利用ML振幅研究地壳横波Q值I: 不同构造区的衰减特征

本文利用《中国地震年报》中测定震级M_L时所用的区域地震图中水平向的最大振幅及周期资料，研究了地壳内横波的衰减及介质品质因子Q₀特征. 结果表明，中国整个区域平均的Q₀值为367，以华南地台最高，为460，塔里木盆地为442，鄂尔多斯高原为419，华北地区最低，为294，其次是川滇地区为295. 由这个结果可知，Q₀与地质构造之间存在明显的相关特征，在构造上稳定的克拉通地台，如塔里木盆地、鄂尔多斯高原、华南地台等具有较高的Q₀值；而构造上活动的强烈剪切变形带和新生代扩张盆地，如川滇地区和华北断陷盆地往往是Q₀值低的地区，这和Pn速度分布特征也很相似，在Pn速度高的地区地壳Q₀值亦高，在Pn速度低的地区Q₀值亦低.     

利用ML振幅研究地壳横波Q值Ⅱ:Q横向变化特征

利用中国地震年报(1984～2004年)测定M_L所用的54000余条区域地震最大振幅数据,采用二维层析成像方法反演中国大陆地壳介质品质因子Q₀结构.反演结果表明,中国大陆地壳介质品质因子Q₀平均为370,Q₀横向变化量可达±200.在整个研究区解的分辨率能够达到3°×3°,大部分地区能够达到2°×2°.Q₀的变化显示出与地质构造分区相关的特征：低衰减 (高Q₀值) 异常区主要分布在塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯高原及华南地区,鄂尔多斯高原北部Q₀值最高;高衰减异常区(低Q₀值)主要分布在青藏高原以东的川滇地区、华北平原、渤海湾,最低Q₀值在渤海湾地区,天山、祁连山和汾渭地堑Q₀也呈较低异常变化.总体看来,构造上稳定的克拉通地台的介质品质因子Q₀较高,而构造上活动的地区往往Q₀较低,显现出区域的衰减变化特征与地壳结构和区域构造之间的密切关系.     

日本上地壳S波衰减成像

地球介质的衰减特性可以从地震波中的频谱信息中获取,并且能够提供地球内部结构非均匀性的重要信息.与大量的速度结构研究相比,对衰减结构的研究却较少,且大多仅对日本群岛局部地区做研究.本文运用M_L振幅层析成像技术反演获得了整个日本群岛上地壳的品质因子Q₀值（1 Hz时的Q值）.计算中共利用了日本Hi-net台网971个台站记录到的5559个地震事件,超过60000 条Sg波最大振幅-频率数据,并且满足震中距小于2°、震源深度小于10 km.计算结果表明,低Q₀值区域主要存在于日本群岛的中央火山带,与日本新生代以来的火山分布非常一致;同时,位于从神户到京都东北地区、以及四国岛东部等地的非火山区,断层密集,对应的Q₀值也很低;另外,西太平洋俯冲海沟与日本群岛东海岸之间的区域也是低Q₀值区,这说明高温、岩石强烈破碎、深厚的沉积物是造成地震波强烈衰减的主要原因.高Q₀值主要分布在中央火山带前缘与日本东海岸之间.     

川滇地区Lg波Q值层析成像

利用云南和四川数字地震观测台网记录的数字化地震资料,开展了川滇地区不同频率的Q_Lg层析成像研究,反演结果的空间分辨率小于100 km.反演结果表明,川滇地区介质的横向不均匀性强烈,Q_Lg高低值差异显著.川滇地区显著的高衰减区有川滇菱形块体的东南边界（即沿鲜水河至安宁河以及思茅—澜沧—普洱区）,滇西北地区、龙门山断裂以西松潘—茂文地区、巴塘及理塘强震区等,Lg波高衰减区的分布与构造活动强烈、强震活动或大震破裂造成介质破碎区、低速区等相关,表明构造活动强烈或大震破裂造成的介质破碎、热物质沿活动断裂上涌等可能是川滇地区低Q_Lg的主要成因.显著的低衰减区有川东盆地、滇东南地区以及金沙江、怒江断裂的中段区域,滇中块体内部也呈现出相对的低衰减特征.Lg波低衰减区与地震活动性弱、速度正异常等相关,表明川滇地区Lg波的低衰减区与地壳变形、地震活动性及水热活动弱、块体稳定等有关.     

中国东北及周边地区地壳横波衰减的成像研究

利用146个台站记录的中国地震年报及黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古四省地震台网观测报告的6371个近震46652条横波振幅与周期资料,采用二维层析成像方法反演东北地区地壳介质品质因子Q₀空间分布图像.在绝大部分研究区都可达到2°×2°的分辨率.结果表明,东北及周边地区地壳介质品质因子Q₀平均值为323,其Q₀值分布及其所揭示的衰减变化特征与研究区的地表构造具有明显的相关性,如华北平原、松辽盆地和海拉尔平原等沉积层较厚的区域通常呈现为低Q₀值;而燕山、太行、兴蒙褶皱带等沉积层薄或基岩出露的区域则呈现为相对高的Q₀值.整个东北地区呈现高低衰减带相间分布.     

利用S波高频衰减参数对云南地区地壳Q值成像

根据35个数字地震台站记录的云南地区1999 ~2007年6429个近震的波形资料,采用遗传算法对S波位移谱的高频衰减进行拟合,得到19009条衰减算子t^*数据.根据这些衰减算子t^*数据,反演得到云南地区地壳Q值分布.结果表明,云南地区的地壳Q值分布存在显著的横向不均匀性,即红河断裂北侧地壳Q值整体偏低,而红河断裂南侧地壳Q值整体较高.云南地区1900年以来6级以上强震基本上位于低Q值区域,这可能由于强烈构造活动导致地壳产生大量裂隙,且裂隙中充满流体,从而表现为低Q值;但呈北西向的龙陵—澜沧—耿马—孟连一带的强震却位于高Q值区,这可能与该地区正发育一条新的构造带有关.此外,云南地区的高大地热流点(>80 mW/m²)基本上位于低Q值区域,热流值与衰减值成负对应关系.     

依舒断裂带北段尾波Q值特征研究

研究表明,地震波穿过构造活动相对稳定地区时,能量衰减不明显且具有高Q值;而穿过构造活动地区时,能量会发生强烈衰减且具有低Q值。本文利用Sato模型对依舒断裂带北段萝北-通河地区15个数字化地震台站记录到的266条M_L≥2.0地震尾波Q_c值进行了分析和研究,发现黑龙江萝北、通河附近地区Q_c值具有明显的复杂性和差异性,且萝北地区Q_c值远低于通河地区Q_c值,其原因一方面与区域构造活动有关,另一方面与区域地壳构造复杂、地下介质破碎、区域应力不断变化有关。本文还讨论了萝北、通河附近地区Q值随着频率变化的关系及Q_0值空间分布特征,有效地分析了该区域介质状态的变化过程,对萝北地区地震活动性的研究和预测有指导意义。     

川滇及周边地区地壳横波衰减的成像研究

利用由149个台站记录的中国地震年报、四川和云南区域地震台网观测报告的5897个近震的27530条横波振幅与周期资料，反演得到川滇地区及周边的地壳衰减Q0值（频率为1 Hz时的Q值）空间分布图像、台站的场地响应以及由于介质衰减不同造成的震级偏差.结果表明，川滇及周边地区的地壳横波衰减Q0值在200～600范围内变化，平均值为400，横向变化显著.在川西-滇西北-保山地区、云贵交界-昆明-思茅地区以及海原-祁连、汾渭和东昆仑等活动块体边界带的Q0值明显较低，这些地区地震和构造活动相对活跃；而构造相对稳定的四川盆地、马尔康块体、桂西滇东断块以及鄂尔多斯、秦岭-大别等地区的Q0值则明显较高.此外，川滇地区大多数台站的场地响应都在1附近，仅有少数增益或衰减较大，达到2倍左右，且其分布无明显规律性.该区观测报告给出的大多数地震震级偏差不大于03，但也有少数震级偏差达04，其分布与介质品质因子Q0值分布相关，说明震级测定可能受地壳介质衰减横向变化的影响.     

川滇及周边地区地壳横波衰减的成像研究

利用由149个台站记录的中国地震年报、四川和云南区域地震台网观测报告的5897个近震的27530条横波振幅与周期资料，反演得到川滇地区及周边的地壳衰减Q0值（频率为1 Hz时的Q值）空间分布图像、台站的场地响应以及由于介质衰减不同造成的震级偏差.结果表明，川滇及周边地区的地壳横波衰减Q0值在200～600范围内变化，平均值为400，横向变化显著.在川西-滇西北-保山地区、云贵交界-昆明-思茅地区以及海原-祁连、汾渭和东昆仑等活动块体边界带的Q0值明显较低，这些地区地震和构造活动相对活跃；而构造相对稳定的四川盆地、马尔康块体、桂西滇东断块以及鄂尔多斯、秦岭-大别等地区的Q0值则明显较高.此外，川滇地区大多数台站的场地响应都在1附近，仅有少数增益或衰减较大，达到2倍左右，且其分布无明显规律性.该区观测报告给出的大多数地震震级偏差不大于03，但也有少数震级偏差达04，其分布与介质品质因子Q0值分布相关，说明震级测定可能受地壳介质衰减横向变化的影响.     

Lg波Q值随震源深度的变化作为地壳本征衰减深度的判据

Lg波的Q_Lg值是描述区域地壳结构及介质衰减特性的重要参数之一,Q_Lg层析成像被广泛应用于地壳衰减结构横向不均匀性的研究中.但是,对Q_Lg在垂直方向上的不均匀性的研究较少.当发现一个地区发生Q_Lg值低时,我们希望进一步了解这种介质衰减深度.本文通过数值模拟合成地震图的方法,通过分析不同震源深度和介质模型计算Q_Lg,判断Lg波发生主要衰减的深度.研究结果显示：（1）当震源深度浅时,上地壳介质衰减对于Lg波Q值的影响明显比下地壳的影响更大.而震源深度深时,两者贡献基本相当;（2）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,η值逐渐减小;如果下地壳介质衰减强,η值先增大后减小;但如果下地壳存在低速层,则η值持续增大;（3）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,Q₀逐渐增大;反之如果下地壳介质衰减强,则Q₀逐渐减小.因此,我们可以通过调查某一区域不同深度地震的Lg波衰减规律,来判断这一地区的地壳介质衰减情况.     

太行山隆起及邻区地壳S波Q值成像特征

利用2009—2018年ML2.0以上地震事件波形资料,对太行山隆起及邻区进行地壳S波Q值成像,结合地震活动和大地热流等分析该区地壳介质衰减特征.结果表明,研究区地壳QS值横向变化显著,总体上地形越低、构造活动越强烈的地区QS值越低,QS值分布与地形和构造活动明显相关;1900年以来大部分6级以上地震发生在低QS值区域...     

科左后旗MS 5.3地震前L g波衰减参数变化特征

<正>1研究背景一般认为,波在地壳介质中经多次全反射形成Lg波。Lg波是区域震相中强度最为突出且能量最大的震相,对地壳构造及地壳介质物理参数的变化更为敏感(刘建华等,2004)。一般,地下介质Q值反映了地震波的衰减程度,高Q值对应弱衰减,低Q值对应强衰减。邵媛媛等(2022)基于Lg波谱比联合反演方法(朱新运,2007)分析了2013年灯塔M_S 5.1地震前后Lg波衰减参数的变化,所得结果较为理想。本文拟利用相同方法,分析2013年4月22日科左后旗M_S 5.3地震震前区域介质Lg波Q值和η值的变化特征。     

陕甘宁交界地区地壳S波Q值成像特征研究

利用陕甘宁交界地区测震台网记录到的2009—2018年4423个近震波形资料,采用衰减结构层析成像方法对该地区地壳Q_S值进行成像分析,获得了陕甘宁交界地区地壳衰减模型,分析讨论了Q_S值分布与活动断裂及强震活动等之间的关系。结果显示,陕甘宁交界地区地壳剪切波衰减横向变化显著,整体上,海原-六盘山构造带和西秦岭构造带地壳Q_S值相对偏低,鄂尔多斯盆地和陇中盆地地壳Q_S值相对较高。活动构造带和活动断裂交汇区呈现低Q_S值,结合前人研究成果,推断这与活动断裂带及交汇区地壳岩石较为破碎且富含流体有关。有历史地震记录以来,研究区6级以上地震大多分布在高、低Q_S值的过渡区,分析认为这与"硬"、"软"地壳介质交界处容易积累地震应变能有关。研究区域低Q_S值分布与低横波速度和低电阻率区的主要分布特征较为一致,但是与大地热流研究结果存在区域性差异。     

2010年广西凌云与凤山交界震群尾波Q值特征研究

2010年6月28日至8月初, 广西凌云与凤山交界地区出现一次罕见的震群活动。 利用震区附近8个近距离台站所记录的数字地震波形, 按照高信噪比和计算要求, 挑选出此次震群中74次M_L>1.5地震可用于计算地震尾波的共179条三分向波形记录, 采用Sato单次散射模型经滤波以及消除环境噪声后, 计算了地震尾波传播过程途经区的品质因子Q(f)值; 拟合Q(f)值与频率f之间的关系, 得到研究区Q(f)=(44.32±23.56)f^0.88±0.17; 并对震中区及其邻区地震尾波衰减的时间与空间特征进行了探讨。 通过分析震区及其附近尾波衰减参数与尾波采样体之间的关系, 认为该区域可能存在浅部高衰减层。 此次震群是在低应力水平条件下发生的, 震中区Q₀值较其他台站高, 其地震尾波衰减较慢, 介质非均匀性水平相对较低, 震中区为低衰减区域, 介质较为稳定。     

利用天然地震研究地壳Q值的方法和进展

从地震波衰减品质因子(Q值)的含义及其研究意义出发,介绍了国内外利用天然地震的体波、尾波、Lg波开展地壳介质品质因子Q值研究的方法和动态,阐述了各种方法的方法原理及应用范围等,并展望了利用天然地震研究介质Q值的趋势。     

重庆巫山地区地震波Q值结构研究

选取重庆数字地震台网2010年1月—2016年12月记录的巫山地区M_L≥2.0地震波形资料,利用Atkinson方法计算了重庆巫山地区介质品质因子Q值。结果显示,介质品质因子Q( f )与频率f的关系为Q( f )=175.7f 0.75,巫山地区的Q值高于邻区（巴东和湖北地区）。结合地震活动性分析,该区域构造相对稳定。      

大同地区地壳横波衰减成像研究

运用大同地区2001—2014年,中小地震观测报告中的2 991个近震事件的24 016条S波最大振幅和周期资料,反演得到大同火山区及其附近区域的地壳衰减Q_0值空间分布图像。检测板实验结果显示,在射线分布较密集的地区,分辨率可以达到20′×20′。空间分布中,低Q_0值主要分布在大同盆地及控制盆地发育的主干断裂附近,大同火山区Q_0值最低。Q_0值强衰减现象反映出大同火山区地壳内部介质状态与周围构造的差异性。     

四川地区介质衰减、场地响应与震级测定的讨论

利用四川区域地震台网的数字波形资料以及中国地震台网中心的有关震相数据,选取互相衔接的3段地震波几何衰减模型,利用基于遗传算法的Atkinson和Mereu方法,分别反演四川盆地、川西高原及攀枝花—西昌地区的介质品质因子。采用Brune的ω平方模型约束震源位移谱,使用Moya方法联合多台多地震数据求得各地震台站的场地响应。根据波形数据和观测报告,计算出2009年1月1日至2015年6月30日10535次2.5≤M_L≤4.9近震单台震级测定值与台网平均震级的差,绘制各次地震的单台震级偏差空间分布图像。结果显示:四川盆地介质衰减模型呈现高Q_0和低衰减系数γ的特点,攀西地区表现出低Q_0和较高衰减系数γ;岩石台基对地震波信号在不同频率点的放大作用不相同;单台震级偏差优势分布基本一致,在构造稳定的四川盆地,介质品质因子高(低衰减),地震波在该区域能有效传播,盆地表层松软沉积层对入射波有放大作用,造成该区域单台震级高异常;川西大部分地震台站台基增益较大,但单台震级明显偏低,推测与松潘-甘孜块体地壳深度软流圈的物质流动及该区域低Q_0异常(高衰减)有关;攀西地区断陷拉张、流体侵入及沉积填充等损耗地震波能量,常使该地区台站测定的川西藏东地震震级偏小,但同样台站测定的龙门山断裂带上中强地震震级常较台网平均震级更大,可能是受盆地边缘强烈不对称高幅值带的影响。从研究结果看,四川地区介质衰减对地震射线振幅的影响较地震台站的台基增益大,因此校正四川区域地震台网单台震级时,应结合介质衰减及台站场地响应的空间特性进行考虑。     

川滇地区地壳密度变化与强震孕育关系

为研究川滇地区地壳密度的时空演化特征与强震孕育的关系,本文基于2011—2014年川滇地区的重力复测资料,利用阻尼最小二乘反演算法,获得了川滇地区0—50 km深度范围内分辨率为55 km×55 km×10 km （长×宽×高）的三维动态密度变化模型。以所获取的动态密度变化为依据,分析了川滇地区三维密度变化特征与2013年四川芦山M_S7.0、2014年云南鲁甸M_S6.5和四川康定M_S6.3地震的关系,并由此对强震重点构造部位的深部地壳结构特征、孕震背景及区域动力学过程进行了深入分析。结果显示:川滇地区出现多个与主要活动断裂带展布方向基本一致的密度变化高梯度带,在三次地震的震中区及其附近观测到明显的区域性密度变化异常。15—35 km深度范围内的密度变化水平剖面显示:强震容易发生在上地壳密度变化正、负异常过渡的高梯度带和密度变化四象限分布的中心;中地壳深度密度变化低异常是强震孕育的主要介质条件;下地壳深度密度变化低异常或密度变化高梯度带均有可能是孕育地震的主要介质结构。0—50 km深度的垂直剖面上的密度变化结果显示,地震震中区及附近浅部、深部地壳呈现解耦变化。壳内垂向正负密度变化过渡带可能是强震孕育的又一个主要特征构造。      

青藏高原东部地区的面波Q值

本文根据青藏高原东部地区的4条射线上5次地震的记录资料,利用两台间测定面波介质品质因数的方法,测得了瑞利波的Q_R值。 结果表明:此区是大陆地壳中一个十分突出的低Q值区域。在7～51秒周期范围,Q_R值为31-376;在短周期范围（T≤15秒）,Q_R值约为140-380,其离散度大;在长周期范围（T≥40秒）,Q_R值约为30-40。实测Q_R值与MM8模型的理论值比较接近。 这种低Q值的分布特点,反映了地震面波在青藏高原东部地区衰减强烈,这不仅在于地壳上部构造中差异显著,引起了较强的散射作用;还在于地壳内及至岩石层底部可能存在局部熔融区域,吸收了弹性波的能量。上述各种现象与板块间的碰撞可能有关系。