复杂地表条件反射振幅一致性校正

通过对地表一致性数学物理模型的前提条件进行剖析,合理地确定了反射振幅一致性校正模型,并依据该模型及其实现条件提出使用共轭梯度方法在时间域对地震记录进行谱分解处理. 通过选择复杂地表条件地区的较为典型的地震记录进行资料处理,结果表明:采用所提出的方法可以有效地校正因复杂地表条件等因素对地震反射振幅而产生的影响. 在复杂地表条件及信噪比较低地区的地震资料处理中,该方法具有处理速度快、抗噪能力强及实际应用效果显著的优点.     

人类活动、自然灾害和活动构造研究

人类活动是生物圈中最重要的活动之一.半个世纪以来,人类活动的重要特征就是人口的城市化.地球的岩石圈、水圈、气圈不断变化,其中许多剧烈的变化,表现为自然灾害,严重影响生态环境,对人类形成威胁.随着经济发展和人口的城市化,这种人类活动和生态环境的相互作用越来越紧密,自然灾害越来越严重.本文利用GDP作为人类活动的度量,定量地分析了人类活动和自然灾害的关系.另外强调,活动构造作为第四纪地质学研究的一部分,是了解环境演变和灾害发生机理的地学基础,将成为十分活跃的新研究领域.     

基于密集台阵资料的S波分裂研究云南宾川上地壳各向异性特征

上地壳地震各向异性主要受区域应力引起的裂隙定向排列影响,也受局部构造单元,如断裂带等的影响.受地震台阵台间距的限制,系统性地研究断裂带等构造因素对各向异性影响的研究还较少.基于云南宾川地区密集台阵在两个月内记录到的9819 个S波记录,我们使用MFAST(Multiple Filter Automatic Splitting Technique)方法获得了831 个高质量的横波分裂结果.结果显示,(1)该区域内的平均快波偏振方向为NNW向,与区域最大水平主压应力方向一致;(2)空间分布上,断裂带附近台站的快波偏振方向呈现与断裂带走向相关的特征;(3)平均慢波时延为0.087±0.002 s,计算得到的各向异性强度为 2.4%,高于云南地区的平均值.研究结果表明,宾川地区的上地壳各向异性主要受区域应力控制,局部特征受断裂带的改造作用,各向异性强度较强.本研究展示了密集台阵在系统性地研究上地壳各向异性的优势,即利用高密度的空间采样可以更好地分析上地壳各向异性的空间分布细节和影响机制.     

首都圈地区地壳P波和S波三维速度结构及其与大地震的关系

选用华北地震遥测台网和首都圈数字化地震遥测台网1993～2005年记录的2866个地震事件中的33487条P波和31822条S波的到时资料，计算得到了水平分辨率25km到50km之间的首都圈地区（385°N～41°N， 114°E～120°E）地壳三维P波和S波速度结构，并进一步获得泊松比分布.研究表明，首都圈地区P波和S波速度分布表现出强烈的横向不均匀性，浅层速度分布同地表地质结构分布相一致.分析得出震区强震多发生在低速体与高速体之间、低泊松比地区，且震源下部存在低速、高泊松比异常体.经过与其他地区研究结果相比较，对地震触发与流体的关系进行了探讨.流体在地震孕育及触发的过程中可能起着重要作用.     

利用广义叠加反演方法估算长岛震群应力降

地震应力降是表征震源特性的一个重要参数,通常由震源谱计算得到.但如何从大量地震的观测谱中校正路径和台站效应,准确地分离出震源谱并计算应力降,仍是一个难题.本文采用广义叠加反演方法通过分阶段叠加从观测谱中迭代分离出震源项、台站项和路径项,并利用分震级的叠加震源项与理论谱的拟合得到经验格林函数,再利用由经验格林函数校正后的真实震源谱估算出应力降.该方法不需要知道仪器响应、场地响应和传播路径上的衰减系数,并且不用事先假设震源具有自相似的恒应力降特征,计算效率很高,适用于反演大量地震的震源参数.我们将广义叠加反演方法应用于长岛震群,利用S波谱估算了1431个ML≥1.0地震的应力降.结果表明,广义叠加反演方法获得的震源参数和用传统方法得到的结果一致;长岛震群地震的应力降较小(中值是0.3 MPa),变化范围很大(0.009～3.04MPa之间),属于低应力降事件集;同时应力降中值随地震矩增大而增大,偏离了自相似理论.应力降空间变化不均匀,高应力降事件主要集中在震群的端部(NW端),到最近断层距离的依赖性不强,在9、10km处的应力降中值略高于其他深度.根据应力降的变化特征和区域构造条件,我们推测地下流体在长岛震群的活动中起到一定的作用.     

两次强震发生前后主动源观测走时数据的变化

利用祁连山主动源连续激发台站记录资料,通过不同时间段的多次激发数据叠加处理,可以获取各个地震台的Pg和Sg震相走时变化数据.对震相走时变化数据分析发现,在2015年11月23日祁连5.3级和2016年1月21日门源6.4级地震发生前后震源区附近台站存在明显的震相走时变化,推测导致这种异常变化的原因是震源区的速度发生了改变.这一观测结果说明主动源方法可能成为地震预测的一种新途径.     

气枪探测资料对华北地区地壳低速带的约束

地壳低速带是岩石圈中的力学软弱带,对地震的孕育有重要作用.人工探测和天然地震层析成像资料均表明,华北地区在不同深度上均存在低速带.为进一步对华北地区地壳低速带的特性进行约束,我们分析了在唐山地区进行大容量气枪震源探测所获得的高分辨率观测资料.分析中发现,该地区的地震记录具有如下主要特征:①直达波Pg视速度为6km/s,可以追踪到约70km;②Moho面反射波PmP从50km开始就以强势震相出现;③PmP震相在150km处比Pg震相约滞后2s.本文利用合成地震图,通过波形正演对观测数据进行拟合,结果表明,合成地震图不仅可以解释各种震相的走时,同时也能较好地反映PmP和Pg的相对振幅.模型结果显示:①该地区平均地壳厚度为33km;②在该地区上下地壳各存在一个低速层.通过分析热流和大地电磁测深资料,认为该地区上/下低速层可能分别是流体和热作用的结果.     

大容量气枪震源主动探测技术系统及试验研究

针对地下介质动态变化监测研究中的信噪比、震源可重复性和波速精确测量等关键问题,利用大容量气枪震源,构建了一套高性能的主动探测技术系统,该系统包括气枪震源激发和信号接收,并在河北、云南和新疆等地的内陆水库和人工水体等不同激发环境,开展了探索性试验研究。试验结果表明:①气枪震源激发频率低,能量强,具有高度的可重复性、可通过叠加提高信噪比、探测距离大、绿色环保等特征,是一种理想的低频震源;②该探测技术系统操作简单,易控制,自动化程度高,探测精度高,能观测到固体潮引起的连续变化,可应用于区域尺度地下介质动态变化监测和开展4D 地震学研究;③气枪震源激发产生的信号震相丰富,有较强的S波,为研究地壳介质特性、应力分布及其动态变化等提供了新的技术路线。     

基于MF-J变换的DAS观测高阶面波提取和浅地表结构成像

分布式声波传感(DAS)技术可以将现有城市通信光缆转化为密集宽频带地震观测系统,利用城市通信光缆进行主/被动源面波成像为城市浅地表结构成像和地下空间探测提供了新手段,具有广阔的应用前景.近年来大量研究表明,充分利用高阶面波信息能显著提升面波结构成像效果.为探索DAS记录中的高阶面波提取和利用的可行性,本文推导了适用于DAS系统地震记录提取多模式面波频散曲线的 MF-J变换公式,并成功应用于白家疃光纤实验的主动源观测数据,提取了多模式频散曲线并反演构建了研究区高分辨、高精度的横波速度结构剖面.研究结果表明,MF-J方法能有效地从DAS主动源记录中提取多模态频散曲线,并能去除传统 F-J方法中的交叉假频现象;基于多模式面波频散曲线反演的速度结构分辨率和置信度都明显优于只用基阶模态的反演.本文的研究结果揭示了利用城市通信光缆实现低成本高分辨率地下结构探测的可能性.