长白山天池火山区S波包络展宽的特征

高频S波随着传播距离的增大其均方根(RMS)包络逐渐变宽,把这种现象称为S波的包络展宽现象。S波传播路径上随机分布的非均匀体对S波的多次前向散射和绕射作用是导致S波包络展宽现象的主要原因,因此可用S波的包络展宽现象来研究介质的非均匀性。采用S波包络峰值延时对S波包络展宽现象进行量化。S波包络峰值延时定义为S波初至与其RMS包络峰值最大值之间的时间差。文中对长白山天池火山区204个小震记录进行了S波包络展宽分析,研究发现长白山天池火山区小震S波包络展宽现象明显,S波包络峰值延时与震中距、频率呈正相关;运用统计学方法获取了长白山天池火山区不同频带下S波包络峰值延时与震中距之间的关系。研究结果对认识S波包络展宽的特征以及定量研究长白山天池火山区介质的非均匀性具有重要意义。

S波包络时间差影响因素的数值分析

介质非均匀性可引起高频S波包络的展宽.S波包络展宽是定量研究岩石圈中随机速度非均匀性的有力工具.S波的初至与其均方根包络最大振幅的一半之间的时间延迟定义为S波包络时间差,该时间的大小可反映介质非均匀性强弱.采用有限差分算法模拟了2DvonKrmn型随机介质中S波包络的展宽现象,统计分析了影响S波包络时间差的主要因素.结果表明,随机介质中S波传播的距离、随机介质速度扰动率及S波频率均可对S波包络时间差产生影响.相比较而言,速度扰动率对S波包络时间差影响程度最大,S波传播距离次之,S波频率影响程度最小.

不同散射模式下S波包络合成

为揭示地震波在地壳小尺度非均匀介质中的散射过程,更准确地描述地震波的包络展宽现象,本文基于多次各向异性散射理论,采用离散波数法求解能量密度积分方程,选取高斯型自相关函数表征的散射模式,得到S波能量密度包络。基于此,本文首先分析了单次散射和多次散射在形成S波能量密度包络中的贡献规律;然后探讨了吸收系数和总散射系数对合成S波能量密度包络的影响;最后对比了在不同散射模式下合成的S波能量密度包络的差异。结果显示:(1)不同的散射模式下单次散射和多次散射对地震波散射过程的贡献规律是一致的,对于近震(震源距小于100 km),单次散射模型可以近似合成S波能量密度包络;随着震源距增大,多次前散射模型可以更快地接近总能量密度包络;(2)吸收系数增大会降低直达S波和尾波幅值,总散射系数增大会降低直达S波幅值,但使得S波尾波幅值升高;(3)前散射模式下S波能量密度包络随震源距的增大会导致峰值延迟,包络展宽,尾波衰减一致性更快等现象产生。

长白山天池火山区介质非均匀性

高频S波随着传播距离的增大其均方根(RMS)包络逐渐变宽,我们把这种现象称为S波包络展宽现象.S波传播路径上随机分布的非均匀体对S波的多次前向散射和绕射作用是导致S波包络展宽现象的主要原因,因此可用S波包络展宽现象来研究介质非均匀性.本文采用S波包络峰值延时来对S波包络展宽现象进行量化.S波包络峰值延时定义为S波初至与其均方根包络峰值最大值之间的时间差.本文选用长白山天池火山区的小震记录,运用S波包络峰值延时对长白山天池火山口地区的介质非均匀性进行了评价.结果发现长白山天池火山区呈现强烈的介质非均匀性,在0-2 km深度范围内介质非均匀性表现出南部强北部弱的空间分布特征;在2-5 km深度范围内介质非均匀性的空间分布特征与频率具有相关性;天池火山区介质非均匀性具有明显的多尺度特性;强弱非均匀性接触带,往往是地震频发地带.根据地震与非均匀体在空间分布的相对位置,我们认为火山区介质非均匀性可能反映了火山早期喷发堆积物介质结构的差异.

长白山天池火山区介质速度非均匀性谱结构

观测和研究表明,非均匀介质RMS(Root Mean Square)速度微扰动ε,特征尺度相关距离a以及幂指数κ的空间分布特征可描述介质非均匀性特征.本文选用长白山天池火山区的小震记录,运用S波包络展宽法对长白山天池火山区地壳浅部介质速度非均匀性谱结构进行了研究.结果发现长白山天池火山区地壳浅部介质呈现强烈的介质非均匀性,且其具有明显的频率特性.在2～4 Hz及4～8 Hz频带范围内,小尺度弱非均匀性介质基本上分布在天池火山口的东南角和西北角,大尺度强非均匀性介质基本上分布在天池火山口的西南角和东北角,这一特征在0～2km和2～5 km深度范围内均体现;在8～16 Hz频带内,0～2 km深度范围内弱非均匀性介质分布在火山口西部,而2～5 km深度范围内弱非均匀性介质基本上分布在火山口周围区域;在16～30 Hz频带内,0～2 km深度范围小尺度弱非均匀性介质分布在火山口的东北角及西南角,而2～5 km深度范围内小尺度弱非均匀性介质集中分布在火山口的东南角,西北角有少量分布.

郯庐断裂带中段中上地壳介质非均匀性

利用山东省和江苏省数字地震台网24个台站的269个小震记录,采用散射S波包络展宽法对郯庐断裂带中段中上地壳小尺度介质非均匀性进行了研究.结果表明:郯庐断裂带中段中上地壳介质呈现强烈的横向非均匀性,该断裂带为不同强度、不同尺度介质非均匀体分布的边界;强弱介质非均匀性边界往往与深部构造发育具有较强的相关性;中强震孕育与强弱非均匀体的分布有关,地震多发生在强弱非均匀体的过渡带上.郯庐断裂带中上地壳介质非均匀分布特征可能与苏鲁超高压变质带、深部构造及岩浆活动有关.