井间地震层析成像在核电厂地震风险评估中的应用效果

随着核电产业的蓬勃发展,核电站地基的地壳稳定性评估愈发关键。为精准评估核电厂场地地震风险,在核电厂岩土工程勘察过程中引入井间地震层析成像技术,该技术通过在井间设置测点采集地震波,运用层析成像原理分析数据,绘制地下速度结构图像。相较传统方法,该技术具备高空间分辨率等优点。实践表明,井间地震层析成像技术显著提高了核电厂地震风险评估精度,对建设前期的地震安全评估具有重大意义,为地基设计提供了强有力的技术支持和可靠依据。此外,该技术在核电厂运行期间也可以作为监测和预警手段,为核电安全提供更加有力的保障。总体而言,井间地震层析成像在核电厂勘察中的应用效果显著,能够为核电厂的地震风险评估和防范工作提供关键的技术支持。

青藏高原东北缘—鄂尔多斯地壳上地幔地震层析成像研究

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 .

中朝地台东北缘地区的地震层析成像

根据中朝地台东北缘地区 (东经 1 1 7°0 0′— 1 2 6°0 0′ ,北纬 36°0 0′— 44°0 0′) 1 980— 1 997年的 380 0 0余条P波走时数据 ,利用正交投影法重建了该区地壳和上地幔的三维速度结构 .通过分析及同人工地震测深剖面的详细对比 ,证明了成像结果的可靠性 .结果表明 :中朝地台东北缘地区地壳上地幔介质存在显著的横向不均匀性 ,直至 1 2 0km深度处依然明显 ;地壳上部的速度图像清楚地反映了不同岩石单元的分布与该区不同性质的基岩分布基本吻合 ;从上、中地壳的速度图像中发现了研究区存在海城、朝阳、义县、丹东南、唐山等几个低速异常区(即速度逆反层区 ) ,其中海城、唐山、朝阳等地区的壳内低速层已由深地震测深资料所证实 ;研究区陆地发生的几次强震均发生于壳内低速层上方的高速脆性介质内 ,而渤海发生的强震 ,此现象不明显 ,但都发生于横向介质速度显著突变的位置 ;在地壳不同深度上发现了普兰店至山海关横跨渤海的北西向低速异常带 ;地震层析二维速度图像与深地震测深资料的对比表明 ,研究区利用地震层析成像技术 。

大别─苏鲁碰撞造山带的地震层析成像研究──岩石圈三维速度结构

对包含大别－苏鲁碰撞造山带在内的东经 １１２°－１２４°，北纬２８°－３９°区域进行地 震层析成像研究，重建其地壳及上部地幔的三维速度图像．结果表明：造山带岩石圈速度横 向不均匀性显著；大别造山带以商城－麻城断裂为界，东侧的大别地块与西侧红安地块在地 壳速度上是两个不同的速度块体；中地壳 １５—２５ｋｍ深度范围内存在低速带，与伸展滑脱构造 有关；南、北大别构造单元之下，莫霍面下凹，地壳内发育了速度为６．５－６．６ｋｍ／ｓ、向北倾斜的 相对高速体，与超高压变质岩体相对应；在大别－苏鲁造山带下方的上部地幔中存在向北倾 斜的板片状高速体，结合已有地质、地球化学证据推测，它是三叠纪俯冲的扬子地块的残留 体；俯冲板片在深部发生了断离．本文利用地震层析成像方法揭示的造山带岩石圈速度结构 细节，对研究与地表地质有关的地球动力学无疑是十分重要的．

环渤海地区的地震层析成像与地壳上地幔结构

利用环渤海地区的天然地震P波到时资料,采用纬度和经度方向分别为0.5°×0.6°的网格划分,反演了该地区地壳上地幔的三维P波速度结构.初步结果表明,环渤海地区地壳上地幔的速度结构具有明显的横向不均匀性:京津唐地区地壳中上部的速度异常反映了浅表层的地质构造特征,造山带和隆起区对应于高速异常,坳陷区和沉积盆地对应于低速异常;地壳下部出现大规模的低速异常与华北地区广泛存在的高导层相对应,估计与壳内的滑脱层和局部熔融、岩浆活动有关;莫霍面附近的速度异常反映了地壳厚度的变化及壳幔边界附近热状态的差异;上地幔顶部大范围的低速异常可能是上地幔软流层热物质大规模上涌所致.

西藏高原上地幔的精细结构与构造——地震层析成像给出的启示

利用布置在亚东—格尔木的 1 6 4个流动地震台站记录的 92 6个远震事件的 2 4 2 4 1条射线 ,进行远震P波层析成像处理 ,高分辨率的西藏高原上地幔的速度结构图 ,显示了印度巨厚地幔岩石圈在向高原之下推进的过程中 ,在高喜马拉雅之下拆分成上、下两层 ,这是发生的第一次拆沉 .下层从高喜马拉雅以下约以 2 2°的角度向高原北部插入到 35 0km深 ;而其上层则向北伸展直到雁石坪 ,并构成了高原薄的地幔岩石圈 .在雁石坪北 (33.7°N) ,当其与亚洲大陆岩石圈地幔相遇后发生断离并下沉 .再次证实了五道梁 (35 .2 7°N)深部低速体的存在 ,本区内地壳内低速物质可能与上述运动有联系 。

中国境内天山地壳上地幔结构的地震层析成像

根据横跨中国境内天山的库车-奎屯宽频带流动地震台阵和区域地震台网记录的近震和远震P波走时数据，利用地震层析成像方法重建了沿该地震台阵剖面下方400km深度范围内地壳上地幔的P波速度结构．结果表明：沿新疆库车-奎屯剖面，天山地壳具有明显的横向分块结构，且南、北天山地壳显示了较为强烈的横向变形特征，表明塔里木地块对天山地壳具有强烈的侧向挤压作用；在塔里木和准噶尔地块上地幔顶部有厚度约60～90km的高速异常体，塔里木-南天山下方的高速异常体产生了较为明显的弯曲变形，而准噶尔-北天山下方的高速异常体向南一直俯冲到中天山南侧边界下方300km的深度，两者形成了不对称对冲构造；在塔里木和准噶尔地块下方150-400km深度存在上地幔低速体，其中塔里木地块一侧的上地幔低速物质上涌到南天山地块的下方；在塔里木一南天山200-300km深度范围的上地幔存在高速异常体，它可能是地幔热物质向上迁移过程融断的塔里木岩石圈的拆离体．上述结果表明，塔里木地块的俯冲可能涉及整个岩石圈深度，但其前缘仅限于南天山的北缘；青藏高原隆升的远程效应可能不但驱动塔里木岩石圈向北俯冲，同时还造成天山造山带南侧上地幔物质的涌入；天山造山带上地幔广泛存在的低速异常有助于其上地幔的变形，而上地幔物质的强烈非均匀性应有助于推动天山造山带上地幔小尺度地幔对流的形成；根据研究区地壳上地幔速度结构特征推断，新近纪以来天山快速隆升的主要力源来自青藏高原快速隆升的远程效应，相对软弱的上地幔为加速天山造山带的变形和隆升创造了必要条件．

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据，重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性，直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速；盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明，造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界，以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ，以西地区大于４０ｋｍ，且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带，上地幔顶部出现低速异常，异常速度值约为７．３９—７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果，可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。

西昆仑岩石圈的拆沉作用及其深部构造含义——地震层析成像及航磁异常证据

西昆仑构造带及其邻区的宽频带地震探测和航磁异常研究结果表明,西昆仑构造带的南部(亦即青藏板块)的岩石圈向塔里木盆地下部俯冲,西昆仑的蛇绿岩带是闭合于加里东造山时期的古特提斯洋的残迹;青藏板块在向塔里木盆地俯冲的过程中,受到来自北部坚硬、古老的塔里木地体的强力阻挡,使得向北俯冲的岩石圈产生裂解,发生拆沉;在青藏板块岩石圈发生拆沉作用的同时,南部青藏板块岩石圈的回弹及软流层的浮力作用导致上部地壳发生引张断陷,深部熔岩上涌造成了碱质型熔岩沿断陷裂隙喷溢,同时也形成了构造带两侧反逆冲构造格局;西昆仑中央断裂是青藏高原的“第四缝合带”,北昆仑构造带仅仅是由于在青藏板块岩石圈发生拆沉作用时,西昆仑构造带中地壳浅部物质逆冲于塔里木前陆之上形成的。

复杂介质小波多尺度井间地震层析成像方法研究

复杂介质井间地震层析成像是一个很复杂的非线性反演问题 ,常规的线性化反演方法无法得到好的解 .采用基于图形的弯曲射线追踪方法 ,并将小波多尺度思想引入到井间层析成像 ,提出了小波多尺度井间地震层析成像方法 ,很好地解决了非线性成像的难题 ,提高了图像的质量和分辨率 .物理模型实验结果表明 ,该方法适合于复杂介质成像 ,并具有良好的实用性和效果 .

地震层析成像LSQR算法的并行化

讨论了地震层析成像的LSQR算法(最小二乘QR分解).在建立偏导数矩阵方程组时,对区内地震在方程中保留震源项,引入正交投影算子进行参数分离,对区外远震采用传统的平滑处理方式,用LSQR法求解联立的方程组.由于区内地震的正交分解处理和区外远震的平滑处理,使得偏导数矩阵中的非零元素成倍增加,对于大型反演问题,这些非零元素常常达到几十GB到几百GB的数量级,巨量的内存占用成为LSQR算法的瓶颈.针对这一问题,本文研究了偏导数矩阵中非零元素的分布规律,设计出合理的存储结构,采用分布式存储进行矩阵计算,提出了LSQR算法的并行化方案,并在联想深腾6800超级计算机上实现.导出了LSQR算法的并行效率估算公式.对两个地区的实际地震层析成像数据进行了效率测试.

利用地震层析成像数据计算地幔对流新模型的探讨

假设地幔地震层析成像数据对应的地幔横向不均匀结构是地幔热对流的结果 .将地震层析成像数据转化为地幔温度 (或密度 )不均匀分布 ,考虑热流体动力学的三个基本方程 ,顾及热输运方程中的非线性项 ,直接将地震层析成像转化的地幔温度不均匀分布作为内部荷载引入基本方程 ,反演计算地幔对流 .本文在利用地震层析成像数据计算地幔对流模型的新理论和方法的基础上 ,用SH12WM13地震层析成像模型数据 ,计算了全球地幔对流格局 .结果表明 ,对流格局不仅依赖地震层析成像数据 ,而且在很大程度上受地幔动力学框架、热动力参数和边界条件的所确定的系统响应函数的影响 .显示了地幔中复杂的对流格局 ,特别是区域性层状对流以及多层对流环可能在地幔中存在的现象 .

腾冲火山区的地震层析成像及其构造意义

利用滇西南临时台网和固定台站的地震数据反演了腾冲及邻近地区的P波速度结构,着重分析了腾冲火山区和龙陵7级地震震源区的地壳结构特点.研究结果表明,腾冲火山区下方10～20 km深度范围存在明显的低速区,其横向尺度大约在20～30 km之间;推测这一低速区代表了仍处于活动状态的壳内岩浆源,热流通道有可能通过腾冲断裂延伸至地壳深部.地壳速度结构自东向西的变化显示出与不同时期的火山活动的关系,腾冲东侧偏高的速度结构反映了龙川江一带上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或不易挥发的高密度残留物质。腾冲西侧的低速异常揭示了更新世以来持续至今的岩浆作用和热流活动.龙陵7级地震震源区的地壳结构存在明显的横向非均匀性.M7.3级和M7.4级地震与怒江断裂和龙陵断裂两侧的结构差异密切相关,它们分别发生在高速区和低速区的分界附近.怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧具有较高的速度,是震源区应力积累的主要载体;两断裂之间地壳速度明显偏低,有可能是多期次的岩浆侵入导致地壳结构强度降低,使得怒江断裂和龙陵断裂易于受构造应力作用而引发强烈地震,估计地震的震源深度在10～12 km之间.

地震层析成像反演中3种广义解的误差分析与评价

在地震波速度和地震波 值层析成像中，对于非线性反演问题解的可靠性研究非常重要．为了讨论ＡＲＴ（ＡｌｇｅｂｒａｉｃＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）、ＳＶＤ（Ｓｉｎｇｕｌａｒ ＶａｌｕｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＬＳＱＷ（ＬｅａｓｔＳｕａｒｅ）３种方法的算法稳定性以及反演效果，本研究将这３种算法用于求解非常病态问题和一般稳定问题，根据数值计算结果，分别给出了在非常病态问题和一般稳定问题中３种算法的相对误差及其算法稳定性评价．进而针对３种算法在同一地质模型上的速度成像结果进行了比较，为地震层析成像反演效果分析提供了定量参数．

太行山构造带及其以东地区上地幔地震层析成像

基于首都圈地区及河北邯郸台网共115个台站记录的地方震、近震和远震P波和S波走时,利用地震层析成像技术得到了太行山构造带及其以东地区下方300km深度范围内的P、S波速度结构。结果发现沿太行山构造带速度结构在上地幔中存在明显的横向不均匀性,其南、中、北段显示了各自不同的构造特征。太行山以东盆地区岩石圈厚度较薄,在约80km深度进入地幔软流层,但在160km深度下,P波和S波速度结构呈现较大差异,其中P波在华北东部地区逐渐以高速为主,而S波速度剖面上虽然低速体被切割,但仍然保持了大部分地区的相对低速。深部结构揭示,太行山中段受华北地区岩石圈减薄过程作用最为强烈,其速度结构与盆地区更为相似。而南段构造作用与浅部断裂关系明显,深部可能更多地保留了构造造山带岩石圈厚度大,高速介质多的特征。太行山北段处于多构造交界地区,速度结构比较复杂,部分S波低速区可能与深部地幔物质上涌作用有关。

地震层析成像中LSQR算法的快速求解

针对传统LSQR反演算法计算时间长、占用内存大的不足,这里提出了一种LSQR的快速算法,通过线性三元组存储稀疏矩阵,实现相应的矩阵运算,使LSQR算法的运算速度及内存占用都有较大地改善。

新疆库车—克拉玛依地震层析成像

利用在天山地区直接布设的观测台站 ,进行六个月连续观测所取得的地震数据 ,挑选清晰远震的P波到时数据 ,采用ACH层析成像方法绘出了天山地区地壳和上地幔的三维速度图象 .反演结果表明 :天山南侧是塔里木地块高密度岩层产生的向北俯冲的高速体 ,天山北侧 ,准噶尔盆地内是产状较陡向南俯冲的高速体 ,天山主体就夹在两个俯冲带之间 ,形成一个不等边三角形的低速区 ,地壳范围是高速体和低速体的相间排列 ,与地表看到的地块的划分基本一致 .在 2 0 0～ 30 0km的深度中 ,存在较大面积的低速体 .低密度的热物质主要来源于地幔 ,随着天山地区的强烈挤压与隆升 ,深部热物质则向上迁移、渗透 ,甚至沿着断裂带达到上部地壳和地表 .

西藏及其周围地区地壳、地幔地震层析成像——印度板块大规模俯冲于西藏高原之下的证据

文中介绍有关西藏—喜马拉雅碰撞带的一项地震层析成像研究。根据一个用天然地震数据产生的全球波速模型 ,印度板块有可能以近水平状俯冲于整个西藏高原之下至 16 5～ 2 6 0km深度。西藏岩石圈具有低波速地壳和高波速下岩石圈 (75～ 12 0km深 )。在 12 0～ 16 5km深度范围 ,西藏岩石圈与俯冲的印度板块之间有一层低速软流圈物质。高原中部从地表到 310km深处有一低速体 ,说明地幔物质有可能穿过俯冲板块的脆弱部位上隆。这些结果以及野外实测的地壳缩短值说明高原的抬升得助于印度板块的近水平俯冲。我们推论俯冲印度板块的升温上浮以及上覆软流层的存在是造成西藏高原高海拔抬升以及内部地表仍相对平坦的主要原因。2 0 0 1年 1月 2 6日在印度西部发生的毁灭性大地震有可能是俯冲应力在印度板块后缘薄弱处引发的岩石圈大断裂。

地震层析成像方法综述

本文从地震层析成像的模型参数化、正演、反演、解评估四个方面回顾了地震层析成像方法近期发展历程以及各时段地震层析成像方法的优、缺点。

青藏高原东北缘地壳上地幔速度结构的地震层析成像研究

本文收集了甘肃、青海、宁夏、陕西和四川台网的130个台站1980-2002年间记录的3 229个区域地震(MS≥1.5)和168个远震资料,从55 024个区域地震震相中挑选出了51 210个最大走时残差为3.0s的震相,选取了2 651个远震震相。层析成像结果显示:(1)青藏高原东北缘地区下地壳存在大范围的P波速度低速异常,上地幔顶部多数地区平均P波速度为8.05km/s左右,接近于大陆下方全球的Pn波平均速度8.1km/s,使得莫霍间断面比较清晰,莫霍面反射波能量较强;(2)研究区内发生大震的震中大多位于深度图中10km的低速区、30km的高速区附近和50km的低速区附近,表明这些区带为孕震区;(3)青藏高原东北缘地区的主要断裂带均是逆冲兼走滑断裂,多数位于速度正负异常的过渡区上,且很可能是超壳断裂;(4)从张掖经海原、平凉再向南拐的弧形地带可能就是青藏高原的边缘地带;且预示着阿拉善地块有地台活化的迹象;(5)从层析成像结果中切出的二维速度扰动剖面与人工地震测深剖面吻合较好。