基于噪声面波直接反演法研究天山中段地壳S波速度结构

天山造山带是新生代以来复活隆升的陆内造山带,强烈的地震活动性使得理解和认识天山造山带深部结构及盆山耦合关系尤为重要。文章中使用天山造山带及邻区(40°~49°N,79°~93°E)85个台站2017—2019年的背景噪声资料,结合背景噪声互相关方法获得了6~52 s瑞利波相速度频散曲线,利用基于射线追踪的面波直接反演法对天山中段地壳三维S波速度结构及盆山耦合关系进行研究。结果显示:地壳浅层S波速度分布与构造单元中沉积层厚度相关,塔里木盆地北缘、准噶尔盆地南缘表现为低速,天山造山带表现为高速;到了中下地壳,天山造山带下方存在被高速异常包裹的低速体;莫霍面附近,天山造山带表现出相对低速;准噶尔盆地南缘和天山造山带的地壳厚度分别在45~50 km、50~62 km之间,沿南北向,天山造山带莫霍面呈现较为宽缓的形态;在82°~86.5°E之间,塔里木盆地和准噶尔盆地向天山下方双向俯冲,86.5°~88°E之间,准噶尔盆地向天山南向俯冲,由西向东,不同盆山耦合关系揭示了新生代以来天山中段不同区域构造运动差异,为进一步探讨造山动力过程提供参考。

帕米尔东北缘地壳结构的P波接收函数研究

利用位于新疆帕米尔东北缘地带12个固定数字地震台和天山动力学Ⅱ期10个流动宽频带数字地震台记录的高质量远震波形数据,应用接收函数H-κ叠加方法研究了帕米尔东北缘的地壳厚度-泊松比特征和部分台站下方的壳内界面深度.研究发现：（1）帕米尔东北缘的Moho面起伏变化剧烈,其总体分布呈现东薄西厚、南厚北薄的特征,由塔里木盆地向天山延伸,地壳厚度约从45km加深到55km,从塔里木盆地向西昆仑山延伸,地壳厚度约从45km加深到69km;（2）沿着天山动力学Ⅱ期剖面,位于塔里木盆地北缘台站的壳内间断面的深度约为13-16km,向北进入天山南麓加深到20km左右,继续向北进入南天山山区壳内间断面不明显,可能暗示塔里木盆地基底向北俯冲,俯冲距离可能到达南天山的山前;（3）研究区地壳泊松比变化复杂（约从0.20到0.31）,显示地壳物质组成的复杂性和显著的不均匀构造;（4）整个研究区的地壳厚度和泊松比之间没有明显的相关性,但天山动力学Ⅱ期剖面的结果表明,从塔里木盆地北缘到西南天山,地壳厚度和泊松比之间存在反相关关系,意味着天山地壳的增厚可能主要是通过以长英质岩石为主要组成成分的上地壳叠置而成;（5）研究区全部地震台地壳厚度与海拔高程的线性回归方程表明地壳厚度与海拔的相关性相对较弱（相关系数为0.66）,天山动力学Ⅱ期10个台站的地壳厚度与海拔具有很好的相关性（相关系数为0.85）,可能表明沿该剖面地壳整体上处于相对均衡的状态.

2014年新疆于田M_S7.3地震序列重定位及其发震构造初步研究

2014年2月12日在新疆于田县发生了MS7.3地震,主震前一天在震区发生了MS5.4前震,震后余震活动频繁,由于震区台站十分稀疏和不均匀、地壳速度结构复杂,台网常规定位结果精度有限,很难从中获得序列的空间分布特征和活动趋势的正确认识.本文首先利用位于震区附近的于田地震台5年记录的远震波形数据,采用接收函数方法研究了震区附近的地壳结构,建立了震源区的地壳速度模型.在此基础上,联合震相到时和方位角对2014年于田MS7.3地震序列(从2014年02月11日—2014年04月30日,共计577次地震)进行了重新绝对定位.结果显示,(1)重定位后的前震和主震震中位置明显向地表破裂带及其附近的阿尔金分支断裂(南肖尔库勒断裂和阿什库勒—肖尔库勒断裂)靠近,两者相距5.4km,主震位置为36.076°N、82.576°E,震源深度为22km,前震位置为36.055°N、82.522°E,震源深度为19km;(2)本文重定位结果显示,余震序列沿NEE-SWW展布,优势分布长度约73km、宽度约16km,平均震源深度为14.8km,其中77%的余震分布在地表破裂带的西南端,这部分余震中少数沿阿什库勒—肖尔库勒断裂分布,绝大多数沿北东东向的南肖尔库勒断裂分布,位于地表破裂带东北端的余震沿阿什库勒—肖尔库勒断裂分布,但发生在地表破裂带的余震极少;重定位后,位于地表破裂带西南侧的震中分布由台网目录的近南北向变为北东向,与地表破裂带、南肖尔库勒断裂和阿什库勒—肖尔库勒断裂走向一致;(3)沿重定位剖面的地震分布,可推断位于地表破裂带西南段的南肖尔库勒断裂与位于北东段的阿什库勒—肖尔库勒断裂倾向反向,南肖尔库勒断裂的倾向为SE,阿什库勒—肖尔库勒断裂的倾向为NW,这与本次地震野外考察得到的断裂性质一致.综合重定位结果、地表破裂带分布、震源机制解、南肖尔库勒断裂和阿什库勒—肖尔库勒断裂的性质认为,2014年于田MS7.3地震的发震构造为阿尔金断裂西南尾段的两条分支断裂——南肖尔库勒断裂和阿什库勒—肖尔库勒断裂.

短周期地震仪接收函数的可行性分析——以新疆和田地震台阵为例

利用新疆和田地震台阵3km孔径范围内架设的9个子台(包括1套宽频带和9套短周期地震仪)记录的3年远震波形数据,对比研究和分析了短周期地震仪接收函数的稳定性和可靠性.通过比较和分析短周期和长周期地震仪获取的接收函数波形,结果发现:(1)短周期地震仪记录与宽频带地震仪记录得到的接收函数有很好的一致性,且具有较高的稳定性,无论α取值为1.5还是2.5,短周期地震仪接收函数与宽频带地震仪接收函数都具有较强的线性相关性(相关系数0.9),但Ps震相均存在小幅的振幅差(约20%);(2)采用接收函数震相到时信息的方法(如H-κ叠加搜索),短周期地震仪可以代替宽频带地震仪;(3)由于短周期地震仪缺乏0.155Hz以下的低频信号和在1Hz以下频段非线性的振幅响应,仅仅采用短周期地震仪接收函数波形反演台站下方S波速度结构,获得下地壳到上地幔顶部的速度偏差较大(约0.3km/s),可能会造成错误解释(如下地壳低速层),因此需要和其它对波速值敏感的数据(如面波频散)进行联合分析.

2012年新源-和静M_S6.6地震前后地壳介质泊松比变化

文中利用远震P波接收函数,联合接收函数H-κ叠加方法和时间窗滑动方法,分析了2012年6月30日新疆新源-和静MS6. 6地震震中距200km内11个固定地震台2009年1月-2012年12月(石场台为2006年1月-2012年12月)的地壳介质泊松比的变化特征,分析了乌苏、石场和新源3个台站准重复接收函数的莫霍面Ps转换波到时(tPs)变化,获得了以下认识:1)在新源-和静MS6. 6地震前2~3a的不同时段,5个震中距<130km的台站的地壳介质泊松比相继出现了较为明显的持续下降过程,与台站平均地壳泊松比相比,下降幅度为0. 003~0. 014,4个台站的下降幅度大于均值误差,乌苏台(震中距最小,为77km)的下降起始时间(2009年7月)最早;6个震中距>150km的台站的地壳介质泊松比在均值上下波动,没有出现明显的下降和持续低值现象;2)出现泊松比低值异常的台站,其接收函数tPs在震前变小(Ps转换波在地壳内的走时变小),在震后变大(Ps转换波在地壳内的走时变大);3)综合分析泊松比下降的幅度、持续时间、后续变化过程及接收函数tPs的变化,推测这种异常变化的原因是地震孕育、发生过程中出现的地壳介质物性变化,这一观测结果表明,在高密度台网的支撑下,接收函数方法可能成为探测强地震前地壳介质泊松比变化的一种新的技术途径。

利用和田地震台阵数据对2008年于田7.3级地震序列重新定位

利用新疆和田地震台阵数据,应用宽频F-K分析方法,结合新疆数字地震台网部分台站数据,通过震相到时、方位角和慢度的线形化反演地震定位方法对2008年3月21日新疆于田7.3级地震及2008年3月21日-2008年8月31日ML≥4.0的余震序列中119次地震进行重新定位,重新定位结果与新疆区域地震台网定位结果有明显差异。重新定位结果表明,于田7.3级地震序列呈近NS向条带分布,与野外考察发现地表破裂带基本一致。研究结果表明,利用地震台阵结合部分区域地震台网数据,可以对台网相对稀疏地区的地震进行较为精确的定位,可为基础研究和震情趋势判定提供基础资料。

新疆巴楚和塔什库尔干地震台下方地壳结构研究

利用位于新疆塔里木盆地的巴楚地震台(BCH)和西昆仑山区的塔什库尔干地震台(TAG)多年记录的高质量远震波形数据,应用接收函数Η-κ叠加方法研究了台站下方的地壳结构。研究结果显示,BCH和TAG地震台下方地壳厚度差异分明,区域地壳厚度与地形有很好的对应关系;两个台都具有高的地壳平均波速比VP/VS值。BCH台下方的地壳厚度为44 km、地壳内的平均波速比为1.849,在该台地壳中部21 km处存在清晰的间断面,该间断面内存在低的平均P波波速和VP/VS值,该间断面的深度与邻近巴楚台的伽师震源区的精确定位的震源深度下界面一致,可能为地壳内的脆-韧转换带。TAG台下方的地壳厚度为69 km,地壳内的平均波速比为1.847,较厚的地壳和高波速比可能表明该台下地壳的物质易于发生塑性流动,为地壳的变形和增厚创造了条件。

F检测算法及其在识别地震地表反射波震相中的初步应用

地震P波波列中地表反射波pP或sP震相的准确识别,对地震震源深度的精确测定具有重要作用.基于新疆和田地震台阵部分地震记录数据,利用F检测算法对震中距分别为22.1°,6.44°和39.62°的3次地震事件进行了地表反射波pP或sP震相检测.结果表明,应用F检测分析新疆和田小孔径地震台阵数据,可以帮助分析人员识别地震的地表反射波pP或sP震相.为进一步验证F检测算法对识别地表反射波震相的有效性,本文对震中距为22.1°的地震事件波形叠加不同水平噪声后,再进行F检测,结果仍能检测出其地表反射波震相.

接收函数分析中强地震前后地壳泊松比变化在新疆地区的初步应用

利用远震P波接收函数,联合接收函数H-κ叠加方法和时间窗滑动方法,分析了新疆31次中强地震前后地壳介质泊松比随时间的变化。结果显示,5次MS6地震中有4次地震、17次5.0≤MS≤5.8地震中有4次地震、9次4.6≤MS≤4.9地震中有1次地震观测到震前泊松比出现低值异常,变化形态特征呈"V"字型(乌苏台呈双"V"字型),地震发生在"V"字型的尾端,地震发生后,泊松比继续回升。根据地壳泊松比的下降幅度、后续变化过程、发震时间以及出现这些变化的地震震级和震中距,认为在新疆地区现有的台网密度下,利用远震P波接收函数可以对重点监视防御区的地下介质泊松比变化进行动态监测。6级以上地震限于震中距100km之内台站,5级以上地震限于震中距50km之内台站,在进行地壳泊松比滑动分析时,需要挑选相关性好、莫霍面一次反射转换波(Ps)清晰且到时一致的接收函数。结合31次震例分析,认为可在新疆东部选择雅满苏(YMS)、中部选择库米什(KMS)、北天山选择乌苏(WSU)、南天山中段选择乌什(WUS)、柯坪块体选择八盘水磨(BPM)、阿尔金断裂尾端选择于田(YUT)地震台用于动态监测附近区域地下介质泊松比变化,尽管喀什-乌恰交汇区地震频发,但由于乌恰(WUQ)台接收函数中莫霍面一次反射转换波Ps震相到时复杂,可能不适用于滑动分析MS5地震前后泊松比变化。

“十五”新疆数字地震台网建设

新疆地震台网数字化改造(建设)项目是中国地震局"十五"重点项目。本文介绍了"十五"新疆数字地震台网的建设内容、台网布局、监测能力和功能。台网建成后,布局较为合理,宽频带、大动态、高精度的数字地震台网,将对提高新疆地震监测预报技术水平、发挥防震减灾工作的基础作用、促使全区经济快速发展,保障社会稳定有着重要作用。

接收函数方法在新疆和田地震台阵的应用研究

自20世纪80年代以来，远震体波接收函数已经开始广泛地应用于地球内部结构的研究中，它是现阶段国内外探测地壳及上地幔结构和间断面起伏特征的重要手段。在接收函数应用研究中，对于宽频带地震台站接收函数的稳定性和台站下方的结构已有许多成果，而对短周期地震台站接收函数的稳定性和可靠性分析很少。2007年建成的新疆和田地震台阵孔径约3km、包括9个子台，每个子台都安装了相同型号的短周期三分向地震仪，同时还在中心台（子台1）安装了一台甚宽频带地震仪。

利用接收函数探讨新疆几次中强地震的地壳孕育深度

在分析2009~2012年新疆地区的远震P波接收函数过程中,发现部分台站的接收函数中存在清晰且能量较强的壳内间断面转换波。本文分别利用接收函数中的壳内间断面和莫霍面转换波,联合接收函数H-κ叠加方法和时间窗滑动方法,分析了2009~2012年新疆6次中强地震震中周围的7个地震台站下方的地壳和上地壳(壳内间断面上方地壳)介质泊松比在地震前后随时间的动态变化情况。结果显示:乌苏、于田和独山子3个地震台站的地壳介质泊松比在对应的3次中强地震前后出现了较为明显且持续的下降过程,下降幅度大于均值误差,变化形态特征呈“V”字型(乌苏台呈双“V”字型),地震发生在“V”字形成的尾端,但其上地壳介质泊松比在地震前后没有出现明显低值异常变化;其他4个地震台站下方的地壳和上地壳介质泊松比在地震前后没有观测到明显低值异常。根据观测结果,推测3次中强地震前后地壳介质泊松比出现低值异常主要源于中下地壳,地壳孕育深度位于中下地壳。

利用近场数字强震资料重新定位伽师、乌恰4次中强地震

利用近场数字强震记录资料,采用和达法、台网地震编目程序(BLOC86)分别对新疆乌恰、伽师地区4次中强地震进行了重新定位。通过对定位结果的对比分析,结合新疆台网的部分实际工作,认为充分利用近场数字强震资料参与定位对于提高、总结和研究新疆部分地区地震定位精度是很有必要的。

数字地震仪传递函数幅频特性及其应用的分析

数字地震资料是以一种无量纲的"数字数"(Counts)形式记录的,但在数字地震资料的应用中,却需要实际的物理量;而"数字数"与实际的物理量联系的桥梁是数字地震仪传递函数。根据这一实际需要,分析了数字地震资料的产生过程、数字地震仪传递函数的幅频特性以及"数字数"与数字地震仪传递函数的关系。这对我们的实际工作具有一定的现实意义。

新疆部分中强地震前后地壳介质泊松比变化分析

新疆是中国大陆内部强震活动水平最高的地区之一,地震频次高、强度大、分布广。地震预报工作者一直在积极尝试将各类新技术、新方法应用于地震预测研究工作中,努力提高地震预测的科学水平。在地震孕育过程中,由于孕震区应力的增加,地下介质将产生微破裂等变化,从而引起介质弹性参数发生变化,地震波通过孕育区时,波速会相应发生变化,这是利用波速比异常预测地震的重要依据。

利用接收函数研究2012年新源—和静M_S6.6地震前地壳介质泊松比变化

对地震孕育、发生过程中地震前兆的观测和研究是地震预报的科学核心之一,监测地下介质性质随时间变化一直是地震前兆研究的重要思路。在地震孕育过程中,由于孕震区应力的增加和应变的积累,地下介质将产生微破裂、扩容等变化,从而引起介质弹性参数发生变化,地震波通过孕育区时,波速会相应发生变化,这是利用波速比异常预测地震的重要依据。根据地震波弹性理论可知,P和S波速度的比值仅反映泊松比的改变,泊松比表示介质受力后横向与纵向应变之比,反映地壳介质的性质,波速比是介质泊松比的函数,随泊松比的增大而增大。

帕米尔东北缘地壳结构的P波接收函数研究

帕米尔东北缘位于天山褶皱带、西昆仑造山带和塔里木盆地3个构造单元的衔接地带，是我国大陆受板块动力作用最强烈的地区、也是我国地震活动最频繁的地区之一。弧形的帕米尔高原和近EW向的天山为该地区的隆升单元，独特的构造特征和现今仍然活跃的构造运动使帕米尔东北缘在大陆动力学和造山带变形研究中占据非常重要的地位。关于研究区造山带隆升的动力学机制，目前提出了多种模型。

2014年于田M_S7.3地震序列重定位及其发震构造初步研究

北京时间2014年2月12日下午17时19分，在新疆和田地区于田县发生了MS7.3强烈地震（简称2014年于田7.3地震），主震前一天在震区发生了Ms5.4前震，震后余震活动频繁,震中区的烈度为Ⅸ度，等震线长轴呈北东东向分布。此次地震位于2008年3月21日于田MS7.3地震震中东侧约110 km，位于我国巴颜喀拉块体西边界的阿尔金断裂带西南段。