基于图形界面的波形相关法拾取远震相对走时残差

利用图形界面操作集成两种波形相关法(多道互相关和自适应叠加)拾取远震走时残差,在该软件包中地震学研究者通过轻松点击鼠标等基本操作即可实现数据的预处理、地震波形的质量控制、走时残差结果的显示及对比分析等操作,提高远震震相走时残差的拾取效率和准确度。

中国地震速报台网走时残差分析与走时修正

使用了３０个速报台站的观测数据，计算了１００多个中国境内外的地震事件初至波走时残差。在此基础上分析各台所记录的所有地震事件的残差随方位角和震中距的分布，及产生这些残差的地球深部非流体静力平衡状态和地球表面构造等方面的原因，并给出了不同区域地震走时的平均校正值，从而提高了地震定位精度。

大同地震台远震波形走时残差的计算和应用

选取大同地震台记录的2010—2019年531个M_(S)≥5.0地震事件,根据发震区域的不同对其波形走时残差进行分析,得到不同发震区域地震波形的平均走时残差。结果表明,日本、喜马拉雅地区地震波形的走时残差总体为负值,平均残差分别为-1.51 s、-0.70 s;斐济、中国台湾地区、南美洲西海岸地区大多为正值,平均残差为0.79 s、1.83 s、1.86 s。同时发现,在有干扰的情况下参考不同区域平均走时残差计算结果,通过判断实际初至震相与理论初至震相的位置关系,可以更好地开展初至波震相识别工作。

青藏高原中南部的深部地球动力学过程--Hi-Climb剖面北段接收函数和走时残差分析

青藏高原中南部Hi-Climb宽频地震探测剖面北段接收函数偏移和走时残差分析表明,青藏高原中、西部岩石圈结构特征存在明显的不同.青藏高原中部,印度板块向北俯冲到羌塘地体之下,在羌塘地体中南部达到最大的俯冲深度,拆沉的印度岩石圈板片残留在拉萨地体中部附近之下,深度可能超过上地幔转换带上界面;青藏高原西部,印度板块向北低角度俯冲,可能俯冲到塔里木块体之下.由于青藏高原中、西部印度板块俯冲模式的差异,上涌地幔物质受到西部低角度俯冲印度岩石圈的阻挡,使得地幔上涌物质更多的向东流动,造成高原中部地区深部热物质向东侧向流动.

远震相对走时残差计算与山西深部结构初步探讨

收集了山西省地震台网记录到的震中距在28°~96°范围的481个远震的波形数据,在这些远震事件波形资料中提取出1 253条高质量的P波初至到时数据,计算分析其在21个地震台站的相对走时残差,得到了走时残差随台站位置的空间分布图.可初步推断山西北部大同火山下方深部介质可能存在着明显低速异常,山西南部西侧区域下方深部介质可能存在较明显的高速异常,越向东方向高速异常越不明显,到东侧边缘反转为局部低速异常.

利用J-B地震走时表和IASPEI走时表计算P波残差分析黑龙江省国家测震台的区域地震误差成因

利用黑龙江省国家测震台接收到的日本本岛及周边海域、台湾岛东北部及附近海域、中国大陆东北深震区以及中国东北与俄罗斯交界处部分地震,使用J-B地震走时表和IASPEI走时表分别计算P波走时残差,探讨黑龙江省测震台站接收研究区域地震事件误差成因。

远震相对走时数据快速计算方法及应用

远震层析成像技术已成为研究地球深部速度结构最为主要的方法,而其所用数据通常为初至震相的相对走时残差值.本文针对信噪比差的远震波形资料提出一种计算远震相对走时残差数据的快速方法,整个计算过程全部由计算机自动完成.该方法主要有两大特点:(1)利用互相关方法计算波形间的偏移时间时引入波形相位信息,有效压制噪声,增强有用震相的识别;(2)改进常规方法中计算相对走时残差的理论公式,避免求解超定方程组,提高计算精度.为验证新方法的可行性和实用性,以长江中下游地区远震波形资料为例,采用常规方法和新方法分别计算相对走时残差数据,对比结果显示:新方法比常规方法的工作效率和数据精度都高.

南北地震带南段远震P波走时层析成像研究

南北地震带南段位于青藏高原东南缘,是青藏高原与扬子克拉通的过渡地带.本文收集了该区域内90个固定台站和356个流动台站的远震波形数据,采用波形互相关方法拾取了88691个P波走时残差数据,应用FMTT(Fast Marching Teleseismic Tomography)层析成像方法获取了南北地震带南段深部的三维P波速度结构.结果显示了研究区深部的结构具有显著的不均匀性:腾冲火山地区深部400km以浅的深度内分布着明显的低速异常;四川盆地西南部下方300km内具有较强的高速异常;在上地幔顶部,沿川滇菱形块体周边的大型断裂带及川滇菱形块体南端分布着显著的低速异常,这些低速异常为青藏高原物质向东南方向挤出提供了必要的通道;保山地块下方存在一东倾的高速异常带,该高速异常带为印度板块岩石圈向东俯冲的体现.

三维走时反演与青藏高原南部深部构造

利用中法合作布设在青藏高原南部的５１个临时地震台数据，提取了来自８０个地震事件的２３１２个Ｐ波到时和部分Ｓ波到时，分析了不同方位Ｐ，ＰＫＰ，以及Ｓ－Ｐ走时差的变化以及其构造含义．最后利用ＡＣＨ方法对研究区进行了三维速度反演．通过研究，对青藏高原深部构造取得以下初步认识：①青藏高原上地幔速度较正常大陆上地幔速度要低，羌塘地块上地幔速度更低．ＰＫＰ走时残差沿剖面往北变小（早到），说明剖面北部（桑雄以北）有较浅的莫氏面；②Ｓ－Ｐ走时差自雅江（ＩＴＳ）向北突然增加，同时反演结果显示雅江以北至当雄为低速地壳，说明该区地壳深部存在局部熔融；③喀拉昆仑嘉黎断裂（ＫＪＦＺ）可能是班公—怒江缝合线的南支，推测为羌塘地块的南界；④反演结果显示雅江以南上地幔存在高速体，可能是俯冲的印度岩石圈物质．

华北克拉通东北部的远震S波走时层析成像研究

华北克拉通是近年来我国地学界研究的热点之一.本文利用布设在华北东北部地区的华北地震科学台阵所记录的远震波形资料,用波形互相关方法拾取了9105条S波走时残差数据,进而用体波走时层析成像方法反演获得了研究区从地表至600 km深度的S波速度结构.所获得的S波层析成像结果表明,华北克拉通中部块体的山西断陷带低速异常一直从地面延伸至上地幔约300 km深处,推测该低速异常体可能与中、新生代的大同火山群的形成与活动有关.研究发现华北东部存在一高速异常体由东部渤中凹陷的地壳一直向西延伸至太行山山前断裂下方地幔转换带410 km附近,推测该高速异常体可能为太平洋板片向西俯冲在华北克拉通东部块体下方地幔过渡带内的滞留.研究结果显示华北克拉通东部的华北盆地表现为高低速相间分布,表明该地区下方的岩石圈发生了破坏,而位于华北克拉通北缘的燕山造山带显示为高速异常,表明燕山造山带下方的岩石圈没有明显的破坏迹象.

有限频体波走时层析成像及其在华北地区的应用

自层析成像被引入到研究地球内部结构以来,地震层析成像发展迅速,现已成为研究地球深部结构的有效方法之一。按层析成像的理论依据,可以把地震层析成像分为射线层析成像和有限频层析成像。本文旨在掌握一种有限频灵敏度算核的计算方法,进而构建有限频层析成像的反演计算,并用有限频层析成像的方法研究华北克拉通上地幔的速度结构及其动力学意义。本文的主要研究内容及结论如下:在射线层析成像方面,本文改进了FMM(Fast Marching Method)射线追踪方法,这种方法可以得到整个空间的完整走时场,并且求得的射线路径是最速路径。本文在算法上对FMM方法求取射线路径的过程进行了改进,使其求解速度更快。有限频层析成像是随着宽频带数字地震仪的发展而兴起的一种新方法,该方法克服了射线理论中"无限高频"假设所带来的弊端,考虑更接近于真实情况的地震波频率衰减、波散射及波前复原等情况。本文使用改进的FMM射线追踪方法构建了走时表,并在此走时表的基础上,采用查表算法计算一维速度模型下的灵敏度算核,结果表明:查表算法可以获得较高的计算效率,为下一步开展有限频层析成像提供了有力的支持。本文讲述了波形的多道互相关法和自适应叠加法拾取相对走时残差的基本原理,实现了两种方法的图形界面操作,简化了操作过程,方便结果的对比,剔除差别较大的数据,从而提高了相对走时残差的可信度。在实际地震资料方面,本文从华北地震科学台阵的190套宽频带地震仪,在2006年10月—2009年3月期间所记录的震中距在30°～90°的地震事件中选取多频段的相对走时残差,进行P波和S波的速度结构的成像反演,得到如下结论:(1)研究区域西部的低速异常延伸至约400km,此低速异常反映了深部存在的热物质,本文的成像结果发现,此低速异常没有贯穿地幔转换带到达下地幔,所以,本文认为,此低速异常并不是来源下地幔,至于这个低速异常的形成原因不能单从速度结构一方面去推断,应结合其他参数(热值、密度、Q值、物质成份等)进行综合的分析。(2)区域地震层析成像研究发现,太平洋俯冲板块前缘已经抵达约120°E处。本文研究发现,在地幔转换带中也有一个高速异常体,推断其为太平洋俯冲板块的前缘。(3)华北盆地为裂谷型盆地,其速度异常的分布较为复杂,在100～250km范围内存在岩石圈拆沉的高速异常残留体。(4)与古老的克拉通岩石圈厚度相比,华北地区的岩石圈正在减薄,华北平原地区表现为高速异常与低速异常交互分布的复杂现象,而燕山地区则为高速异常,表明华北平原地区发生了明显的侵蚀与破坏,燕山地区则没有发生侵蚀与破坏过程或此过程发生的现象不明显。

北京地震台地震走时表的研制

长期地震观测发现,北京地震台实际地震记录的震相走时与全球地震走时表IASP91之间存在走时偏差。结合北京地震台及周边地下40 km精细速度结构的研究成果和AK135模型,构建其地震走时表的计算模型。通过对该地震台2003-2008年NCDSN地震观测实际走时比对,对模型结构进行修正,最终建立北京地震台地震走时表。

基于射线追踪的成像域走时层析反演及其应用

层析成像是现今地震勘探开发处理中的常用手段,针对传统走时层析反演中角度覆盖问题,利用正则化约束加以解决,利用角道集的拾取拟合来判断实验模型的准确性,同时,不再利用原始炮记录拾取剩余时差,利用深度残差与走时残差的线性关系提高走时残差的拾取精度。以三层洼陷模型和实际资料进行试算,结果表明:本方法可以较好地反演更新偏移速度场,得到更精确的偏移成像结果,对于小尺度地质构造可以精细刻画。

辽宁地区最小一维速度模型研究

根据辽宁测震台网最近10年的观测资料,从中筛选出2851个地震事件的Pg、Sg走时数据,使用Velest程序,反演了辽宁地区P波和S波最小一维速度模型及台站校正值,并对震源位置进行了重新定位。结果显示走时数据方差和走时残差均方根分别下降70%和45%以上。台站校正的分布情况体现出辽宁地区地下介质的横向不均匀性。重定位后的震源位置更加集中,与震群和发震构造的对应关系更明显,平均震源深度为10.16 km。经过正负扰动测试和震源位置恢复性测试检验,证明此研究所得最小一维速度模型较为稳定并具备一定的可靠性。

北天山中段地震精定位研究

为探究北天山中段主要发震构造,进一步明确重点监视区域。利用双差定位法对2010年6月至2021年12月期间在北天山中段发生的M_(S)≥1.5的1439个地震事件进行重定位。得到结果:①走时残差均值由-0.22 s变为0.0066 s,震源位置测定误差在东西向上平均为1.1 km,在南北向上平均为1.4 km,在垂直深度上平均为2.0 km。②地震主要分布在乌鲁木齐山前坳陷及南部区域,并未向准噶尔盆地延伸;局部地震震中向构造带趋近,呈现出一条走向近280°、一条近300°的地震活动带,分别与准噶尔南缘断裂带、亚马特断裂带走向基本一致。③由深度剖面显示,震源深度分散程度增加,0-50 km均有分布。以乌鲁木齐为界,东西两侧地震震源深度存在明显的差异,呈现出东深西浅的现象。通过对该区域精定位研究,初步探明准噶尔南缘断裂带、亚马特断裂带为该区域主要发震构造,盆山结合部地震较为活跃,因此准噶尔南缘断裂带及乌鲁木齐山前坳陷区将作为今后震情跟踪工作的重点监视区域。

用于地震定位的SAMS方法

由于地震定位受发震时刻与震源深度间强烈的折衷关系的困扰及反演问题的非线性影响 ,该问题一直未得到根本解决 .为此 ,本文提出了一种新的定位方法———SAMS法 ,该方法利用走时残差和到时残差之绝对值极小作为目标函数 ,用快速模拟退火法求解反演问题的解答 .并将该方法用于 1 999年 9月 2 1日台湾集集地震的再定位 ,其结果与其他方法相比 ,SAMS方法不仅降低了发震时刻与震源深度间的折衷关系对定位结果的影响 ,而且其定位结果具有很高的稳定性和分辨率 .

Pg回折波的上地壳三维层析成象

提出利用人工地震Ｐｇ回折波走时重建区域上地壳三维速度分布的方法。正问题利用经典最小二乘迭代求解垂向速度梯度模型的参数值及相应走时残差。反问题采用泛函空间的最小二乘准则来实现。对速度不需要预先进行参数化处理，可以计算反演区内任意点的速度值。数值计算结果表明了该方法的可靠性。处理了滦县地震区人工地震Ｐｇ走时资料，获得了该区上地壳顶部的三维速度分布。

基于人工地震测深数据建立地壳一维速度结构

设计适用于人工地震宽角折射/反射测深数据,以走时残差为阈值迭代计算一维速度结构的线性反演流程,并编制相应程序LIAE1D。其特点:1)建立自适应的初始模型;2)运用广义逆矩阵法求解线性方程。该方法和程序可行有效,其结果可为后续二维反演提供较为优化的初始模型。

利用中国地震台网(CSN)记录到的PKP波研究中太平洋下地幔底部的小尺度P波速度变化

PKP震相包含了下地幔底部P波速度结构的重要信息.中国地震台网(CSN)台站记录到的南美洲地震的PKP波的射线,对中太平洋下的D″层有很好的采样.本研究采用这些PKP波的AB和DF两个分支的走时差,研究了中太平洋下地幔底部P波速度的小尺度变化.AB-DF的走时差减小了上地幔横向不均匀性的影响,而对下地幔底部P波速度的横向变化十分敏感.与此同时,AB-DF的走时差也减小了地震定位误差的影响,消除地震发震时间测定误差的影响.本研究的结果表明,在中太平洋的地幔底部存在着大范围的AB-DF走时正残差,也即低速异常区,这可能是太平洋下超大地幔热柱的源处.观测到的P波速度异常的空间分布总体上与Grand通过层析成像得到的CMB的S波的速度异常相一致,并在变化的幅度上很好地相关,P波速度的扰动值(在D″层大约为2%)是Grand速度模型中的S波异常的36%.这一结果有助于太平洋下超大地幔热柱的结构和性质的进一步研究.

远震层析成像在柴西狮子沟构造背景研究中的应用

利用2004—2007年在柴达木盆地西部狮子沟地区布设的地震台站的连续观测资料,挑选远震P波到时,采用远震体波走时层析成像方法进行反演处理,获得了该地区地下三维速度结构图象.反演结果表明,在研究观测地区西南侧存在一近北西走向的低速异常体,以较大倾角向北东方向插入;在该低速异常体的北部、东北部和东部环绕着相对高速的异常,其走向和分布范围基本与狮子沟背斜构造一致.