2015年河北滦县震群发震机理分析

震群发震机理研究是近年来地震学研究的热点之一,其中基于观测现象对不同发震机理模型的分析和讨论是研究焦点.本文以2015年河北滦县震群为研究对象,首先通过模板匹配方法检测震群活动期间目录遗漏地震事件,得到更为完整的地震目录.再通过波形互相关震相检测技术标定地震事件在记录台站的震相到时,依据标定的震相到时,利用双差定位方法对震群进行精定位,基于地震精定位结果分析震群的震中扩展特征.最后通过波形互相关系数和破裂面重合程度检测震群中是否存在重复地震活动.通过计算共检测到目录遗漏地震事件103个.地震精定位结果显示发震构造为北东向断层,震中扩展表现出迁移速率先快后慢的两阶段线性扩展特征.震群活动期间共检测到两组重复地震活动,其中第一组发生在震中扩展的第一阶段,第二组发生在震中扩展的第二阶段.在三种常见的震群发震机理模型——级联触发模型、断层慢滑动模型和流体侵入模型中,断层慢滑动模型能够解释我们观测到的重复地震活动和震中线性扩展现象,因此认为此次滦县震群活动可能伴随断层的慢滑动,断层慢滑动可能对滦县震群的触发和持续活动起到一定作用.     

利用重复地震研究山东乳山地区地壳介质波速变化

利用2013年10月—2015年6月山东乳山震群的地震波形资料,基于距离乳山震群最近的3个台站所记录的地震波形互相关系数c≥0.9的地震即为重复地震的原则,识别了乳山震群的重复地震．利用波形互相关时延法,计算分析了文登台和招远台这两个固定台站的走时差随时间的变化特征．结果表明:乳山震群的地震相似性很好,且震中位置较为集中,重复地震的时间跨度较大,有利于提高观测结果的时间分辨率;乳山震群中3次M_S＞4.0地震前均出现了短期的走时差低值异常现象,反映了乳山震群震源区在中强震前会出现短期地壳介质速度明显升高的过程,可以为该区域的中强震预测提供一定依据．      

利用统计地震模型从地震活动参数中获得流体信号

根据众所周知的库伦破裂准则,应力或孔隙压力的变化都会导致地震破裂。余震活动一般认为是地震应力变化引起的,它服从大森定律。而地震群则认为是通过地下流体侵入岩层所致。应力触发可以通过在地壳单独构建三维弹力应变模型分析,而地震引起的地下流体流动情况必须通过空隙压力变化和地震之间相互作用应力场的改变这样复杂的地震活动图像研究。我们看到ETAS模型是从复杂地震活动图像获得最初流体信号的一种适当工具。我们主要分析2000年发生在欧洲中部的波西米亚西北部Vogtland地区的大地震群。通过拟合随机的传染型余震序列模型(ETAS)我们发现应力触发在创建观测地震活动图像和解释观测事件破碎时间分布时起支配性作用。外力在直接触发引起地震活动中起到的作用是很有限的,这种外力被认为是由于流体入侵导致孔隙压力变化而产生的。然而时间上的反褶积表明显著的流体信号源于地震群。这些结果已被我们的仿真模型模拟研究证实,在这个研究中,流体侵入和应力在三维弹性半空间中沿断层面转移时触发地震。基于ETAS模型的反褶积过程能够揭示地下孔隙压力变化。     

山东乳山地区震群特征及发震背景再研究

2013年10月1日在山东省威海市乳山市发生M3.2级地震,之后发生了一系列震群活动。截至2016年5月,山东台网已经记录到了1万多次余震,其中3级以上地震9次,4级以上地震3次。频繁的地震构造活动引起了乳山市及周边地区强烈震感。为研究乳山震群的发震机理,本文利用山东台网数字化地震波资料和新建的乳山台阵资料,通过双差精定位方法重新确定了震中位置。研究结果表明:余震序列呈现出NW向的条带分布;采用CAP方法（Cut and Paste）反演震群中9次3级以上地震的震源机制解,结果显示几次较大地震的震源深度平均约为5km,与台网编目定位的结果基本相同。从得到的精定位结果并结合震源机制解的结果来看,震群的走向是NW向,倾角是NE向,与最近的乳山断裂有一定距离。由此推断该区域可能是乳山断裂的分支,或者有一条或多条隐伏断裂。     

乳山震群大小台网地震定位的对比研究

山东乳山地区自2013年10月起发生震群活动,并且持续至今(2014年10月);截至2014年9月30日,共记录到余震7 000多次,其中可定位事件2 000多次,ML≥3.0的18次,其持续时间、活动频度为1970年以来华东地区罕见。2014年5月6日起,陆续在现场布设了18个流动台,持续对序列活动进行观测。基于固定台网和流动台阵的资料,使用双差方法对地震序列进行重新定位。结果显示,流动台阵定位结果与固定台网结果存在较大差别,由于数据本身的问题,固定台网结果可能存在一定的偏差。流动台阵精定位结果显示,乳山震群的余震呈NWW向展布,倾向SW,与震源机制解结果一致;余震震源深度较浅,4.5~8km;余震主要集中在3km×3km×1km很小的范围内密集活动,并且具有阶段性、丛集性的特点,余震活动符合裂纹扩展模式,可能存在流体触发因素。最后结合有关地质资料对此次乳山震群的发震构造、性质以及震群的活动机理进行了探讨。     

2020年西藏波密M_L4.9震群活动的潮汐触发特征

2020年7—8月,西藏波密发生显著震群,震群包含25次M_L≥4.0地震,最大为7月19日M_L4.9地震。震群部分相邻地震具有约24h或12h的时间间隔,这意味着波密震群地震活动可能受不同周期潮汐变化的影响。针对其中20次有震源机制结果的M_L≥4.0地震,分别计算地震前后震源机制解在2个节面上的潮汐正应力、剪应力和库仑破裂应力变化,在此基础上讨论波密震群的潮汐触发特征。结果显示,潮汐应力对波密震群地震活动有一定的触发作用,65%的震例显示潮汐应力具有明显的促滑特征,这些有触发影响的地震发生时间大多位于潮汐正应力极大值及其后的紧邻时段。研究表明,潮汐应力导致的断层张性作用增强(挤压减弱),可能是波密震群地震潮汐触发的一个主要原因。     

2017年九寨沟MS7.0地震序列活动特征分析

中强地震序列的主震发生后,短时间内受台站距震中较远、尾波干扰和波形重叠等因素的影响,往往会遗漏大量的地震,而地震目录的完整性会直接影响到震后趋势判定和余震序列特征分析的科学性和可靠性。本文利用基于GPU加速的模板匹配方法对2017年8月1～12日的连续波形进行扫描计算,检测九寨沟M_S7.0地震前后遗漏的地震事件,选取台网目录中信噪比较高的1033个地震事件作为模板,在主震前7天至震后5天期间识别出4854个检测地震事件,为台网可定位目录的3.3倍,除去对台网单台地震事件的修正外,还检测到1797个遗漏地震事件,将完备震级从1.6级降低到1.4级。基于补充了遗漏地震的完整地震目录,对2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震序列活动特征进行分析。结果表明,前震序列在主震前短时间内出现了地震活动的密集增强,b值也显示为低值状态,可能是深部断层发生破裂之前的加速蠕动的结果。随着时间的推移,余震序列的完备震级逐渐下降并趋于稳定,b值存在缓慢升高的趋势,未来较长时期内余震序列仍将处于持续衰减的状态。     

基于自适应量子遗传算法对胶东半岛地区乳山震群重定位及构造特征分析

本文利用自适应量子遗传算法对山东胶东半岛乳山地区2013年10月至2015年9月年发生的1357次显著震群活动进行了重定位研究.自适应量子遗传算法具有效率高、搜索能力强等优点,利用自适应量子遗传算法进行地震重定位后大大改善了原地震定位的精度,研究结果表明均方根残差由重定位前的0.40 s减小到重定位后的0.22 s.重定位后的地震震中更集中,条带状更为清晰,总体呈NW向分布.震源深度主要集中在2~16 km范围内的中上地壳,占地震总数的95.8%.乳山震群的最大震源深度为23 km,推测该区地震活动的下界为23km,与华北地区脆韧性转化带相一致.综合乳山震群精定位结果、震群ML3.0级以上地震的震源机制解与区域构造特征,推测其发震构造为NW向近直立隐伏断层.     

伽师强震群活动过程的应力触发作用研究

2003年2月24日位于1997~1998年伽师震区东南约20km的新疆巴楚-伽师地区发生了MS6·8地震,其余震丰富、强度大。1997~1998年伽师强震群的发生是否会对2003年巴楚-伽师MS6·8地震产生触发作用?1996年阿图什发生MS6·7地震,时隔10个月距其70km处又发生了伽师强震群,1996年阿图什地震的发生是否有利于1997~1998年伽师强震群的发生?1997~1998年伽师震区接连发生9次6级以上地震,伽师强震群中各强震之间会产生怎样的影响?针对上述问题,本文结合伽师周围地区地震活动特征分析研究了自1996年阿图什MS6·7地震及1997~1998年伽师强震群至2003年巴楚-伽师MS6·8地震在整个伽师强震群活动过程中的应力触发作用。研究结果表明:1996年阿图什MS6·7地震在一定程度上有利于1997~1998年伽师强震群的发生;伽师强震群中先发生的6级地震产生的累加静态库仑破裂应力变化对后续6级地震有一定触发作用;1997~1998年伽师强震群折合为1次地震产生的静态库仑破裂应力变化表明,其对2003年巴楚-伽师MS6·8地震触发作用明显。     

基于ETAS模型对三峡库区流体触发微震活动的定量检测

针对ETAS模型参数估计方法(MLE)中的初值敏感性问题,提出GA+MLE算法,以GA结果作为MLE算法的初始输入,对结果进行精细计算.通过ETAS模型研究三峡库区微震活动在快速加载及缓慢卸载两种状态下的流体触发、地震自激发及微震活动衰减特征,讨论库水渗透及加卸载过程的可能影响.结果显示:(1)库水快速加载阶段ETAS模型参数μ、α、p及流体触发地震所占比例R_b均显示由小变大、又由大变小的变化过程,但p值的统计差异不显著;在库水缓慢卸载阶段,μ与R_b持续减小;(2)平均来看,库水快速加载阶段流体对微震活动显示较强的外因触发作用,同一条件下序列地震自激发明显增强、衰减相对较慢;水位缓慢卸载阶段,流体对地震活动的触发影响相对较弱,地震自激发不强、衰减相对较快;(3)分阶段来看,蓄水初期库水作用对微震活动的外因触发影响较弱,随库水位的升高及作用时间的增长,流体渗透逐渐发挥作用,孔隙压逐渐增大,流体外因触发作用明显增强,大多数微震活动缘于流体的直接触发(R_b≥95%);足够长的时间之后,由于地下数公里范围在新的载荷及渗透条件下趋于新的平衡,流体渗透影响趋于稳定,孔隙压趋于常数,孔隙压变化趋于0,流体对微震活动的触发作用逐渐减弱.     

ETAS Model Analysis on the Chang Island Earthquake Swarm in Shandong Province,China

Influenced by the layout of seismic network and the location of earthquakes, earthquake catalogs are often incomplete; such incompleteness of earthquake catalogue directly affects the analysis of sequence activity characteristics. In this paper, the GPU-acceleration-based g template matching method is used to scan the continuous waveforms of Chang Island earthquake swarm in Shandong Province from February 9 to August 20, 2017. In total, 15,286 earthquakes events were detected, which was more than 6 times compared with those in network catalogue and thus reduced the magnitude of completeness from 1.0 to 0.5. Based on the intergrated catalogue of earthquakes, the characteristics of Chang Island earthquake swarm were then analyzed using the Epidemic Type Aftershock Sequences (ETAS) model. The stochastic components in the ETAS model are used as a proxy for possible earthquake triggered by external forces (fluids). The results show that the proportion of earthquakes triggered by external forces of Chang Island swarm increases gradually (from 31.9% to 63.5%) and then decreases. The latter stage of swarm development is mainly affected by the self-excitation of earthquakes,suggesting that the fluids play an important role in the development of the Chang Island swarm. However, the triggering intensity of fluids to microseismicity is divergent in different periods, which may be related to the process of fluid permeation.     

山东乳山震群剪切波分裂参数的时间演化特征分析

2013年10月1日山东乳山发生M_L3.8地震后, 该地区的地震活动呈现出小震群特征, 且持续至今, 其中2014—2015年先后发生了4次M_L4.1—5.0显著性地震, 造成了较大的社会影响． 本文利用山东数字地震台网中乳山台记录的地震波形资料, 测定了来自乳山震群中224次小地震的剪切波分裂参数． 研究结果表明: 快剪切波的偏振优势方向与山东半岛地区的主压应力方向基本一致; 剪切波分裂时间延迟在这4次显著性地震发生前后均产生明显的变化, 分裂时间延迟平均在震前1个月左右开始出现升高异常, 在震前约12天出现下降异常变化． 这些特征均可作为利用应力进行地震预测的前兆指标．      

乳山震群震源区地壳速度结构初步研究

运用距离乳山震群最近的乳山台2011-2014年远震波形资料,计算接收函数,确定震群震源区及邻近区域的地壳厚度和波速比。结果显示：乳山台下方各个方位的接收函数差异比较大,地壳速度结构呈现横向非均匀性;震源区与邻近区域存在明显差别,邻近区域的中、下地壳存在明显的高速区,震源区中下地壳中存在明显的低速区;震群中M_L3.0以上地震基本发生在高低速交界处。据此推断,乳山震群可能是由于中下地壳小范围内的物质的不均匀性导致上地壳破裂。     

Earthquake activity related to the 1991 eruption of the Hekla volcano,Iceland

The 1991 eruption of the Hekla volcano started unexpectedly on 17 January. No long-term precursory seismicity was observed. The first related activity was a swarm of small earthquakes that began approximately half an hour before the eruption. Intensive seismicity, both earthquakes and volcanic tremor, accompanied the violent onset of the eruption. Almost 400 events up to M_L magnitude 2.5 were recorded during the first few hours. During the later phases of the eruption, the earthquake activity was modest and the main volcano-related seismic signal was the persistent volcanic tremor. The tremor died away, together with the eruption on 11 March, and Hekla was seismically quiet until the beginning of June 1991, when a sudden swarm of numerous small shallow earthquakes occurred. This activity is atypical for Hekla and is interpreted to be a failed attempt to resume the eruption.     

乳山地震序列区域台网及台阵定位结果对比

精确定位的活动图像为了解断层产状和深部构造提供了重要基础信息。本文采用2014年5月7日至2015年12月31日期间山东地震台网及乳山台阵记录的乳山地震序列M_L ≥ 1.5级地震进行双差定位对比研究。定位结果显示:山东地震台网记录的地震经精定位后,震源位置呈现北西向（约315°）展布,剖面上地震分布较为均匀,震源深度3-11km。乳山台阵记录的地震经精定位后,震源位置呈现北西西向（约290°）展布,在空间上多处相对集中,体现了序列空间分布的丛集特征;剖面中心位置地震明显较少,此处似乎存在一凹凸体,序列地震基本发生在凹凸体的周围,震源深度集中分布在4-8km。从已有震源机制解、台站布局、精定位残差、现场调查等多方面综合分析认为,乳山台阵精定位结果更加准确。     

2019年6月17日四川长宁6.0级地震序列活动特征

2019年6月17日, 四川长宁发生6.0级地震。在地震发生后四个月内, 震源区地震活动呈现出频度高、 强度大、 衰减慢的特点。在此次震群的发展演化过程中, 跟踪研究其余震序列活动特征, 包括描述序列发展过程中大小地震比例关系及应力变化的 b值, 对于监视和分析地震危险性具有重要意义。本文在对地震序列进行精确重定位的基础上, 利用长宁地震前后研究区的地震目录, 计算了当地b值时空分布。b值空间分布表明, 在长宁M6.0地震前震源附近b值明显低于周围; 长宁M6.0地震后, 序列b值从东南向西北开始回升, 之后分布较为平均。b值时间过程表明, 在地震后, b值在短时间内降低到极低的水平, 然后开始回升; 这期间b值出现多次震荡, 强余震多发生在b值下降过程中。截至8月31日, 震源区的地震活动仍然非常活跃。     

Rushan earthquake swarm in eastern China and its indications of fluid-triggered rupture

An extraordinary earthquake swarm occurred at Rushan on the Jiaodong Peninsula from October 1, 2013, onwards, and more than 12,000 aftershocks had been detected by December 31, 2015. All the activities of the whole swarm were recorded at the nearest station, RSH, which is located about 12 km from the epicenter. We examine the statistical characteristics of the Rushan swarm in this paper using RSH station data to assess the arrival time difference, \(t_{{{\text{S}} \,-\, {\text{P}}}}\), of Pg and Sg phases. A temporary network comprising 18 seismometers was set up on May 6, 2014, within the area of the epicenter; based on the data from this network and use of the double difference method, we determine precise hypocenter locations. As the distribution of relocated sources reveals migration of seismic activity, we applied the mean-shift cluster method to perform clustering analysis on relocated catalogs. The results of this study show that there were at least 16 clusters of seismic activities between May 6, 2014, and June 30, 2014, and that each was characterized by a hypocenter spreading process. We estimated the hydraulic diffusivity, D, of each cluster using envelope curve fitting; the results show that D values range between 1.2 and 3.5 m²/d and that approximate values for clusters on the edge of the source area are lower than those within the central area. We utilize an epidemic-type aftershock sequence (ETAS) model to separate external triggered events from self-excited aftershocks within the Rushan swarm. The estimated parameters for this model suggest that α = 1.156, equivalent to sequences induced by fluid-injection, and that the forcing rate (μ) implies just 0.15 events per day. These estimates indicate that around 3% of the events within the swarm were externally triggered. The fact that variation in μ is synchronous with swarm activity implies that pulses in fluid pressure likely drove this series of earthquakes.     

Wavelet-based multifractal analysis of earthquakes temporal distribution in Mammoth Mountain volcano,Mono County,Eastern California

This paper presents a wavelet-based multifractal approach to characterize the statistical properties of temporal distribution of the 1982–2012 seismic activity in Mammoth Mountain volcano. The fractal analysis of time-occurrence series of seismicity has been carried out in relation to seismic swarm in association with magmatic intrusion happening beneath the volcano on 4 May 1989. We used the wavelet transform modulus maxima based multifractal formalism to get the multifractal characteristics of seismicity before, during, and after the unrest. The results revealed that the earthquake sequences across the study area show time-scaling features. It is clearly perceived that the multifractal characteristics are not constant in different periods and there are differences among the seismicity sequences. The attributes of singularity spectrum have been utilized to determine the complexity of seismicity for each period. Findings show that the temporal distribution of earthquakes for swarm period was simpler with respect to pre- and post-swarm periods.