川南威远地区中小地震震源机制解及应力场特征

基于四川省威远地区密集流动台站从2019年12月1日至2020年6月30日期间收集到的42个M_(L)3.0—4.5中小地震事件,采用Hypo2000定位法进行精定位,并利用HASH(Hardebeck&Shearer)法反演得到其中31次地震的震源机制解,之后利用阻尼区域应力反演方法计算了研究区的应力场参数。结果表明:中小地震主要分布在威远背斜南翼SSE向墨林场断层的两侧,震源深度集中在10 km以内,均为浅源地震;震源机制解类型以逆冲型为主,断层错动类型较为复杂,根据震源机制解结果,推测墨林场断层两侧存在一系列盲冲断层及正断型断层,同时研究区浅层地层中还可能存在其它小的隐伏断层或破裂;区域应力场为逆冲兼走滑型,其最大主应力轴σ1方位为103°,倾角为1°,最小主应力轴σ3方位为192°,倾角为51°,与震源机制解主要类型具有较好的一致性。

基于压缩感知的Curvelet域联合迭代地震数据重建

由于野外采集环境的限制,常常无法采集得到完整规则的野外地震数据,为了后续地震处理、解释工作的顺利进行,地震数据重建工作被广泛的研究.自压缩感知理论的提出,相继出现了基于该理论的多种迭代阈值方法,如CRSI方法(Curvelet Recovery by Sparsity-promoting Inversion method)、Bregman迭代阈值算法(the linearized Bregman method)等.CSRI方法利用地震波形在Curvelet的稀疏特性,通过一种基于最速下降的迭代算法在Curvelet变换域恢复出高信噪比地震数据,该迭代算法稳定,收敛,但其收敛速度慢.Bregman迭代阈值法与CRSI最大区别在于每次迭代时把上一次恢复结果中的阈值前所有能量都保留到本次恢复结果中,从而加快了收敛速度,但随着迭代的进行重构数据中噪声干扰越来越严重,导致最终恢复出的数据信噪比低.综合两种经典方法的优缺点,本文构造了一种新的联合迭代算法框架,在每次迭代中将CRSI和Bregman的恢复量加权并同时加回本次迭代结果中,从而加快了迭代初期的收敛速度,又避免了迭代后期噪声干扰的影响.合成数据和实际数据试算结果表明,我们提出的新方法不仅迭代快速收敛稳定,且能得到高信噪比的重建结果.

2017年精河6.6级地震余震序列重新定位和发震构造

采用双差定位方法,利用中国地震台网的数据对2017年8月9日精河6.6级地震的余震序列进行了重新定位。截至2017年8月14日16时,共获得209个余震的重新定位结果。结果显示,余震主要呈近EW向或NWW向分布,余震区长约50km,宽约17km。余震分布在主震的西侧,推断此次地震单侧破裂。余震震源深度为1~25km,其中,震级较大余震深度为8~17km。精河地震序列的余震活动随时间呈起伏状衰减,震后2天内比较活跃,此后出现较快衰减。随时间推移,余震区呈现中西部衰减慢、东部衰减快的特点。此次地震震中距2011年精河5.0级地震震中21km,相比2011年精河地震,其震源更深,震级更大,但震源机制解相近,均为逆冲型。结合区域构造背景分析认为,库松木契克山前断裂为此次地震发震构造的可能性较大。

压缩感知高分辨率接收函数叠加成像及其应用

接收函数成像方法纵向分辨能力高,而其水平分辨能力很大程度上取决于地表观测台站分布.经典共转换点(Common Conversion Point,CCP)叠加成像方法应用中,如果存在台站稀疏区,往往需要统一选取较大尺度叠加半径以获得连续的成像剖面.这不仅造成台站密集区域成像分辨率损失,且使成像界面产生明显的叠加痕迹.本文结合压缩感知理论和经典CCP成像方法实现提高空间分辨率的接收函数成像.我们假设地下界面在局部范围内变化较缓慢、形态特征稳定,那么接收函数信号相应具有一定的稀疏特性.基于此假定,首先通过压缩感知稀疏促进算法从稀疏、不规则分布的地震台阵接收函数重构出密集、规则化的“虚拟台阵”接收函数.之后,利用重构得到的“虚拟台阵”接收函数,采用小尺度叠加半径进行共转换点叠加成像获得高分辨率转换界面成像剖面.特别地,我们在叠加成像前进行了叠前成像点振幅补偿处理,以克服台站分布不均匀导致的成像能量不均衡问题.台站越稀疏的区域,其振幅补偿值越高.本文方法可以极大减少经典CCP成像方法实际应用中为了兼顾台站稀疏区域采用大尺度叠加半径所造成的空间分辨率损失和“阶梯状”界面的叠加痕迹,在保证台站密集区高分辨率成像结果的同时有效提高台站稀疏区的成像分辨率并提升成像质量.数值模拟测试和华北克拉通科学台阵观测数据应用结果表明,压缩感知接收函数叠加成像方法可以实现可靠的高分辨率深部转换界面成像,在高分辨率深部结构研究中具有广阔的应用前景.

稀疏反演多次波去除策略与效果分析

多次波去除是海上勘探中的一项关键技术,在一定程度上决定着最终成像结果的质量.表面相关多次波去除方法(Surface-Related Multiple Elimination,SRME)是一种基于反馈迭代模型的数据驱动类方法,该方法利用地震数据本身预测多次波,进一步对其进行匹配相减获得一次波结果,这往往导致与多次波重叠的一次波被错误地去除.稀疏反演一次波估计方法(Estimation of Primaries by Sparsity Inversion,EPSI)在原理上同样基于反馈迭代模型,通过求解一次波和表面相关多次波总残差最小化问题直接获得一次波.该方法无多次波的匹配相减过程,可减少与多次波发生重叠的一次波产生损失.另外,EPSI可以很好地解决SRME无法解决的近道缺失问题.理论数据和实际资料处理对比表明SRME对数据完整性以及一次波和多次波的分布情况有较强的依赖性,而EPSI几乎不受这两个因素的影响.EPSI相比SRME方法计算成本高,尚未在工业界广泛应用,但随着高性能计算的普及,该方法的实用性有望得到突破.

兴蒙造山带阿尔山火山群地壳厚度与波速比研究

利用架设在我国东北地区阿尔山火山区的宽频带流动地震台站记录的远震波形数据,采用P波接收函数H-κ叠加扫描方法,得到了阿尔山火山区的地壳厚度和平均波速比。结果显示:阿尔山地区的地壳厚度范围为33.9—37.9 km,整体呈西北厚东南薄的特点,火山带附近地壳较薄;地壳平均波速比范围为1.73—1.83,主要有柴河镇—明水河镇、伊敏德仁北部和天池镇三处高波速比区。结合前人研究结果推断,阿尔山火山区薄的地壳和高波速比值可能是由地幔物质上涌、玄武岩浆底侵下地壳所致。

2017年四川九寨沟M_s7.0地震的地震学特征

2017年九寨沟M_s7.0地震位于巴颜喀喇地块东边界带附近的虎牙断裂NNW方向的延长线上,震源深度20km,震源机制解为左旋走滑型,矩震级为M_w6.5.震后6 d内共记录到3000多次余震,最大震级为M4.8,余震活动强度偏低但衰减正常.主震位于余震区中部,为双侧破裂.余震区呈NNW向线性分布,断层面近乎直立,长度超过30 km,破裂宽度约15 km.余震区中部、东南部余震的震源机制大多与主震震源机制一致,而西北部余震的震源机制均为逆冲型,可能与岷江断裂有关.余震区中部、东南部的应力也较西北部释放充分.九寨沟地震最大烈度为9度,记录的峰值加速度值NS向最大,EW向次之,垂直向最小,最近的强震台是九寨百河台,其加速度反应谱低于九寨沟地区的8度设防烈度.静态库仑应力研究表明,汶川地震对九寨沟地震具有较明显的触发作用.沿虎牙断裂发生的1973年松潘东北M_s6.5地震,1976年松潘M_s7.2地震和本次九寨沟地震的余震区沿NNW方向相连.结合主震破裂位移分布、余震的震源机制及应力降分析认为,九寨沟地震余震区中部、东南部发生强余震的危险性不大,但需注意余震区西北部及岷江断裂地震活动的发展.