地殼與上地幔探測的主要地震學方法課件

1、地震學的主要研究方法介紹一、接收函數(shù)方法接收函數(shù)是根據(jù)三分量地震數(shù)據(jù)計算得到的一個時間序列，它反映了近接收器下方地球介質(zhì)的響應特性。接收函數(shù)波形是地震臺站下方介質(zhì)擾動所導致的Ps轉換波的組合。對接收函數(shù)的振幅和到時進行模擬，可以給出臺站下方介質(zhì)非常重要的約束信息。一般情況下，我們將地球介質(zhì)近似為水平層狀介質(zhì)，這種情況下，遠震體波穿過地幔，以基本保持不變的水平相速度入射到接收臺站下方時，會在每個速度界面產(chǎn)生透射和強弱不等的轉換波震相以及地表與各速度界面之間的多次反射震相。遠震在接收介質(zhì)中的傳播射線路徑示意圖及接收響應接收函數(shù)中各個震相的振幅取決于入射P波的入射角及產(chǎn)生Ps轉換波及多次轉換波（Ps

2、Ps, PpSs, PpPs）的速度差異的強弱。轉換震相和多次震相的到時取決于如下的因素：速度界面的深度，速度界面與地表之間P波與S波的速度，P波入射角或射線參數(shù)。P波之后的后續(xù)震相的相對振幅及頻率成分取決于速度轉換帶的性質(zhì)，比如速度變化是平緩還是突變？接收函數(shù)提取Langston1979：震源等效化遠震事件：如果三分量地震儀的脈沖響應一致:接收函數(shù)數(shù)據(jù)處理流程：1、數(shù)據(jù)格式轉換將seed格式的數(shù)據(jù)或Reftek格式的數(shù)據(jù)轉換為sac格式，需要在LINUX下進行。2、地震事件選取選擇震中距在3095、震級大于5.5的地震事件。3、低通濾波對地震事件進行5Hz的低通濾波。5Hz低通濾波0.25H

3、z低通濾波0.1Hz低通濾波4、截取P波波形一般截取P波到達之前20秒、到達之后80秒進行計算。5、坐標旋轉將N-S、E-W分量旋轉到R、T分量。Ps轉換波在R分量上振幅最強。6、接收函數(shù)計算一般采用頻率域反褶積方法計算。7、接收函數(shù)的篩選接收函數(shù)的篩選過程實質(zhì)是剔除壞數(shù)據(jù)的過程篩選原則：接收函數(shù)的直達P波幅值要明顯， Ps轉換震相相對清晰，高頻干擾較小。 8、接收函數(shù)動校正把來自不同射線參數(shù)的地震事件的Ps轉換震相時間延遲校正到同一參考射線參數(shù)的Ps轉換震相到時上。 接收函數(shù)的主要用途：1、時深轉換太平洋俯沖帶地區(qū)上地幔結構2、接收函數(shù)偏移成像3、地殼厚度和泊松比變化4、S波速度結構的反演二

4、、利用背景噪聲研究地下結構 地震噪聲是由多種不同的,空間分布互不相關的連續(xù)源所產(chǎn)生的雜亂的記錄,是一種平穩(wěn)隨機過程,并且沒有確定的相譜.最近的科學研究表明，噪聲中包含有大量有用的信息，是完全可以利用的。通過對長時間段內(nèi)的噪聲進行互相關運算,可以提取接收點間的格林函數(shù). 其實驗證明已經(jīng)在太陽地震學和聲學領域給出,在海洋聲學以及地震學中開始初步應用. 本文主要介紹其在地震學領域中的發(fā)展. 通過對地面上兩個地震臺站記錄的背景地震噪聲信號在長時間段內(nèi)進行互相關運算,提取格林函數(shù),從而進行地震成像,獲取對地下結構的認識. 背景噪聲成像方法流程圖疊加時間長度對相關結果的影響。瑞利面波的出現(xiàn)隨著時間序列疊加

5、的增長而趨于明顯。面波的頻散特征：不同周期的波有著不同的傳播速度，長周期的波快于短周期的波。Crust and Lithosphere:Multi-resolution surface wave tomographySeismic interferometry estimate data from background “noise”背景噪聲成像研究結果16秒的瑞利面波群速度分布圖于沉積層厚度的對比36秒的瑞利面波群速度分布圖與地殼厚度的對比青藏高原不同深度S波速度結構三、體波走時層析成像Dapeng Zhao, Akira Hasegawa and Hiroo Kanamori. Deep

6、structure of Japan subduction zone as derived from local, regional and teleseismic events. Journal of Geophysical Research, 1994, 99(B11):22313-22329. 應用新的全球地震層析成像方法(Zhao, 2001, PEPI),采用多種震相(P、PP、pP、PcP、Pdiff) 初始速度模型 由標準的IASPEI91模型修改中國大陸三維地幔速度結構臺站分布地震分布 中國大陸及鄰區(qū)P波速度擾動平面圖(1 1) (Huang & Zhao, JGR, 2006

7、)2%0%-2%四、震源機制五、地震定位Hypoinverse2000HypoDDJoint Inversion（Xiaofeng Liang，2009）六、有限頻層析成像有限頻率層析成像技術：最近幾年沈旸及其科研團隊利用有限頻率地震波的敏感核開發(fā)了一種新的層析成像技術。這是過去20年來地震層析成像技術研究和開發(fā)領域上取得的一個重大突破，從而使這一技術不再依賴于傳統(tǒng)上的射線理論。射線理論只對于無限頻率假設才成立，而觀測到的地震波都是有限頻率的。這種新方法可以考慮波陣面復原以及其它地震波的繞射效應。結果顯示，這一技術對于地震結構的成像有非常大的改善，可以應用于從勘探到地震災害研究等各種層析成像領域。Finite