上月壳中的散射引起月震尾波的数值模拟研究

在阿波罗月震记录中普遍存在着强烈持久的尾波信号,这样的波形特征无法用均匀分层月球模型解释.一个普遍被接受的解释是月震尾波由月球浅层结构对月震波的散射引起.我们采用基于交错网格的伪谱和有限差分混合方法模拟研究非均匀上月壳对月震波的散射效应,在此基础上解释月震尾波的形成机制,并估计出上月壳速度扰动的强度.我们发现,在均匀分层模型基础上,进一步考虑上月壳中的非均匀结构对月震波的散射效应,能有效地解释月震信号中强烈持久的尾波.我们认为月震尾波可能是由上月壳中的低波速、低衰减和散射这三个因素的共同作用所引起.采用不同的扰动标准差模拟上月壳的非均匀性,并比较模拟波形与真实月震图的相似程度,我们发现上月壳中速度扰动的标准差应该在3%到5%之间,很可能接近于3%.

波形矩张量反演的时间一频率两步法

给出一种波形矩张量反演方法,与标准方法相比,它更稳健,能产出更稳定和更准确的结果。反演分两步进行,在时间域和频率域组合反演。第一,在频率域使用复频谱进行震源时间函数反演。第二,使用在第一步中计算出的震源时间函数进行时间域的矩张量反演。用这种方法,我们能考虑符合实际的、复杂的震源时间函数并仍能保持最终的矩张量反演是线性的。使用数值模拟,我们比较了本方法与标准波形反演的效能和准确度。我们研究了所提取出的矩张量双力偶分量和非双力偶分量对数据中噪声、震源位置和速度模型的不准确性以及震源机制类型的敏感性。最后,用复杂的三维不均匀地质环境——在芬兰皮海萨尔米矿山中的生产爆破和岩爆——中观测到的实际数据对所提出的矩张量反演方法进行测试。

通过接收函数分析得到的中国大陆莫霍面深度和Vp／Vs比的统一图

中国大陆由多个地质构造单元复杂拼合而成，自中生代以来经历了强烈而广泛的构造变形。为了更好地理解其地质构造，我们对2009～2010年期间798个宽频带台站记录的共83509个远震波形进行了系统的接收函数分析，其中749个台站是中国地震台网中心数字化固定台站，其他49个台站是在西藏中北部临时部署的台站。每个台站下方的莫霍面深度和Vp／Vs比由标准的远震接收函数H-k叠加方法计算所得。得到的莫霍面深度变化总体上与各种深震探测剖面的结果一致。本文将我们的结果与以往接收函数研究的结果组合起来生成了中国大陆莫霍面深度和Vp／Vs变化的高分辨率图。与以往的研究结果相比，此项新研究涉及更多的台站以及由此生成的莫霍面深度图具有更高的横向分辨率，尤其是在中国东部地区。总的来说，中国大陆莫霍面深度的变化与主要构造单元具有显著的相关性。例如，在中国东部著名的重力梯度线上莫霍面深度有显著的变化。一般来说，Vp／Vs比值图显示出在青藏高原下面、重力梯度带上以及某些火山下面具有相对高的异常。

利用伪谱法模拟横向非均匀全球模型中的SH波场

基于傅里叶伪谱法(Fourier pseudospectral method,PSM),发展了模拟具有任意横向非均匀结构的全地球模型中SH波传播的算法.所采用的模型为通过地球大圆选取的一个二维全地球剖面,所求解的弹性波动方程定义在二维柱坐标系下.波动方程中空间微分的数值求解通过波数域的乘积运算实现,空间域与波数域之间的变换通过快速傅里叶变换(fast Fourier transformation,FFT)进行.由于PSM具有精度较高、计算速度较快的特点,所以对于非均匀结构可以近似为在垂直剖面方向上对称的模型,本算法能够较精确地计算较高频率的全球SH波场的理论地震图.和基于球坐标系二维全球模型的算法相比,本算法能够更方便地处理震源项.用该算法计算了PREM模型中全球SH波的传播,分析了各种震相的产生以及它们在各个界面上的反射、透射、绕射,并将其应用于包含核幔边界低速扰动结构的横向非均匀全球模型,讨论了他们对全球SH波传播的影响.