夏威夷冒纳罗亚和基拉韦厄火山下地壳岩浆源在成像

使用三维地震Ｐ波走时层析成像技术对夏威夷冒纳罗亚和基拉韦厄火山下地壳岩浆源进行了成像,火山山顶和裂缝带下面地壳上部９ｋｍ的高波速体与高磁强度带相关,可以解释为固结辉长岩－超铁镁质堆积岩。从此堆积岩而推导出地表的火山作用,具有高波速特征的地区靠近裂缝带,这与火山侧翼的仍扩张模型相一致。     

所有的地震都去哪儿了？

所有的地震都去哪儿了？莫纳斯特尔斯基地震学家感到疑惑的是为什么夏威夷的基拉韦亚火山变得平静了。频繁的雷电和咆哮的大风过后，天空一片阴暗，预示着一场大暴雨即将来临。然而，就在暴雨之前的瞬间，狂风突然停止———暴雨前的平静。地震学家对地震这种现象有自己的...     

逆冲和消减地震的应力触发及圣安德烈斯南部及其邻区逆冲和走滑断层的相互作用

指出逆冲地震的触发、抑制和丛集的主要特性可以用库仑破裂应力变化来解释。解释中我们采用了一套代表模型及详细实例。虽然地表破裂的逆冲断层使得大部分周围地壳的应力降低，但逆冲盲断层的滑动却使得某些附近区域，特别是震源断层上方的应力增加。这样逆冲盲断层可以触发浅部次生断层的滑动，并产生广泛分布的余震。短逆冲破裂对于触发大小相差不多的邻近逆冲断层特别有效。我们的计算结果表明，在加利福尼亚中部连续的逆冲序列中，1983年Mw6．7级科林加地震使得1983年Mw6．0级努涅斯地震和1985年Mw6．0级凯特尔曼山地震破裂与库仑破裂应力分别接近了10bar和1bar。理想化的应力变化计算与伴随大逆冲事件的地震活动性分布一致，这与前人的研究结果是一致的。俯冲带破裂的计算结果促使了俯冲前缘隆起发生正断层事件，并有利于地震破裂带周围及其下倾延伸区发生逆断层事件。这些特性在1957年Mw9．1级阿留申地震和其他大逆冲地震是明显的。我们进一步研究了能得到详细滑动模型的1960年Mw9．5和1995年Mw8．1级智利地震引起的破裂面上的应力变化。计算的库仑破裂应力增加为2-20bar，与余震地点和震后滑动密切相对应，而应力降低10bar的地区余震缺失。我们也提出主走滑系统的滑动调制了附近逆冲和走滑断层的应力。我们计算得到圣安德烈斯断层上1857年Mw7．9级蒂洪堡地震以及后续震间滑动使得科林加断层接近破裂约1bar，但抑制了全部海岸山岭的逆冲断层。1857年的地震也促使于1952年发生Mw7．3级科恩县地震的怀特沃尔夫逆冲断层接近破裂约10bar，但抑制了自1857年以来从来没有破裂的左旋加洛克断层上的滑动。于是我们有充分理由认为，应力转移在很宽的时间和空间尺度上对逆冲断层的地震活动性有控制作用。     

断层横向构造在逆冲型地震破裂中的作用——以汶川地震小鱼洞断层为例

大地震破裂大多由横向构造(如阶区、弯曲和分叉)所分割的多个段落组成.2008年5·12汶川地震破裂沿北东走向上穿过了多个横向构造部位,特别在震中北东45 km的位置,小鱼洞断层、北川断层和彭灌断层三者之间呈现复杂的断裂切割相交关系.复杂断层几何结构对破裂的扩展是有抑制还是促进的作用？在相交的断裂段之间是否存在最优的破裂顺序？本文以库仑应力分析为手段,探讨在汶川同震破裂初始30 s内,破裂在多分支断裂中选择扩展路径时的可能应力相互作用.库仑应力分析显示:如果北川断层先发生破裂,其滑动对小鱼洞断层和彭灌断层均产生强烈负应力的抑制作用,而彭灌断层的滑动却反而对小鱼洞断层和北川断层浅部有强烈正应力的促进作用.因此,从准静态应力分析角度,彭灌断层先于北川断层发生破裂的可能性较大,这一破裂顺序与小鱼洞断层参与同震破裂过程的事实相符.此外,小鱼洞断层在链接北川和彭灌断层的同震位移中可能起到桥梁作用,但非静态应力的影响.横向构造在逆冲型地震破裂扩展过程中起到的牵引作用使得逆冲型地震破裂能够比走滑型地震跨越更宽的阶区.横向构造是逆冲断裂带内广泛发育的构成单元,因此在地震危险性分析的最大潜在震级测算中应该考虑其作用.     

腾冲火山区微震类型与波谱分析

利用腾冲火山地区流动数字化地震台网的微震资料,对发生于火山区内及附近地区的24个微小地震事件进行波谱分析.采用布龙模式计算震源参数.研究这些微震震源参数,显示位于火山区南部的热海和马鞍山一带应力降较高,平均达41 bar,其它地区应力降较低,平均在0.1～4bar之间.反映了该地区应力场背景较高,主要以小震群、微破裂及汽爆等方式释放应力.通过对微地震记录事件的时域和频域分析,将腾冲火山地区微地震事件划分为四个类型,即包络型、汽爆型、高频型和震群型.     

2003年2月24日新疆巴楚-伽师6.8级地震发震构造

2003年2月24日发生在新疆塔里木盆地的巴楚-伽师6.8级地震可能是1997—1998年伽师强震群的继续,但其震源机制解、破裂过程与1997—1998年的强震群有一定的差别。从地震重新定位的结果看,巴楚-伽师6.8级地震与塔西南坳陷东侧麦盖提斜坡带上发育的一组NWW向隐伏逆断层有关,地震宏观考察①所发现的与构造变形有关的地裂缝也与这一隐伏断层带的位置相吻合,等震线形态与隐伏断层带的走向一致,极震区的形态与断层的破裂方向基本一致。这些均表明这次地震是盆地内一条近EW向北倾逆断层自NW向SE由深至浅破裂的结果     

腾冲炎山区微震类型与波谱分析

利用腾冲火山地区流动数字化地震台网的微震资料,对发生于火山区内及附近地区的２４个微小地震事件进行波谱分析。采用布龙模式计算震源参数。研究这些微震震源参数,显示位于火山区南部的热海和马鞍较高,主要以小震群、微破裂及汽爆等方式释放应力。通过对微地震记录事件的时域和频域分析,将腾冲火山地区微地震事件划分为四个类型,即包络型、汽爆型、高频型和震群型。     

用数字记录资料测定腾冲火山区的微震参数

利用数字化地震记录资料 ,测定了腾冲火山及其周围地区的地震基本参数 ,结果表明 ,腾冲火山区内的地震活动以微震为主 ,震级多数在 1～ 2 5级之间 ,且地震活动频度低 ;而周围地区的构造地震活动频繁 ,且强度大。在腾冲火山区内地震活动的空间分布也表现出明显的非均匀性 ,以腾冲县城以北 (即 2 5°N以北 )的火山区内地震活动少 ,而县城以南的火山区 (热海热田地区 )微震活动相对多 ,且以微震群的形式发生。根据C F Richter震级标度测定的震级结果 ,火山区的微震活动事件可达 0 4震级单位。震源深度的定位结果给出 ,火山地区的微震震源深度绝大多数在 1～ 6km的范围 ,属于典型的浅源地震 ,而周围地区构造地震的震源深度多多数大于 2 0km。腾冲火山区的微震活动分布、地震强度、及震源深度特征所表现的现象可能与地下岩浆体活动相关 ,显示了与火山热物质孕震机理有关的明显特征。     

铲形逆断层和平行逆断层体系的破裂特征——以龙门山断裂带中段为例的数值模拟

汶川地震是有地震历史记载以来首次发生在大陆内部的高角度8级逆冲强震,给板内逆冲强震研究提供了许多新的课题。论文主要开展了以下两方面的研究:(1)近地表陡倾角铲形逆断层的破裂特征研究。基于龙门山断裂带中段动力学背景建立有限元模型,系统地研究近地表陡倾角铲形逆断层(本文所称近地表陡倾角铲形断层,要求近地表倾角至少≥65°)的破裂特征,并探讨了汶川地震逆冲滑动量随深度分布形态所可能蕴含的地壳信息。对于近地表陡倾角铲形断层,在断层倾向的高强度挤压下,断层近地表部分对逆冲破裂和滑动有一定的阻碍作用;铲形断层的近地表倾角越陡,陡倾角部分的深度范围越大,断层近地表部分对逆冲破裂和滑动的阻碍作用会越明显;近地表陡倾角的铲形断层形态和巴颜喀拉块体的高强度挤压很可能是形成汶川地震逆冲滑动量随深度分布形态的重要原因,无地表破裂的前期地震并不是造成汶川地震滑动量随深度分布特征的必要条件。(2)平行逆断层体系中断层活动之间的相互影响研究。讨论了分布距离对平行逆断层地震活动规律的影响,并定量地评估了汶川地震中前山断裂同震逆冲破裂对中央断裂逆冲破裂释放的影响。同震破裂实验结果显示:在同震逆冲破裂中,前山断裂和中央断裂的破裂释放之间有一定的替代关系;汶川地震中,由于前山断裂发生同震逆冲破裂,中央断裂相应段落逆冲破裂释放很可能降低了约10%,减少的标量地震矩约为9.54×1018 N·m。平行逆断层长期挤压破裂实验结果显示:在龙门山断裂带的动力学环境和浅层构造背景下,当平行逆断层之间的距离在20km以下时,两条平行逆断层会在破裂释放上形成主次关系,距离越短,主次关系越显著;两条平行逆断层之间发生同步逆冲破裂的比例很低,受平行逆断层之间距离的影响也很小;两条平行逆断层之间发生同步地表逆冲破裂的比例更低,在龙门山动力学机制和浅层构造背景下,距离在10~20km左右时,平行逆断层之间最容易发生同步地表逆冲破裂。结合龙门山断裂带中段的实验结果显示:后山断裂的地震活动很可能相对独立;12km的距离使得中央断裂和前山断裂之间发生同步地表逆冲破裂的风险相对较高,这很可能是导致汶川地震中出现同震地表破裂的一个重要原因。     

基于连续-离散单元法的汶川地震动力学二维自发破裂全周期模拟研究

首先利用地震地质调查、地震剖面探测结果对汶川地震的发震断层几何形态及周边块体介质参数进行约束,建立了3个包含有不同主断层的龙门山断裂带二维黏弹性有限元模型;然后基于连续-离散单元法对汶川地震的孕育与发生进行了全周期模拟,包括震间应力积累阶段、同震应力释放阶段及震后恢复调整阶段。模型对比研究结果表明,龙门山断裂带中由于断层几何结构及断层面剪切应力与正应力的综合作用,使得最先达到断层破裂准则阈值的灌县-江油断层率先破裂,初始破裂在深度15~20km处,破裂进一步传导至映秀-北川断层;同时由于灌县-江油断层与映秀-北川断层的破裂导致系统内应力大幅度降低,使得灌县-江油断层不具备产生同震破裂的应力条件。然而,尽管汶川-茂汶断层上的应力水平与汶川地震前相比有所减弱,但仍积累了较高的震间应力,可能预示其在汶川地震后具有较高的地震危险性。模拟结果还表明,铲型逆冲断层系统的深部断层破裂能够推动浅部高倾角区域发生被动破裂,因而其发震断层的倾角上限很可能比传统认识的大。     

数值模型显示的隐伏弯曲断层同震地表位移特征

余震精定位资料显示,芦山7.0级地震破裂面可能为弯曲程度较高的三维弯曲断层.相关研究显示,这种弯曲断层的位错方式和破裂面同震应力加卸载模式与普通平直断层有明显不同.文中采用无限半空间位错模型模拟显示,隐伏弯曲断层和平直逆断层引起的地表位移特征相似,但是弯曲断层引起的地表水平位移更接近区域整体的地壳缩短方向,缩短方向水平位移的量明显高于同等规模的平直逆断层,因此能更好地传递断层上盘大范围物质的水平运动.相对于平直断层,弯曲断层下盘水平位移随距离衰减十分明显.同等规模的弯曲断层导致的同震地表抬升小于平直逆断层或左旋逆断层引起的同震抬升,但能造成更明显的地表下降.由于地震规模较小,GPS等低密度空间分布的形变观测可能无法有效分辨芦山地震震源结构是否为弯曲断层.对震源结构的细节研究,还有待于利用高空间密度和高分辨率的形变观测资料.     

利用沿苏门答腊—安达曼消减系的震源持续时间检验断层带的变化

2004年12月26日在印度洋发生的苏门答腊-安达曼特大地震其强烈的震动和随之而来的海啸导致了大规模的破坏和大量人员伤亡。针对这一地震的一些研究提出不同的断层部分其破裂速度也不尽相同,沿1200km长的破裂长度观测到了快慢两种破裂速度。地震期间破裂速度的变化可能说明巨型冲断层摩擦条件沿走向的变化可能会影响到这个消减带上的其他地震。先前对全球消减带系所做的研究表明随深度而变的摩擦条件产生于沿断层带的不均匀介质条件。在环太平洋消减带的很多地区,沿着巨型消减冲断层的浅源地震较深源地震具有更长尺度的震源持续时间,可能是由于摩擦条件随深度变化所致。本文重点探讨苏门答腊～安达曼巨型冲断层上逆冲性质的地震,调查2004年Mw〉6．0级地震的余震以及在1992～2004年间该地区发生的地震。确定了这组地震的震源持续时间、深度和滑动分布以探索震源参数和摩擦条件沿走向和随深度而变化的可能性。这些地震的震源参数有随深度而变的迹象,较浅的地震持续时间更长,这与先前在全球范围的研究一致。由于先前大地震的震源参数与震后的相似,所以这种关系没有明显的时间变化。沿走向的模式显示出破裂带南部几个地震有持续时间长的特征,但是没有破裂带北部缓慢破裂的强有力证据。断层带特征的任何长期变化不大可能影响2004年地震可能的缓慢破裂过程。     

中国北天山褶皱逆冲带2016年MW6.0呼图壁地震—盲逆冲和上覆褶皱地震

2016年呼图壁M W6.0地震发生在中国天山褶皱逆冲带北部。然而,由于震级小、震源深且无地表破裂,2016年呼图壁地震的同震断层破裂模型和地震构造至今仍然未知。本文研究表明,2016年呼图壁地震发生在一个深地壳(15~20km)盲逆冲断层上,且深部盲逆冲断层的破裂触发了浅层上覆褶皱的运动。本文使用Sentinel-1A/1B卫星观测的升轨和降轨干涉合成孔径雷达(InSAR)数据反演构建了2016年呼图壁地震的发震构造。研究发现,单个断层不能很好地拟合Sentinel-1升轨和降轨数据观测到的InSAR形变场。基于InSAR观测大地测量数据,研究发现沿齐古背斜发育的一个沿深度方向倾角变化的小断层也在呼图壁地震中发生了破裂,增加了上述小断层后,模型反演残差显著降低。整体而言,2016年呼图壁地震发生在一条走向264.4°、倾角28.8°的地壳深部盲断层上,显著的断层滑移位于地表以下13~18km深度处,峰值滑移量约10.0cm。触发的浅层地壳断层弯曲褶皱具有铲形的断层几何形状,其破裂以逆冲运动为主。浅层褶皱结构上由主震产生的静态库仑应力变化为负,表明对于呼图壁地震浅层断层破裂,动态库仑应力可能比静态库仑应力在触发浅层断层破裂中起着更重要的作用。最后,研究结果表明,深震源的中强地震有可能引发该地区浅层上覆断层弯曲褶皱的破裂。     

中地壳断层带内微裂隙愈合与高压流体形成条件的模拟实验研究

地表破裂带调查和地震学反演结果表明,汶川地震发震断层具有高角度逆断层特征.逆断层滑动需要的力学条件为:存在很大的差应力;比较低的摩擦系数;较大的流体压力. 通过对映秀-北川断裂南段出露的糜棱岩研究,得出断层脆塑性转化带变形温度约400～500℃,流动应力约15～80 MPa.     

东昆仑活动断裂带大地震之间的黏弹性应力触发研究

对青藏高原北部东昆仑破裂带大地震之间的应力转移和断层相互作用进行研究. 考虑1937年以来沿此破裂带发生的5个M≥7的地震：1937年M7.5花石峡地震，1963年MS7.1都兰地震，1973年MS7.3玛尼地震，1997年MW7.5玛尼地震和2001年MW7.8可可西里地震，模拟了黏弹性成层介质中地震断层错动产生的应力演化过程，并计算了在后续地震破裂面上产生的库仑破裂应力变化. 结果表明，前面4个地震均造成2001年可可西里地震断层面上库仑破裂应力的增加，并且中地壳和下地壳的黏弹性松弛效应使得库仑破裂应力场随着时间的推移而逐渐加强. 在计算过程中定量估计了可可西里地震发生时前面4个地震同震形变和黏弹性松弛导致可可西里地震破裂面上库仑破裂应力变化之间的比值，发现前3个地震由黏弹性松弛造成的变化远远大于同震形变所造成的变化. 可可西里地震之后应力场的模拟表明东昆仑断层中段的东大滩－西大滩断层段（位于可可西里地震破裂以东及都兰地震以西）的库仑破裂应力显著增加，变化值达0.05～0.1 MPa，预示这一地区地震危险性的增加.     

1999年台湾集集地震转移的静态应力：由三维断层滑动模型得出的对周围断层系稳定性和余震触发的影响

研究了1999年ML7．3级集集地震引起的静态应力变化对台湾周围断层系的影响。我们从两个角度对这个问题进行了研究。首先，我们通过比较主震前后震源机制节面上的库伦破裂应力变化的分布对静态应力触发假说进行了统计检验。由于前震显然没有受到主震的影响，这些分布的差异决定了静态应力触发的显著性程度。然后，我们计算了触口断层和梅山断层特定滑动方向的库伦破裂应力变化，从而估计集集地震后这两个活断层的稳定性。静态应力变化是通过将弹性半空间中的位错理论应用到由集集地震的地表位移导出的三维破裂模型得到的。结果表明，集集地震前后库伦破裂应力变化的分布显著不同，但与静态应力触发假说一致。我们还发现，触口和梅山断层都在浅于10km的深度处于应力影区中。然而，由于大量的余震发生在这些应力影区中，其他的机制，如动态应力，可能是引起这些事件的原因。     

火山地震活动的实验室模拟

火山体内产生地震活动的物理过程非常复杂,目前仍然没有被完全理解。我们在实验室内用来自埃特纳火山(意大利)的玄武岩做了变形和破碎实验并报道了实验结果。该实验用一组围绕样品的传感器监测,以完成全波形记录及微震事件定位和分析。充满液体的孔隙和损伤区快速破裂后减压激发了许多低频事件,类似于长周期火山地震活动。低频事件与孔隙流体的减压有关,位于破裂样本的损伤区;这些事件都具有一个弱剪切滑动分量(双力偶),与发生在活火山下的流体驱动事件相一致。     

库仑应力变化与余震对应关系的初步探讨——以集集地震为例

本文以集集地震为例,讨论了在多个小断层的位错模型,分层地质结构这种更加接近实际的情况下的库仑应力变化,计算结果表明有必要考虑这些符合实际的模型.本文分别讨论了走滑断层上库仑应力变化与走滑地震、逆冲断层上库仑应力变化与逆冲地震空间分布的对应关系,计算结果表明集集地震所引起的库仑应力变化确实有利于本地区余震的发生.     

库仑应力变化与余震对应关系的初步探讨一以集集地震为例

本文以集集地震为例,讨论了在多个小断层的位错模型,分层地质结构这种更加接近实际的情况下的库仑应力变化,计算结果表明有必要考虑这些符合实际的模型．本文分别讨论了走滑断层上库仑应力变化与走滑地震、逆冲断层上库仑应力变化与逆冲地震空间分布的对应关系,计算结果表明集集地震所引起的库仑应力变化确实有利于本地区余震的发生．     

基于重复微震的小江断裂带深部滑动速率研究

利用云南数字地震台网1999~2011年的波形资料,通过辨识源于同一位置破裂的重复微震来估算小江断裂带不同段落、不同深度的断层滑动速率.针对研究区台站分布稀疏的客观情况,应用了在子采样条件下基于S-P相对到时差来约束地震相对位置的方法,在小江断裂带识别出29组重复微震,其复发间隔存在差异变化.重复微震的时空分布初步分析表明:准周期的重复微震在空间上相对独立,远离其它重复微震和背景地震; 在重复微震集中分布的区域,位置相近的重复微震可能会相互作用而影响其复发间隔;在背景地震活跃阶段,相邻背景地震发生引起的应力变化可能缩短重复微震的复发间隔.利用重复微震的地震矩和重复间隔,估算出小江断裂带孕震深处3~12 km的滑动速率为1.6~10.1 mm·a^-1,显示不同破裂段的深部滑动速率存在明显差异.