虚拟震源地震探测方法及其应用

SsPmp震相是远震直达S波在地表激发的下行P波在Moho面反射的震相,具有信号能量大、信噪比高、不易受近地表沉积层和地壳小尺度结构扰动的影响等优势.虚拟地震测深方法(VDSS)是近年来发展的利用SsPmp震相与直达Ss波震相的到时差来研究地壳厚度(或Moho面深度)的探测方法.本文介绍了VDSS方法的原理、优势及其在实际应用中的表现.研究表明,VDSS方法在提高探测精度、降低成本、环境影响等方面具有显著优势,且成功应用于克拉通、造山带和沉积盆地、峨眉山大火成岩省等不同地质环境中,在探测地壳结构中展现出巨大潜力和应用价值.但是VDSS方法的准确度高度依赖于地震数据的质量,尤其是远震S波的清晰度和震中距的范围,使得该方法在复杂地质结构区域的应用受到较大限制.未来,VDSS与传统接收函数方法、地震层析成像、重力测量等多类地球物理方法的结合,有望为地壳结构探测提供更全面的约束.

SsPmp震相地壳探测方法

SsPmp波是远震S波经地表反射转换的P波在莫霍面发生反射后被地表台站接收得到的震相.震中距在30°～50°之间的远震S波震相经地表反射转换的P波射线参数较大,在莫霍面发生全反射,使得台站接收的SsPmp波具有较强的能量,能够从地震记录中清楚地识别出来,为探测台站附近的莫霍面形态提供新的途径.本文通过合成理论地震图分析了SsPmp震相与地壳厚度、射线参数和Pn波速度之间的关系.结果表明：对于水平界面,地壳厚度只影响SsPmp与Ss波之间的相对到时差;Pn波速度只影响SsPmp的相位;射线参数既对SsPmp波的相对到时有影响,也会引起SsPmp波的相位变化.对于复杂的界面,SsPmp反映的深度与速度梯度最大的深度接近,而反映的Pn波速度与实际的Pn波速度一致.

利用虚拟地震测深法约束青藏高原东北缘及周边地区地壳厚度

青藏高原东北缘作为高原向外扩张的最前缘地区,代表了高原最新的变形状态,是研究青藏高原变形加厚的关键地区.本文利用“中国地震科学台阵探测”项目在南北地震带北段布设的密集宽频带流动台阵资料,采用虚拟地震测深方法(VDSS),对青藏高原东北缘及周边地区的地壳厚度进行了研究,以期为研究青藏高原东北向扩展的前缘位置,以及扩展的动力学模式等提供地球物理学依据.波形模拟的结果显示,研究区地壳厚度变化剧烈.其中,祁连和西秦岭地块内地壳厚度存在明显的东西向横向变化,以103°E为界,东部地区为45~50 km,而西部地区地壳已明显增厚,约达到55 km以上.与祁连造山带相邻的阿拉善块体南缘地壳也明显加厚,接近55 km,而阿拉善块体内部地壳厚度约为45~50 km.与其他研究地区相比,鄂尔多斯地块地壳相对要薄,但整体而言,鄂尔多斯地块地壳呈现南北薄(约45 km)、中央厚(约50 km)的形态特征.此外,在六盘山断裂带台站下方观测到复杂的SsPmp震相,推测为双Moho界面结构.结合其他地球物理学证据,我们认为青藏高原东北缘地区地壳增厚方式以均匀缩短增厚为主,且高原向北东扩展的前缘已越过祁连山北缘断裂,进入阿拉善块体南缘地区.

利用虚拟地震测深方法研究川滇地区地壳厚度

川滇地区构造复杂,多种主动源、被动源方法已被用于研究川滇地区的壳幔结构。使用虚拟地震测深技术,校正直达Ss波到时异常后,得到川滇地区的地壳厚度数据;在地壳变化不剧烈的区域,所得结果与前人的结果有很好的一致性,该结果为川滇地区的壳幔结构研究提供了新的约束。

虚拟地震台阵双差测深法及应用

提出虚拟地震台阵双差测深法。通过多道互相关,测量密集观测台阵中相邻台站间SsPmp波与Ss波到时差的差值,然后求解最小二乘意义下每个台站SsPmp波与Ss波的到时差。该方法利用台阵优势,可以有效地降低到时差测量误差,有利于准确地估计地壳厚度。将该方法应用在模拟数据和“中国地震科学台阵探测计划”台阵数据上,测量精度显著提高。

虚拟震源测深法及其在INDEPTH-3台阵中的应用

基于中美合作项目INDEPTH第3期在青藏高原布设的台站,使用虚拟震源测深法研究青藏高原中部的地壳厚度。结果显示,拉萨地体和羌塘地体的地壳结构存在巨大差异。拉萨地体的地壳厚度大约为57 km,与艾里均衡说预测的地壳厚度基本一致,说明拉萨地体的地壳结构比较简单。羌塘地体的地壳厚度为60~75 km,向北有增厚趋势,明显较艾里均衡说预测的地壳厚,说明羌塘地体地壳结构比较复杂,原因有可能是羌塘地体下存在高温流体和低速带,或者与印度板块岩石圈在班公湖-怒江缝合带以北向下俯冲有关。

一种基于密集线性台阵的虚拟地震测深新方法及其应用

本文提出了一种基于密集线性台阵的虚拟地震测深新方法,该方法在引入密集线性台阵数据的基础上,对之前广泛应用的单台虚拟地震测深方法进行了改进.针对复杂构造地区,新方法不再依赖传统的平面波入射假设,而是通过直接提取测线上的Ss直达波与Ss Pmp反射波震相走时,来更准确地约束反射点处Moho面深度.我们将新方法应用于跨龙门山构造带布设的密集流动地震台阵数据,对扬子克拉通与青藏高原构造边界带下方的地壳厚度进行了研究.结果表明扬子克拉通西部地壳相对较薄,地壳在龙门山构造带内部沿北西向迅速增厚.该区域地壳厚度变化特征可能与自新生代以来印度—欧亚板块碰撞所导致的青藏高原隆升过程有关.与单台虚拟地震测深方法相比,新方法对于复杂构造区域地壳厚度,如跨龙门山构造带,有着更可靠的约束.