利用S波接收函数研究华南块体的岩石圈结构

本文基于跨越华夏块体至四川盆地西部的130个线性流动地震台站及其附近90个固定台网台站的观测资料，采用S波接收函数波动方程叠后偏移方法，开展了华南大陆岩石圈结构研究.成像结果显示，研究区岩石圈结构复杂，不同构造单元之间差异显著，构造边界带附近小尺度变化强烈.150 km以上的厚岩石圈主要位于四川盆地，不足100 km的薄岩石圈主要分布于川东褶皱带和华夏块体.雪峰山下方岩石圈厚度显著增加，且以雪峰山为界岩石圈结构和性质存在着显著的东西差异.结合其它地球物理观测得到的地壳-上地幔结构信息，我们提出：（1）四川盆地还保留着厚而冷的克拉通岩石圈根，且岩石圈地幔具有结构分层特征；（2）雪峰山可能是扬子克拉通与华夏块体在西南部的边界；（3）雪峰山以东区域可能经历了岩石圈的减薄和改造，且华南岩石圈的减薄与华北相似，都主体发生在东部地区，造成现今南北重力梯度带两侧强烈的结构差异.研究结果为认识华南大陆的构造演化及其深部动力学提供了地震学约束.     

利用背景噪声成像研究合肥-金华剖面地壳速度结构及径向各向异性的东西差异

背景噪声成像能够为地壳内部结构提供地震波速的观测证据，能够增进对地壳结构与物性的认识.本文利用背景噪声成像方法对合肥-金华流动地震台阵55个台站数据进行了分析反演，获得了华北克拉通与华南块体东部构造边界附近区域的地壳S波速度与径向各向异性结构.成像结果表明，以东经118°-118.5°附近为界，西北部表现为地壳低速异常和中下地壳正的径向各向异性，东南部表现为地壳高速异常，下部地壳存在负的径向各向异性.由此，本文推测地震波速结构差异反映了地壳内部物质与温度的差异，这种差异与两个地区自中生代晚期以来经历了截然不同的岩浆活动相关.     

利用P波接收函数研究青藏高原东南缘地幔转换带结构

研究青藏高原东南缘的深部结构对于理解印度-欧亚板块的碰撞机理和青藏高原的形成演化具有重要的科学意义.本研究对布设在研究区域内566个固定和流动地震台站的波形资料进行了处理，获得77853条高质量P波接收函数，应用接收函数共转换点（CCP）叠加技术获得了研究区域下方精细的地幔转换带间断面起伏形态及转换带厚度变化图像.结果表明：研究区域南北方向上具有两个明显的转换带增厚异常区，南侧异常区位于滇中次级块体与印支块体下方，可能是新特提斯洋板片与上部印度板块间断离并部分滞留在转换带底部的结果；北侧川西地区异常增厚可能与上方岩石圈拆沉并降至转换带有关；腾冲火山起源可能是板块俯冲过程中发生断离造成软流圈物质部分熔融，湿热物质上涌所致.     

云南地区背景噪声层析成像

选取云南省区域台网46个地震台从2007年11月—2009年10月的宽频带噪声数据, 通过互相关方法获得经验格林函数, 采用自适应时频分析方法获取相速度频散曲线, 并且反演得到8—40 s的相速度分布图. 研究结果表明: 云南地区短周期相速度低速异常与地表断裂带分布和沉积层厚度密切相关; 在短周期相速度分布图上, 红河断裂南北段呈现差异, 表明红河断裂南北段周边介质存在物性差异, 这可能是造成地震活动南北差异的主要原因; 长周期相速度分布图显示, 红河断裂和小江断裂带存在低速异常, 可能是切穿地壳的超壳断裂, 该低速异常可能与深部热作用有关; 红河断裂和小江断裂带交汇地区存在高速异常, 该高速异常体对川滇块体深部介质向南运动可能起到了阻挡的作用. 本文结果为下一步反演云南地区的三维剪切波速度结构奠定了基础.      

基于Python语言的ObsPy软件包从地震背景噪声中提取瑞利面波经验格林函数的实行方案

针对海量地震数据的高效自动处理是现代地震学重要的研究课题之一.本文基于Python语言的地震学数据处理软件平台ObsPy重构了背景噪声成像数据处理工作流程方案.以大兴安岭地区的不同来源与不同格式的地震数据为例,利用ObsPy软件包实现了背景噪声成像去除仪器响应、重采样、滤波、去均值趋势等预处理过程,以及One-Bit时间域归一化、谱白化、互相关计算等主要工作流程.对比测试表明基于ObsPy软件包的新流程与常用的噪声成像软件包的计算效率具有可比性,但代码更加简洁易用.同时,基于Python语言实现了利用Bootstrap方法对背景噪声成像提取面波频散曲线的误差分析.最后,本文利用归一化背景能量流方法分析了大兴安岭地区相关噪声源的时空分布.分析结果显示,研究区接收的短周期噪声可能与太平洋浪高的季节变化相关,接收的长周期噪声可能与全球海洋浪高的季节变化相关.     

利用双平面波干涉面波层析成像方法研究山西断陷盆地及鄂尔多斯地台三维速度结构

本文利用了北京大学在山西地堑的34个台站以及中国地震局台网中心在鄂尔多斯地区46个台站的远震波形数据,运用双平面波干涉的面波层析成像方法,提取瑞利面波相速度频散曲线,开展台阵覆盖区三维速度结构反演,据此分析了研究区地壳和上地幔的结构特征。结果表明,瑞利面波相速度分区特征显著,山西断陷盆地和渭河断陷盆地的相速度整体偏低。鄂尔多斯块体在莫霍面以下有明显高速异常,表明该地块为构造稳定的克拉通块体,鄂尔多斯块体的岩石圈下界面在120～140km的深度左右。与此相反,山西断陷盆地和渭河断陷盆地地下70～120km左右均有低速异常,显示这两个地区构造活动活跃,这也与该区域历史上多次发生强震是相符的。     

郯庐断裂渤海湾北段地震活动及其指示意义

郯庐断裂渤海湾北段纵贯辽宁省,现今仍然活动,1975年海城MS7.3地震就发生在该断裂系统上.利用2005年5月至2006年4月布设的渤海湾流动地震台阵观测数据,结合辽宁省固定地震台网数据,重新拾取了780个区域小地震,并使用双差地震定位方法获得了546个地震事件的定位结果.通过自助法得到双差定位的平均水平误差和深度误差分别为1.5和1.9km.结果显示在观测周期内,郯庐断裂渤海湾北段主断裂地震不活跃,但是主断裂东侧的海城河断裂和太子河断裂小震沿断裂呈条带状密集分布.利用gCAP(general Cut and Paste)方法计算了区域地震震源机制解,选取出4个可信的震源机制解;综合前人已有结果,认为研究区的小地震震源机制主要以走滑与正断为主,与区域构造应力场吻合良好.海城河和太子河断裂的地震活动深达中下地壳,结合热流数据和岩石物理实验,推测研究区中下地壳由干燥的镁铁质岩石组成.     

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.     

高孔砂岩断层内部微观结构及渗透性变化规律物理模拟

在油气勘探过程中,对于小位移断层分隔油水封闭能力的控制因素研究尚浅,野外也难以获得不同变形过程的断层带结构及其渗透性变化规律.因此,以高孔隙度纯净砂岩人造岩心为研究对象,采用自主研发的“高压~低速环形剪切装置”开展实验,实验后样品取心分别进行覆压孔渗测试、纳米CT扫描、铸体薄片分析等分析测试.以有效正应力和断层位移为实验变量开展了多组环剪实验,其研究结果表明:宏观上断层面上可观察到明显擦痕与粉末状碎裂岩,微观上确定了断层带内碎裂作用导致的颗粒粒度降低与颗粒的定向排列是孔渗降低的主要原因,断层带渗透率小于10 mD,较母岩降低2~3个数量级.随着断层有效正应力或断层滑动位移增加,断层带碎裂程度增大且粒径和孔径减小,断层带厚度增大,孔隙度和渗透率逐渐减小.这一结果可为小位移断层侧向封闭能力与油气勘探领域的研究奠定理论基础.      

藏南地区中深源地震精确定深研究及其地球动力学含义

利用2004～2005年Hi-CLIMB计划架设在藏南日喀则附近由28台宽频带数字地震仪组成的二维台阵的地震记录,应用双差层析定位方法(TomoDD)对454个区域地震进行了精确重定位,共确定了340个地震的精确位置.发现区域震源深度呈明显的双层分布,其中有21 个地震的深度在50～80 km之间,与该地区的莫霍面深度相近.通过不同深度震源的理论地震图与实际地震图对比的方法,发现震源位置位于莫霍面上下地震图的震相存在明显差异,从而给出了存在地幔地震的直接观测证据.这一发现,对长期争论的地幔地震是否存在及大陆岩石圈流变结构的“三明治”模型有重要参考意义.