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通州—三河地区沉积层高分辨率三维S波速度结构和径向各向异性

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1797-1818页

作者：冯宣政鲁来玉秦彤威张友源丁志峰中国地震局地球物理研究所北京100081

北京大都市区位于冀中凹陷与太行山隆起和燕山褶皱带的交汇区,区内被第四系松软沉积层覆盖,历史和现今的地震活动性表明,其面临潜在的巨震风险.地震风险评估和强地面运动模拟依赖准确的沉积层三维S波速度模型.本文基于布设在通州—三河... 详细信息

北京大都市区位于冀中凹陷与太行山隆起和燕山褶皱带的交汇区,区内被第四系松软沉积层覆盖,历史和现今的地震活动性表明,其面临潜在的巨震风险.地震风险评估和强地面运动模拟依赖准确的沉积层三维S波速度模型.本文基于布设在通州—三河地区前所未有的密集台阵数据,构建了该区域高分辨率三维S波速度结构和径向各向异性模型.首先将919个台站组成的密集台阵划分为若干子台阵,利用修正的背景噪声聚束分析方法,提取各个子台阵的Love波频散曲线,通过深度反演构建了通州—三河地区三维SH波速度模型.结合由基阶和一阶Rayleigh波模式反演构建的三维SV波速度模型,获得了台阵下方的径向各向异性模型.模型显示,大兴断裂在穿过牛堡屯之后,继续向北东向延伸约20 km.大兴凸起以大兴断裂为界,表现出明显不同的构造特征和沉积过程.断裂的北西侧第四系沉积层较浅,推测约为100~400 m;断裂的南东侧第四系沉积层厚度横向变化较大,发育夏垫凹陷和甘棠凹陷.沉积盆地径向各向异性的幅度可达±20%,地表约0~60 m范围有一较强的负径向各向异性(VSHVSV)是沉积作用造成的水平层序排列的沉积分层的反映.

关键词：通州—三河地区沉积层密集台阵聚束三维S波速度结构径向各向异性

云南宾川盆地及周边地震波走时的季节性变化和可能的物理机制

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1412-1425页

作者：寇华东王伟君闫坤彭菲叶志鹏吕恒茹常利军中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

基于背景噪声自相关方法,本文计算了云南宾川盆地及周边区域地震波在四个频段的相对走时变化(dt/t),发现存在比较显著的年变和半年变特征,最大变化幅度从0.1~0.2 Hz(7 km左右深度最敏感)的±0.8%逐渐降低至1.0~2.0 Hz(对应1 km以浅介质... 详细信息

基于背景噪声自相关方法,本文计算了云南宾川盆地及周边区域地震波在四个频段的相对走时变化(dt/t),发现存在比较显著的年变和半年变特征,最大变化幅度从0.1~0.2 Hz(7 km左右深度最敏感)的±0.8%逐渐降低至1.0~2.0 Hz(对应1 km以浅介质)的±0.05%.噪声源季节性变化可能是dt/t周期性起伏的一个潜在因素,但雨水和温度与其有更直接的关联性.其中雨水渗透产生的介质孔隙压变化是年变和半年变的重要贡献因素;而温度起伏产生的介质热力学形变,主要对一定深度范围(3 km左右最敏感)的介质有明显的年变影响.不同频段走时变化存在幅度差异和不同步,可能和各频段敏感核的深度范围以及水与热力学形变从地表向深部渗透/传播过程有关.研究表明,环境因素对地下介质的地震波走时有较为显著的影响,区分出它们的贡献,才能更可靠地评估地震构造应力或人文生态环境的变化.

关键词：单台背景噪声干涉走时周期性变化环境因素孔隙压变化热力学形变

四川盆地及邻区地壳分层结构研究——基于接收函数改进的序贯H-κ叠加方法的约束

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地球物理学报 2024年第8期67卷 2946-2962页

作者：张笑晗张瑞青朱敏中国地震局地球物理研究所北京100081

接收函数H-κ叠加方法已被广泛应用于单个台站下方地壳结构的研究中.为探测盆地的沉积层和结晶地壳结构,一些研究提出了序贯H-κ叠加方法.但在实际应用中,往往需要人工区分存在沉积层的台站和基岩台站,分别应用序贯H-κ叠加和常规H-κ... 详细信息

接收函数H-κ叠加方法已被广泛应用于单个台站下方地壳结构的研究中.为探测盆地的沉积层和结晶地壳结构,一些研究提出了序贯H-κ叠加方法.但在实际应用中,往往需要人工区分存在沉积层的台站和基岩台站,分别应用序贯H-κ叠加和常规H-κ叠加方法.这种处理方式效率相对要低.为了克服这一局限性,本文对序贯H-κ叠加方法进行了一些改进,理论测试分析表明,该方法能够同时适用于单层和双层地壳模型,易于对大批量数据进行快速分析.其次,本文利用四川盆地及邻区近7年来的区域固定台站资料,以及威远地区布设的流动台网数据,基于改进的序贯H-κ叠加方法,对研究区地壳内部分层结构进行了研究.结果显示,盆地中北部地区沉积层厚度为4.6~6.7 km,平均V_(P)/V_(S)值约1.9~2.9.盆地南部一些台站下方观测到了康拉德界面,埋深约21~25 km,进而估算上地壳占整个地壳厚度的比例约56%.研究还发现,龙门山断裂带两侧地壳厚度变化明显,且断裂带南段地壳平均V_(P)/V_(S)值略高.此外,华蓥山断裂带局部地区下方呈现双Moho结构.

关键词：四川盆地康拉德界面改进的序贯H-κ叠加接收函数

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

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地电阻率观测中信噪比与观测精度

地震地质 2024年第4期46卷 955-971页

作者：张宇王兰炜张世中张兴国胡哲中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论... 详细信息

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论上研究了地电阻率观测中信噪比和观测精度之间的关系,分析了地表和井下不同观测装置条件下信噪比的变化情况。当供电电流不变且主要受到均匀场的干扰影响时,减小极距可有效提高测量的信噪比。当地表装置的测量极距缩小为原来的1/3,或井下装置的测量极距缩小为原来的1/4时,信噪比可提高约20dB。以江宁台不同深度、极距观测结果为例,讨论了江宁台井下装置设计的合理性。文中研究结果可为今后地电阻率观测装置的设计和观测场地的选择提供参考。

关键词：地电阻率信噪比观测精度极距

21世纪全球三次M_W9.0左右地震的孕育过程研究

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1081-1092页

作者：陈学忠李艳娥陈丽娟中国地震局地球物理研究所北京100081 重庆市地震局重庆401147

系统分析了21世纪以来全球范围内发生的三次M_W9.0左右地震的孕育过程.验证了实际地震孕育过程与岩石力学实验揭示的应力积累过程和后续的临界状态(或亚失稳阶段)特征具有一致性.研究中利用视应力和b值分析构造应力动态变化,以描述地震... 详细信息

系统分析了21世纪以来全球范围内发生的三次M_W9.0左右地震的孕育过程.验证了实际地震孕育过程与岩石力学实验揭示的应力积累过程和后续的临界状态(或亚失稳阶段)特征具有一致性.研究中利用视应力和b值分析构造应力动态变化,以描述地震活动与地球自转之间的相关性的统计检验参量P值评价震中及其附近地区地壳介质的临界状态.得到的结果显示,三次M_W9.0左右地震前震中及附近地区构造应力都表现出明显而连续的增加过程,持续6~10年左右.通过对应力增长期间震中附近较大区域内的b值下降幅度空间扫描,发现震前在破裂区及其附近存在一个b值下降幅度高值区,其相对下降幅度比其他地区都大,反映的是这个地区的应力增加幅度比其他地区都大.低P值(地震活动与地球自转之间的相关性显著,即,与地球自转相关的地震活动所在区域地壳介质处于临界状态.P值随时间变化表明,一般低P值在震前约4年内出现.在P值达到最低值期间,低P值(研究所得结果不仅对利用岩石力学实验研究地震孕育过程,利用实验结果指导地震预测研究具有现实意义,同时对实际地震震情判定也具有重要意义.

关键词： 9.0级左右地震孕育过程应力积累临界状态地震预测

华北克拉通中西部及周边地区瑞利面波相速度方位各向异性

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地球物理学报 2024年第8期67卷 2926-2945页

作者：钟世军吴建平司政亚中国地震局地球物理研究所北京100081 北京市地震局北京100080

利用“中国科学台阵探测”项目的密集流动台站以及区域固定台站的地震面波记录,采用程函面波成像方法,得到了华北克拉通中西部及周边地区14~100 s周期高分辨率的瑞利面波相速度方位各向异性分布图像.结果显示,鄂尔多斯块体内部中长周期(... 详细信息

利用“中国科学台阵探测”项目的密集流动台站以及区域固定台站的地震面波记录,采用程函面波成像方法,得到了华北克拉通中西部及周边地区14~100 s周期高分辨率的瑞利面波相速度方位各向异性分布图像.结果显示,鄂尔多斯块体内部中长周期(20~100 s)为大范围高速和弱各向异性分布特征,但在块体西南部区域各向异性明显增强,向东可一直延伸至108°E附近.我们认为,受青藏高原影响,鄂尔多斯块体西南部岩石圈已发生明显变形,高原扩张对鄂尔多斯块体的影响超出了止于六盘山逆冲推覆带的传统认识.在鄂尔多斯块体内部,长周期(80~100 s)的相速度显示高速区向中部和东南部区域收缩,各向异性强度在高速区外围明显增强,揭示了块体边界带的岩石圈在后期构造活动过程中已遭受不同程度的变形改造,厚度发生了不同程度的减薄.山西断陷带北部大同火山区附近,在20 s以上周期为显著低速异常,不同周期段各向异性存在明显差异,我们推测该区不同深度的各向异性差异与鄂尔多斯块体东北部岩石圈不同深度的几何形态以及青藏高原远程挤压效应有关.山西断陷带中南部区域,在20~60 s周期显示高速和近EW向快波方向,与鄂尔多斯块体中东部高速区具有较好的连续性,认为该区岩石圈仍保留部分原有华北克拉通岩石圈的属性.青藏高原东北缘地区不同周期相速度表现为明显的低速异常,快波方向呈现较为一致的NWW-SEE向分布特征,揭示了在高原下方壳幔介质变形连续一致,符合岩石圈垂直连贯变形模式.

关键词：鄂尔多斯块体山西断陷带青藏高原东北缘程函方程面波成像相速度快波方向

使用接收函数自相关约束渤海湾北部沉积层结构

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2291-2303页

作者：王秋实李永华武岩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

地震灾后调查表明盆地对地震动有显著的放大效应.低速、松散的沉积层和下伏基岩之间的物性差异,通常被认为是导致地震破坏增加的直接原因,它会显著增加盆地内地震动的持续时间、放大地震动幅度.可靠的沉积层结构和基阶共振频率有利于估... 详细信息

地震灾后调查表明盆地对地震动有显著的放大效应.低速、松散的沉积层和下伏基岩之间的物性差异,通常被认为是导致地震破坏增加的直接原因,它会显著增加盆地内地震动的持续时间、放大地震动幅度.可靠的沉积层结构和基阶共振频率有利于估计沉积层的放大作用并评估该区地震危险性.本研究利用渤海湾地区43个流动地震台站的远震波形资料提取了P波接收函数,进一步通过接收函数自相关得到了台站下方沉积层的共振频率,并依照钻孔资料推导出的共振频率和沉积层厚度之间的经验关系,给出了研究区的沉积层厚度.研究区共振频率存在由东北向西南减小的趋势,其中研究区东北部共振频率主要介于0.30~0.77 Hz之间,对应的沉积层厚度介于120~500 m;研究区西南平原地区绝大部分台站的共振频率低于0.30 Hz,沉积层厚度介于500~1252 m.本文结果与前人采用HVSR方法给出的共振频率具有较好的一致性,通过与已有反射和钻孔资料对比研究,推测本文所给出的沉积厚度为晚第三纪-第四纪(N+Q)的沉积盖层厚度.

关键词：接收函数自相关沉积层结构渤海湾盆地

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