華北北部地震臺(tái)陣剖面下方S波速度結(jié)構(gòu)的接收函數(shù)與面波聯(lián)合反演研究.pdf

1、華北地區(qū)是世界上大陸板塊內(nèi)部地震最為活躍的地區(qū)之一,歷史上曾多次發(fā)生7級(jí)和8級(jí)以上的地震。區(qū)內(nèi)分布有一系列北東向活動(dòng)斷裂和一組北西向活動(dòng)斷裂,著名的“張家口-渤海地震帶”大部分位于區(qū)內(nèi)。但迄今為止,華北地區(qū)的高密度寬頻帶流動(dòng)地震觀測(cè)研究仍然有限,特別是還沒(méi)有針對(duì)張渤地震帶這一重要活動(dòng)構(gòu)造帶開(kāi)展過(guò)較大規(guī)模的觀測(cè)研究,無(wú)法獲得上地幔介質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)。
　　 2006年10月,中國(guó)地震局地球物理研究所開(kāi)始在華北地區(qū)開(kāi)展了流動(dòng)地震觀測(cè)實(shí)驗(yàn)

2、,布設(shè)了190套寬頻帶地震儀、10套甚寬帶地震儀和50套短周期地震儀,并沿“張渤地震帶”布設(shè)了一條從唐海經(jīng)過(guò)唐山、三河、北京、張家口到商都的寬頻帶地震臺(tái)陣剖面；另外,還布設(shè)了三條跨越“張渤地震帶”的寬頻帶地震臺(tái)陣剖面,其中一條從井陘經(jīng)過(guò)北京到灤平,與5個(gè)固定地震臺(tái)站組合較為密集的地震臺(tái)陣剖面。本文主要利用唐海一商都和井陘-灤平這兩條臺(tái)陣剖面附近的地震資料對(duì)“張渤地震帶”下方的速度結(jié)構(gòu)展開(kāi)研究和探討。
　　 本文首先闡明利用密集臺(tái)

3、陣剖面研究速度結(jié)構(gòu)的重要意義,簡(jiǎn)述了研究區(qū)域的構(gòu)造特征和前人所做過(guò)的地球物理工作,在第三章論述了接收函數(shù)與Rayleigh面波相速度頻散曲線的提取、正演和反演的基本原理和方法,同時(shí)介紹了聯(lián)合反演的基本原理。在第四章給出了兩條臺(tái)陣剖面下方的接收函數(shù)排列,并詳細(xì)介紹了接收函數(shù)的HK掃描方法,利用該方法得到了井陘-北京-灤平地震臺(tái)陣剖面各臺(tái)站下方的地殼厚度和殼內(nèi)泊松比。在第五章采用雙臺(tái)波形的窄帶通-互相關(guān)方法提取華北臺(tái)陣布設(shè)區(qū)域混合路徑相速度

4、頻散曲線,并利用面波層析成像技術(shù)獲得了研究區(qū)域的純路徑相速度頻散曲線。在第六章詳細(xì)闡述了本文接收函數(shù)與頻散曲線聯(lián)合反演的具體方法,并綜合利用接收函數(shù)HK掃描的結(jié)果和人工地震剖面的速度結(jié)構(gòu)作為初始模型,對(duì)各個(gè)臺(tái)站下方的S波速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行了聯(lián)合反演,在與前人所得結(jié)果做對(duì)比、分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了相關(guān)討論。最后對(duì)本文進(jìn)行了總結(jié),并獲得以下認(rèn)識(shí):
　　 1.通過(guò)接收函數(shù)與面波正演和反演試驗(yàn)表明:相對(duì)接收函數(shù)反演方法,聯(lián)合反演獲得的結(jié)果不僅可

5、以保證反演分辨率,而且更具可靠性和穩(wěn)定性。
　　 2.利用華北科學(xué)臺(tái)陣記錄的13個(gè)震中距在15°～30°范圍的遠(yuǎn)震波形資料,通過(guò)面波層析成像獲得了臺(tái)陣覆蓋區(qū)域的純路徑相速度分布圖,與深部重力資料和人工測(cè)深等結(jié)果具有一致性,表明獲得的純路徑頻散較為可靠。
　　 3.利用遠(yuǎn)震波形資料提取得到了臺(tái)站下方的接收函數(shù),通過(guò)接收函數(shù)HK水平掃描估計(jì)獲得了井陘-灤平觀測(cè)剖面(跨越張渤地震帶)下方的地殼厚度和殼內(nèi)平均泊松比,發(fā)現(xiàn)張渤地震

6、帶附近臺(tái)站下方殼內(nèi)泊松比較大、平均S波速度相對(duì)較小。
　　 4.通過(guò)接收函數(shù)和面波頻散聯(lián)合反演獲得臺(tái)陣剖面下方100km范圍內(nèi)的S波速度結(jié)構(gòu),結(jié)果表明:(1)沿張渤地震帶Moho界面深度總體上表現(xiàn)為東部淺西部深,唐海-商都剖面東段莫霍面深度約30～34km,西段深度約38～42km,在平原與西北部山區(qū)的過(guò)渡地帶隨著地表高程的快速增加；在跨越張渤地震帶的井陘-灤平剖面下方莫霍面深度約32～36km。(2)沿唐海-商都地震臺(tái)陣剖面,

7、地殼內(nèi)部10km～20km深度范圍內(nèi)存在多個(gè)低速體；通過(guò)分析張渤地震帶附近大震分布與S波速度結(jié)構(gòu)的關(guān)系發(fā)現(xiàn),在唐海-商都觀測(cè)剖面附近(20km以?xún)?nèi))歷史上發(fā)生的4個(gè)強(qiáng)震(Ms>6)都與殼內(nèi)低速體的分布有關(guān),其中三河-平谷8級(jí)地震(1679年)和張北-尚義6.2級(jí)地震(1998年)發(fā)生在低速體間的高速體內(nèi),河北懷來(lái)61/2級(jí)地震(1337年)和唐山7.8級(jí)地震(1976年)發(fā)生在高低速體過(guò)渡區(qū)域。(3)上地幔低速層是軟流層存在的重要標(biāo)志,