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.     

基于重复地震研究川滇地区主要断裂带的深部变形

发生在同一断层部位上0.5～4.0 级的重复地震(也称重复微震)是研究断裂带深部变形的天然(有力)工具.本文系统汇集了川滇地区主要断裂带识别出的 76 组重复地震研究结果,构建了川滇地区重复地震的时空分布图像和断裂带深部变形时空演化特征,结果表明:丽江—宁蒗断裂带在脆韧转换带约23 km深处的滑动速率为4.3～5.4 mm·a－1 ,小江断裂带3.0～12.3 km深处的滑动速率为 1.6～10.1 mm·a－1 ,红河断裂带北段在 6.0～13.4 km深处的滑动速率为2.3～10.0 mm·a－1 ,鲜水河断裂带南段 3.0～18.7 km深处的滑动速率为 3.0～10.2 mm·a－1 ,龙门山断裂带在4.0～17.3 km的汶川 8.0级地震孕育深处的滑动速率为 3.5～9.6 mm·a－1 ,龙门山断裂带南端3.6～18.7 km处滑动速率为 5.8～10.2 mm·a－1 .综合分析认为:川滇地区主要边界断裂带的深部滑动速率较为一致,揭示了川滇地块和巴颜喀拉地块整体协同变形的特征.由重复微震与深部滑动速率变化构建了孕震深处的变形模式,即重复微震与断裂带局部闭锁段在空间位置上存在密切的关联性,强震前孕震闭锁区存在明显的深浅部构造形变差异,震前存在的深部加速变形过程可能是断层亚失稳阶段的具体表征.     

由重复微震估算的龙门山断裂带深部滑动速率

使用断层附近两个数字地震台网记录的重复地震数据研究了发生2008年汶川M7.9灾难性地震的龙门山断裂带的深部滑动速率。通过波形互相关分析,识别出波形高度相似的231组相似地震对和224组多重相似对。大部分相似地震活动表现为非周期性,复发间隔从数分钟到数百天不等。针对每一组多重相似对,我们首先依据在同一地震台站记录的波形来塑造参考地震的波形,用以量取每个地震相对于参考地震的S与P波的相对到时差,并确定每个地震与多重相似对质心的相对距离,从而挑选出每组地震中的重复事件。我们识别出了位于M7.9汶川地震震源区的12组重复微震,大部分重复微震分布在2008汶川地震同震大破裂闭锁区的边缘,揭示了微震活动与未来破坏性大震在空间位置上的密切关系。由重复微震直接获取的滑动速率随深度增加而增大,在4～18km深度范围滑动速率为3.5～9.6mm/a,约为GPS和地质等浅表观测的滑动速率值的2倍。研究结果对于理解断层活动性和地震危险性分析具有重要意义。     

鲜水河断裂带南段深部变形的重复地震研究

利用2000—2013年四川数字地震台网和水库台网的波形资料以及川西流动台阵的事件波形,通过辨识发生在同一断层位置上的重复地震来定量研究鲜水河断裂带南段的深部变形.针对研究区台站分布稀疏的客观情况,应用了子采样条件下基于S-P相对到时差来约束震源位置一致性的方法,在鲜水河断裂带识别出11组重复地震,并利用连续波形资料进行了重复地震完整性的初步测试,同时运用结合波形互相关资料的双差法来完成研究区背景地震和重复地震位置的精确定位.重新定位后的地震图像展示研究区中上地壳存在明显缺震层,其与壳内的低速低阻层相吻合.利用重复地震的地震矩和重复间隔,估算出鲜水河断裂带南段孕震深部的滑动速率为3.0~10.2mm·a-1,显示研究区不同地震构造区的深部滑动速率存在明显差异.     

利用重复地震研究安宁河断裂带及周边地区深部滑动速率

基于西昌流动台阵和安宁河断裂带附近固定台站2013—2019年记录的宽频带地震波形资料,利用波形互相关方法进行相似地震识别,同时对P,S震相到时进行校正。结合S-P相对到时差约束地震相对距离的方法,在安宁河断裂带及其周边地区识别得到10组重复地震。对研究区内近震事件和重复地震分别进行重定位,并根据重复地震发震时间间隔计算断裂带深部滑动速率。结果显示:汶川—茂县断裂带西南段滑动速率约为4.37—6.09 mm/a;安宁河断裂带北段滑动速率约为2.30 mm/a;木里地区滑动速率在2.03—8.46 mm/a之间。结合已有研究成果,推测汶川—茂县断裂西南段处于持续蠕滑状态,与孕震凹凸体附近的断层运动特征相符,暗示该区可能存在发生强震的风险;由重复地震和地震重定位结果推测安宁河断裂带具有北段蠕滑、南段闭锁的特征;木里地区浅部地震事件数量多于深部,且浅部滑动速率高于深部,符合水库诱发地震的特征。     

重复地震应用研究综述

重复地震是指发生在同一断层位置,震级和复发间隔几乎相同,波形与震源机制高度相似的一组地震.重复地震广泛分布于板块边缘的活动断裂带与俯冲带.近年来,随着研究的深入,板内大陆地区也发现了重复地震.重复地震具有稳定的复发间隔,可直接应用于地震预测研究中.利用重复地震的大小和发震时间间隔可用以推估断裂带深部的滑动速率.作为天然的"地下蠕变计",重复地震具有地表观测资料无法取代的"原位观测"断层深部形变的优势.具有相同震源位置和传播路径的重复地震在同一台站所记录到的地震波形的差异反映了传播路径介质物性的变化,也为研究地下介质的动态变化提供了有效的工具.近几年发展起来的慢滑动研究也开启了重复地震新的应用研究.对重复地震的界定、完整性检测以及在利用重复地震估算断层深部滑动速率和动态监测地下介质变化过程中可能存在的问题及其解决方法进行了探讨.     

沂沭断裂带重复地震识别及断裂深部活动速率的估算

利用山东及邻区数字地震台网2001- 2012 年的地震观测报告及波形资料分析了沂沭断裂带及周缘地区的地震活动并利用识别出的重复地震估算了断层深部滑动速率。重新定位后的地震图像清晰展示了沂沭断裂带南北两段及东西两侧地震活动的显著差异,在研究时段内,60%以上的地震发生在沂沭带东侧的两条断裂上,震源深度分布与研究区的深部构造吻合。根据波形意义上相似地震(cc≥0.8)的定义,识别出了沂沭断裂带及其周缘相似地震共50例,组成相似地震对和多重相似地震对共19组,相似地震对的复发间隔较为随机,从数小时到数百天不等。通过对相似地震对震源位置- -致性的强约束后,基于1组重复地震估算出安丘-莒县断裂在地表以下5.9km处的滑动速率估计值为2.19mm/a,与GPS和地质等浅表观测的滑动速率值基本一致。     

鲜水河断裂带水平断错地貌特征与强震复发间隔估算

本文以野外地貌填图资料为基础,结合鲜水河断裂带的历史地震资料(1725—1983),探讨了该带自晚第四纪以来的水平错动速率及其与地震活动的关系。结果表明,由地貌资料反映的断层长期滑动速率最大值的平均值,基本上与由历史地震资料所得结果相一致;断裂带的中、弱震位错与断层蠕变量相当。用文献[10]的方法估算的该带强震复发间隔与历史地震记载(1725—1983)的平均复发间隔相近。     

利用重复地震估算北京平原地区隐伏断裂深部的活动速率

利用首都圈数字化地震台网2001—2006年的波形资料分析北京平原地区隐伏断裂的深部滑动速率。通过波形互相关分析,识别出35组相似地震对和20组多重相似对,大部分相似地震活动表现为非周期性,重复间隔从数分钟到数百天不等。针对研究区内台站分布稀疏和低信噪比波形记录的现状,在波形相似的基础上,提出了采用在子采样条件下的S-P相对到时差(dSmP)和相对到时拾取误差来对相似地震震源位置的一致性进行强约束,进一步探索和完善波形意义上重复地震的识别方法。基于4组"重复地震"估算北京平原区黄庄-高丽营断裂和南口-孙河断裂在不同孕震深度处的滑动速率为1.0～1.2mm/a,怀安镇盆地南缘断裂地表以下9.4km处的滑动速率估计值为1.5mm/a,这一结果和地质资料结果相符。     

汶川地震前龙门山断裂带闭锁程度和滑动亏损分布研究

利用1999—2007期GPS水平速度场数据,采用Defnode负位错反演程序估算了龙门山断裂在汶川地震前的闭锁程度和滑动亏损分布,结合龙门山断裂带附近地表水平应变率场结果,综合分析了震前地壳变形特征.反演结果表明,震前龙门山断裂中北段处于完全闭锁状态,闭锁深度达到21 km(闭锁比例0.99)左右,垂直断层方向的挤压滑动亏损速率约为2.2 mm/a,平行断层方向的右旋滑动亏损速率约为4.6 mm/a.龙门山断裂南段只有地表以下12 km闭锁程度较高(闭锁比例0.99),垂直断层方向滑动亏损速率约为1.4 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为4.6 mm/a;在12~16 km处闭锁比例约为0.83,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.2 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.8 mm/a;在16~21 km处闭锁比例约为0.75,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.1 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.5 mm/a.在21~24 km处整条断裂均逐步转变为蠕滑.上述反演结果与区域应变计算获得的龙门山断裂带中北段整体应变积累速率较低、南段应变积累速率较高相一致,均表明中北段闭锁程度高、南段闭锁程度稍低,该特征可以较好地解释汶川地震时从震中向北东向单向破裂现象.     

THE HOLOCENE SEISMIC EVIDENCE ON SOUTHERN SEGMENT OF THE RED RIVER FAULT ZONE

Nine earthquakes with M≥6 have stricken the northern segment of the Red River fault zone since the historical records, including the 1652 Midu M7 earthquake and the 1925 Dali M7 earthquake. However, there have been no earthquake records of M≥6 on the middle and southern segments of the Red River Fault, since 886 AD. Is the Red River fault zone, as a boundary fault, a fault zone where there will be not big earthquake in the future or a seismogenic structure for large earthquake with long recurrence intervals?This problem puzzles the geologists for a long time. Through indoor careful interpretation of high resolution remote sensing images, and in combination with detailed field geological and geomorphic survey, we found a series of fault troughs along the section of Gasha-Yaojie on the southern segment of the Red River fault zone, the length of the Gasha-Yaojie section is over ten kilometers. At the same time, paleoseismic information and radiocarbon dating result analysis on the multiple trenches show that there exists geological evidence of seismic activity during the Holocene in the southern segment of the Red River fault zone.     

郯庐断裂带中段全新世活断层的特征滑动行为与特征地震

郯庐断裂带中段全新世活断层由３个独立的破裂段组成。从各破裂段的运动性质、位移分布看，断层的运动属特征地震型滑动。地震活动以强震活动为主，强震具有周期性原地重复发生的特点，且其强度基本相同；中强地震缺失或很少发生；ｂ值在高震级范围内具低ｂ值的非线性关系。这些特点正是特征地震的典型表现．根据郯庐断裂带中段活断层全新世以来的活动特点看，未来该区仍然以特征地震方式活动．按郯庐带的强震复发间隔和各段的最新一次活动时代推算，未来一段时期内新沂－宿迁段复发大震的可能性较大，安丘段次之，莒县－郯城段复发大震的可能性则很小。     

龙门山断裂带深部构造变形的黏弹性模拟及其与强震活动的关联性探讨

根据龙门山断裂带地区的主要构造特征,建立该地区的有限元模型,同时考虑地下深处的黏弹性蠕动和不同部位间的接触关系,模拟计算了研究区在强震轮回活动中的时间演化历程.模拟结果表明:龙门山断裂带深处的滑动速率比浅表的滑动速率大,龙门山断裂带周围是相对容易发生应变积累的地区,其5~19km深度也是高应力聚集成核区,随时间推移的应力集中程度加剧而引发强震.本模拟分析证实了重复地震观测所揭示的龙门山断裂带存在深浅活动速率差异的现象,这在一定程度上可以解释出乎预料的汶川MW7.9地震的孕育机理.综合分析研究提出:应充分利用重复地震这一天然的"地下蠕变计(subsurface creepmeter)"来探测深部构造变形的活动,为强震危险性分析提供必要的"原位(in situ)观测"约束信息.     

云南红河断裂带北段断裂位错与地震重复发生的时间间隔

本文用地质方法确定了全新世以来红河断裂(北段)位错速率:狭谷段(定西岭)水平位错速率8毫米/年,垂直位错速率1.8毫米/年;宽谷段(大理)水平位错速率5毫米/年,垂直位错速率9毫米/年。据断裂位错参数计算,本区6.8级左右地震重复发生的时间间隔是178±29年;它与6—7级历史地震重复时间间隔150±50年在时间尺度上相当,这对地震中长期预报有参考价值     

安宁河断裂带北段的最新地面活断层与地震潜在能力研究

从最新地面活断层的不连续性,断层滑动速率以及古地震研究的角度讨论安宁河断裂带北段的地震潜在能力,认为不连续的活断层可能成为各自独立的地震破裂单元,从而决定了地震的潜在能力,其中,野鸡洞破裂段的潜在地震能力最强,可达7级。上次地震至今的平静时间已接近古地震的平均重现间隔,因而具有高度的地震危险性     

Rupture segmentation and assessment of probabilities of seismic potential on the Xiaojiang fault zone

Spatial distribution of sources of strong and large earthquakes on the Xiaojiang fault zone in eastern Yunnan is studied according to historical earthquake data. 7 segments of relatively independent sources or basic units of rupture along the fault zone have been identified preliminarily. On every segment, time intervals between main historical earthquakes are generally characterized by “time-predictable” recurrence behavior with indetermination. A statistic model for the time intervals between earthquakes of the fault zone has been preliminarily established. And a mathematical method has been introduced into this paper to reckon average recurrence interval between earthquakes under the condition of having known the size of the last event at a specific segment. Based on these, ranges of the average recurrence intervals given confidence have been estimated for events of various sizes on the fault zone. Further, the author puts forward a real-time probabilistic model that is suitable to analyze seismic potential for individual segments along a fault zone on which earthquake recurrence intervals have been characterized by quasi-time-predictable behavior, and applies this model to calculate conditional probabilities and probability gains of earthquake recurring on the individual segments of the Xiaojiang fault zone during the period from 1991 to 2005. As a consequence, it has shown that two parts of this fault zone, from south of Dongchuan to Songming and from Chengjiang to Huaning, have relatively high likelihoods for strong or large earthquake recurring in the future. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,15, 322–330, 1993.     

2014年于田7.3级地震的发震构造及动力学背景的初步分析

2004年2月12日新疆维吾尔自治区于田县发生了Ms7.3级地震,其发震断裂为阿尔金断裂带西南段的贡嘎错断裂带.由于地处高山无人区,存在区域历史地震漏记,但1970年以来5级以上地震活动是完整的,近20年来强震活动增强.综合分析认为,2008年于田Ms7.3地震可能加速了本次地震的发生.根据经验统计关系估计,2014年于田地震的同震地表破裂为30-40km,最大水平位错量为1.0-1.5m,地震的复发周期为300-400年.通过阿尔金断裂上前人资料和区域构造的综合分析,认为2014年于田地震是在青藏高原向北东运动背景下左旋走滑的阿尔金断裂向南西端扩展的结果.