各向同性薄层反射理论地震图

本文在各向同性介质假设下,计算了薄层顶、底反射P波和PS波的理论地震图.理论模拟发现薄层的反射P波与PS波是一复合波,包括层内的多次透射和反射转换波型,且具有类似单一界面反射的、脉冲式的波形特征.两类薄层反射整体振幅随着薄层厚度的降低而缩小;在地震子波主频40 Hz条件下,2 m左右厚度的薄层反射相比单一界面反射具有等同的振幅水平.1 m以下极薄层仅有弱反射甚至无反射;薄层反射复合波振幅与炮检距的关系依然成立,但不惟一;单界面反射AVO原理、方法不适用于薄层反射解释与反演.

SKS波对地壳裂隙各向异性的响应--理论地震图研究

穿透含裂隙、裂缝地壳8s视周期的SV波的理论地震图研究表明,当地壳平均裂隙密度高于0.01即横波各向异性高于1%时,非对称面内不同方位的SKS波均发生分裂;地震图中直接的记录显示是切向T分量上出现SKS波的振动,其振幅随地壳平均裂隙密度的增大而增强,甚至能与径向R分量上的振幅相当.局限于上地壳的强裂缝各向异性同样能引起SKS分裂.长周期SKS波分裂对地壳内裂隙、裂缝的分布缺乏分辨率.直立平行排列裂隙、裂缝使得SKS分裂T分量记录特征具有方位对称性,这来自于HTI介质中快、慢波偏振和到时差随方位变化的对称性;而倾斜裂隙、裂缝使得该方位对称性丧失.对实际观测SKS分裂的偏振解释需要考虑地壳裂隙各向异性,特别是断裂附近的强裂缝各向异性.

来自海底高速层径向波的理论地震图研究

本文利用各向异性反射率技术计算理论地震图,提出海底高速薄层会产生沿高速层水平传播的波(简称径向波),这种波在水层中作为P波,在固液界面激发下行横波,该均匀横波以临界角入射高速薄层,在层内作为超临界角的非均匀横波水平传播,再以临界角转换为上行传播的均匀横波,最终在固液界面上行透射转换为水层中P波.高速薄层传播的径向波不同于界面折射波,也不同于具有频散的面波和通道波.理论地震图的研究表明,径向波具有线性时距,能与海底强反射具有同等振幅水平;径向波有其振幅、时距位置和斜率这些观测记录参数,分别对应高速层的厚度、深度和近似的横波速度;径向波可以克服折射波解释中遇到的振幅强弱和高速层速度等困难.径向波可作为探测海底高速薄层的有力工具,对于研究高速层屏蔽、海底反射类型的多样性和相应的资料处理解释有重要意义.

火山地震的理论地震图计算方法

本文首先分析了不同类型火山地震的波形,提出了相应的震源模型.然后发展了计算层状介质理论地震图的部分分离变量—有限差分方法,其最重要的环节是引用了吸收边界条件,使计算工作得以简化.这种方法特别适用于火山地震的理论地震图计算.最后,本文给出了计算实例.

理论地震图拟合有限差分F-D算法的并行实现

对有线差分F-D程序进行并行化改进,可以充分利用越来越发达的计算机资源,并提高了计算速度。对比分析结果说明并行版F-D程序完全可靠,为有限差分方法的数值计算提供了更快捷的计算工具。

用广义射线和有限差分计算近场理论地震图的混合方法

本文提出一种结合广义射线和有限差分理论而形成的混合方法（以下简称混合方法）．在介质均匀区（包括平行介质分层区）应用广义射线理论，在介质不均匀区应用有限差分理论．在这种结合过程中，把均匀区广义射线的结果作为不均匀区有限差分区波场连续的输入．对于均匀介质模型，混合方法理论地震图和广义射线理论地震图、广义反射透射系数矩阵及离散波数法地震图的对比，取得了满意的结果，在数值上证明了该方法的正确性．计算了１９９０年８月５日Ｈａｋｏｎｅ地震前震在日本Ａｓｈｉｇａｒａ山谷盲测点的响应，理论地震图和实际资料的比较同样取得好的结果．这种方法可用于地震勘探、工程地震、强地面运动的研究．

利用反透射系数确定理论地震图计算过程中的积分限阈值

本文尝试基于理论分析来求解积分限阈值k_c,即通过反透射系数来确定k_c。根据计算理论地震图的广义反透射系数法,在反透射系数中进行求逆运算的矩阵行列式的零点将会使得被积函数产生较大的变化,通过具体实例显示出自由界面处的反射系数中含有的零点可以作为合适的k_c。多种情况的实例显示,通过反射系数来确定k_c具有较好的普适性。通过与经验公式的计算结果进行比对,表明根据本文方案所确定的k_c在保证准确性的同时可以有效地提高计算效率。

国家地震烈度速报江苏子系统仪器烈度产出分析

对国家地震烈度速报与预警工程部署的烈度速报江苏子系统进行了介绍,简述了2021年12月系统部署以来的系统产出情况,同时以系统部署以来产出的震级最大的事件即2021年12月22日江苏天宁M4.2地震为例,使用f-k方法合成各观测台站上的理论地震图,将实际峰值加速度与理论峰值加速度进行比较,评估烈度速报江苏子系统产出结果的可靠性。结果表明,烈度速报系统产出的各台站峰值加速度随震中距逐渐减小,且和理论地震图的结果较为接近,一定程度上证明了烈度速报江苏子系统产出结果的可靠性。

合成理论地震图方法综述

合成理论地震图对震源和地下结构的研究而言是一项重要的基础工作.一直以来,诸多地震学领域的先驱们都致力于合成理论地震图的方法发展与改进,是一个愈久弥新的研究课题.同时,经过很多非常有影响力的地震学家的发展,合成理论地震图的方法种类变得多种多样.本文全面而深入地总结合成理论地震图的不同理论、不同方法所具有的优势与不足,并讨论各种理论地震图计算方法的研究进展.以期为理论地震图计算方法的发展以及在实际应用中选择合适的方法提供有价值的参考.经过对比研究,我们得到以下三点认识:(1)在解析类方法中,波数积分法在使用上不区分局部或全球尺度、计算精确且为全波形模拟,因此适用性更为广泛;(2)在数值类方法中,谱元法在适用性和计算效率上是一种最受欢迎且最精确的计算方法;(3)根据不同的需求采用不同方法相结合的混合计算方法是较好的选择.

仿真地震图

运用动力有限元方法得到一种数值模拟的地震图。动力有限元方法在计算中涉及时间,因此它不同于传统的静态有限元方法,也不同于后来有人用过的伪动态模拟(一系列时间的静态结果,连接起来看,在一定程度上反映变化趋势);动力学有限元是考虑了加速度和惯性影响的。借鉴理论地震图思想,提出仿真地震图概念,采取非线性动力学有限元方法,得到地学模型的仿真地震图,运用反演方法,通过对比仿真地震图与实际地震图,得出地球介质或者震源的物理图景。考虑燕山断层带、太行山山前断层带、郯庐断层带以及海岸线,建立中国中、中北部地壳有限元模型,地壳底部采用无反射边界,相当于无限延拓。在对应唐山的单元(节点)上加载一个爆炸源,在对应于兰州、西安、上海地震台的单元(节点)上,得到应力随时间变化的时间历程,也就是数值模拟的地震图。在示例中,按照反演步骤,调整了地壳模型的物理参数,并由此提出仿真地震图的原理。较之理论地震图,仿真地震图物理上更加真实。

二维各向异性介质中地震波场的高阶同位网格有限差分模拟

本文将DRP/opt MacCormack有限差分格式用于模拟二维各向异性介质中的地震波传播.DRP/optMacCorma ck是一种同位网格下的差分格式,避免了传统的交错网格在计算各向异性问题时由于变量插值而导致的误差.而且相对于低阶同位网格差分格式,它具有低色散、低耗散的优点.此格式将中心差分算子分成前向和后向两个空间单边差分,然后在4-6步Runge-Kutta时间积分中使用单边差分组合.在具有垂直对称轴的横向各向同性(VTI)模型下,通过对比DRP/opt MacCormack有限差分和谱元方法的模拟结果,验证了前者具有很高的精度和稳定性.由于实际地质条件下TI介质的对称轴通常是倾斜的(TTI),本文在二维三分量框架下模拟TTI介质中的地震波场.结果显示横波分裂和切平面/反平面运动耦合的特征.数值实验表明DRP/opt MacCormack是一种有效的研究各向异性介质中地震波传播规律的差分格式.

利用远震P波波形反演渤海地震的震源参数

本文研究用理论地震图反演地震震源参数的方法,利用16个WWSSN台记录的渤海地震(1969年7月18日,M=7.4)远震P波波形,用我们的反演方法重新测定了该地震的震源参数。文中以剪切位错源的理论地震图与实际观测记录波形的相关程度为判据,测得该地震的震源参数为:地震矩3.9×10^(27)达因·厘米;震源破裂持续时间6秒;位错面两个可能的选择解是:(1)θ_s=207°,δ=87°NW,λ=-159°,右旋;(2)θ_s=298.6°,δ=69°NE,λ=-3.6°,左旋。其中θ_S、δ、λ分别是震源位错面的方位角、倾角和错滑角;震源深度为25公里。数值运算的结果还表明,本文提供的测定震源参数的方法实际效能良好。 文中还与用P波初动符号方法测定的震源参数结果进行了对比分析。

用P波波形资料测定中强地震震源过程的方法

本文系统地介绍了综合利用不同震中距离范围(3°—90°)长周期P波波形,用理论地震图波形拟合和反演求解中强地震断层面解的原理和方法。根据地球介质对在不同震中距离范围的地震波的影响,将震中距离划分为:(1)区域地震范围(3°<△12°);(2)上地幔范围(15°<△<30°);(3)远场范围(30°<△<90°)。在不同的震中距离范围内采用了不同的简化地球模型。文中介绍了利用广义射线理论计算地球介质响应的方法,给出了适合中国大陆地壳上地幔结构的Pnl波与上地幔响应的数值例子。波形拟合采用试错法和线性反演方法。在反演求解过程中,误差函数是由观测记录与理论地震图的相关系数决定的,它强调波形间的拟合,但对地震波振幅的绝对大小不敏感。这个线性反演方法比较适合地震记录的实际情况。文章还扼要地介绍了基于上述方法建立的用P波波形资料测定中强地震震源过程的人机交互系统STEP-1的特点。

对2003年巴楚-伽师M_S6.8地震余震近台记录中特殊震相的初步探讨

2003年3月24日发生在我国新疆巴楚-伽师交界处的Ms6．8强烈地震余震序列的近台记录中普遍存在一组特殊震相，该组震相分别出现在Pg波和Sg波的后面，类似于Pg波、Sg波以分组集丛式出现，多为2～3组，且后续震相的能量有所增强。本文通过理论分析并经合成地震图验证，认为该组震相可能是受当地十几公里深的沉积层影响而形成的一种经过多次反射、折射后的叠加波。为便于描述，文中将其分别称为P1、S1震相。

利用sPL震相测定福建顺昌地区地震震源深度

选用福建数字地震台网宽频带记录,利用sPL震相测定顺昌地区2007年至2017年间ML≥3.5地震的震源深度。基于地震的震源机制解,结合本地区的速度模型,利用频率-波数法(F-K方法),先计算出相应震中距上不同深度的格林函数,再进一步得到sPL震相在不同深度上的理论波形;根据sPL震相的特点,选用震中距30~50km范围的宽频带台站记录,经过去仪器响应、滤波、旋转至传播路径后,将其和理论波形进行比对,找出波形最为相似的对应深度。结果显示顺昌地区地震深度为7km左右。

闾阳—海城—东沟剖面地壳与上地幔速度结构特征与地震

通过对闾阳——海城——东沟深地震测深剖面二维非均匀地壳速度结构的计算与研究,获得了该剖面地壳与上地幔速度结构纵横向不均匀性分布特征,发现横向不均匀性最明显的部位位于海城地震区一带,在此还发现了壳内低速层,这些重要地球物理现象对研究海城7.3级地震发生的力源过程提供了重要依据。

1999年西藏6.6级地震的震源参数研究

利用Harvard和USGS矩张量反演的震源参数,计算1999年3月28日西藏6.6级地震体波波形并与记录到的波形对比。结果显示Harvard CMT得出的震源参数比较合理。

横向非均匀地壳结构中人工地震资料反演的初步探讨

在横向非均匀的复杂地壳结构中,地震波的理论走时和理论地震图的计算一般借助于射线近似法。基于上述理论,本文探讨了由人工地震资料反演横向非均匀的地壳结构的方法和步骤。反演过程中,综合考虑了波的运动学特征和动力学特征。以任县—武清剖面的资料处理为例,说明了该方法的实际应用。

青藏高原东北缘康拉德界面存在的地震学证据及构造意义初探

康拉德界面既是上地壳和下地壳的分界面,也是地壳内部花岗岩与玄武岩的分界面,其对于研究地壳稳定性、区域地质构造活动和地块演化历史等具有重要的指示意义。位于青藏高原东北缘的甘东南地区是多个地块的交汇区域,发育了多个断层和多次历史大地震。根据早期的研究结果,在构造活动比较强烈的大陆地壳内康拉德界面有可能是缺失的,但在该区域近震波形资料中清楚地记录到了振幅要比直达波大2~3倍的来自康拉德界面的震相。通过波形模拟和走时拟合,对这些震相进行了进一步核实。该结果提供了青藏高原东北缘存在康拉德界面的直接地震学证据。本文研究结果表明在构造活动活跃区域也可能存在康拉德界面,同时该结果对于该区域震相的准确识别、地震三要素的准确计算等也具有重要的参考价值。

基于谱元-简正振型耦合方法的核幔边界D″区地震波波形模拟方法研究

本文拓展了一种模拟地震波在地球核幔边界D″区各向异性介质中传播的数值方法:谱元-简正振型耦合方法(CSEM).该方法通过在球对称各向同性介质空间采用简正振型方法,在各向异性的D″区采用谱元方法,并在两种介质的边界采用"DtN"算子耦合的策略计算一维模型PREM(见文献[1])或修改后的D″区横向各向同性VTI-PREM模型的理论地震图.模拟所得数值解结果与采用简正振型方法得到的解析解结果进行对比以验证方法的精度.在中国科学院地球深部结构重点实验室高性能计算机上使用128个CPU计算得到的结果显示,在10-5～0.125Hz的频率范围内谱元简正振型法得到的波形与简正振型方法能很好拟合.此外,对于VTI介质结构模型,谱元简正振型法能够准确模拟S波分裂现象,从而验证了谱元简正振型耦合方法对各向异性介质中地震波传播数值模拟是一种有效的方法.