内蒙古阿巴嘎地区地壳方位各向异性研究

本文利用架设在内蒙古阿巴嘎地区38个宽频带地震台站记录到的远震数据，通过拟合P波接收函数径向Pms转换波到时和叠加不同方位切向分量，确定了地壳各向异性参数.结果表明，大部分台站Pms延迟时间在0.35 s左右；而少数台站时差较大，推测可能受到索伦缝合带附近地壳残留倾斜界面影响.各向异性快波方向变化范围在N95°E到N180°E之间，平均为N130.6°E±19.1°，推测中下地壳矿物在ENE-WSW向区域主压应力作用下发生晶格定向排列可能是导致地壳各向异性的主要成因.研究区壳幔变形特征和机制不同，属于解耦变形.     

长江中下游成矿带及邻区地壳剪切波速度结构和径向各向异性

收集了安徽、江西、浙江、江苏、湖北和河南6个省的区域地震台网138个宽频地震台站以及中国地质大学(北京)在长江中下游成矿带布设的19个流动宽频地震台站的三分量背景噪声数据,利用背景噪声面波层析成像方法,获得了长江中下游成矿带及其邻区地壳三维剪切波速度结构和径向各向异性特征.首先获得了5~38s周期的瑞利波和勒夫波相速度,结果显示短周期(16s)的瑞利波和勒夫波相速度与研究区内的主要地质构造单元具有良好的相关性,但在中长周期(20~30s)瑞利波相速度显示大别造山带东部为明显低速特征,而勒夫波相速度并未表现出异常特征.研究区域地壳三维有效剪切波速度和径向各向异性结果显示:苏北盆地和江汉盆地上地壳都表现为低速和正径向各向异性特征,华北克拉通东南部也表现为正径向各向异性,这可能与盆地浅部沉积层的水平层理结构相关.大别造山带中地壳显示为弱的正径向各向异性,同时其东部下地壳显示为低剪切波速度和强的正径向各向特征,可能是由于其在造山后发生了中下地壳的流变变形,引起各向异性矿物近水平排列所导致的.长江中下游成矿带内的鄂东南和安庆—贵池矿集区中地壳弱的负径向各向异性可能是由于深部岩浆向上渗透时所产生的有限应力导致结晶各向异性矿物的垂直排列所引起的.整个长江中下游成矿带下地壳都表现出正径向各向异性特征,可能是由于在伸展拉张的构造作用力下,下地壳矿物的晶格优势水平排列所引起的.     

基于背景噪声研究青藏高原东北缘瑞利波相速度和方位各向异性

本研究收集了甘肃、青海、宁夏等118个宽频带数字地震台站的连续波形资料，利用噪声互相关，经过计算和筛选，在5~38 s范围内，共得到5773条瑞利波相速度频散曲线.然后采用1°×1°的网格划分，反演获得青藏高原东北缘相速度和方位各向异性分布.结果表明：短周期8~12 s内，鄂尔多斯从低速异常变为高速异常；该周期范围内各向异性结果与区域断裂走向有很好的一致性.18~25 s周期内，祁连地块、松潘-甘孜地块、羌塘地块低速异常范围逐渐变大，随周期增加地壳低速异常与人工探测结果相符；鄂尔多斯表现为速度随周期增加逐渐变大，说明其中下地壳速度相对偏高，不存在低速异常；该周期范围内的各向异性特征表现为，祁连地块和松潘甘孜地块大致呈NW-SE方向，而青藏高原内部快波方向显示了顺时针旋转的形态.在30~35 s范围内面波速度主要受莫霍面深度和莫霍面附近介质速度的影响，与地壳厚度分布有非常好的吻合.综合不同方法获得的各向异性研究结果，支持印度-欧亚板块的碰撞使青藏高原东北缘地壳发生缩短和逐渐隆升的观点，认为整个岩石圈的垂直缩短变形是青藏高原东北缘的主要形成机制.     

鄂尔多斯及邻区地壳S波速度和各向异性结构的全波形层析成像研究

鄂尔多斯及邻区一直是研究活动地块间相互作用和物质运移的热点区域.青藏高原的扩展与鄂尔多斯地块内部及周缘的变形之间的耦合关系仍有待厘定.基于“中国地震科学台阵探测”项目的密集台阵和固定台网数据,本文利用区域地震全波形层析成像方法获得了研究区三维S波速度和径向各向异性结构,结果表明：鄂尔多斯地块存在以37°N为界的南北速度结构差异,南部的相对低速反映了较厚的地壳,与地形地貌相对应;鄂尔多斯西南缘在中、上地壳表现为负径向各向异性结构特征,S波速度扰动在中地壳呈显著的低速异常,延伸到鄂尔多斯西南部,该区域作为青藏高原扩展的前缘,速度结构特征反映了中地壳滑脱,上地壳缩短变形的地壳增厚模式;具有扩展早期构造变形特征的阿拉善地块南部呈相对低速,在上地壳表现为明显的负径向各向异性;鄂尔多斯东缘的山西断陷带存在南北速度结构差异,断陷带北部下地壳为低速异常,反映受地幔热物质改造的软弱物质堆积,断陷带中部则呈相对高速结构特征,推测其深部构造应力、应变环境比较稳定;负径向各向异性结构在南北地震带北段和山西断陷带浅部均有分布,为深入研究地震活动性与地壳速度结构的关系提供了波形成像证据．     

青藏高原东北缘及邻区Rayleigh和Love波背景噪声层析成像

基于青藏高原东北缘及邻区流动密集地震台阵——喜马拉雅二期2013年12月至2015年8月期间的三分量连续波形数据，采用背景噪声成像方法获得了Rayleigh波周期为6~30 s和Love波6~25 s的二维相速度.6~12 s Rayleigh和Love波相速度在鄂尔多斯盆地及银川—河套地堑呈现明显的低速异常，而在西秦岭造山带和中亚造山带则显示高速异常.16~25 s的相速度同时受中下地壳及上地幔顶部速度结构和地壳厚度影响.此周期范围内，位于青藏高原的祁连地块和松潘甘孜地块北部呈现大范围相速度低速异常，青藏高原周边的鄂尔多斯和西秦岭造山带表现为高速异常.青藏高原与周边块体相速度的横向不均匀性，可能反映了构造活动或者地壳厚度的差异.此外，中亚造山带在周期16~20 s时，Rayleigh波相速度高低相间，但Love波大范围高速异常，两者差异可能反映了径向各向异性的影响.     

云南地区地壳上地幔三维S波速度与径向各向异性结构研究

云南地区地处青藏高原东南缘，一直是地球科学研究的热点地区.目前，一些热点问题，如云南地区是否存在中下地壳低速流及其空间分布，仍有一定的争议.通过建立云南地区精细的地壳上地幔速度与各向异性结构，可为深入认识上述问题提供重要信息.本文利用天然地震波形记录，采用双台法提取了12~60 s周期的Rayleigh和Love波相速度频散，并进一步反演获得了云南地区10~100 km的三维地壳上地幔SV和SH波速度及径向各向异性结构.结果表明：S波速度与径向各向异性结构在横向和垂向均存在显著变化.在20~30 km深度，存在两个低速条带，且条带内呈现出正径向各向异性（V_SH>V_SV）特征，暗示了中下地壳低速物质的水平向运动.在80~100 km深度，云南西南和东南部显示为低速异常和正径向各向异性特征，暗示了软流圈物质的水平流动.在云南北部的丽江、攀枝花和昭通地区，岩石圈地幔中则存在明显的负径向各向异性（V_SH<V_SV），可能反映了地幔物质的上涌痕迹.历史强震多发生在地壳低速区域或高低速过渡带，且地震附近的径向各向异性为负或者较弱.一些地震震源下方存在低速层，地壳低速层可能会促进强震发生.     

利用噪声层析成像研究华北克拉通中-西部南段及邻区祁连造山带地壳S波各向异性速度结构

利用跨越华北克拉通中-西部南段及邻区祁连造山带的宽频带密集流动地震台阵共64个台站约一年的连续记录,采用地震背景噪声层析成像方法,获得了台阵下方5~35s的Rayleigh面波和5~30s的Love面波相速度分布,并进一步反演获得了地壳SV、SH波速度和径向各向异性(2×(V_(sh).V_(sv))/(V_(sh)+V_(sv)))结构图像.我们的研究结果显示,研究区地壳速度结构存在明显的区域差异.克拉通中部南段地壳结构变化复杂,广泛存在壳内低速体,可能是在中-新生代构造和岩浆活动中被改造的反映.陕西-山西裂陷区及附近区域的下地壳至壳幔边界表现出强的正径向各向异性特征,可能与中-新生代地幔基性-超基性铁镁质物质底侵有关.克拉通西部鄂尔多斯块体地壳结构相对简单,与其稳定的克拉通构造属性相吻合.该地区浅层为东薄西厚的低速且西向单斜结构,可能与鄂尔多斯显生宙时期的整体掀斜以及晚白垩世以来遭受的强烈差异剥蚀有关;中-下地壳速度较高,不存在显著壳内低速体,并表现为大尺度的正径向各向异性特征,可能还保存了鄂尔多斯块体早期形成时的结构特征.结合前人对华北克拉通北段的研究结果,我们发现克拉通中-西部的南、北段地壳结构相似性和差异性并存,推测可能与克拉通形成之前和形成之后,南、北段各自经历不同的构造过程有关.在克拉通以西的祁连造山带,中地壳存在一近水平且自西向东逐渐减弱的低速层,可能反映该区域受新生代青藏高原东北缘侧向生长的影响,在强烈的挤压构造背景下地壳内部发生了垂向叠置和强烈的韧性变形,且不支持与青藏高原中下地壳流有关.     

天山造山带地区瑞利面波相速度与方位各向异性

天山造山带作为世界上陆内最大的造山带之一，现今地震活动频繁，造山运动强烈，是开展陆内造山和内陆地震活动研究的天然试验场.本文利用整个天山造山带地区国内及国际台网的108个地震台站连续三年的背景噪声资料，提取了8~50 s周期的瑞利面波相速度频散曲线，并构建了整个天山造山带地区的二维瑞利面波相速度与方位各向异性分布图像.结果表明：浅部结构与地表的地质构造单元具有较大的相关性.低波速异常主要分布于沉积层厚度较大的盆地地区，而高波速异常主要分布于构造活动比较活跃的山脉地区.东天山地区中下地壳存在比较弱的低波速异常，而塔里木盆地和准噶尔盆地汇聚边缘的上地幔区域则表现为明显的高波速异常，各向异性快波方向呈现近NS向的特征，暗示着塔里木盆地和准噶尔盆地的岩石圈已经俯冲至东天山的下方.中天山地区的中下地壳至上地幔区域均呈现为明显的低波速异常，且各向异性快波方向变化比较复杂，表明中天山地区的整个岩石圈结构已经弱化，热物质上涌可能对介质的方位各向异性有一定的影响.西天山及帕米尔高原的上地幔区域存在低波速异常，各向异性表现为NW-SE方向，可能与欧亚板块的大陆岩石圈南向俯冲有关.塔里木盆地内部存在相对弱的低波速异常，推测塔里木盆地可能已经受到上涌的地幔热物质的侵蚀和破坏.     

新疆地区地壳S波速度结构及径向各向异性研究

应用背景噪声层析成像方法对新疆地区地壳S波速度结构以及径向各向异性进行了研究。利用中国地震局数字地震台网和吉尔吉斯斯坦及哈萨克斯坦台网记录的2009年1月至9月的连续三分量背景噪声数据,对所有台站对之间进行互相关计算,通过时频分析和相位匹配技术得到了每个台站对8 s到50 s的群速度和相速度频散曲线,显示出明显的横向不均匀性,与研究区主要地质结构和构造单元具有良好的相关性。通过反演纯路径频散数据得到了地壳和上地幔顶部的S波速度结构和径向各向异性的结果;根据SH波和SV波速度结构差异得到研究区内的径向各向异性的分布特征;讨论了各向异性产生的机理。     

基于改进的多分量频率-贝塞尔变换法研究郯庐断裂带潍坊段上地壳径向各向异性结构

郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部,具有复杂的地质结构,总体呈现“两堑夹一垒”的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域,潍坊段地震活动性较弱,属于地震空区,未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构和方位各向异性结构,对于上地壳径向各向异性结构特征鲜有报道.因此,研究该区域上地壳速度模型和径向各向异性结构,有助于更好地认识郯庐断裂带潍坊段浅地壳(<10 km)变形特征,评估该区域发生地震的可能性.我们利用2017年在潍坊段所布设的302个短周期地震仪采集的背景噪声数据,基于改进的多分量频率-贝塞尔变换(MMFJ)法,同时提取到潍坊段东南侧四个区域子阵列的Rayleigh波和Love波的基阶及高阶频散数据,并且进一步反演这些频散数据得到了SV波和SH波速度以及径向各向异性结构.数值实验结果表明,高阶模式频散数据的加入能够降低反演的非唯一性,更好地约束浅地壳径向各向异性结构.实例中的径向各向异性结果表明,郯庐断裂带潍坊段四个区域都有近似相同的变形特征：在约2 km以浅,径向各向异性为负(V_SHSV),这可能...     

利用噪声研究地下介质速度结构及其变化在中国大陆的应用

背景噪声层析成像技术已被广泛应用于地壳和上地幔速度结构的研究,这种方法不依靠地震的发生和人工源爆破,只需记录连续的噪声信号而无需产生信号,因为噪声穿过地下介质时会携带信息,然后通过利用台站记录到的连续背景噪声数据进行互相关计算和叠加,即可得到台站间的经验格林函数,从而获取对地下结构的认识。这种方法已经很好地应用于中国的东北地区、华北克拉通、青藏高原以及华南地区,并成功地揭示了这些地区地壳与上地幔顶部的速度结构。此外近年来,一些学者还利用噪声互相关技术研究地下介质地震波速度随时间的变化,通过对汶川大地震前后连续噪声记录的研究发现,大震发生后呈现同震波速降低和震后波速逐渐恢复的特点,这表明可以通过观测地震波特性的变化来监测地下应力的变化,从而为大震的预测预防工作提供科学依据。本文主要综述了近些年来背景噪声技术及其在中国大陆地区的应用。     

蒙古中南部地区地壳各向异性及其动力学意义

利用蒙古中南部地区布设的69套宽频带数字地震仪2011年8月—2013年7月记录的远震事件,使用时间域反褶积方法提取接收函数,并挑选高质量Pms震相,通过改进的剪切波分裂方法对研究区地壳各向异性参数进行了研究,最终获取了1473对各向异性参数.经过统计分析,有48个台站可以归纳出两个方向的各向异性,11台站得到单个方向的各向异性,而剩余10个台站各向异性方向比较发散.结果显示,各向异性在蒙古中南部地壳中呈不均匀分布,有54个台站得到了NE-SW向各向异性,快波偏振方向平均值为N58°E±16°,与最大水平主应力σHmax方向和区域内主要断层走向一致,说明这部分地壳各向异性的主要成因存在于上地壳,可能与流体填充的微裂隙有关.而NW-SE向各向异性在53个台站被观测到,各向异性方向变化范围平均N132°E±16°,与研究区大部分SKS分裂快波方向具有较好的一致性,说明下地壳成岩矿物晶体定向排列是各向异性的主要成因.研究区地壳各向异性的分层特征总体上支持岩石圈受到NE-SW向挤压的动力学模型.     

青藏高原东南缘地震各向异性及其深部构造意义

青藏东南缘是青藏高原物质东流的通道，为了更全面了解复杂的岩石圈结构和强烈的变形特征，本文介绍了青藏东南缘岩石圈各向异性的形态，综合其他研究者得到的该区域壳幔各向异性结果，增加了部分新的资料，更新了青藏东南缘岩石圈方位各向异性图像，探讨了区域深部构造意义.
基于近场小震、远震和背景噪声资料计算结果，青藏东南缘地震各向异性展现出独特的区域空间分布和垂向层次性分布形态，展现了3个主要特征.（1）青藏东南缘上地壳各向异性与地表变形测量结果相符，快剪切波偏振方向（即快波方向）呈现与地表运动特征一致的发散性，与主压应力方向一致，但受到地质构造的影响.（2）青藏东南缘下地壳方位各向异性展现了更好的方向一致性，但方位各向异性程度相对较弱，在红河断裂带西北端部和小江断裂带下方有两个下地壳低速区，其方位各向异性程度与上地壳相当.（3）青藏东南缘岩石圈方位各向异性，呈现南、北分区特征，南北分界线大致在26°20'N，快波方向在北部近似为NS方向，在南部近似为EW方向.
本文推测：（1）在26°20'N北侧的上地幔有较厚的高速体，高速体南侧边缘呈现出近EW走向的直立墙形构造，其南侧软弱的上地幔物质在EW方向上流动，导致了岩石圈方位各向异性特征在空间发生突然的变化，快波方向由北部的NS变为南部的EW方向；（2）小江断裂带是现今的华南地块的地壳西边界，但岩石圈尺度的方位各向异性展现出的趋势性表明，华南地块的上地幔物质越过了小江断裂带到达其西侧，揭示了华南地块与青藏地块接触碰撞造成的岩石圈物质变形和上地幔软流圈物质运移的深部图像.地震各向异性能揭示区域深部构造与介质变形的信息，不同观测资料的综合分析有助于获得更清晰的各向异性三维图像.     

Seismic crust structure beneath the Aegean region in southwest Turkey from radial anisotropic inversion of Rayleigh and Love surface waves

The Turkish plate is covered by hundreds of accelerometer and broadband seismic stations with less than 50 km inter-station distance providing high-quality earthquake recordings within the last decade. We utilize part of these stations to extract the fundamental mode Rayleigh and Love surface wave phase and group velocity data in the period range 5–20 s to determine the crust structure beneath the Aegean region in southwest Turkey. The observed surface wave signals are interpreted using both single-station and two-station techniques. A tomographic inversion technique is employed to obtain the two-dimensional group velocity maps from the single-station group velocities. One-dimensional velocity–depth profiles under each two-dimensional mesh point, which are jointly interpreted to acquire the three-dimensional image of the shear-wave velocities underneath the study area, are attained by utilizing the least-squares inversion technique, which is repeated for both Rayleigh and Love surface waves. The isotropic crust structure cannot jointly invert the observed Rayleigh and Love surface waves where the radial anisotropic crust better describes the observed surface wave data. The intrusive magmatic activity related to the northward subducting African plate under the Turkish plate results the crust structure deformations, which we think, causing the observed radial anisotropy throughout complex pattern of dykes and sills. The magma flow resulting in the mineral alignment within dykes and sills contributes to the observed anisotropy. Due to the existence of dykes, the radial anisotropy in the upper crust is generally negative, i.e., vertically polarized S-waves (Vsv) are faster than horizontally polarized S-waves (Vsh). Due to the existence of sills, the radial anisotropy in the middle-to-lower crust is generally positive, i.e., horizontally polarized S-waves (Vsh) are faster than vertically polarized S-waves (Vsv). Similar radial anisotropic results to those of the single-station analyses are obtained by the two-station analyses utilizing the cross-correlograms. The widespread volcanic and plutonic rocks in the region are consistent with the current seismic interpretations of the crustal deformations.     

部分熔融强化了青藏高原地壳的各向异性?

深部岩石的弹性波各向异性是人们了解地壳深部构造特征,分析其成因,探讨其动力学意义的重要岩石物理参数。实验结果表明由矿物晶格定向分布(LPO)所引起的地壳岩石平均各向异性强度通常不超过5%,远不足以解释在青藏高原地壳中所观测到的弹性波各向异性之强度。模拟结果显示,熔体的定向分布(MPO)能够引起强烈的弹性波各向异性。例如,当熔体的形态因子(α)值介于0.1～0.5之间,熔融程度为5%～10%时,由定向分布的酸性熔体囊所产生的各向异性强度可以达到2%～10%(P波)、2.2～40%(S波)。众多研究资料显示,青藏高原—川滇西部具有加厚的中、上地壳和高地热梯度,低度部分熔融作用在其深部地壳中广泛存在。低度熔体在构造应力作用下的定向分布可能是造成该地区深部地壳存在异常强的各向异性层的重要原因。这暗示目前在青藏高原—川滇西部探测到的异常强的区域性各向异性层是具有部分熔融成因的强烈构造变形带。该构造变形带具有潜在的"解耦"功能,并作为地壳浅部刚性层(块体)的底界协调着块体与其下伏地壳或岩石圈地幔的差异运动。     

Synthetic study on SS waveform splitting and complication

Some influential factors on the complication of SS waveform (with epicentral distance within 40°～180°) are ana- lyzed quantitatively by calculating the full-wave synthetic seismogram using propagation matrix method. Our re- sults show that the transmission-conversion and reflection-conversion phases of S wave at the interface of Moho and free surface beneath bounce points are mainly responsible for the complication of SS waveform, the velocity contrast between the two sides of Moho boundary under SS bounce point also has great effects on the amplitudes of all the conversion and the reverberation phases; the properties of the crust at seismic station also play a role in the complication of SS waveform while the crustal thickness beneath bounce point is thinner relatively. At the same time, two sets of real SS waveform data at the two positions in eastern and western China are analyzed, and the splitting time between SS transverse component and radial component is measured by cross-correlation. Our analysis demonstrates that there is a positive correlation between crustal thickness and the splitting time because of the influences of adjacent conversion and reverberation phases, the splitting time in west with thick crust is ob- viously greater than that in the east with thin crust. Moreover, It is promising that one new method of measurement of crustal thickness will be developed by using the observed SS splitting time.     

Crustal structure study based on principal component analysis of receiver functions

The receiver function(RF) technique is an effective method for studying crustal structure. For a single station, the average 1-D crustal structure is usually derived by stacking the radial RFs from all back-azimuths, whereas structural variations(such as dipping discontinuities or anisotropy) can be constrained through analysis of waveform dependence on the backazimuth of both the radial and tangential RFs. However, it is often difficult to directly extract information about structural variations from the waveform of RF, due to the common presence of noise in real data. In this study, we proposed a new method to derive structural variation information for individual stations by applying principal component analysis(PCA) to RFs sorted by back-azimuth. In this method(termed as RF-PCA), a set of principal components(PCs), which are uncorrelated with each other and reflect different characteristics of the RF data, were extracted and utilized separately to reconstruct new RFs. Synthetic tests show that the first PC of the radial RFs contains the average structural information of the crust beneath the corresponding station, and the second PC of the radial RFs and the first PC of the tangential RFs both reflect the variations of the crustal structure. Our synthetic modeling results indicate that the new RF-PCA method is valid for a variety of synthetic models with intra-crustal dipping discontinuities and/or anisotropy. We applied this method to the real data from a broadband temporary seismic station(s233) in the central part of the Sichuan Basin. The results suggest that the RF data can be best explained by the presence of two nearly parallel dipping discontinuities within the crust. Combining with previous logging data, seismic exploration and deep sounding observations, we interpret the shallow dipping discontinuity as the top boundary of the Precambrian crystalline basement of the Sichuan Basin and the deep one corresponding to the Conrad interface between the upper and lower crust, consistent with the geological feature of the study area. In this work, both synthetic tests and real data application results demonstrate the effectiveness of the RF-PCA method for studying crustal structures.