较高,为0.29。在台站下方15—20 km及25—30 km处存在低速层。

关键词：接收函数地壳结构远震波形