粤东连平—河源—汕尾地震测深剖面地壳速度结构及其意义

为适应防灾减灾工作的需要,广东省地震局联合中国地震局地球物理勘探中心、河南省地球物理空间信息研究院于2021年在粤东地区实施了人工地震宽角反射/折射探测,以期获得粤东地区深部地壳速度结构.本文采用地震射线走时正演对粤东地区NW向连平—河源—海丰测线数据进行了处理解释,构建了该剖面的二维壳幔速度结构模型.该模型表明,沿剖面自NW向SE,莫霍面深度由32 km缓慢抬升至29 km,广州—恩平断裂带、河源—邵武断裂带和政和—大埔断裂带的对应位置都显示莫霍面有抬升现象;研究区存在多条NE向展布深大断裂;中地壳发育低速异常区域(低速体)受断裂控制,主要分布于政和—大埔断裂带NW内陆方向,可能与中生代早期岩浆活动形成的花岗岩质岩浆相关.我们认为壳内低速区域(低速体)可能是影响研究区深部孕震环境的重要因素.

珠江口区域海陆联合三维地震构造探测的数据处理与震相识别

以海上气枪和陆地人工爆破作为震源,利用陆地流动地震台站、固定地震台站和海底地震仪(OBS)同步接收信号,首次在南海北部珠江口区域进行了海陆联合三维地震构造探测。文章详细介绍了此次海陆联测的地震数据采集和观测系统、数据预处理方法和震相识别。固定、流动地震台站和OBS大部分均能较清晰地识别出多种震相,包括Pg、Pc P、Pm P、Pn、Sg等深部震相。气枪和人工爆破震源的联合使用以及海陆密集台站的同步接收信号,有效地提高了海陆过渡带的射线覆盖和交叉程度,为获取研究区海陆过渡带的地壳精细结构奠定了基础。

雷琼火山与华夏块体的远震P波走时成像

利用广东及邻省的地震台网共94个地震台站记录的2009—2015年的256个远震波形数据,采用基于波形互相关的自适应迭代技术获得了18968个可靠的P波相对走时残差数据,进而应用FMTT(Fast Marching Teleseismic Tomography)地震层析成像方法确定了雷琼火山与华夏块体深至450km的三维P波速度结构.结果显示,雷琼火山下方100~450km深度显示明显低速异常,该低速异常随深度增加向华夏块体下方扩展.研究认为该低速异常由海南地幔柱热物质上涌造成,雷琼火山为板内热点火山,这与已有体波成像及接收函数成像等结果一致.根据该低速异常的整体特征,推测海南地幔柱向北东方向倾斜,并可延伸至450km以下.华夏块体下方的低速异常,可能是由海南地幔柱热物质上涌过程中不断向北东方向侵蚀而造成.结果同时显示研究区大陆至海域的岩石圈厚度可能具有由厚变薄的过渡特征.

华北地区地壳上地幔三维P波速度结构

利用华北地震科学台阵和首都圈地震台网记录的4511次近震和625次远震的P波到时数据,采用纬度和经度方向分别为0.5°×0.5°的网格划分,反演得到了华北北部地区(111°E—120°E,37°N—42°N)深至400km的地壳上地幔三维P波速度结构.层析成像结果表明,研究区的速度存在明显的横向不均匀性,随着深度增加横向不均匀性总体呈现减弱趋势.燕山隆起带在60—120km深度内存在明显的高速异常,这与较大的岩石圈厚度有关;山西裂陷盆地、华北平原下方60km深度存在明显低速异常,与软流圈的出现有关.燕山隆起带岩石圈厚度在120km以上,明显比太行山隆起的岩石圈厚度大,与稳定大陆地区的岩石圈厚度一致.太行山山前断裂已切穿莫霍面,贯入岩石圈.研究区上地幔顶部大范围的低速异常反映了软流圈上隆的特点.在华北平原及燕山隆起下方200—300km存在高速异常可能与太古代大陆板块岩石圈的残留体有关.

广东地区近震ML震级量规函数

收集了广东地震台网记录的地震资料,根据Richter提出的原始M_L震级定义,分别采用了频率域和时间域2种仿真技术将宽频带速度波形仿真为伍德-安德森地震仪波形,在仿真后的波形上自动量取地震水平向最大振幅,研究获得了广东地区近震M_L震级的量规函数。通过对各台站计算的M_L震级残差的统计分析,获得了广东地震台网44个台站的台站校正。对台站校正的Z检验结果表明,44个台站中有38个台站的台站校正明显不为0。新量规函数以及台站校正的应用,有效提高了广东地震台网测定M_L震级的精度,使M_L震级测定的离散程度降低约30%。

广东地震台网近震定位精度的经验性GT准则

利用广东地震台网的固定台和流动台记录的2次人工爆破事件,通过随机模拟台网几何形态,获得了该台网近震定位精度的经验性GT(Ground Truth)准则。结果表明:地震定位精度与台网几何形态密切相关;当台网满足以下条件时近震震中定位精度优于2km,震源深度精度优于3km,具有95%的置信度:(1)震中距小于150km的台站数≥7;(2)一级方位角空区<180°;(3)震中距小于10km的台站数≥1。在评估震源深度精度时,发现对于壳内地震,可靠的近台数据能够提高震源深度的精度,而定位时震中距较大的台站数量的增加对震源深度的精度影响很小。最后,应用该GT准则对广东地震台网产出的地震观测报告进行了评估,获得了1160个GT2参考事件。

海量多源异构地震监测数据存储和共享服务系统

地震监测数据存储和在线共享服务是提高地震监测服务效能的关键之一。新升级研发的地震连续波形数据存储和共享服务系统实现了海量多源异构监测数据在线存储和共享服务,能够对实时和非实时波形数据按照时间顺序进行连续存储,同步建立与波形数据文件一一对应的波形索引文件。通过波形索引实现连续波形数据的快速查询,基于系统设计的交互命令接口提供连续波形数据在线服务。

不同一维速度模型的地震定位效果比较——以小江断裂带为例

利用小江断裂带流动地震台阵的观测数据,使用三维速度模型对59个地震参考事件进行绝对定位。使用Hyposat和Hypoinverse两种地震定位方法以及三种一维速度模型进行了地震定位试验。试验结果表明:对于速度结构横向变化较小的区域,当一维速度模型基本合理时,两种定位方法都能得到比较准确的震中位置。与震中位置相比,震源深度对速度模型的依赖更大。基于一维速度模型的地震定位,应优先选择人工地震测深的速度模型。对于地震资料丰富的区域,使用"最小一维速度模型"方法确定的速度模型也可以提高地震定位的精度。

广东地区近震M_L震级的量规函数

近年来随着数字地震台网的快速发展，地震监测能力不断提升，ML震级已成为测定中小微地震最为常见的震级标度。目前广东省地震台网测定近震ML震级的量规函数，仍然使用1971年针对我国常用短周期和中长周期地震仪建立的近震ML震级量规函数R1。观测和研究表明，ML震级量规函数存在区域性特点，在我国使用统一的量规函数会造成 ML震级计算的离散性和不稳定性。

云南鲁甸M_S6.5地震余震重定位及其发震构造

整合了鲁甸震区周边的云南省地震台网、昭通市地震台网、巧家台阵,以及流动台站2个月的震相观测数据,对鲁甸地震序列进行了重新定位,得到了1 750个地震的震源参数。重定位结果显示,余震有2个优势分布方向,分别为SE向和SW向,具有不对称的共轭分布特征。2个余震条带的展布长度相当,约为16km,夹角约100°。余震分布显示鲁甸地震的发震断层为高倾角的走滑断层。主震位于2个余震条带中间略偏西南的位置,早期余震主要沿NW-SE向垂直于昭通-鲁甸断裂分布,主震西南侧的余震可能为后期触发的。根据余震分布与周边断层的关系、主震震源机制、烈度分布的长轴方位,以及滑坡分布等资料,认为鲁甸地震的发震断层为NW向的包谷垴-小河断裂。包谷垴-小河断裂南北两侧无论是在地震活动、深部速度结构,还是块体运动方向和速率方面都存在显著差异,断裂北侧的高速异常可能是阻止余震向北继续扩展的主要原因。

华北地区基于噪声的瑞利面波群速度层析成像

本文利用华北地震科学台阵2007年1～4月份、190个宽频带和10个甚宽带垂直分量的地震噪声数据,通过互相关方法提取了瑞利面波的经验格林函数,用多重滤波方法测量了瑞利面波的群速度频散曲线.我们将研究区域划分为0.5°×0.5°的网格,利用噪声层析成像方法得到了研究区域7 s、12 s、16 s、23 s 的瑞利面波群速度分布图像,所得结果较好地揭示了地壳内部、尤其是浅部地壳的横向速度变化.研究表明,短周期的群速度分布同地表地质结构、地形密切相关;华北地区的地壳结构具有明显的横向不均匀性,华北盆地及山间的沉积盆地显示出低速异常,而基岩广泛出露的太行山和燕山隆起区,呈现高速异常;多数强震(M≥6.0级)都发生在高群速度与低群速度的过渡地带.

珠三角鼎湖—高明—金湾深地震测深剖面地壳构造与速度结构特征分析

为研究珠江三角洲及近海区域深部地壳结构,广东省地震局联合多家单位于2015年在珠江口区域实施了大规模三维人工地震测深实验.本文利用珠江口西侧NW向鼎湖—高明—金湾L1测线数据进行处理、解释,采用地震射线走时正演构建了该剖面二维速度模型.结果表明:沿剖面莫霍面深度从NW向SE,从30.0 km逐渐抬升到28.0 km,鼎湖至高明间存在莫霍面隆起;中地壳低速层非均匀连续,NW一侧速度低于SE一侧,且莫霍面隆起区之上为最显著的低速异常区域,中心最低速度为6.05 km·s-1;吴川—四会断裂、广州—恩平断裂可能为深部物质上涌的主要通道之一,两条断裂所围限的从珠江口西侧的鼎湖、高明往北东延伸到珠江口东侧的清远、从化区域为可能的连续莫霍面隆起区.

华北地区地壳上地幔S波三维速度结构

利用华北地区大型流动地震台阵的记录资料,采用近震和远震联合成像方法,得到了水平分辨率0.5°×0.5°、深至600km的S波速度结构.研究结果表明,上地壳S波速度结构与地表地质构造基本一致,燕山—太行山山脉均呈现高速异常,延庆—怀来盆地、大同盆地表现为低速异常,华北盆地内部的拗陷和隆起分别呈现低速和高速.唐山地区中地壳、山西裂陷盆地中下地壳存在明显的低速异常,可能分别与流体和热物质作用有关,有利于形成孕育强震的地质构造环境.90km的速度结构图像依然与地表的构造特征有较大的相关性,可能说明深部结构对地表构造有一定的控制作用.燕山隆起区岩石圈的厚度可达120～150km左右,华北盆地的岩石圈厚度可能在80km左右,太行山地区的岩石圈厚度介于两者之间.山西裂陷盆地上地幔低速层较厚,反映了该区不稳定的构造环境造成了地幔热物质的上涌.华北盆地下方220～320km出现的高速异常体,可能揭示了华北盆地上地幔仍然存在拆沉后残留的难熔、高密度的古老岩石圈地幔.研究区东部地幔转换带呈低速异常,推测可能与太平洋板块俯冲至该区下方地幔转换带前缘120°E左右的俯冲板块相变脱水有关.

地震超快速报系统试运行结果评估

在地震自动处理系统(JOPENS)的基础上,通过融合地震预警定位算法和震级快速计算方法,开发了一套地震超快速报系统。系统能够在地震发生后几秒至几十秒内自动确定地震的三要素。系统从2013年3月部署在广东省地震速报备份中心进行试运行。通过分析系统试运行至2014年7月间的自动定位结果后发现,超快速报系统把地震自动速报的用时从分钟级提高到了秒级,且定位精度并未降低。另对系统的漏报和误报情况进行了进一步的分析。

广东地区重复地震识别及其在台网定位评价中的应用

利用广东数字地震台网2010年1月至2013年10月的地震震相到时和波形资料,首先对地震目录进行完整性分析,选出在MC震级0级以上的3 969个地震进行波形互相关分析。设定在至少三个台站记录的垂直分量波形相关系数大于0.8的两个事件为重复地震对,共识别出广东地区的重复地震1 612个,占总数的41%。根据前人"重复地震震中位置间的差异约为四分之一优势波长"的研究成果,将筛选出的重复地震对用于定量判断地震目录中的震相拾取误差和评估台网定位精度,结果显示:广东地震台网的震相拾取误差约80%在0.3 s内,约70%在0.2 s内,40%多在0.1 s内;内陆定位误差较小,这与该地台站密集、方位分布较好有关,而沿海定位误差相对较大。

多种方法测定广东阳西3.7级地震震源深度

应用CAP和深度震相方法,对2018年3月20日发生在广东阳西的M3.7级地震震源深度进行了测定。首先通过CAP方法反演获得震源机制解,拟合最佳震源深度为12km。然后在震中距100km以内的近台识别出清晰的sPL和PmP、sPmP震相,利用频率-波数(F-K)方法,计算出深度震相在不同深度下的理论地震图,与实际观测波形对比测定震源深度为12km。再利用250~400km震中距范围内台站上识别出的sPn与Pn震相的走时差,测得震源深度12.6km。多种方法的研究结果一致,表明该地震震源深度为12km比较可靠。

河源地区小震群的检测与定位

2014年6月16日至20日,广东河源发生了一系列微震事件。以广东台网观测报告中M_L1.0级以上的61个事件波形为模板,利用匹配定位方法在连续波形中搜索检测地震。结果检测到996个地震,为模板事件的16倍,比地震目录给出的469个事件多一倍,检测震级范围为ML-0.5~1.3,并将地震目录的完整性震级从M_L0.1降到了-0.2,显著丰富了地震目录的完整度。对检测到的地震事件,进一步通过双差精定位,更好的揭示了该震群的展布形态和发震构造。

全国统一编目系统设计与实现

全国统一编目系统将中国区域地震台网数据与国家地震台网数据相结合,进行统一编目,实现全国台网间、台站间的联合定位,最终产出参数更合理、内容更丰富的中国地震台网地震目录。

用爆破事件测试JOPENS—MSDP中4种定位算法的稳定性

用JOPENS—MSDP地震分析软件提供的Hyposat、Hyp2000、Locsat和单纯型定位算法,分析一次网内和一次网缘爆破试验事件,将测定结果与GPS实测爆破位置进行对比。结果表明:4种方法的测定结果,水平方向误差均达到1类要求,垂直方向误差较大;使用区域走时模型时,Hyposat定位方法测定的网内和网缘事件的水平误差均小于1 km,爆破时间存在0.5 s左右的误差。155万多组随机台站组合的定位结果,进一步证实:(1)Hyposat最稳定,具体表现为相同台站布局下,Hyposat定位结果水平向置信度最高;在同一置信区间内,相同精度要求下,Hyposat容许的最大空隙角上限最大;(2)Hyp2000最不稳定,在台站布局好时可信度较高,但随着台站布局变差其结果快速变得最不可靠;(3)Locsat和单纯型水平向介于二者之间,垂直向明显较差;(4)在90%的置信区间下,4种方法的定位结果达到1类、2类和3类精度要求的最大空隙角上限不相同。

超大容量地震数据长期在线服务系统设计

超大容量地震数据长期在线服务系统是针对数字地震台网海量数据的长期在线服务需求而设计的,软件实现基于文件系统的数据自动存储、快速数据检索、数据格式转换等功能。阐明软件的设计思路和主要功能,介绍软件系统结构和波形数据自动检索方式等。