云南地区Lg波衰减成像研究

收集了云南省及周边121个固定台站于2014年5月—2019年5月记录到的470次M≥4.0宽频带地震记录,利用反双台法处理了6 976条垂直向波形数据,通过LSQR方法反演得到了云南地区的空间分辨率小于100 km的1 Hz下Lg波衰减成像。反演结果表明,云南地区地壳Lg波的Q₀值介于60—300,整体为低Q₀背景,横向不均匀性变化显著。云南地区低Q₀值的分布特点,反映了Lg波在云南地区衰减强烈。红河断裂西侧Q₀值较低,在50—160之间,东侧Q₀值较高,在120—200之间,分布特征与沉积层厚度分布一致,松散的沉积层可能是造成东侧地区Lg波高衰减的主要原因。云南地区地壳Lg波Q₀值呈现出了与地表热流值分布相似的差异化分布特征,这可能与频繁的地震、长期强烈的构造运动以及深部物质随火山活动上涌有关。      

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.     

中国东北和朝鲜半岛地区地壳Lg波宽频带衰减模型

利用1996年10月至2016年10月间发生在中国东北、朝鲜半岛和日本南部的113个壳内地震在602个宽频带地震台站观测到的波形资料,建立Lg波衰减成像数据集.根据22,551条垂直分量波形,计算Lg波振幅谱,提取单台、双台和双事件数据,采用区域Q值、震源函数和台基响应联合反演方法,建立中国东北和朝鲜半岛地区0.05~10.0 Hz的宽频带衰减模型.模型显示火山岩山脉地区如大兴安岭和长白山具有弱衰减特征,沉积盆地衰减相对较强,海水覆盖区域如渤海、黄海和日本海等衰减最强.日本海具有较薄的海洋地壳,对地壳Lg波传播有阻挡作用.通过较大地震事件的跨海记录调查Lg波的传播,强衰减特征最为显著.

     

川滇地区Lg波Q值层析成像研究

本研究联合使用川滇地区36个台站(云南区域数字台网中22个台站,四川区域数字地震台网中14个台站)记录的644个帆3.5～6.0地震共7468条波形数据,开展川滇地区Lg波Q值层析成像研究.研究中以2.8～3.6km/s的传播速度窗选取Lg波波段,采用平移窗方法计算Lg波垂直向观测位移谱.我们首先利用Lg波观测谱反演得到了研究区的平均QLg(f),通过棋盘测试方法确定将研究区划分为0.5°×0.5°的网格,用平均值QLg-1作为每个网格的初始值,分别反演了0.5Hz,1Hz,2Hz,5Hz等多个频率的QLg(f)分布.     

中国大陆Lg波衰减成像

本文利用2009—2019年间中国大陆固定台站记录的宽频带地震波形数据, 采用反双台法, 获得了约36万个台站对的Lg波Q值, 并反演得到了中国大陆Lg波的衰减模型.结果显示, 中国大陆Lg波衰减的Q值结构存在显著的横向非均一性.青藏高原、渤海湾盆地以及祁连山造山带等构造活动块体展现出明显的地壳低Q值强衰减特征, 而华南块体、鄂尔多斯盆地以及塔里木盆地等相对稳定的地区则呈现地壳高Q值弱衰减特征.Lg波衰减与构造活动强度、松散沉积物、地下流体或部分熔融以及地质块体结构等因素密切相关.渤海湾盆地的强衰减主要由上地壳巨厚的松散沉积物和较高的地壳温度导致.青藏高原和祁连山造山带的地壳强衰减主要归因于现今活跃的构造活动、复杂的断裂系统和地质结构以及富含地下流体甚至是部分熔融等因素.华南造山带和大兴安岭地区的地壳弱衰减特征可能与侵入岩冷却形成高强度的结晶基底以及古老造山带地壳构造趋于稳定相关.

     

利用Lg波Q值反双台层析成像方法研究青藏高原南部地区的地壳衰减

首次基于2017—2019年西藏自治区区域台网27个宽频带固定台站记录的757次地震的波形资料,利用反双台法开展了青藏高原南部地区1 Hz的Lg波Q值层析成像研究.研究中采用3.5—2.4 km/s的速度窗截取了1981条Lg波,计算得到13543条路径上的Q值,测试了1°×1°和0.5°×0.5°网格下的棋盘格恢复情...     

青藏高原地区Lg波衰减成像及其对地壳流分布的约束

在青藏高原地区地壳和上地幔中观测到强烈的地震波衰减,特别是在青藏高原北部区域。理论研究和实验观测均表明,强地震衰减是高温异常或部分熔融的指示因子。     

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.

     

新疆及周边地区Lg尾波的Qem值分布

首先运用叠加谱比法， 对新疆地区22个数字化台网台站、乌鲁木齐台站以及周边的7个台站1999～2003年上半年所记录的1 156个宽带垂直记录，进行了处理， 得到了与各射线相对应的Q0值（1 Hz处的Q值）和频率相关因子eta;. 在此基础上， 应用反投影技术， 得到了新疆地区1deg;times;1deg;网格的Q0值和eta;值的分布图象. 结果表明: 在塔里木地台及西伯利亚地台边缘，Q0值较高，为300～450； 而在南部的西昆仑褶皱系、松潘甘孜褶皱系，Q0呈现出低值，在150～250的范围内变化；在北部的准葛尔褶皱系和天山褶皱系，Q0现出较低的值，在250～300的范围内变化，eta;值的变化范围为0.5～0.9.       

宁夏地区Lg波衰减及场地响应特征

本文采用2008—2017年宁夏及邻区内15个数字地震台站记录的131次地震的波形资料,基于地震波衰减与场地响应联合反演方法,分析频率介于1—7 Hz之间的Lg波衰减及场地响应。采用2.2—3.6 km/s的速度窗截取了1 069条Lg波,计算得到Lg波各分量的地震波衰减品质因子Q（ f ）与频率f之间的关系。结果显示:Lg波垂直、东西及南北向各分量的Q₀分别为237.1,201.8及245.9;Q（ f ）对f的依赖性指数分别为0.44,0.52及0.44,该结果与全球其它地震活跃地区的相应研究结果相一致。对Q（ f ）在时间域的分析结果表明,研究时段内该地区地壳介质的衰减属性并未改变,15个台站的最大场地响应幅值不大于6。      

浙江地区Lg波路径衰减关系及 台站场地响应参数

基于浙江省数字地震台网2007—2012年记录的台湾地区355次M_S≥4.0地震的波谱比数据, 使用场地响应与路径衰减联合反演的方法, 对穿越台湾海峡特定路径的Lg波衰减关系及浙江地区36个测震台站的场地响应参数进行了计算. 计算中选取频率为1—7 Hz、 间隔为0.2 Hz, 计算得到了三分向(U--D, N--S, E--W)的衰减关系及场地响应参数. 三分向衰减参数关系为γ_UD(f)=0.0055f0.94, γ_NS(f)=0.0064f1.11和γ_EW(f)=0.0048f0.90. 浙江地区36个台站均获得了稳定的场地响应, 其中庆元台在高频端表现出较明显的放大效应, 其它台站在所研究的频率范围内各分向场地响应大致相当, 并未显示出明显的方向性特征. 最后对场地响应的异常部分进行了具体分析和验证, 表明本文计算结果正确可靠.      

Quantitative evaluation of crosshole seismic reflection images using physical model data1

Physical models give us a known geometry with which to compare our processed reflection images and therefore our imaging techniques. We show how this comparison may be quantified in order to evaluate processed images properly. A crosshole data set was acquired through a model interrogated at ultrasonic frequencies using Durham University's physical modelling system. Various reflectivity images were obtained using processing sequences which include deconvolution, wavefield separation and migration. An error-energy scheme was used to assess the quality of these images, by comparing them against a best-fit depth model. A synthetic data set was also used to evaluate the imaging capability of the crosshole geometry and the effectiveness of the different processing schemes.     

利用Lg波谱特征估计地下核爆炸装置的埋深

Lg波同时携带地球介质结构信息和爆炸源引起的二次源信息,是研究地下爆炸震源机制及检测、识别手段的重要震相。基于对某一区域介质结构的了解,将实测Lg波谱特征形态与理论波谱形态进行比对,利用Lg波频谱曲线的低谷点随震源深度"左移"的特征,作为辅助识别手段估计地下核爆炸装置的埋深。研究结果对深入地理解地下核爆炸震源机制有重要的参考意义。     

An attenuation model for distant earthquakes

Large magnitude earthquakes generated at source–site distances exceeding 100km are typified by low‐frequency (long‐period) seismic waves. Such induced ground shaking can be disproportionately destructive due to its high displacement, and possibly high velocity, shaking characteristics. Distant earthquakes represent a potentially significant safety hazard in certain low and moderate seismic regions where seismic activity is governed by major distant sources as opposed to nearby (regional) background sources. Examples are parts of the Indian sub‐continent, Eastern China and Indo‐China. The majority of ground motion attenuation relationships currently available for applications in active seismic regions may not be suitable for handling long‐distance attenuation, since the significance of distant earthquakes is mainly confined to certain low to moderate seismicity regions. Thus, the effects of distant earthquakes are often not accurately represented by conventional empirical models which were typically developed from curve‐fitting earthquake strong‐motion data from active seismic regions. Numerous well‐known existing attenuation relationships are evaluated in this paper, to highlight their limitations in long‐distance applications. In contrast, basic seismological parameters such as the Quality factor (Q‐factor) could provide a far more accurate representation for the distant attenuation behaviour of a region, but such information is seldom used by engineers in any direct manner. The aim of this paper is to develop a set of relationships that provide a convenient link between the seismological Q‐factor (amongst other factors) and response spectrum attenuation. The use of Q as an input parameter to the proposed model enables valuable local seismological information to be incorporated directly into response spectrum predictions. The application of this new modelling approach is demonstrated by examples based on the Chi‐Chi earthquake (Taiwan and South China), Gujarat earthquake (Northwest India), Nisqually earthquake (region surrounding Seattle) and Sumatran‐fault earthquake (recorded in Singapore). Field recordings have been obtained from these events for comparison with the proposed model. The accuracy of the stochastic simulations and the regression analysis have been confirmed by comparisons between the model calculations and the actual field observations. It is emphasized that obtaining representative estimates for Q for input into the model is equally important.Thus, this paper forms part of the long‐term objective of the authors to develop more effective communications across the engineering and seismological disciplines. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

沙漠地区地震勘探随机噪声建模及其在噪声压制中的应用

随机噪声是影响地震勘探有效信号的主要因素,其存在大大降低了地震记录的信噪比.在噪声压制方法不断被改进的同时,对随机噪声特性进行研究,了解噪声的产生机制是对其进行压制的先决条件,目前对噪声的研究主要是特性研究以寻找规律性,对其进行定性定量的分析还比较少.本文根据塔里木沙漠地区实际采集环境,考虑到噪声的连续性给计算带来的不便,假设各类噪声源以点源的形式分布在检波器周围,依据相应理论确定各类噪声源的源函数,其激发的噪声经由波动方程传播,将随机噪声作为各类噪声源共同作用的综合波场,建立随机噪声的理论模型.通过分析不同种噪声对地震记录的影响,选取合适的滤波方法对其进行压制,实验结果表明,通过建立沙漠地区随机噪声的理论模型,为选择有效的滤波方法,提高地震记录信噪比起到理论指导作用.     

Intensity attenuation based on earthquake fault-rupture model

Based on the statistical outcomes relevant to elliptical isoseisms given in ref. [1], the average focal depth and rupture length of fault for earthquakes with different magnitudes or epicentral intensities occurring in East and West China are discussed. A set of intensity attenuation functions appropriated to point source (regarding focal distance as the distance parameter in the attenuation law) and the line source (regarding the shortest distance from the site to rupture line or the average distance from the site to both ends of the rupture line as the distance parameter) are proposed.     

地层衰减定量模拟的地震物理模拟方法

Q值是描述地层衰减特征的重要地震物理参数,研究Q值对提高地震资料分辨率,提高地震成像精度具有重要意义.本文从地震物理模拟中模型材料的动力学特征出发,提出了一种地层衰减定量模拟的地震物理模拟方法.通过铝样验证了衍射校正方法的准确性,利用有机玻璃实验分析了不同测量方法求取Q值的测量精度问题,从而优选测量方法;然后基于复合材料的实验数据,建立复合材料配比与各物理参数之间的函数关系,利用该函数关系指导地层衰减定量模拟.结合单层地震物理模型和近地表地震物理模型,研究了模拟地震记录及其频谱特征与野外实际情况之间的相似性,基于建立的函数关系研究分析了地层衰减定量模拟的准确性.实验结果表明,基于地震衰减定量模拟方法构建近地表地震物理模型时,模型中模拟参数不仅与设计参数保持很好的一致性,同时具有很高的准确性,模拟地层的频谱衰减特征与野外地层保持一致.