泰安-忻州剖面S波分裂计算及介质各向异性与深部构造相关性探讨

利用深地球测深资料进行Ｓ波震相的有效识别和Ｓ波分裂参数计算方法,对泰安－－忻州剖面Ｓ波资料的计算分析,得到了该区域地壳介质向各异性、区域应力场方向异常的可靠证据。与震源机制解及深部的构造结构对比分析表明了Ｓ波传播和Ｓ波偏振异常的超壳断裂带和深部构造活动密切相关,表明测深资料Ｓ波分裂研究了对了解介质各向异性构造活动特征,分析地壳介质属性了解其动力学特征是十分重要的。     

Shear wave splitting analysis of local earthquakes from dense arrays in Shimian,Sichuan

The Shimian area of Sichuan sits at the junction of the Bayan Har block, Sichuan-Yunnan rhombic block, and Yangtze block, where several faults intersect. This region features intense tectonic activity and frequent earthquakes. In this study, we used local seismic waveform data recorded using dense arrays deployed in the Shimian area to obtain the shear wave splitting parameters at 55 seismic stations and thereby determine the crustal anisotropic characteristics of the region. We then analyzed the crustal stress pattern and tectonic setting and explored their relationship in the study area. Although some stations returned a polarization direction of NNW-SSE, a dominant polarization direction of NW-SE was obtained for the fast shear wave at most seismic stations in the study area. The polarization directions of the fast shear wave were highly consistent throughout the study area. This orientation was in accordance with the direction of the regional principal compressive stress and parallel to the trend of the Xianshuihe and Daliangshan faults. The distribution of crustal anisotropy in this area was affected by the regional tectonic stress field and the fault structures. The mean delay time between fast and slow shear waves was 3.83 ms/km, slightly greater than the values obtained in other regions of Sichuan. This indicates that the crustal media in our study area had a high anisotropic strength and also reveals the influence of tectonic complexity resulting from the intersection of multiple faults on the strength of seismic anisotropy.     

Upper crustal deformation characteristics in the northeastern Tibetan Plateau and its adjacent areas revealed by GNSS and anisotropy data

The northeastern part of the Tibetan Plateau is a region where different tectonic blocks collide and intersect, and large earthquakes are frequent. Global Navigation Satellite System(GNSS) observations show that tectonic deformation in this region is strong and manifests as non-uniform deformation associated with tectonic features. S-wave splitting studies of near-field seismic data show that seismic anisotropy parameters can also reveal the upper crustal medium deformation beneath the reporting...     

腾冲地区近震S波分裂研究

本文利用布设在云南腾冲地区的15个固定和流动地震台站记录的近震波形数据,采用剪切波分裂分析方法得到了593对高质量的各向异性分裂参数.结果显示,腾冲火山区地震台站下方的近震各向异性的慢波延迟时间为0.02~0.37 s,平均延迟时间0.2 s.结合已有接收函数地壳各向异性研究结果,推测研究区地壳各向异性的主要贡献源自中上地壳.研究区不同台站的快波偏振方向变化很大,似乎反映了构造和区域应力场的共同作用.其中腾冲火山断裂西侧多数台站的快波偏振方向呈近N-S向,而东部多数台站的快速偏振方向呈NE-SW向,与区域主压应力方向一致,暗示研究区中上地壳各向异性主要是受主压应力引起定向排列的裂隙所致.基于近震走时得到的研究区平均VP/VS为1.68,推测腾冲火山区地壳应力场的局部变化可能与上地壳中富含气体的中酸性岩浆膨胀活动有关.另一方面,在腾冲火山区外围个别台站(MIZ、MZT)观测到了快波偏振方向与主压应力、已知断层等构造走向不一致的现象,暗示其各向异性是构造或构造和区域应力场共同作用的结果.     

乌海地区剪切波分裂研究

根据乌海地区构造环境,采用SAM方法研究乌海地区地壳各向异性特征,使用乌海地震台2014年1月至2020年6月数字地震波形进行分析。根据65个有效地震记录,得到乌海地区剪切波分裂参数,其中快剪切波平均优势偏振方向为NE63.1°±46.4°,慢剪切波平均时间延迟为（1.13±0.66）ms/km。乌海地震台快剪切波偏振显示出4个优势偏振方向,分别为NE、EW、NNE、NNW向。将得到的各向异性结果与研究区应力场和地质构造进行分析,认为研究区周边复杂的剪切波分裂变化是主压应力场、原地主压应力、断裂带分布共同作用的结果。     

剪切波分裂揭示的青藏高原上地壳地震各向异性基本特征

青藏高原整体隆升,构造运动与介质变形强烈,然而由于地震观测数据不足,青藏高原内部上地壳各向异性研究一直是一个空白.本研究使用西藏地区的地震台网(2009年5月—2017年5月)的观测资料,利用剪切波分裂研究青藏高原上地壳地震各向异性特征.由于青藏高原固定地震台站分布稀疏,可用于进行剪切波分裂研究的近场地震事件记录稀少,本研究采用地震事件的单台定位技术,对公开的地震目录里没有震源深度数据的地震事件进行震源位置约束,并引入微震模板匹配定位方法,对连续地震波形进行检索,识别出地震目录里遗漏的新的微震(小地震)事件波形.微震识别获得的新地震事件记录是地震目录里报告的地震事件记录的大约6倍,用于补充研究区的剪切波分裂数据分析.通过数据分析,对比快波偏振方向,证实微震识别获得的数据极大地增加了有效数据的数量,提高了结果的可靠性.研究结果表明,雅鲁藏布江缝合带与班公—怒江缝合带之间的拉萨地块东部地区,台站的快剪切波(快波)偏振方向主要受区域应力场影响,快波偏振方向主要是NS或NNE方向,表明了区域最大主压应力方向;但个别地震台站(当雄台)快波偏振方向受原地主压应力影响,其快波偏振方向既不平行于断裂走向也不平行于区域主压应力方向,揭示出地壳介质的局部变形导致的局部应力方向不同于青藏块体里的其他地区.研究区西部的改则、普兰和研究区北部的双湖,快波偏振方向显示与断裂等构造走向一致的特点.研究区东部的昌都和察隅,快波偏振方向除了与断裂走向(或构造线)一致,还与地表运动的方向相同,揭示了青藏块体东部的深部物质可能的运移方向.这个现象虽然还需更多的研究证实,但这个发现的重要启示是,地震各向异性结合地表变形可用于探讨地壳深部物质的运动.     

四川地区Sn波偏振

本文分析了１９９４年、１９９５年成都遥测地震台网实时处理系统记录的５０多个ＭＬ３．０～４．０级地震的Ｓｎ波偏振，研究这一地区地壳介质的各向异性．结果表明，在短周期三分向地震图上，对来自不同传播方向的，有可靠到时的Ｓｎ波偏振是一致的，其优势取向与其它方法观测的这一地区最大水平主压应力方向相同。这意味着，这一地区地壳介质存在地震波各向异性。     

基于地壳介质各向异性分析青藏高原东北缘构造应力特征

青藏高原东北缘由于受到多个构造块体的共同约束,表现出复杂的地球物理特性和地质特性,本文利用甘肃数字地震台网(2001-2008年)的观测资料,采用系统分析方法(SAM),进行地壳剪切波分裂分析,获得研究区内18个台站共1005条记录的剪切波分裂参数.研究结果表明,青藏高原东北缘介质各向异性在空间上存在差异,慢剪切波延迟时间表明了地壳介质各向异性的强弱变化特征,快剪切波平均偏振方向则反映了本区区域构造应力的空间变化特征.分析认为,祁连山-河西走廊活动构造区直接受青藏地块与阿拉善地块间相互作用,与青藏地块构造应力一致;甘东南活动构造区的应力环境主要受到内部活动断裂的共同作用,具有局部构造应力的特征.     

中国地震科学台阵两期观测资料近场记录揭示的南北地震带地壳剪切波分裂特征

利用中国地震科学台阵第一期(2011-01-2014-06)及部分中国地震科学台阵第二期(2013-02-2015-12)的流动地震台阵记录到的小震波形资料,运用剪切波分裂系统分析(SAM)方法,分析南北地震带的地壳各向异性,对剪切波分裂参数所反映的区域应力环境及构造特征,以及区域内主压应力方向与断裂分布的关系展开讨论.研究结果表明,南北地震带快剪切波偏振方向自北向南由NE向逐渐转变为NNW向,与南北地震带区域主压应力的方向变化具有一致性.区域内分布的大量NE及WNW或NW向断裂构造同样对快波偏振方向有比较大的影响,位于走滑断裂附近的台站,其快波方向与断裂走向大致平行,部分位于走滑断裂附近的台站其快波方向几乎垂直于断裂走向,而与构造应力场方向一致性较好.个别台站表现出复杂快波优势方向特征,反映出研究区内构造环境的复杂性.慢波时间延迟结果显示,南北地震带南段的平均时间延迟高于北段,反映了受印度板块和欧亚板块的碰撞挤压作用,南段地壳介质各向异性程度更大,构造变形更加剧烈.对比南北地震带上地幔各向异性特征,推测在川滇菱形块体内部可能存在复杂的壳幔耦合现象,地壳剪切波分裂除了反映区域应力特征,还可以揭示出区域构造信息.     

首都圈地区横波分裂与地壳应力场特征

利用宽频带流动地震台阵和首都圈固定台网记录到的近震波形数据,研究了首都圈地区（386°N～410°N,〖JP〗1150°E～1197°E）的横波分裂,给出了快波偏振优势方向的场分布,讨论了首都圈地区的应力场特征. 在此基础上,采用二维线弹性有限元数值模拟方法,探讨了断层不均匀滑动对区域构造应力场的影响. 结果表明：（1）首都圈地区的应力场整体特征表现为NE向的背景应力场和受张家口-蓬莱断裂带控制的NW向的局部应力场;（2）在研究区域的西半部分和中部,最大主压应力方向为NE60°～70°,在唐山大震区及其东部区域,最大主压应力方向近WE向;（3）首都圈地区的局部应力场最大主压应力方向比较一致,基本上都与张家口-蓬莱断裂带走向平行,为120°～130°;〖JP2〗（4）首都圈区域内断层的存在及其郴均匀滑动是研究区内出现大量局部应力场的一个重要原因,张家口-〖JP〗蓬莱断裂带对首都圈局部应力场起着重要的控制作用.      

龙门山断裂带北段南坝地区上地壳S波分裂特征

基于汶川科钻4号井孔（WFSD-4）附近的较小尺度的南坝微震台阵以及较大尺度的川西流动台站和区域台网的固定台站记录到的近震波形资料,通过横波窗内的S波分裂计算,分析了龙门山断裂带北段南坝地区的上地壳介质各向异性特征,并对区域应力场及构造特征展开讨论.S波分裂计算的结果显示研究区快波偏振方向主要表现为NE-NEE向,与北川断裂的走向一致,也与区域主压应力方向一致.小尺度密集分布的南坝微震台阵的计算结果进一步显示,靠近北川断裂的台站,其快波偏振方向与断裂走向一致,而距北川断裂较远的西北部台站的快波偏振方向与断裂走向不一致,反映了上地壳各向异性特征与地表的活动断裂结构密切相关.从南坝微震台阵的归一化时间延迟随时间的变化情况可以发现,在一个震中位于台阵布设范围内的地震事件发生前后,时间延迟有明显的变化,表明时间延迟随时间变化较为敏感,地震的能量影响了介质的性质.对比龙门山断裂带中段的科钻3号井孔周边地区的S波分裂计算结果,归一化时间延迟与本文结果一致,表明龙门山断裂带中段和北段的上地壳介质各向异性强度基本相同.     

基于地壳介质各向异性分析湖北及周边地区应力特征

利用湖北及周边地区数字地震台网2007年12月1日—2013年12月31日的地震观测波形资料,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了该地区18个数字地震台站的快剪切波偏振结果。结果表明,湖北地区少部分地震存在S波分裂现象,18个台站的快剪切波偏振优势方向为NE、近NS方向,并无明显的第一优势偏振方向,说明该区台站应力场可能为区域构造背景应力环境与局部断裂诱导的各向异性综合效应;复杂的局部构造会影响剪切波分裂结果,造成偏振优势方向与主要活动断裂走向不一致或与区域主压应力相差较大的现象。     

鄂尔多斯块体西侧地壳各向异性初步研究

利用宁夏区域台网记录的2009年1月至2014年9月的近场小震波形资料, 使用剪切波分裂系统分析方法SAM方法, 对位于青藏高原东北缘的鄂尔多斯块体西侧进行了地壳各向异性研究, 共得到7个台站记录到的19条有效数据。 研究发现, 受复杂的局部构造、 应力场及断裂分布的影响, 研究区地壳各向异性在空间分布上呈现出分区性特点。 受区域构造应力场的控制, 台站的快剪切波偏振方向与区域构造应力的主压应力方向基本一致。 在构造上, 大致以中部的三关口—牛首山NNW向断裂为界, 可以分为南北两部分。 本研究显示, 以快剪切波偏振方向空间分布特征为划分依据, 大致以37°N为界划分南北部, 北部区域的快剪切波偏振方向为近N-S向, 与按构造划分的青藏高原东北缘—鄂尔多斯块体西侧北部区域主压应力场一致; 南部区域的快剪切波偏振方向为近E-W向, 同样与按构造划分的区域主压应力场一致。     

蒙古中南部地区地壳各向异性及其动力学意义

利用蒙古中南部地区布设的69套宽频带数字地震仪2011年8月—2013年7月记录的远震事件,使用时间域反褶积方法提取接收函数,并挑选高质量Pms震相,通过改进的剪切波分裂方法对研究区地壳各向异性参数进行了研究,最终获取了1473对各向异性参数.经过统计分析,有48个台站可以归纳出两个方向的各向异性,11台站得到单个方向的各向异性,而剩余10个台站各向异性方向比较发散.结果显示,各向异性在蒙古中南部地壳中呈不均匀分布,有54个台站得到了NE-SW向各向异性,快波偏振方向平均值为N58°E±16°,与最大水平主应力σHmax方向和区域内主要断层走向一致,说明这部分地壳各向异性的主要成因存在于上地壳,可能与流体填充的微裂隙有关.而NW-SE向各向异性在53个台站被观测到,各向异性方向变化范围平均N132°E±16°,与研究区大部分SKS分裂快波方向具有较好的一致性,说明下地壳成岩矿物晶体定向排列是各向异性的主要成因.研究区地壳各向异性的分层特征总体上支持岩石圈受到NE-SW向挤压的动力学模型.     

Shear-wave splitting in the crust beneath the southeast Capital area of North China

This study focuses on the southeast Capital area of North China (38.5–39.85° N, 115.5–118.5° E). Shear-wave splitting parameters at 20 seismic stations are obtained by a systematic analysis method applied to data recorded by the Capital Area Seismograph Network (CASN) between the years 2002 and 2005. Although some differences in the results are observed, the average fast-wave polarization is N88.2° W ± 40.7° and the average normalized slow wave time delay is 3.55 ± 2.93 ms/km. The average polarization is consistent with the regional maximum horizontal compressive stress and also with the maximum principal strain derived from global positioning system measurements in North China. In spite of the uneven distribution of faults around the array stations that likely introduce some amount of scatter in the shear-wave splitting measurements, site-dependent polarizations of fast shear wave are clearly observed: in the northern half of the study area, the polarizations at CASN stations show E–W direction, whereas in the southern half the polarizations exhibit a variety of possible azimuths, thus suggesting dissimilar stress field and tectonic frame in both areas. Comparing the splitting results with those previously obtained in the northwest part of the region, we find a difference in polarization of about 20° between the southeast and northwest parts of the Capital area; also, in the southeast Capital area the average time delay is smaller than in the northwest Capital area, thus making clear that the magnitude of crustal seismic anisotropy is not the same in the two zones. Being the shear-wave splitting polarizations in the southeast Capital area, which lies on the basin, clearly different from the observed polarizations in the northwest Capital area, where uplifts and basin converge, it is quite evident that the shear-wave splitting results are consequence of the tectonics and stress field affecting the two regions.     

四川区域地震台网的剪切波分裂研究

通过对成都数字地震台网2000年5月1日——2006年12月31日6年多资料的分析,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川地区8个地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明,四川地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向,大多数与对选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,或与区域主压应力方向一致. 但复杂的局部构造会影响剪切波分裂结果, 造成台站的快剪切波偏振优势方向与主要活动断裂走向不一致, 或与区域主压应力相差较大的现象.      

2013年芦山MS7.0地震序列S波分裂特征

本文测定了2013年4月20日芦山M_S7.0地震震源区及其附近台站的S波分裂参数,包括快波偏振方向和慢波延迟时间,最终得到了40个台站的S波分裂结果．结果显示:在地震主破裂区内观测到的快波优势取向为NE向,与余震分布的长轴方向一致;位于双石—大川断裂以西台站的快波偏振优势方向为NW向,与区域最大主压应力轴方向一致;位于荥经断裂附近台站的快波偏振优势方向为NW向,与该断裂走向一致．快波偏振优势方向随时间的变化结果显示:主震前位于地震破裂区附近的TQU和BAX台站的快波偏振优势方向均呈NE向;主震后TQU台站的快波偏振优势方向为近EW向,而BAX台站的快波偏振优势方向则不突出,反映出芦山地震主震前快波偏振方向受控于龙门山断裂带,而主震后受构造应力场的作用更加明显．此外,各台站的慢波延迟时间为1.25—5.40ms/km,在余震覆盖密集区域,台站的慢波延迟时间均大于3.0ms/km,反映出震源区的各向异性程度较强．芦山主震后,各台站的延迟时间随时间变化持续减小,反映出震源区地壳应力随余震活动逐渐减小．      

山东及邻区地壳介质剪切波分裂研究

采用山东地震台网记录到的近场源地震波形数据,基于剪切波分裂研究,获得山东地区多个台站的剪切波分裂参数。研究结果表明,快剪切波偏振优势方向反映了该地区构造应力空间分布特征,CHD台和LIS台显示出两个优势偏振方向,揭示山东地区地壳介质各向异性受到区域背景应力及局部断裂构造的双重制约。     

紫坪铺水库水位变化对剪切波分裂参数的影响

本文通过对2006—2009年四川紫坪铺水库库区8个地震台站记录的地震事件,采用剪切波分裂方法获得了水库库区剪切波分裂参数,并结合地震活动性与水库水位之间的变化关系,分析了紫坪铺水库库区地壳应力的变化特征.剪切波分裂结果显示该研究区域快波偏振方向有两个,分别为北东向和北西向,充分体现了紫坪铺水库地区地壳应力是由北西向的区域主压应力与南东走向的龙门山断裂带综合作用的结果.慢波延迟时间平均值为5.8ms·km-1,慢波延迟时间较大的地区位于库坝和库尾,分别是水库蓄水排水引起地壳应力变化最大的区域.对比慢波延迟时间的变化和水库水位的变化显示了慢波延迟时间与水库水位之间的一致变化关系,揭示了水库的蓄水排水对地壳应力的影响.     

青藏高原东南缘基于程函方程的面波方位各向异性研究

青藏高原东南缘作为高原物质侧向挤出的前沿地带,是研究岩石圈变形机制、高原物质侧向逃逸和深部动力学等科学问题的关键地区之一.本文利用研究区内540个宽频带流动地震台站记录的远震面波资料,基于程函方程面波层析成像方法获得了青藏高原东南缘周期14~80 s瑞利面波相速度和方位各向异性分布图像.结果显示：14~20 s周期内,面波方位各向异性分布与断裂带的走向和最大主压应力的方向密切相关,可能受到了断裂带和区域构造应力场的共同作用.川滇菱形块体的北部次级块体及丽江—小金河断裂带附近随着面波周期的增加,各向异性快波方向从NS向逐步转变为NE-SW方向,并与断裂带大致平行,而其以南的攀枝花附近表现为高相速度和弱各向异性的特征.我们推测,在川滇菱形块体北部存在明显的下地壳流,流动方向与块体向南的挤出方向基本一致,该地壳流受到攀枝花附近的高速、高强度坚硬块体阻挡,其前缘向西南方向流动.川滇菱形块体中部地区由于坚硬块体的存在,下地壳没有明显的通道流.在红河断裂以西地区,30~60 s周期范围的面波各向异性快波方向和红河断裂大致平行,推测可能与渐新世至中新世早期印支地块向南东方向的挤出密切相关.研究区东北部,四川盆地南缘地壳各向异性以NE-SW和NEE-SWW向为主与SKS快波方向明显不同,推测主要与该地区地壳的早期构造变形有关同时也说明SKS各向异性主要来自上地幔介质;在研究区南部104°E以西的中长周期面波各向异性方向与SKS分裂研究获得的近EW快波方向基本一致,但在104°E以东地区面波各向异性较弱且快波方向与SKS的观测结果存在明显差异,我们推测东部SKS各向异性来源深度至少在150 km以下.