凉山活动构造带晚新生代变形特征与位移规模

凉山近南北向活动构造带位于青藏高原东南边缘鲜水河 -安宁河 -则木河 -小江断裂带中段东侧 ,与鲜水河断裂带左阶雁列 ,与小江断裂带右阶雁列。大体呈南北或北北西方向展布的凉山构造带 ,自北而南主要包括普雄河断裂、布拖断裂和四开 -交际河断裂。晚新生代以来的活动 ,凉山南北向构造带以明显的左旋走滑为特征 ,相应的倾滑位移分量不大。初步统计得到其晚第四纪以来的走滑速率为 2mm/a左右 ,晚新生代以来位移规模 13.5～ 15.5km。凉山活动构造带的活动 ,弥补了鲜水河 -安宁河 -则木河 -小江断裂带中段安宁河 -则木河断裂带活动存在的位移和速率亏损 ,对于全面评价青藏高原东南边缘的地壳运动和变形模型具有重要意义     

川滇活动地块东边界强震危险性研究

以川滇活动地块东边界为例,利用最近31年的地震资料,根据精细b值计算结果,研究该边界断裂带的应力空间分布及其强震危险性. 研究结果显示：（1）沿川滇活动地块东边界,b值空间分布显示在不同断裂以及同一断裂不同断裂段存在较大差异,从而反映出应力积累水平的空间差异.（2）小江断裂带主干断裂上的嵩明凹凸体及存在于主干断裂附近巧家与东川间以及嵩明北西的2个凹凸体、存在于安宁河断裂冕宁附近和则木河断裂西昌附近的凹凸体以及位于鲜水河断裂中南段道孚—乾宁间大尺度的凹凸体将是川滇活动地块东边界未来大震或强震的震源区.     

大凉山断裂带南段滑动速率估计

大凉山断裂带是川滇活动块体东边界的重要组成部分,其活动速率的估计不仅对评价青藏高原东南边缘的地壳运动和变形模型具有重要理论意义,还对大凉山地区的地震危险性评价和地震中长期预测具有重要的应用价值。通过对大凉山断裂带南段交际河断裂和布拖断裂的详细野外调查、典型构造地貌GPS精细测量以及断错地貌的时间约束,获得大凉山断裂带南段全新世以来的滑动速率为2.5～4.5mm/a,交际河断裂平均滑动速率略大于布拖断裂的滑动速率。对比滑动速率发现,大凉山断裂带南段与鲜水河-小江断裂系中段西支的安宁河、则木河断裂带的水平滑动速率相当,表明大凉山断裂带活动强度不低于安宁河和则木河断裂带,随着大凉山断裂带逐渐取代安宁河和则木河断裂在鲜水河-小江断裂系中的作用,大凉山断裂带的活动强度将增强。     

由现今地震活动分析鲜水河断裂带中-南段活动习性与强震危险地段

利用最近25年的区域台网地震资料, 基于沿鲜水河断裂带中-南段的b值分布以及多个地震活动参数值的不同组合, 结合震源深度分布、 历史强震背景等, 分析了不同断裂段落的现今活动习性, 进而初步判别该断裂带潜在的强震危险地段。 结果表明, 鲜水河断裂带中-南段目前存在6个不同活动习性的段落。 其中, 道孚段自1981年强震后已再次趋于闭锁, 原因可能与断层面存在“凹凸体”有关, 但应变可能还会进一步积累; 八美段目前处于中偏高应力下的相对静止状态, 推测其断面正处于新的应力积累阶段; 塔公段已有255~300年的无强震期, 目前正处于高应力下的相对闭锁状态, 震源深度剖面上的小震空白区显示出闭锁断层面的轮廓, 应属于未来最可能发生强震的危险地段; 康定、 磨西二个段落表现出中偏低应力下的稀疏小震滑动及较频繁小震滑动的状态, 意味着最晚的一次大地震破裂后断层面尚未重新耦合; 石棉段表现出偏高应力下的频繁中-小地震活动与该段的多条断裂交汇有关。     

四川省地震重点监视防御区未来地震潜势的研究

本文通过历史地震及现今地震活动性的分析、活断层分段理论及地震空区理论的应用、地震平均复发间隔及复发条件概率的估算以及多学科专家综合评估方法的引入，对川西鲜水河－安宁河－则木河断裂和滇东小江断裂带（中－北段）上15个不同段落的地震潜势进行了深入的研究。进一步修正并重新圈绘出位于鲜水河－安宁河－则木河断裂带上的四川省地震重点监视防御区，其范围：北起道孚县的葛卡或者松林口一带，南至西昌市，沿鲜水河－安宁河－则木河主干断裂带展布，全长约350千米。按对未来地震震级估计的不同，该区可分成3段。第1段位于葛卡或松林口至康定之间，震级估计为7±1／4级；第2段位于康定与石棉之间，估计的震级是61／2±1／4；第3段位于石棉至西昌之间，震级估计为7－71／2。此外，研究结果还显示了小江断裂带上的新塘湾和寻甸一嵩明两个段落未来15年内强震发生的概率相对较高。     

震源机制解分类与川滇及邻近地区最新变形特征

以位错理论为依据探讨了地震分类的理论基础,利用美国哈佛大学1977—2008年的震源机制解资料,采用地震三角形分类法,研究了中国川滇及邻近地区震源机制解124例,从地壳脆性变形的角度分析了川滇次级块体的变形形式。结果表明:整体上川滇及邻区的走滑断层、逆冲断层和正断层具有明显的分区性特征,受青藏高原SE方向的挤压,沿着鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带产生了大的剪切位移和变形带;同时,受缅甸弧挤压和四川盆地的阻挡,在缅甸弧前端和龙门山断裂带等地形成了强烈的挤压区,在云南大部分区域形成了扇形剪切应力变形区;而沿鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带所产生的大的剪切位移和变形直接作用在红河断裂带上,造成红河断裂带呈右旋向SE方向错动,引起其后延金沙江断裂至丽江-小金河断裂之间形成大的应力拉张区,构成了现今川滇及邻区地壳变形的最新格局     

由地震活动参数分析安宁河-则木河断裂带的现今活动习性及地震危险性

利用区域台网地震资料, 分析了川西安宁河-则木河断裂带不同段落的现今活动习性，进而鉴别潜在大地震危险的断裂段. 文中由异常低b值的分布圈绘出凹凸体，发展和应用了由多个地震活动参数值的组合判定断裂分段活动习性的方法，尝试了利用凹凸体段的震级频度关系参数估计特征地震的平均复发间隔. 结果表明，该研究断裂带存在5个不同现今活动习性的段落. 其中，安宁河断裂的冕宁-西昌段属于高应力下的闭锁段，其核心部分为一较大尺度的凹凸体；则木河断裂的西昌-普格段则表现为低应力下的微弱活动状态. 重新定位的震源深度分布，显示出上述闭锁段和微弱活动段的断层面轮廓. 冕宁-西昌段是未来大地震的潜在危险段. 该段从最晚的1952年6.7级地震起算，至未来特征地震的平均复发间隔估值为55～67年, 未来地震的震级估值为7.0～7.5. 本研究也初步表明，同-断裂段的活动习性可随时间动态演变.      

安宁河—则木河断裂带及周边地区断层交会部位的应力分布特征

根据构造活动特性对安宁河—则木河断裂带及周边地区进行分段,利用多地震的断层面解和中小地震的震源参数结果分析不同断层交会区的局部应力场和地震活动特征。结果表明:研究区北段的断裂呈"入"字形交会,具备应力高度集中的局部条件,地震活动频度高、震级偏大,震源应力降普遍较高;中段上,安宁河空区内部的断裂呈"钝角"形交会,地震活动稀疏,震源应力降偏低,而空区东侧的断裂呈"Y"字形交会,中小地震比较活跃,震源应力降值总体居中;在研究区南段,多条断裂呈"Y"字形交会,可能不具备应力高度集中的构造条件,虽然地震活动频度高、震级偏大,但震源应力降值总体居中。研究区地震活动和应力分布的分段差异,与断裂间的相互作用形式有关,交叉断层间的变形不协调对局部应力场和地震危险性有较大影响。     

安宁河—则木河地震带震源参数及应力状态的研究

利用2001-2008年安宁河-则木河地震带100次3级以上中小地震波形资料计算了地震震源机制解.采用力轴张量法计算给出安宁河-则木河地震带平均主应力方向为NW-SE,与历史中强地震震源机制解结果一致;走滑错动占的比例较大,且分布集中.由小震的震源波谱参数绘制出视应力平面分布和深度分布剖面图,显示在安宁河-则木河地震带及其附近区域相对高视应力区出现在石棉附近地下5 km和15 km两个不连通区域,西昌以南的则木河断裂带地下5 km左右区域,以及西昌以北地下10～20 km区域.若将相对高视应力分布区作为未来强震危险性的估计指标,则安宁河断裂带北段及则木河断裂带中北段未来存在潜在的强震危险性,而在这些地段近8年也有小震活动的密度和强度的显现.     

安宁河-则木河断裂带地震视应力研究

利用四川和云南数字遥测地震台网的数字地震记录资料。研究了包括地震视应力在内的震源参数。首先对资料进行预处理，然后计算地动位移和速度的功率谱积分，再计算地震辐射能量和视应力等震源参数。根据计算结果分震级区间研究了视应力值沿安宁河-则木河断裂带的分布情况，及该断裂带上中等地震的震源谱及参数差异，认为安宁河断裂带视应力相对更高。     

内蒙古中西部地区震源参数研究

选取内蒙古测震台网2009—2016年内蒙古中西部M_L≥2.8中小地震波形记录,采用多台联合反演方法,计算该区中小地震震源谱参数,获得地震矩M₀、矩震级M_W、应力降Δσ和震源尺度r,利用线性回归,分析近震震级M_L、地震矩M₀、矩震级M_W、应力降Δσ和震源尺度r之间的关系。结果表明,各参数之间存在一定线性关系,内蒙古中西部地区应力降模型为增加应力降模型（ISD）。     

长岛震群震源谱参数反演和震源参数特征

采用高频截止(High-Cut)震源模型, 以均方根误差最小原则稳健地求解震源谱参数, 并由此推算震源尺度和静态应力降。 实际应用显示, 该模型的理论谱对观测谱有很好的拟合, 可明显改善拐角频率识别准确度。 计算了长岛震群内71次M_L≥2.5地震事件的震源参数, 结果表明: ① 拐角频率处于2~10 Hz范围, 与震级大小存在一定的相关性, 截止频率范围处于10~30 Hz之间, 与地震大小的相关性不明显; ② 地震矩M₀分布在10¹²~10¹⁴ N·m, 与震级M_L存在正相关关系: logM₀=0.977M_L+10.186; M_L与矩震级M_W之间的关系为: M_W=0.651M_L+0.766; ③ 根据相对应力降时域演化发现, 自2017年3月3日M_L4.5地震之后应力快速释放, 应力降水平在均值附近波动, 而且多数M_L≥3.5地震发生于应力降下降之后的回升过程中; ④ 应力降范围在0.01~1 MPa之间, 应力降与震级的统计关系为: logσ=1.158M_L-6.591。 长岛震群应力降水平明显偏低, 反映了震中区域构造应力水平较低, 但是中小地震活跃, 推测主要有两方面的原因: 一方面, 1548年发生的渤海7级地震引起区域性地震矩释放, 导致长岛震源区内介质相对破碎; 另一方面, 长岛海域断层易受到海水渗入, 引起介质孔隙压力增大, 同时内摩擦系数降低, 从而导致断层内剪切应力降低。 综合而言, 长岛地区虽然处于较低的构造应力背景之中, 但是流体入侵造成的断层内剪应力降低可能是造成长岛地区发生大量中小地震的主要原因。     

2017年九寨沟地震所受历史地震黏弹性库仑应力作用及其后续对周边断层地震危险性的影响

首先对2017年九寨沟M_S7.0地震周边断裂活动和历史地震特征进行了阐述;然后利用黏弹性地壳模型,计算了1933年叠溪地震、1976年松潘震群和2008年汶川地震对2017年九寨沟地震的同震和震后库仑应力作用.该结果显示1933年叠溪地震对九寨沟地震具有延缓作用,而1976年松潘震群和2008年汶川地震对九寨沟地震的黏弹性库仑应力作用为正;随着下地壳和上地幔黏弹性物质的持续作用,前述几次地震总的黏弹性库仑应力在九寨沟地震破裂中心点处负的库仑应力逐渐减弱,而在破裂北段这些库仑应力逐渐转为正值,并促进了九寨沟地震的发生.本文也计算了九寨沟地震后对周边断层的库仑影响,并将此影响值转换为对断层能量积累的影响时间上,结果显示塔藏断裂带西段和中段在内的多条断裂带受到黏弹性库仑应力影响时间值超过10年.将库仑应力影响时间值加入到部分已知离逝时间的断层段上,也得到了这些断层段的未来30年特征地震发生概率.最终结果认为玛沁断裂带、玛曲断裂带、哈南—稻畦子断裂中段和西段等断层段的强震危险性需要重点关注.     

Apparent stress scaling and statistical trends

Statistical relations between different earthquake parameters, such as M₀ (seismic moment), E_S (seismic energy), τ_a (apparent stress), A (rupture area), g (average slip acceleration), are investigated. For this purpose, a kinematic earthquake model representing averaged earthquake rupture process is formulated. The model implies a scaling relationship for τ_a as a function of three other parameters, related to kinematic (M₀), geometric (A) and material (g) source characteristics, which, according to the model, can change independently. This scaling relation is used to explain statistical trends that characterize different earthquake data sets (including micro-, small, moderate and large events) plotted in the log τ_a − log M₀ space, and to determine the area in this space, where typical earthquakes occur. The scaling relationship is interpreted in terms of the apparent stress minimum (i.e., the most uniform among the possible earthquake rupture patterns). It is concluded that, although the apparent stress increases on an average with increasing seismic moment, small and large earthquakes are essentially similar.     

日本海沟俯冲带MW9.0地震震源区应力场演化分析

于2011年3月11日发生在日本东北部的M_W9.0级逆冲型板间地震是日本有地震记录以来震级最大的一次地震.本研究基于NIED F-net矩张量解目录中的震源机制解,选取两个长轴相互垂直的矩形区域进行应力场2D反演,获取了日本海沟俯冲带地区应力场的空间及时间分布图像.结果表明：主震前,俯冲带地区应力状态在空间上大体趋于一致,即应力轴（P轴、σ₁轴及S_Hmax轴）系统性地倾向板块汇聚方向,P轴、σ₁轴倾角整体偏缓（<30°）,且远离震源区及日本海沟东侧区域内的应力轴倾角普遍大于主震震源区内应力轴倾角;主震前,受2003年5月26日在宫城县北部发生的M_W7.0地震影响,位于M_W9.0地震震源区西北侧的应力场出现明显扰动,σ₁轴倾向顺时针偏转150°~180°,并于之后大体恢复至震前状态,同期其他地区没有明显变化,这种情况可能和主震断层局部（深部）的前兆性滑动有关;主震后,距离震源区较远处应力场变化不大,主震震源区内应力场发生显著改变,P轴及σ₁轴均以大角度（>60°）倾伏于板块汇聚方向,S_Hmax轴顺时针偏转60°~90°且在日本海沟附近普遍平行于海沟轴.这项研究以时空图像的方式展示了大地震前应力场变化的特点,反映了大地震孕震过程中构造与地震的相互作用,对于理解大地震孕震过程有重要意义.     

川滇交界东段昭通、莲峰断裂带的深部结构特征与2014年鲁甸M_S6.5地震

2014年鲁甸M_S6.5地震位于川滇菱形块体向东突出的过渡变形区大凉山次级块体南东缘的昭通、莲峰断裂带内部,属于青藏高原东南缘南北地震带的中南段,近十多年来,该断裂带及其周边中强地震的发生频次明显增多,昭通、莲峰断裂带是否具备孕育和发生强震的深部构造背景成为一个亟待研究的问题.为了研究昭通、莲峰断裂带的深部结构特征及孕震背景,探求2014年鲁甸M_S6.5地震的成因的深部动力机制,本文充分收集了四川、云南等区域数字地震台网和"中国地震科学台阵探测-南北地震带南段"("喜马拉雅"项目Ⅰ期)流动地震台阵的观测数据,应用区域震和远震联合反演的方法得到川滇地区三维速度结构图像,在此基础上重点剖析和研究了昭通、莲峰断裂带P波速度结构;再对昭通、莲峰断裂带及周边区域的重力、航磁数据进行三维视密度和视磁化强度反演,得到了壳内不同深度层视密度的横向变化特征和反映壳内磁性物质的分布范围以及结晶基底的视磁化强度异常分布情况,综合分析研究昭通、莲峰断裂带的深部结构特征及孕震动力环境.研究结果表明:川滇交界东部昭通、莲峰断裂带及其周边地区上地壳物质存在显著的横向介质差异,中下地壳深度范围大凉山次级块体西南缘存在低速异常分布,并呈现出近SN向的展布特征,2014年鲁甸M_S6.5地震位于该高低速异常的分界线附近略偏向高速体一侧.P波速度结构还揭示了鲁甸M_S6.5主震震源体下方中下地壳存在大范围低速异常分布,P波速度异常扰动与重磁异常的展布特征、梯度变化在深度和分区特征上均具有较好的联系和可比性,结合昭通、莲峰断裂带中下地壳范围内存在大范围的低密度弱磁性异常分布,综合表明了该区中下地壳物质相对较为软弱,这种特有的深部物性结构特征有利于应力在脆性的上地壳内积累和集中.研究结果还揭示了共轭断裂的深部构造形态,高低航磁异常边界与NW向的苞谷脑—小河断裂的深部展布形态相一致,苞谷脑—小河断裂处于航磁异常突变带附近,昭通断裂北段(昭通—鲁甸段)位于上地壳强磁性、高波速异常区内且具有深大断裂的深部地球物理场响应特征,因此该断裂段(昭通—鲁甸段)具备发生7级及以上强震的深部构造背景.当大凉山次级块体内部的中下地壳低速管流层自NW向SE方向运动到昭通、莲峰断裂带附近时,受到华南块体的强烈阻挡,应力在昭通、莲峰断裂附近基底性质存在差异处集中,脆性上地壳中低强度区域在横向挤压的构造应力场作用下易于破裂从而引发强震,这也正是昭通、莲峰断裂带内部鲁甸M_S6.5地震孕育和发生的深部构造环境.     

青藏高原东北缘地震时空迁移的有限元数值模拟

地震在大陆内部断层系统中的时空迁移和丛集的基本力学机制一直是地球科学家关注的重要问题.青藏高原东北缘地震活动频繁,其地震时空迁移和地震丛集现象显著,是研究这个问题的重要区域.我们建立了一个三维黏弹塑性有限元模型,模拟了青藏高原东北缘主要活动断层系统的地震循环和地震时空迁移;计算了断层系统的应力演化;并探讨了断层之间的相互作用及地震时空迁移和地震丛集的原因.模拟结果显示断层之间的相互作用通过增加或降低断层上的库仑应力,加速或延缓了地震发生,使得区域地震可以在短时间内集中发生,从而形成地震丛集;另外,区域经过多个地震循环的长期演化,一些孕震断层上的应力状态恰好都达到屈服的临界状态附近,从而也可以导致这些断层上的地震在短期内集中发生,因此产生地震丛集和地震迁移.我们发现当区域经历地震丛集之后,该区域的应力大大释放,区域进入地震平静期;随着构造加载的持续,区域应力逐渐恢复,为下一次地震丛集或地震序列累积应力和能量;上述过程可以重复发生.因此地震丛集期与平静期交替出现.我们还统计了各个断层的大地震相互迁移的模拟结果,结果显示青藏高原东北缘下一次大地震有很大的概率会发生在海原断层上.     

日本MW9.0地震后沂沭断裂带两侧块体相对运动及对地震活动的影响

基于连续GPS数据,利用滑动块体模型研究了日本M_W9.0地震前后沂沭断裂带两侧块体连续的相对运动状态,并研究其对区域地震活动的影响,结果表明日本地震以来：1）两侧块体呈右旋走滑兼挤压状态,平均走滑、挤压速率分别为0.9±0.1 mm·a^-1和-0.7±0.1 mm·a^-1,相比日本地震之前,运动过程更具起伏特征,可能与日本地震前后俯冲带两侧板块间相互运动状态的改变有关;2）沂沭断裂带两侧地区地震活动频次N、总释放能量折算震级M、地震活动度S值、地震b值与两侧块体相对运动的相关系数分别为0.66、0.69、0.74、-0.6,T检验显示相关性显著.在研究区地震能量集中释放阶段两侧块体相对运动方向和研究区主压应力方向一致,相对运动速率和地震活动强度变化具有同步特征,两侧块体相对运动对区域地震活动具有控制作用;3）莱州序列和乳山震群的发生可能与两侧块体相对运动促进的局部区域应力调整有关.     

威远MS 5.4地震序列活动特征与成因分析

通过对威远M_S 5.4地震背景与活动特征研究,表明自贡地震监测中心加强流动监测提高了威远M_S 5.4地震序列地震参数的精度和地震信息报送的准确性。威远M_S 5.4地震前经历了区域地震平静至活跃、再发震的过程,威远M_S 5.4地震为一般主—余型地震,其ρ、b值异常可能反映了其后将发生资中M_S 5.2地震。威远M_S 5.4地震序列及其附近的华蓥山断裂地震带和马边地震带震后时间扫描地震学参数均正常,威远M_S 5.4地震区近期再次发生更大地震的可能性较小;并认为威远M_S 5.4发震断裂为荣县—威远基底断裂,华蓥山断裂带及其附近荣县—威远—资中地区2018年开始的4—6级地震活跃与川西地区东昆仑断裂带2017年8月8日九寨沟M_S 7.0地震的发生存在呼应关系。     

2014年鲁甸6.5级地震成因、破裂特征和余震分布特征的库仑应力作用

根据2014年鲁甸M_S6.5地震的区域构造和余震共轭分布特征,本文首先计算了1733年小江断裂带北段M7.75地震,1850年则木河断裂带M7.5地震和1974年马边M_S7.1地震对鲁甸M_S6.5地震震源机制解两个节面的黏弹性库仑应力作用,结果显示NNW向发生主破裂的包谷垴-小河断裂受到这3次地震,尤其是1850年M7.5地震明显的库仑应力作用,我们认为则木河断裂的高速左旋走滑运动以及7级以上强震的重复发生对于包谷垴-小河断裂的强震孕育和断裂演化方面具有促进作用;然后分析了鲁甸6.5级地震的共轭破裂与余震分布特征,并分别计算了两个共轭破裂面单独破裂对另一破裂面的库仑应力作用,结果显示NEE向破裂促进NNW向破裂的发生,而NNW向破裂后则阻碍了NEE向破裂的进一步发展,最终发展成以NNW向破裂为主的共轭破裂事件;最后计算了共轭破裂产生的库仑应力变化对余震的影响,认为位于NEE向破裂面西侧的余震集中分布主要是由于应力触发作用而形成.