基于大当量爆破的华北地壳上地幔三维速度结构研究

华北地区地质构造复杂，构造活动较为活跃，是全国重点地震监测区域之一。本项目拟在已有的河北怀来单硐室50吨炸药震源爆破的三维地震观测数据基础上，利用华北地区固定地震台网和流动地震台阵对该区的大当量矿山爆破进行三维地震观测，并收集该区以前实施的其它大当量人工震源的地震观测数据；发展具有模拟大尺度地壳上地幔三维速度模型多种震相走时能力的最小走时树射线追踪方法；根据前人工作建立华北地区地壳上地幔三维速度结构的初始模型，利用发展的地震波走时模拟技术，对收集的大当量爆破三维地震观测数据进行分析解释；以理论走时和观测走时匹配为标准，构建华北地区地壳上地幔三维速度结构模型。本项研究不仅有助于华北地区深部结构的深入认识，而且对华北克拉通岩石圈减薄机制与过程的研究、华北地区地震定位精度的提高也具有重要意义。

为提高规则网格最小走时树射线追踪方法计算反射波走时的精度，以更好地解释爆破地震观测资料，提出了减小由界面近似导致走时误差的走时校正技术。数值模型计算结果表明，走时校正方法可使反射波的走时精度提高约1～2个数量级，而其计算时间则和常规算法基本上在相同量级。.为有效利用华北矿山爆破开展地震学研究，基于北京数字遥测地震台网2006年1月至2010年12月的爆破事件目录，分析了华北地区的爆破活动特征。结果表明该区的爆破活动在空间上分布广泛，但爆破密度和强度不均。在爆破的地震动效应方面，清楚记录爆破信号的地震台站个数，对于相同震级的爆破，存在很大差异，但其最大值与爆破震级基本成正比。北京的房山、河北的三河-迁安，涞源，山西的大同和平鲁等地区，爆破密集、震级大和地震效应强，是重要的地震信号源区。考虑到环境噪声，夜间实施的大当量的矿山爆破尤为观测重点。.中国地震局地球物理研究所于2007年12月在河北怀来实施的炸药50吨的地震爆破。项目组收集了该爆破总计425个地震台的观测资料，分析了地震波的运动学和动力学特征，获得了较为可靠的P波（包括Pg波）到时150个，Pn波到时36个，S波（包括Sg波）到时137个，Sn波到时36个。利用大当量爆破的走时数据，研究了华北地区地壳上地幔三维速度结构。 .在地震定位方面，将传统的地震定位交切法发展到三维速度模型，建立了以到时为约束条件的震源轨迹方程，并给出了震源轨迹计算方法。.培养硕士研究生3名，其中2名毕业；发表学术论文5篇。