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。     

乳山序列地震分布与震源区速度结构的关系

速度结构反演可提供与震源区介质及地震发生位置等有关的重要信息,为了解地震形成机理及发震环境提供重要依据。文中采用双差层析成像方法,对乳山台阵2014年5月7日—2016年12月31日期间有6个以上台站记录到的地震事件进行重新定位,并反演其震源区P波三维速度结构。1 410次乳山台阵记录的ML 1. 0地震经双差定位后获得1 376次精确定位结果,震中呈NWW-SEE向展布,走向SEE,倾向SW,形成长约3km、宽约1km的地震密集带;速度结构显示震源区附近存在3个速度明显不同的区域,余震活动主要发生在3个区域的交会位置,偏高速体一侧;综合考虑震中展布与高、低速体及不同性质岩体间的位置关系、区域地质构造等因素,推测震中展布位置应为2种不同岩体的界线,在高速体与低速体过渡带之间可能存在1条隐伏断裂。     

新丰江水库中上地壳P波三维速度结构特征及库水的渗透影响

利用震源位置和速度结构的联合反演得到2007年6月—2014年7月新丰江水库地区地震序列的震源位置及中上地壳P波三维速度结构模型,并进一步研究库区序列分布及速度结构特征.结果显示:库区中上地壳不同深度P波速度存在显著横向不均匀性,浅部库区速度高于周缘,在5~10 km上地壳从库坝下游白田至库尾锡场NW方向存在高速异常体以及2个低速间断区域,低速间断区分别位于人字石断裂与南山—坳头断裂交汇处以及1962年6.1级地震震源区,库水可能沿低速间断区的人字石断裂、石角—新港—白田断裂下渗至13~14 km的地壳.在10~14 km地壳以NE走向的大坪—岩前断裂为界,NW侧为最高速度6.2 km·s~(-1)的高速区域,SE侧从库区中部回龙至库坝下游白田为显著低速异常区域,是可能的库水渗透影响区域,亦是库区中强地震集中区.库区地震多发生在高速体内部、高低速过渡带或低速的渗水通道两侧.     

广东东源MS4.8地震序列震源位置及周边地区P波三维速度结构

利用震源位置和速度结构的联合反演, 得到2012年2月16日广东东源M_S4.8地震序列的震源位置及震源区速度结构模型, 并进一步采用双差定位法对该序列位置重新定位． 结果显示, 东源M_S4.8地震是一次自上而下、 自西向东的单侧破裂过程, 破裂面积约3 km×5 km． 震源区地壳结构复杂, 埋深712 km处为一个速度达6.2 km/s的高速体, 主震的起始破裂位置位于高速体的顶部速度梯度较大的区域, 破裂面穿越整个高速体, 余震止于高速体下方的低速区底部(埋深约16 km)． 东源县锡场镇下方的这种高、 低速相间的结构, 表明地壳层间相邻物质性状的差异利于应变能的积累和释放, 因此东源地区具备发生中强地震的构造条件．      

基于密集台阵的青藏高原东北缘地壳精细结构及九寨沟地震震源区结构特征分析

基于青藏高原东北缘密集宽频带野外流动观测台阵以及固定台站资料,利用双差层析成像方法对地震位置和研究区的地壳速度结构进行了反演.最终用于联合反演的地震事件合计9644个.结果显示青藏高原东北缘速度结构具有明显的横向不均匀性.从整体上看,青藏高原地区表现为低速异常,鄂尔多斯表现为高速异常,而扬子地块亦表现为高速异常.不同深度处速度结构表现不一致,同一深度处P波速度结构和S波速度结构也有明显差异.由西秦岭北缘断裂带、临潭-宕昌断裂以及礼县-罗家堡断裂围限的地震活动强烈的区域中,P波速度结构由深度0 km时呈现的低速异常,逐渐过渡到5 km时高低速相间分布的特征;而S波速度结构在此区域中,由近地表0 km时高低速相间分布的特征,逐渐过渡到30 km时几乎表现为低速异常.2017年8月8日九寨沟7级地震所在的塔藏断裂、岷江断裂和雪山断裂围限区域,在深度20 km处的P波速度结构和周围存在明显差异,九寨沟地震处于高速异常与低速异常的过渡带内.此外,2013年7月22日发生在青藏高原东北缘的岷漳县6.6级地震,震源区所在的临潭-宕昌断裂附近的P波速度结构在15 km深度处也有明显特征,震源位置所在区域也处于高低速过渡带.该区域这种地壳内部高低速过渡带可能是应力比较容易积累而发生中强地震的一个重要场所.     

华北地区上地幔顶部Pn波速度结构及其构造含义

利用20301条全国及区域地震台网的Pn波射线的走时资料,采用地震层析成像方法反演了华北地区上地幔顶部Pn波速度结构。结果表明,华北地区Pn波平均速度为7.92km/s,横向速度变化量从-0.21～+0.29km/s,Pn波高、低速异常区沿NNE向相间排列,从西向东有鄂尔多斯地块中部高速区、山西地堑低速区、冀中坳陷高速区、鲁西隆起及渤海湾低速区、郯庐断裂带以东高速区,华北地块商界除秦岭一带里高速异常外其余为低速异常。大同附近新生代火山区呈现较大的波速各向异性,快波方向呈NNE-SSW向;渤海湾周围也显示出显著的各向异性,并呈旋转趋势,反映了该区地幔流动变形的迹象。华北地区Pn波速度与大地热流之间具有负相关关系,Pn波低速异常区,对应着高热流值,如:山西地堑、渤海湾;而在Pn波高速异常区,对应着低热流值,如:冀中坳陷。这表明本区Pn波速度变化主要是上地幔顶部存在温度差异的结果。强震主要发生在低速异常区以及高、低速异常区的交界带上面的地壳内,在低速异常区发生的地震,其震源深度较浅;在高、低速异常区的交界带发生的地震,其震源深度较深。     

腾冲地区地壳速度结构的有限差分成像

利用流动台网和固定台站的地震观测数据,采用有限差分层析成像方法反演了腾冲及邻近地区的地壳P波速度结构,分析了腾冲火山区的岩浆活动和龙陵七级地震的深部构造成因.研究结果表明,腾冲火山区的地壳结构具有明显的非均匀性,浅表层偏低的速度主要为盆地内部的松散沉积层、新生代火山堆积及断裂附近的流体裂隙和热泉活动所致;5～15 km之间的高速体可能代表了早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难挥发的超铁镁质残留体;地壳深部的低速体则反映了熔融或半熔融的岩浆体,推断火山区下方的岩浆活动与龙陵七级地震震源区地壳深部的岩浆侵入来自同一源区--现今壳内岩浆活动的主要区域.龙陵震源区的地壳速度结构横向变化较大,怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧为高速特征,介质应变强度较大,为应力积累的主要载体;两断裂之间的低速区向下延伸至下地壳,可能与地壳深部的岩浆侵入有关;龙陵断裂和怒江断裂明显控制了这一区域的岩浆活动,七级地震正是发生在断裂下方的速度边界附近.地壳介质强度的横向变化导致了震源区应力积累的不均一性,深部岩浆的聚集和动力作用是龙陵地区发生强震的主要原因.     

山东地区地壳速度与中强地震的关系

利用山东区域地震数字台网提供的数据,通过三维层析成像方法结合山东地质构造实际情况,对山东区域进行联合走时反演地壳速度结构,获得该区分辨率较高的三维速度结构图像。结果表明：不同深度上的速度分布反映出山东地区深部构造的某些重要信息,为进一步研究该区的活动构造及地震参数计算提供科学依据。在地壳速度结构与中强地震活动的关系上,再次显示出中强震多发生在速度结构高速单元与低速单元的过渡带附近,说明中强震的孕育与震源区周围介质的不均匀性有关。     

腾冲及其邻区地壳S波速度结构

利用腾冲及其邻区架设的23个台站的远震波形资料,应用接收函数及时间域的线性反演方法反演了各台站下方的S波速度结构,分析该区域的地壳速度结构特征,结果表明:腾冲及其邻区莫霍面深度为39 km左右,整个研究区域地壳厚度从南(32 km)到北(42 km)逐渐增加。不同深度的S波速度结构显示,腾冲附近的中下地壳(30 km附近)呈现为明显低速区,该低速区以腾冲为中心展布,范围约为30 km。低速异常区域与地壳内的岩浆活动和部分熔融物质有关,深部熔融物质为腾冲地区带来了丰富的地热资源。     

邢台地震区地壳速度结构特征与强震孕育发生的关系

运用三维有限单元法,探索地壳结构的非均匀性对地壳应力场的影响．假定分层地壳结构中镶嵌高速块体,低速块体,高、低速块体３种情况,分别计算壳内平均应力与水平剪应力的变化图像．结果表明：高速块体单独存在可导致高应力在高速体内的局部集中,并在其边缘和四个角区形成应力的高度集中,有利于强震的孕育和发生;低速体单独存在时,由于低速体本身不能积累应力,而其上部的应力集中程度不大,难以形成强震;高、低速体的同时存在则有利于高应力在高速体内的高度集中和在高速体外的地壳上、下部的相对集中,形成对大地震孕育、发生更加有利的条件．本文结果与邢台地震序列的空间分布图像吻合甚好．     

四川芦山MS7.0地震震源区及其周边区域P波三维速度结构研究

利用四川数字地震台网和流动地震台站在芦山M_S7.0地震震后(2013年4月20日—6月23日)记录到的2026次区域地震事件的28188条P波到时资料,采用地震层析成像方法反演得到了芦山地震震源区及其周边区域中上地壳P波三维速度结构. 结果表明,浅部地壳的P波速度异常分布特征与地表地质构造、 地形和岩性密切相关,即成都断陷盆地表现出与第四纪沉积有关的低速异常区;犍为、 乐山一带的川中微升区和川青块体龙门山以西的邻近地带均表现为与构造抬升有关的高速异常;宝兴、 康定附近分布的基性火山岩及火山碎屑岩均呈局部高速异常分布. 芦山地震震源位于高低速异常分界线附近且偏向高速体一侧,其下方存在明显的低速异常分布,可能与流体的存在有关. 流体的作用导致中上地壳内部发震层的弱化,使孕震断层易于破裂,可能对芦山地震起到了触发作用. 芦山地震与汶川地震两次地震的余震密集区相距50 km,这50 km地震空区震源体的深度范围附近目前正处于高速异常区内,加之龙门山断裂带西南段又具有比较典型的断错地貌发育,使得该段地震空区(大邑—邛崃活动断裂破裂空段)现在所处的深浅部构造环境变得复杂,其潜在的地震危险性仍值得进一步关注.      

玉树地震震源区速度结构与余震分布的关系

利用玉树震区21个应急流动地震台站和青海省地震台网固定地震台站的观测数据,采用双差层析成像方法,对2010年4月14日至6月15期间发生的地震进行了重定位,并反演得到了玉树地震震源区的三维速度结构.重定位结果揭示余震主要沿NW向成窄带状分布在断层的两侧,表明脆性破裂应力释放主要集中于一个狭窄的区域内.在西北端,余震偏离玉树—甘孜断裂分布,在SW向也有分布,推测可能与南西向次级断裂有关.双差层析成像得到的速度结构在浅部与地表地质构造相一致,中上地壳的速度结构显示巴颜喀拉地块为高速异常,羌塘地块为低速异常.玉树地震余震分布与特定的速度结构存在相关性：主震发生在高低速过渡带偏高速体的一侧,余震主要分布在高速体外围,高速体内部几乎没有余震分布.一般说来,中上地壳的高速体通常具有较高的强度,可以积累较强的孕震能量.主震发生后,高速体内积累的弹性能量向周边释放,可能是导致高速体周边余震发生的主要原因.     

腾冲火山区的地震层析成像及其构造意义

利用滇西南临时台网和固定台站的地震数据反演了腾冲及邻近地区的P波速度结构,着重分析了腾冲火山区和龙陵7级地震震源区的地壳结构特点.研究结果表明,腾冲火山区下方10～20 km深度范围存在明显的低速区,其横向尺度大约在20～30 km之间;推测这一低速区代表了仍处于活动状态的壳内岩浆源,热流通道有可能通过腾冲断裂延伸至地...     

Crustal velocity,density structure,and seismogenic environment in the southern segment of the North-South Seismic Belt,China

The southern segment of the North-South Seismic Belt in China is a critical region for earthquake preparedness and risk reduction efforts. However, limited by the low density of seismic stations and the use of single-parameter physical structural models, the deep tectonic features and seismogenic environment in this area remain controversial. Thus, a comprehensive analysis based on high-resolution crustal structures and multiple physical parameters is required. In this study, we applied the ambient noise tomography method to obtain the three-dimensional (3D) crustal S-wave velocity structure using continuous waveform data from 112 permanent stations and 350 densely distributed temporary stations in the southern segment of the North-South Seismic Belt. Then, we obtained the high-resolution 3D density structure through wavenumber-domain 3D gravity imaging constrained by the velocity structure. The low-velocity and low-density anomalies in the upper crust of the study area were mainly distributed in the Sichuan Basin and around Dali and Simao, while the high-velocity and high-density anomalies were primarily distributed in the Panxi region, corresponding to the surface geological features. Two prominent low-velocity and low-density anomalies were observed in the middle and lower crust: one to the west of the Songpan-Garzê block and Sichuan-Yunnan diamond-shaped block, and the other near the Anninghe-Xiaojiang fault. Combined with the spatial distribution of seismic events in the study area, we found that previous earthquakes predominantly occurred in the transition zones between high and low anomaly regions and in the low-velocity and low-density zones in the upper crust. In contrast, moderate-to-strong earthquakes mainly occurred within the transition zones between high and low anomaly regions and close to the high-velocity and high-density regions, often with low-velocity and low-density layers below their hypocenters. Fluids play a critical role in the seismogenic process by reducing fault strength and destabilizing the stress state, which may be a triggering factor for earthquakes in the study area. Additionally, the upwelling of molten materials from the mantle may lead to energy accumulation and stress concentration, providing an important seismogenic background for moderate-to-strong earthquakes in this area.     

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。      

Rayleigh wave phase velocity tomography and strong earthquake activity on the southeastern front of the Tibetan Plateau

To investigate the relationship between velocity structure and earthquake activity on the southeastern front of the Tibetan Plateau, we make use of continuous observations of seismic ambient noise data obtained at 55 broadband stations from the regional Yunnan Seismic Network. These data are used to compute Rayleigh wave Green's Functions by cross-correlating between two stations, extracting phase velocity dispersion curves, and finally inverting to image Rayleigh wave phase velocity with periods between 5 and 34 s by ambient noise tomography. The results show significant lateral variations in crustal and uppermost mantle structures in the studied region. Phase velocity anomalies at short periods(5–12 s) are closely related to regional tectonic features such as sediment thickness and the depth of the crystalline basement. The Sichuan-Yunnan rhombic block, enclosed by the Honghe, Xiaojiang and Jianchuan faults, emerges as a large range of low-velocity anomalies at periods of 16–26 s, that inverts to high-velocity anomalies at periods of 30–34 s. The phase velocity variation in the vicinity of the Sichuan-Yunnan rhombic block suggests that the low-velocity anomaly area in the middle-lower crust may correspond to lower crustal channelized flow of the Tibetan Plateau. The spatial distribution of strong earthquakes since 1970 reveals that the Yunnan region is inhomogeneous and shows prominent characteristics of block motion. However, earthquakes mostly occur in the upper crust, with the exception of the middle-Yunnan block where earthquakes occur at the interface zone between high and low velocity as well as in the low-velocity zones, with magnitudes being generally less than 7. There are few earthquakes of magnitude 5 at the depths of 15–30 km, where gather earthquakes of magnitude 7 or higher ones which mainly occur in the interface zone between high and low velocities with others extending to the high-velocity abnormal zone.     

汶川MS8.0地震：地壳上地幔S波速度结构的初步研究

2008年5月12日我国四川省汶川地区发生了震惊世界的M_S8.0地震.历史上,同类地震在大陆内部极为罕见.该地震深部构造背景的研究对理解其成因极为重要.本文利用中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区布设的大规模密集流动宽频带地震台阵记录的远震P波波形数据和接收函数非线性反演方法,得到了沿北纬31°线的19个台站下方120 km深度范围内的S波速度结构及台站下方地壳的平均泊松比.该观测剖面穿越了主震区,总长度约为420 km. 我们的结果揭示了川滇地块、松潘-甘孜地块和四川盆地三个不同地块构造差异.上述三个地块的地壳结构特征可以概括为：（1）四川盆地前陆壳幔界面向西侧倾斜并有较为明显的横向变形,地壳厚度存在46～52 km的横向变化,中下地壳S波速度存在横向变化,地壳平均泊松比值较高（0.28～0.31）,但在龙门山断裂带附近,显示了坚硬地壳的特征,地壳平均泊松比仅为0.2;（2）松潘-甘孜地块地壳厚度由西侧靠近鲜水河断裂的60 km,向东减薄为52 km,在14～50 km深度范围内存在S波速度2.75～3.15 km/s的楔状低速区,其厚度由西侧的～30 km向东逐渐减薄为～15 km,相应区域的地壳平均泊松比高达0.29～0.31; （3）鲜水河断裂西侧,川滇地块地壳结构相对简单,地壳厚度为58 km,并在26 km深度存在约10 km厚度的高速层,地壳内平均泊松比约为0.25;（4）汶川大震区在12～23 km深度上具有近乎4.0 km/s的S波高速结构,而其下方的地壳为低速结构,地壳平均泊松比0.31～0.32,汶川大震的余震序列主要分布在高速介质区域内. 本文的结果表明松潘-甘孜地块的地壳相对软弱;而且并不存在四川盆地向西侧的俯冲.我们认为在青藏高原东向挤压的长期作用下,四川盆地强硬地壳的阻挡作用可导致松潘-甘孜地块内部蓄积很大的应变能量以及上、下地壳在壳内低速层顶部边界的解耦,在龙门山断裂带附近形成上地壳的铲形逆冲推覆.汶川大地震及其邻近区域所具有的坚硬上地壳和四川盆地的阻挡作用为低应变率下的高强度应力积累创造了必要条件,而松潘-甘孜地块长期变形积累的高应变能构成了孕育汶川大地震的动力来源.     

Relationship between the earthquake sequences of Tangshan and Xingtai and the three dimensional velocity structure

In this paper, based on the results of tomographic image of Tangshan and Xingtai areas, the relations between the characteristics of the two strong earthquake sequences and their three-dimensional velocity structures are studied. The research results indicate that:① Mosaic distribution of low-velocity bodies and high-velocity bodies, especially the existence of high-velocity bodies with large size in crust are the common basis of development of the two earthquake sequences. ②Scale, depth, and heterogeneity of high-velocity and low-velocity bodies are the important factors to effect the characteristic of earthquake sequences.③ The depth of the high-velocity body in Tangshan area is less than that in Xingtai area, which is the principal reason why the dominant focal depth and the biggest focal depth of Tangshan earthquake sequence are less than Xingtai's.④The depth of the high-velocity bodies in Ninghe area is more than that in Tangshan-Luanxian area, which lead to the biggest magnitude and epicentral intensity are lower. These results could be helpful for predicting the main shock of strong swarm-type earthquakes and later strong aftershocks.