伽师强震群区上地壳三维速度层析成像——人工爆破和天然地震的联合反演

伽师震区位于天山褶皱、帕米尔构造弧与塔里木块体三个构造单元的交接地带，近年来该区发生了一系列的强震活动.为进一步获得该震区详细的地壳速度结构，本文利用人工爆破和天然地震资料联合反演的方法，对1997年新疆伽师震区布设的三维人工地震透射台阵和流动地震台网的资料进行处理，重建了台阵下方上地壳三维速度扰动图像，并结合地震活动分布，对伽师强震群的地震成因作出进一步分析.结果表明研究区上地壳速度结构在纵向和横向上具有明显的非均匀性，随着深度的逐渐加深，震区下方以萨如锡为中心的低速异常体逐步被高速异常体所替代.自12 km深度开始，在与强震群震中相应的位置上，明显出现沿北北西向的高P波速度异常体，在其周围为相对低速分布，呈现出低速条带环绕高速条带的分布格局，V_P/V_S在相同的位置上也表现为高值分布.这种结构上的差异可能与伽师强震群发生有密切关系.16 km深度的P波速度层析图表明，伽师强震群发生在地壳相对高速扰动区内或是高速扰动向低速扰动过渡的边缘，壳内高速体的存在为强震的孕育和发生提供了重要基础.     

基于井下摆天然地震数据测量首都圈近地表波速结构

收集了首都圈数字化地震遥测台网58个井下摆2003-2008年记录的102次M≥3.0地震的数据.通过鉴别直达波及对应地表反射波的波形,发现两者到时差与震中矩和方位角无关.基于斯涅尔定律,分析获得了这些台站上方厚约300 m浅地表土层P波和S波平均速度结构以及波速比.结果表明,首都圈区域近地表P波和S波平均速度分别约为...     

玛沁-靖边剖面S波资料研究与探讨

对玛沁——靖边剖面深地震测深S波资料处理解释，获得本区S波二维地壳速度结构和波速比结构．结果表明，该区S波二维速度结构和波速比结构，沿剖面存在着明显的差异．剖面西段和海原地区下方呈现S波速度偏低，而波速比偏高的结构特征；剖面中段和东段的S波速度和波速比正常．根据S波速度结构和波速比结构的横向变化特征，讨论了两大异常区岩性的变化．推测海原大地震孕育发生不仅与构造活动有关，而且与该区的岩石性质有关．      

Study of crustal structure with S—wave data from Maqen—Jingbian profile

2-D crustal velocity structure and vp/vs are obtained by processing and interpretation of S-wave data from Maqen-Jingbian deep seismic sounding(DSS)profile.The result shows that there exist obvious differences in 2-D S-wave velocity structure and vp/vs ratio structure along the profile.The S-wave velocities are low and vp/vs ration is high for the westem section of the profile and Haiyuan region,while they are normal for the middle and eastern sections.The changes in lithologic characters of two major anomalous zones are discussed according to lateral variation of S-wave velocity structure and vp/vs ratio structure.It is concluded that the development and occurrence of the Haiyuan strong earthquake is not only related to tectonic activities,but also to lithologic characters of the region.     

Exploration and Study on Deep Crust Structural Characteristics in the Jiashi-Artux Seismic Region

The data from two deep seismic sounding profiles was processed and studied comprehensively. The results show that crnst-mantle structures in the investigated region obviously display layered characteristics and velocity structures and tectonic features have larger distinction in different geological structure blocks. The boundary interface C between the upper and lower crust and Moho fluctuate greatly. The shallowest depths of C (30.0km) and Moho (45.5km) under Jiashi deepen sharply from Jiashi to the western Kunlun mountain areas, where the depths of C and Moho are 44.0km and 70.0km, respectively. The higher velocity structures in the Tarim massif determine its relatively “stable“ characteristics in crust tectonics. The phenomenon in the Jiashi region, where the distribution of earthquake foci mostly range from 20kin to 40kin in depth, may infer that the local uplift of C and Moho interface, anomalonsly lower velocity bodies and deep large faults control earthquake occurrence and seismogenic processes in the Jiashi strong earthquake swarm.     

2019年6月17日四川长宁MS6.0地震震源区三维速度结构

四川盆地南部地区自2015年以来地震活动性持续增长,并相继发生了数次M5.0及以上的中强地震.2019年6月17日的长宁MS6.0地震则是其中震级最大的一次强震,且震后相继发生了一系列M5.0及以上的中强地震,给当地的生命和财产安全造成了极大危害.研究此次大震的地下结构和发震机制有助于理解该区地震异常活跃的机理,并为今后开展防震减灾工作提供参考.基于这个出发点,本文收集了长宁地震区的丰富地震走时资料,利用双差地震成像方法对长宁地震序列进行了重定位,并获得了研究区内的三维P波和S波速度及波速比结构.结果显示,长宁地震序列主要沿着白象岩—狮子滩背斜轴部展布.长宁地震区在6 km深度附近呈现出明显的低速、高波速比异常结构,指示着可能存在流体.研究区内的速度结构在6 km之上横向不均一性较强,速度异常结构整体呈NW-NWW向展布;而在7.5~12 km横向不均一性则较弱,速度异常结构整体呈NNE或SN向展布.这种速度结构特征可能指示着该区6 km之上基本为沉积层,而7.5 km之下则基本为结晶基底,上下存在解耦.研究区内绝大多数地震事件震级较小,且集中分布在6 km以浅,表明该区绝大多数事件受沉积层结构的控制.相较于白象岩—狮子滩和双河背斜区,长宁背斜在6 km之上呈现更为明显的高速结构,对应较强的力学性质,可能阻挡了本次长宁地震的东南向破裂而使其表现出明显的单向破裂特征.     

利用反演方法确定新疆伽师地震的定位

运用一种广义反演方法 ,在任意垂向非均匀介质中 ,根据近震P ,S波到时来确定地震事件空间位置的概率分布 ,应用此方法对新疆伽师地区临时数字地震台网的资料进行了定位处理 ,发现所定位的地震在平面图上呈明显的NNW向和NNE向线性分布 ,其中NNW向趋势略为明显。同时讨论了伽师地震的深部构造背景 ,对伽师地区天然地震的定位结果显示了地震与断裂的密切关联 ,该震群的形成与震源区附近的隐伏断裂有关 ,这可能是塔里木盆地北缘的地壳剧烈变形及现今构造运动所造成的结果 ,这些复杂的构造格局和特殊环境为伽师强震群的孕育和发生提供了条件     

Fine upper crustal structure of Jiashi strong earthquake swarm region in Xinjiang inferred from high resolution seismic refraction profile data

Introduction Jiashi-Artux area in southwest Xinjiang is one of the most active earthquake provinces at pre-sent in Chinese mainland. In the last century, about 3/4 strong earthquakes in Chinese mainland hit this area, and especially from January 21 to April 16 in 1997, 7 earthquakes with the magnituderanging from 6.0 to 6.9 occurred in a very small area of 9 km×18 km near Jiashi (ZHU et al, 1998). It has never taken place before in Chinese mainland that a series of strong earthquakes shoo…     

Basement interface structural characteristics beneath Jiashi strong earthquake swarm area in Xinjiang, China

The seismic data obtained from high resolution seismic refraction profile in Jiashi strong earthquake swarm area in Xinjiang, China were further processed with ray hit analysis method and more complete basement interface struc-tural characteristics beneath Jiashi strong earthquake swarm area were determined. The results show that there are two clear basement interfaces at the upper crust in Jiashi strong earthquake swarm area. The first one with buried depth ranging from 2.6 km to 3.3 km presents integral and continuous structure, and it appears an inclined plane interface and smoothly rises up toward Tianshan Mountain. The second basement interface with buried depth from 8.5 km to 11.8 km, is the antiquated crystalline basement of Tarim basin. Near the post number of 37 km, the bur-ied depth of the crystalline basement changed abruptly by 2.5 km, which maybe result from an ultra crystalline basement fault. If taking this fault as a boundary, the crystalline basement could be divided into two parts, i.e. the southwestern segment with buried depth about 11.5 km, and the northeastern segment with buried depth approxi-mately from 8.5 km to 9.0 km. That is to say, in each segment, the buried depth changes not too much. The north-east segment rises up as a whole and upheaves slightly from southwest to northeast, which reflects the upper crustal deformation characteristics under the special tectonic background at the northwestern edge of Tarim basin.     

新疆伽师强震群区基底界面结构特征

用射线分布分析法对伽师强震群区的高分辨折射地震剖面资料进行了更进一步的分析处理， 得到了伽师强震群区更完整的基底界面结构特征. 结果表明，在伽师强震群区地壳上部存在两个明显的结构界面:第一个界面的结构连续、完整，其埋深变化不大， 在2.6～3.3 km之间，为一向天山方向逐渐抬升、 近平直的倾斜界面；第二个界面的埋深变化较大， 在8.5～11.8 km之间，为古老的塔里木盆地结晶基底. 在约37 km桩号附近结晶基底有近2.5 km的深度突变， 推断可能是伽师强震群区超基底断裂所致. 以该断裂为界，结晶基底分为西南、东北两段. 每段内界面的埋深变化不大， 西南段的埋深约11.5 km， 东北段的埋深约为8.5～9.0 km，该段在从西南向东北整体抬升的背景上略有上隆，反映出在塔里木地块西北缘特殊的构造环境下上部地壳的变形特征.      

伽师强震群区震源细结构的深地震反射探测研究

穿过伽师强震群的深地震反射剖面提供了研究区从地表直至莫霍界面的地壳细结构图像.探测结果表明：研究区上、下地壳分界面埋深约20～30 km,莫霍界面埋深约52～58 km.上地壳内部存在着两种截然不同的反射图像.上地壳上部为沉积盖层,厚度约8～9 km,盖层内部反射成层分布,显示了稳定而连续的沉积特点;上地壳下部则为“反射透明”背景下存在的叠层状反射带.下地壳内部呈现明显的反射性质,具体体现在上、下地壳分界面和莫霍间断面都表现为具有一定持续时间的多循环反射叠层结构特征.时间剖面上所有反射事件由北东向南西下倾的整体图像直观地反映了塔里木盆地地壳变形而向西昆仑下插入的事实.剖面47km桩号附近,上地壳下部至壳幔过渡带以上地壳范围内存在一条高倾角的深断裂,具有走滑性质,本研究认为该深断裂与1997年伽师强震群的发生密切相关,推断它为伽师强震群的发震构造.而时间剖面上壳幔过渡带反射的连续性则说明该断裂没有向下穿过莫霍面.存在于上地壳上部的两条高倾角的浅部断层可能对应于地质推测的麦盖提—下苏洪断裂带,它们与位于其下方的地壳深断裂构成了伽师强震群可能的深、浅构造关系.     

基于密集台阵研究龙门山断裂带南段地震空段的地震活动性

2016年12月—2018年4月间布设于汶川、芦山地震之间地震空段的密集监测台阵(LmsSGA)提供了密集的观测数据.通过拾取地震走时、初始定位,计算地方震级,得到了完备性震级为0级的地震目录.更加完备的地震目录为地震空段及周围地震活动的时空分布特征和孕震风险性评估提供了丰富的信息.重定位结果显示地震主要集中于龙门山断裂带深度为5～20km的孕震层内.地震活动频繁的汶川、芦山主震区,震源的空间分布模式与其早期余震相似,说明两次大地震的区域仍处于缓慢的应力调整阶段.青藏高原物质东向挤出受宝兴、彭灌杂岩阻挡,在两个杂岩体西北侧地震活动频繁.地震活动性分布显示汶川—茂县、映秀—北川断裂上存在一个清晰的长约30km,宽约20km的地震活动"空白"区域,与其下方因部分熔融而产生的低速体分布一致,我们推测熔融体的加温作用是导致空段内极低的地震活动性的主要原因.监测时段内仍观测到降雨变化率和地震数量呈反相关关系,再次证实了汶川—芦山地震间地震空段及邻区内季节性降雨对地震活动性存在一定调节作用.综合分析S波速度模型、历史强震活动及b值,我们推断地震空段东部的彭灌断裂中段及周围部分隐伏断层存在发生强震的风险.     

基于甘肃气枪主动源的“地下云图”构建

在陆地气枪主动源技术系统不断发展的基础上，使用地震层析成像和计算机图像处理技术，把地震波物理参数(地震波速度和v_P/v_S)演化过程以气象云图的形式表现出来，达到“看图识天气”的目的。利用地震波速“地下云图”的结果开展地震孕育过程和机理研究，深入了解强震发生前后震源区地震波速度和波速比的时空演化表征，总结提取具有普适性的地震学前兆参数及其指标，对进一步提高地震预测预报效能有着重要科学意义。     

唐山滦县震区的三维地震透射研究──中、上地壳速度层析成像

利用布设在唐山滦县震区３０ｋｍ×４０ｋｍ范围内的由８８台数字和模拟地震仪组成的临时台阵，接收来自不同方向６个炮点激发产生的莫霍界面反射波走时，重建了台阵下１-９ｋｍ深度的Ｐ，Ｓ波速度和Ｖ_ｐ／Ｖ_ｓ图像．结果表明。中、上地壳结构存在明显的横向不均匀性．北北东走向的滦县-卢龙断裂自地表向下至少延伸到８ｋｍ深度处，并向北西方向倾斜．中、上地壳存在着近东西向的低速异常条带．这两组构造控制着该区的地震活动．     

上海及其邻近地区三维地壳结构层析成像

利用上海及其邻近地区地震台网的地震记录及人工爆破资料,采用地震层析成像方法反演研究区地壳三维P波、S波速度结构模型。成像结果表明:不同深度的P波、S波速度扰动呈北西向展布特征;地震大多数分布在低速区的块体内,说明地震不仅与断裂活动有关,有可能还与物质结构和性质有关;上海及其邻近地区上地壳速度结构,断裂活动和物质性质三者之间存在密切关系。     

新疆伽师强震群的震源破裂特征

利用国内外短周期P波初动符号及全球数字地震台网 (GDSN)的宽频带数字记录资料 ,研究了 1997年 1月 2 3日至 1997年 11月 4日伽师强震群的震源机制解和伽师强震群中的 5个强震、后续地震及其周边地震的震源破裂过程。从震源机制解来看 ,伽师强震群主要有走滑和正倾两种破裂类型 ,主压应力轴方向主要为NNE向和近垂直 ,而主张应力轴为NW向并近水平 ,与区域构造应力场方向存在差异 ,具有明显的局部特征。从破裂过程看 ,伽师强震群的破裂过程相对简单 ,破裂面积不大 ,上升时间较短 ,是由一点向四周快速扩散的脆性破裂 ,无明显的伸展方向 ,与阿图什地震完全不同。研究结果表明 ,伽师强震群与震源附近的地壳结构在垂向和横向上的非均匀变化有着密切关系 ,而阿图什地震与塔里木盆地的现今构造运动关系密切。伽师强震群是在震源区附近地壳上部垂向和水平向力共同作用下发生的多次沿NNE向的快速脆性破裂 ,从而形成了以张性破裂和左旋走滑为主的震源特征     

2020年1月19日新疆伽师M_S 6.4地震总结

系统总结2020年1月19日新疆伽师M_S6.4地震发生前出现的地震活动和地球物理观测等异常,结果如下：(1)地震活动：震前存在地震平静、高频、带状分布等中期和短期异常;(2)地球物理观测：震中300 km范围内存在水位、水温、基岩温度、断层氢、地倾斜、重力、地磁等测项,其中7个异常测项均为趋势异常,短临变化特征不突出;(3)综合方法主要为年尺度趋势异常。梳理并总结此次地震序列的动态跟踪过程,发现：该地震序列主要分布在柯坪塔格推覆构造附近,主震震源机制为逆冲型破裂为主,余震丰富,序列b值、h值于震后15天左右逐渐趋于稳定。综合分析认为,在伽师M_S6.4地震发生前,地震活动异常具有中期逐渐向短期逼近的过程,以趋势类为主的地球物理观测,震前未出现或未发现具有短期意义的异常,而是主要提供了后续强震的发生地点和震级的判定依据。     

伽师强震群震源破裂特征的初步分析

为深入研究1997年新疆伽师地区连续发生的强震群的震源破裂特征,利用全球数字地震台网(GDSN)宽频带数字资料及区域台网资料,较详细地研究了伽师强震群的震源机制及震源破裂特征.结果表明:伽师强震群的震源机制解主要有走滑和正倾两种破裂类型,其共同特点是主压应力轴方向沿北北东向,主张应力轴沿北西向,与区域构造应力场方向存在差异,具有明显局部特征;从震源破裂特征来看,伽师强震的滑动尺度、上升时间和持续时间均较小,震源破裂面积不大,是由一点向四周快速扩散的脆性破裂,无明显伸展方向;伽师强震群的破裂断层面为北东向,与震源深度梯度变化带、地壳接触变形梯度变化带、等烈度线以及地震扩展方向吻合;伽师强震群是在近南北向挤压环境下,在震源区附近剪切和张扭应力作用下发生的多次沿北东向的脆性快速破裂,从而造成了伽师强震群以张性破裂和左旋走滑为主的震源特征.     

青藏高原东北缘—鄂尔多斯地块地壳上地幔S波速度结构

1999～2000年从青海玛沁到陕西榆林，横跨青藏高原东北缘和鄂尔多斯布设了一条由47台宽频带数字地震仪组成的长约1000km的流动地震台阵观测剖面.利用记录到的远震体波波形资料和接收函数方法获得了剖面下0～100km深度的地壳和上地幔S波速度结构.结果表明，沿观测剖面地壳结构显示了明显的分块特征; 地壳厚度自东向西由40km增加到64km左右；在海原地震带下方和西秦岭断裂以西到日月山断裂之间的区域Moho间断面结构复杂；在1920年海原震区及其西侧，上地壳存在明显的低速层，在该地区的绝大部分地震分布在该低速层东边界偏向高速区一侧；祁连山东缘Moho面有约4km的深度间断，壳内向西逐渐减薄的低速层内有大量微震发生，沿祁连山的逆冲加走滑的构造运动在深度上已经穿透了Moho面；在玛沁断裂和日月山断裂之间，上地壳存在厚度很大的低速层，同时该区域下地壳也明显加厚.研究结果表明，青藏高原东北缘与鄂尔多斯地块之间的过渡带地壳变形强烈，地壳结构较为破碎，这与该地区地震频发相一致.     

新疆伽师强震群区三维地壳上地幔S波速度结构及其地震成因的探讨

１９９７年１月２１日至４月１６日（北京时间）新疆伽师地区连续发生了７次６级以上 强烈地震．为了深入研究该强震群形成的构造背景,我们在伽师强震群区及其邻域大约 １１ ０００ｋｍ^２的范围内布设了由 ３０台宽频带数字地震仪组成的流动地震台阵,台站的间距约５－ １０ｋｍ．利用远震体波接收函数的叠加偏移分析及其非线性反演技术,研究了台阵下方０－ １００ｋｍ深度范围内地壳、上地幔的三维Ｓ波速度结构．结果表明：１)Ｍｏｈｏ界面的深度在塔里 木盆地一侧为４０-５２ｋｍ,而在靠近天山一侧的褶皱变形区为６０-７６ｋｍ,南天山山前折皱变形 区的地壳厚度明显增大,地壳内部产生了明显变形;２)塔里木盆地北缘存在明显的不均匀性, 塔里木盆地与天山之间的接触变形关系显示了塔里木盆地向北北西方向的挤压作用,台阵下 方壳幔界面的地形与地表的地貌特征有较好的相关性,山前弧形褶皱带的形成与地下深部结 构及挤压作用有关;３)伽师强震群分布在壳幔界面梯度带的上方,该震群的成因可能与震源 区附近的隐伏断裂活动有关;４)由于震源处于褶皱变形区的地壳上部,相应的剪切模量较小, 这可能是伽师强震群应力降明显偏低的...