东北日本地震波速度、VP/VS和各向异性结构:对俯冲带水迁移过程的探讨

本文利用区域地震初至波到时数据,通过地震层析成像研究获得了东北日本俯冲带上地幔（深至约150 km）的P波速度（V_P）、S波速度（V_S）、V_P/V_S和P波各向异性结构.结果表明,低速及高V_P/V_S比异常体主要分布在火山下方的下地壳和地幔楔中,其与低频地震的分布吻合,该区域与俯冲板块脱水所释放的流体及其导致的部分熔融密切相关;俯冲的太平洋板块内可能由于脱水脆化导致的双层地震带区域则没有表现出整体的高V_P/V_S值,其可能与俯冲板块内部含水矿物含量有关;俯冲板块内双重地震带区域及上覆地幔楔薄层主要表现为与海沟平行的方位各向异性和正的径向各向异性,其可能是由于含水矿物的脱水使橄榄石晶格结构发生了从A型到B型的变化所引起的.我们研究表明,结合地震波速度和各向异性结构能够加深对俯冲带内水运移过程的认识.     

姚安地震序列与大姚地震序列震源参数的对比研究

2000年1月15日在云南省姚安县发生了M_S6.5地震, 2003年7月21日和10月16日在云南省大姚县发生了M_S6.2、 M_S6.1地震。 这两个地震序列均发生在滇中块体, 震中位置相距42.5 km, 构造、 应力背景相似, 但序列类型不同, 时间间隔短。 为深入研究姚安地震和大姚地震序列的特征, 根据昆明区域数字台网记录的数字地震波资料, 利用遗传算法计算了2000年姚安地震和2003年大姚地震序列的震源参数。 研究结果表明, 姚安地震序列和大姚地震序列的地震矩和近震震级有很好的线性关系, 它们的地震矩M₀均在10¹²~10¹⁴ N·m, 地震矩与震源半径之间呈线性关系。 应力降随震级变化不明显。 拐角频率和地震矩之间有明显的依赖关系, 用最小二乘法拟合拐角频率和地震矩的关系式, 利用此关系式可计算出给定地震矩的拐角频率估计值f_a, 进而可分析实际计算的拐角频率与估计值之差(f_c-f_a)的时间变化曲线。 姚安地震序列和大姚地震序列实际计算的拐角频率与估计值之差(f_c-f_a)及应力降随时间的变化表现出了不同的特征: 姚安地震序列的应力降和拐角频率差值在4.3级和4.6级强余震前均有一个上升-下降过程, 反映余震区应力场有一个增高-下降过程; 大姚地震序列应力降和拐角频率差值在M_S≥4.6强余震发生之前均会出现高值异常, 但在M_S4.6～4.7地震之前出现的高值异常持续时间短, 在M_S6.1地震前出现的高值异常持续较长。 文中结合两个地震的发震构造, 序列类型等特征进行了分析讨论。     

海原弧形构造区地壳三维精细速度结构成像

利用海原弧形构造区及周围区域地震台网1970—2015年期间记录的天然地震到时数据,采用双差地震层析成像方法对构造区地壳三维速度结构与地震震源位置进行联合反演,获得了高分辨率的三维V_P、V_S以及V_P/V_S模型,分析讨论了速度、波速比分布与强震发生以及断裂等之间的关系.结果显示：研究区域内地震主要沿断裂呈弧状展布,速度在横向分布上具有较大的差异,波速比变化范围为1.60~1.80,平均值约为1.70.大型断裂诸如海原—六盘山断裂带、青铜峡—固原断裂带等位于高速与低速的过渡带,断裂两侧地震波速差异较大.研究区内历史强震多处于高低速过渡区域,海原强震下方下地壳存在低速、高导薄弱层（25~30 km深度）,推测原因主要为流体作用所致.依据相对较低的速度与波速比分布推测研究区地壳主要组成成分为酸性的长英质.速度剖面显示地壳可分为上、下两层,上、下地壳厚度变化由西南向东北逐渐减薄,减薄幅度相近;结合前人研究结果推测构造区地壳增厚模式可能主要为上、下地壳共同增厚.     

基于三重震相拟合的华南地区上地幔P波与S波速度结构

利用中国数字测震台网（CDSN）记录到的台湾地区两个地震事件6°~30°震中距范围的三重震相波形资料,基于观测与理论波形拟合法,获到华南地区上地幔P波和S波的最佳波形拟合速度模型及其V_P/V_S比值.与AK135模型相比,华南地区410 km深度上方存在明显低速层：S波低速区厚度约为70 km,速度降为2%~5%;而P波低速区厚度为70~230 km,速度降为5%~6%.另外,410 km间断面整体表现为一个梯度层,厚度约为10~40 km,V_P跃增量为4.0%~5.4%,而V_S跃增量为2.6%~11.7%.研究区内,低速层的V_P和V_S异常值大小和410 km间断面速度跃变量由北向南逐步减小.结合以往的接收函数和地震层析成像结果,华南地区410 km间断面上方的低速区可能与太平洋俯冲板块脱水有关.     

2021年9月4日新疆皮山MS 5.1和9月5日叶城MS 5.0地震总结

系统梳理2021年9月4日新疆皮山M_S 5.1和9月5日叶城M_S 5.0地震发生前地震活动异常特征、地球物理观测异常以及区域构造情况,结果如下：①地震活动异常：皮山M_S 5.1地震前出现前兆震群活动、阿图什至皮山4级地震平静、库车—沙雅4级地震窗口以及地震发生率指数异常;②地球物理观测异常：2项异常,其中形变1项,电磁1项,但与此次地震活动相关性较低;③震源机制：泽普断裂距皮山M_S 5.1和叶城M_S 5.0地震最近,间距分别约15 km和3 km,震源机制解显示2次地震均为逆冲型破裂;④序列分析：此次地震活动序列类型为震群型,主震前存在明显的前震活动,余震较为丰富,余震活动呈阶段性衰减特征。综合分析认为,2021年9月皮山M_S 5.1和叶城M_S 5.0地震组成震群型地震序列,震前地球物理观测异常较少,地震活动异常主要对发震地点具有预测意义。     

2009年姚安MS6.0地震序列发震断层及应力场特征

本文使用2009年7月9日—12月23日2009年姚安M_S6.0地震序列中M_L≥1.0地震的震相数据, 采用双差定位法对该序列进行重定位, 共得到643次地震的精定位结果; 利用P波初动和振幅比法获取了20次M_L≥3.0地震的震源机制解; 在此基础上采用滑动拟合法得到姚安M_S6.0地震序列的震源区应力场． 研究结果表明: ① 2009年姚安M_S6.0地震序列的发震断层为NW走向、 NE倾向的高角度右旋走滑断层; ② 该序列的余震条带延伸方向与2000年姚安M_S6.5地震序列一致, 两次主震震源机制解一致且两个地震序列均发生在马尾箐断裂上, 2009年姚安M_S6.0地震序列是马尾箐断裂向NW方向的延伸; ③ 姚安M_S6.0地震震源区的最大主应力方向为NNW--SSE向, 接近水平, 与区域应力场方向一致; ④ 2009年姚安M_S6.0地震序列是在区域应力增强的背景下, 位于高低速过渡带高速一侧的震源区应力高度积累, 使得马尾箐断裂向NW方向破裂扩展的结果．      

门源地区地壳三维体波速度结构及地震重定位研究

本文使用甘肃、青海数字地震台网及中国地震科学探测台阵记录到的门源地区地震的P波和S波到时资料,应用双差层析成像方法联合反演了该地区的地壳三维速度结构和震源位置参数.结合地质构造背景,研究了门源M_S6.4地震孕育发生的深部介质环境及该地区速度结构与地震活动性之间的关系.结果表明：反演之后地震的走时残差均方根显著降低,重定位后的地震在垂直方向上呈现出与断层位置有关的条带状分布.门源地区地壳速度结构存在明显的不均匀性,浅层P波和S波速度结构与地表地质构造及地形特征密切相关.研究区内地震活动性与地壳速度结构具有很强的对应关系,地震主要分布在高速异常区域及其边缘.门源M_S6.4地震震中附近的P波和S波速度结构表现出明显的高速异常,且在震源区下方存在P波低速层,这种特殊的构造条件可能是导致此次地震发生的重要原因.     

张渤地震带及邻区近震体波成像及孕震环境分析

针对张渤地震带深部孕震构造环境和地幔岩浆对地壳底侵作用的问题,本文充分收集了华北地区区域数字地震台网176个固定台站记录到的观测数据,应用近震体波层析成像方法,获得了华北地区地壳的P波三维速度结构和V_P/V_S波速比.依据V_P/V_S波速比能反映岩石物理性质和流变学特征的特性,并结合人工地震测深剖面、大地电磁测深、地球化学等成果,讨论了张渤地震带的孕震环境和动力学机制等问题.研究结果显示：张渤地震带强震位于高低速异常分界线附近或偏向高速体一侧,震源体下方均存在广泛的低速异常分布,据此推测这些低速异常的存在可能与流体有关,同时也揭示出张渤地震带地震主要分布在上地壳,从震源深度分布及地壳物性结构分析上地壳具有发震的构造背景,也有发震的物性基础,是一个易震层和多震层.张渤地震带地壳内部在20 km下方存在偏高的波速比特征,这些可能反映了在该区域内中、上地壳幔源物质的侵入和热状态的岩体在横向上的变化,可能是地幔岩浆长期底侵作用的结果.由于深部幔源物质的侵入,使得地壳深部流体的供给量增加,在地壳发震层下长期存在的流体会影响断裂带的结构,降低断裂带的强度,使区域应力场发生变化从而导致断裂带上应力的集中,进而引发地震发生.     

前郭MS5.8和松原MS5.7地震震源区地壳速度结构与孕震环境

为了解2013年11月23日吉林前郭M_S5.8和2018年5月28日吉林松原M_S5.7地震震源区的地壳速度结构及其孕震环境,本研究收集了东北地区CEA固定台站、NECESSArray流动台站和五大连池WAVESArrary流动台站的连续波形数据,使用背景噪声成像方法,获得了前郭地震和松原地震震源区地壳S波速度结构.结果显示,这两个地震主要发生在相对高波速异常区,而震源区下方存在明显低波速异常,且该低速层呈北北东走向,并有向北延展的趋势.结果表明,震源区相对高波速异常区易于积累能量孕育地震,而震源区下方的低波速异常可能代表了流体作用.这种流体作用会降低断层面有效正应力从而触发地震.这种流体作用可能和太平洋板块深俯冲至我国东北地区（包括前郭地震和松原地震震源区）下方的地幔转换内形成"大地幔楔"结构与动力学密切相关.在"大地幔楔"结构中,由于地幔转换带中滞留板块脱水作用和地幔角流作用,容易形成热湿物质上涌,进而导致松辽盆地中北部岩石圈物质拆沉、地幔流体入侵至中下地壳、然后作用于断裂带,从而导致了两个震源区中强度地震的发生.     

巧家地震和鲁甸地震震源区周边P波速度结构

本文利用2010年1月至2020年6月巧家地震和鲁甸地震震源区周围发生地震事件的走时观测资料,应用双差层析成像方法获得了2014年M_S6.5鲁甸地震和2020年5月18日巧家M_S5.0地震周边区域中上地壳的P波速度结构。成像结果显示:整个研究区域的速度结构存在很强的非均匀性:在鲁甸地震震源区附近,浅部存在速度高达6.4 km/s的显著高速异常,10 km深度以下存在速度低至约5.8 km/s的明显低速异常;鲁甸地震的初始破裂点位于高低速异常的过渡带;在2010年巧家M_S4.8和2020年巧家M_S5.0地震的震源区,尽管浅部没有显著的高速异常,但在主震的初始破裂点下方均存在明显的局部低速异常;巧家北部中上地壳存在明显低速异常。      

2003年大姚地震震中区的速度和衰减结构

使用2003年7月21日和10月20日云南省大姚县M62、M61地震震后流动数字化地震监测台网所记录的地震走时和波形资料，反演了震中区的Vp、Vs和Qp的三维结构.前人根据余震分布推测该震区存在一条北西西走向右旋走滑断裂带.三维结果表明，Vp和Qp的低值异常可以佐证该断裂带的存在；但除此断裂带，可能还存在一条北北东向断裂带，倾向西，表现为低Vp、Vs以及低Qp异常，并且异常深度达到8～10 km.因此，大姚震中区可能存在两条相互交错的断层，这与整个南北带断层的交错特征非常相似.另外我们推断该北北东向断带在南北方向可能有较长的延伸.     

利用区域双差层析成像方法研究川滇南部地壳结构特征

本文联合使用云南、四川和贵州地震台网的85个地震台站在2008年1月—2017年12月期间记录的49130个地震、317366个初至Pg震相绝对到时数据和2674110条高精度的相对到时数据,采用区域双差地震层析成像方法联合反演了川滇南部地壳三维P波速度结构和39621个地震的震源参数,探究了川滇南部中下地壳流和腾冲火山区岩浆囊的分布特征.研究结果表明：（1）川滇南部上地壳的速度异常特征与地表地形密切相关;（2）小江断裂带的中下地壳存在一条绵延近二百多公里的低速异常结构,最南端受到红河断裂带的阻挡而终止于断裂带南段北侧,这可能是川滇南部的一条中下地壳流,低速异常结构在红河断裂带南段转而向南东流动反映了红河断裂带可能为川滇菱形块体的西南边界;（3）红河断裂带各段速度异常存在明显的差异,重定位后的震源分布显示红河断裂带中段和南段虽然不如北段地震活动强烈,但地震震源深度分布较北段深;（4）腾冲火山区西侧和北侧下方10~20 km深度范围内存在的低速异常体推测为通过怒江断裂带形成的岩浆通道从中地壳涌入上地壳的岩浆囊,可能反映了自更新世延续至今的以橄榄玄武岩和安山岩为主要岩性的壳内岩浆活动,持续的岩浆活动为地表热活动提供了主要动力.     

芦山震区地壳三维P波速度精细结构及地震重定位研究

联合芦山地震序列5285个地震的50711条P波初至绝对到时数据及7294691条高质量的相对到时数据,利用双差地震层析成像方法联合反演了芦山震源区高分辨率的三维P波速度精细结构及5115个地震震源参数.反演结果表明,芦山主震震中为30.28°N,103.98°E,震源深度为16.38km,主震南西段余震扩展长度约23km,余震前缘倾角较和缓,主震北东段余震扩展长度约12km,余震前缘呈铲形,倾角较陡.芦山震源区P波三维速度结构表现出明显的横向不均匀性,近地表处的P波速度异常与地形起伏及地质构造密切相关:宝兴杂岩对应明显的高速异常,此异常由地表延伸到地下15km深度附近,而中新生代岩石表现为低速异常;大兴附近区域亦显示出小范围的大幅度高速异常,宝兴高速异常与大兴高速异常在10km深度附近相连,进而增加了芦山震源区的高低速异常对比幅度.在芦山主震的南西、北东两段速度结构存在着较大差异,芦山主震在水平向位于宝兴及大兴高速异常所包围的低速异常的前缘.主震南西段余震主要发生在倾向北西的高低速异常转换带上并靠近低速一侧,其下盘为低速异常,上盘为高速异常.而芦山主震北东段的余震主要分布在宝兴高速体与大兴高速体之间,主发震层向北西倾斜,主发震层上方的宝兴高速异常下边界出现一条南东倾向的反冲地震带,两地震带呈"y"型分布.     

1990年共和7.0级地震水化学前兆场特征

研究了１９９０年４月２６日共和７．０级地震的水化学前兆场特征．结果表明：在震源区水化学趋势性异常所占的比例大,远离震源区所占的比例小,且有逐渐减小的趋势;在震源区水化学趋势性异常起始的时间早,远离震源区异常起始的时间晚,趋势异常的形态均为逐渐升高．研究认为,水化学前兆场的形成与区域应力场有关,但与震源应力场关系密切,而且起主导作用的可能是震源应力场     

紫坪铺水库区域地壳QS动态变化及其与水库蓄水关系的研究

利用2004年8月16日——2008年5月11日双差精定位后的地震S波资料,采用衰减层析成像方法对紫坪铺水库区域地壳QS进行动态衰减成像,反演得到了该区的QS动态演化特征．以1个月为步长、1年为窗长,计算了紫坪铺水库地区不同大小区域按月滑动的平均QS值,统计了不同震级范围按月滑动的地震频次,并分别与水位进行了对比分析．研究结果表明,水位首次快速加载后,紫坪铺水库低QS值区域范围扩大,QS值下降,水库西南区、东北区、库区中段、东北岸QS值的变化较为明显．紫坪铺水库不同大小区域按月滑动的平均QS值随蓄水时间的增加、水位的升高而减小,库区中段QS值下降最为剧烈．水库蓄水增强了该区的地震活动性,对ML0.0——2.0的小震活动影响较为显著．      

1990年共和7.0级地震水化学前兆场特征

The features of Hydrochemical precursory field before the Gonghe M_S7.0 earthquake on April 20,1990 are studied.The results show that proportion of hydrochemistry observation sites in which trend anomalies appear to all sites in focal region of the earthquake is higher than that far away from the focal region and the proportion reduces gradually as the epicentral distance increases.In the focal area the trend anomalies in which radon content in groundwater goes up gradually emerge earlier than far away from foci.The formation of hydrochemical precursory field has something to do with regional stress field,but has closer relation with focal stress field.Focal stress field may play a main role in the precursory process.     

丽江7.0级地震短临异常特征及震源硬化模型

重点讨论了丽江地震短临预报中识别继承性异常、继承性新异常及新异常的形态特征。同时讨论了判断丽江地震进入短临阶段的判据,如中期趋势异常的结束,巨变异常及异常同步转折等特征。最后,在讨论短临异常时空演化的基础上,结合震中区小震活动的异常平静,短临阶段定点前兆由外向震中迁移,异常外围幅度大、数量多等事实,作者提出了新的震源孕青模型——震源硬化模型。按此模型预测,震源区（余震展布区或地表宏观裂缝展布区）在中短期阶段应出现中小地震的异常平静,元或很少有定点前兆异常显示,但当强震孕育发展到破裂成核时——不可逆失稳阶段,某些地震震源区可能会出现明显的宏观破裂,即地表可见喷沙冒水或前震活动。     

Diagnostics of turbulent and fractal properties of photospheric plasma outside active regions of the Sun

Results of analysis of multi-scale and turbulent properties of observed photospheric granulation patterns in undisturbed solar photosphere are presented. Data were obtained with the New Solar Telescope at Big Bear Solar observatory. Different types of magnetic environment were explored: a coronal hole (CH) area, a quiet sun (QS) intranetwork area, a QS/network area, and an area with small pores. The property of multifractality was revealed for granulation patterns in all environments on scales below 600 km. The degree of multifractality tends to be stronger as the magnetic environment becomes weaker. Analysis of turbulent diffusion on scales less than 1000–2000 km revealed the regime of super-diffusivity for all data sets. Super-diffusion becomes stronger from the QS/network to the QS/intranetwork to the CH. Both multifractality and super-diffusivity on very small scales are associated with the fast turbulent dynamo action. The results show that the most favorable conditions for the fast turbulent dynamo are met outside the network, inside vast areas of weakest magnetic fields, which supports the idea of nonlocal, deep turbulent dynamo.     

震前多种前兆异常形态特征及预测意义

对1970年以来华北地区31次M_S≥5.0地震前多种前兆异常形态特征进行了系统研究, 结果认为: ① 在强震前短临阶段, 普遍存在垂直形变和水位异常形态的四象限性分布, 且这种象限分布特征与主震震源机制解具有一定的相关性。 即在压缩区, 垂直形变上升, 水位亦上升。 在膨胀区, 垂直形变和水位都下降; ② 地倾斜异常在近源区与远源区具有明显的差异, 其中多数强震前表现为距离震中近的台站向与震中相反的方向倾斜, 而远离震中的台站, 其倾斜方向指向震中; ③ 地电阻率异常形态以下降为主; 多数水化异常(气体)表现为短期上升而临震转平或下降; 电磁波通常为短临异常。 基于上述前兆异常形态特征, 特别是垂直形变和水位异常形态的四象限分布特点, 提出了根据前兆场异常特征判断发震地点和孕震状态的思路。     

强震水化学前兆场特征

研究了唐山、松潘两次７级以上强震的水化学前兆场特征。结果表明，两次强震水化学前兆场有相似的特征。在震源区，水化趋势性异常和短临突变异常所占的比例大，远离震源区所占的比例小，且有逐渐减小的趋势；在震源区，水化趋势性异常起始的时间早，远离震源区异常起始的时间晚，趋势异常的形态均为逐渐升高。水化学前兆场的形成与区域应力场有关，但与震源应力场关系密切，可能起主导作用的是震源应力场。