青藏高原东北缘重力异常多尺度横向构造分析

本文研究了青藏高原东北缘地区布格重力异常特征,采用优化滤波法和归一化总水平梯度垂直导数法对研究区重力异常进行多尺度分离和横向构造分析.分离出的多尺度重力异常特征表明:1) 青藏高原东北缘地区大致以东经106°线为界,有一条醒目的重力异常梯级带,即贺兰山-六盘山-川滇南北构造带的北段,其东西两侧布格重力异常特征在形态和走向上截然不同,意味着两侧密度结构和构造特征存在明显差异. 2) 鄂尔多斯地块内部定边以北,重力异常高带走向由北东向转为近南北向,推测定边附近存在一个密度或构造界面,其两侧物质组成和构造特征具有差异,对比大尺度重力异常和中尺度重力异常,表明异常特征的这种差异主要是由上地幔深部结构引起的. 3) 青藏高原东北部各块体深部边界位置与地表构造分布不同,反映出该区构造复杂,深浅构造差异大. 4) 由于印度-欧亚板块碰撞及随后印度板块持续向北的挤压作用,造成青藏高原东北缘中、下地壳物质在巨大的北东向推挤力和鄂尔多斯刚性块体阻挡的共同作用下,沿着相对软弱的秦岭造山带方向蠕动.依据多尺度重力异常及其横向构造特征,综合推断出研究区内五条断裂带,即秦岭地轴北缘断裂带、海原-六盘山断裂带、香山-天景山断裂带、烟筒山断裂带和青铜峡-固原断裂带,并分析了它们在地壳深部的可能展布特征.     

江淮地区布格重力异常与中强地震发生的构造环境分析

通过对布格重力异常等值线的离散化、梯度计算和粗化处理，生成江淮地区布格重力异常梯度分级图。布格重力异常高梯度区与中强地震的空间分布有很好的一致性，与低梯度分布区的弱地震活动性形成鲜明的对比。同时，布格重力异常高梯度区的分布具有线性展布特点，可以划分出两组布格重力异常梯级带，一组走向北东，另一组走向北西西。同方向的条带具有相互平行、间距近似相等的特点，不同方向的构造带相互交切，形成一幅网络状图象。沿着这些梯级带存在断裂构造，它们在晚第三纪至第四纪早期有过构造运动，但晚更新世以来活动不明显。在江淮地区，布格重力异常梯级带、晚第三纪至早第四纪活动断裂和中强地震在空间有比较明显的对应关系。因此，在现今构造活动不太强烈的地区，布格重力异常梯级带可以认为是划分中强地震潜在震源区的一个重要标志。     

河北省南部及邻区的地壳深部构造与地震

本文利用区域布格重力异常图(1:100万)和地质构造资料来研究河北省南部及其相邻地区的地壳深部构造特征,并讨论其与强震发生的关系。方法主要是运用三维重力正演计算,层层消除地壳浅部对布格重力异常的影响,得出一系列剩余重力异常和剩余深部重力异常,再根据异常图形的变换,探讨一些活动断裂和构造由浅到深的变化趋势。还用三维重力反演计算,求出了全区莫霍界面的深度,得到了全区的地壳厚度图,进而分析强震区的深部构造背景,这些对地震地质和烈度区划是有意义的。     

中国大陆区域重力场的基本特征

中国大陆1°×1°空间重力异常和布格重力异常大体以东经104°线为界分为东、西绝然不同的两部分,东部异常变化平缓,线性异常的走向以北北东向为主,西部异常变化急剧,线性异常的走向以北西西向为主,进而还可分成异常特征明显不同的东部、中部、新疆、青藏四大区。文章初步讨论了中国大陆区域重力场与大地构造,地壳均衡和地震活动的关系,认为中国东部线性异常主要反映了北北东向新华夏构造体系,中国西部线性异常主要反映了北西西向西域构造体系,布格重力异常梯度带大都对应断块间的断裂带;布格重力异常和地形高程基本上呈负相关, 中国大陆地壳在大范围内基本处于均衡状态;地震大都发生在重力梯度带上     

重力水平梯度及其在地震重力前兆中的研究初探

首先根据水平无限长圆柱形地质体的理论重力异常,在频率域使用余弦变换法,通过位场变换计算了水平方向的重力梯度,并与理论重力梯度做比较,发现余弦变换法计算得到的水平重力梯度是可靠的。其次,使用频率域中的余弦变换法计算了2010年9月至2012年10月芦山地震前的累积重力水平梯度,并求得沿龙门山断裂带走向和垂向的重力水平梯度。结果表明:沿断裂带走向和垂向的重力梯度能够以明显的条带状更好地显现出重力在断裂两侧的相对变化,并且芦山震中位于重力梯度高值区的中间地带;重力水平总梯度变化显示,在理县—芦山一带、康定—石棉一带为重力梯度高值区,且高值区位置及走向与区域断裂构造基本重合,并在理县、康定以及石棉附近重力水平梯度值为极值区。     

界面和速度的两步反演-唐山震区三维细结构研究a

研究区域界面和速度的两步反演计算方法．三维界面采用分段非完全多项式描述,三维速度的重建采用泛函空间的最小二乘原理．计算采用两步进行:第1步反演三维界面形态;第2步将剩余走时残差按加权分配的方式进行三维速度反演．处理了唐山滦县震区地震测深资料,获得了唐山震区深部三维构造形态及唐山、滦县震区三维地壳速度分布．结果表明:唐山震区深部三维构造总体为北东走向,北东向的丰台——野鸡坨断裂与北东向的唐山断裂所夹的构造为莫霍界面隆起区. 该区中下地壳三维速度结构沿北东向的唐山断裂存在明显低速异常带,其位置与唐山地震活动带的位置相一致．沙河驿附近较大的低速异常块体对应于较密集的地震分布．该区域存在一条北西向的高速异常带,可能是一条隐伏深断裂．唐山7.8级地震震中区下地壳为北东向的低速异常带与北西向的高速异常带相交处．这两组构造对控制唐山7.8级地震的孕育和发生起了重要作用．      

金川—芦山—犍为剖面重力异常和地壳密度结构特征

重力剖面金川—芦山—犍穿越芦山震区,近垂直于龙门山断裂带南段,长约300km,测点距平均2.5km,采用高精度绝对重力控制下的相对重力联测与同址GPS三维坐标测量,获得了沿剖面的自由空气异常和布格重力异常,并对布格重力异常进行了剩余密度相关成像和密度分层结构正反演研究.结果表明,芦山地震所在的龙门山断裂带南段存在垂直断裂走向的宽广的巨型重力梯级带,重力变化达252×10-5 m·s-2以上(龙泉山以西),反映出四川盆地与松潘—甘孜地块地壳厚度陡变(约14.5km)性质;四川盆地与松潘—甘孜地块过渡区(龙门山断裂带与新津—成都—德阳断裂之间)存在(30~50)×10-5 m·s-2的剩余异常"凹陷",可能与上地壳低密度体、山前剥蚀与松散堆积和推覆体前缘较为破碎有关;剩余密度相关成像显示地壳密度呈现分段性特征,在芦山地震位置出现高低密度变化;地壳呈现三层结构,四川盆地上、中、下地壳底界面平缓,反映其稳定阻挡作用,而松潘—甘孜块体上、中、下地壳底界面明显往盆地逐步抬升,反映出青藏高原往东的强烈挤压作用;松潘—甘孜块体往东推覆变形主要集中在上地壳范围内,推覆深度随离龙门山断裂带愈近而越浅.本文通过对密度分布及结构特征的研究,分析了芦山地震及龙门山地区地壳构造背景和当前活动性的深部动力环境特征.     

1966年邢台6.8级地震的深部结构背景

根据“八五”期间邢台地震区深部地球物理方法的综合探测研究成果，依据P波、S波联合解释和二维密度反演，并结合浅部构造和三维应力场数值模拟计算等资料，进行综合分析研究。以1966年邢台6．8级地震为例，揭示了邢台地震区的孕震发震过程。邢台地震区的深部结构和介质结构：①中、下地壳内分布有北东向高角度深断裂，深断裂两侧出现明显的波速比异常。②中地壳有低速高导层和密度不均匀异常。③上地壳底部有滑脱构造带，浅部为束鹿断凹。     

西南天山地区长时间尺度重力场变化特征

利用西南天山地区2007至2016年共20期流动重力观测资料,分析该地区一年、两年尺度和累积重力变化特征,探讨区域构造活动、地震孕育发生与重力场变化特征的关系。结果表明:西南天山地区迈丹断裂带、柯坪塔格断裂带等大型断裂带影响该区域的重力场分布,使该地区较多出现NEE向的重力梯度分布特征。塔里木盆地和西南天山重力变化有明显的差异性,2个不同的构造块体在重力分布上呈现相对反向变化,塔里木盆地和西南天山地区的重力变化界线不在塔里木盆地边缘的山前地带,而较多出现在柯坪推覆体中北缘地带。西南天山地区的地震大部分发生在重力正值变化区域的零线附近,震中及附近地区重力异常分布与构造特征有较好的一致性。在活动断裂带附近同时出现重力变化零线以及与断裂走向一致的重力变化高梯度带,可作为中短期前兆异常。     

山西地震构造带强震发生的地震地质条件

山西地震构造带内与强震活动有关的断裂多为北北东—北东走向的高角度正断层,是位于重力梯度带上的深断裂、新生代以来长期活动、新构造运动强烈活动的下沉地段、是许多强震的发震区.山西地震构造带下部上地幔是个隆起带,许多强震发生在上地馒隆起的斜坡带上,那里是地壳厚度变异带,分布有切割莫氏面的深断裂.地壳上层构造与深部构造相互结合、互相制约是山西许多强震发霉必要的地质构造条件.水平与垂直相互叠加的应力场是强震发震的应力条件,而且垂直挤压应力起重要的作用.     

preliminary discussion on horizontal gravity gradient and its application to seismic gravity precursor research

In this paper, according to the synthetic gravity anomaly of a horizontally infinite cylindrical geologic body, gravity gradient in horizontal direction was calculated by potential field discrete cosine transformation in frequency domain. In the calculation, the minimum curvature method was used to extend edge lines. We found that the gravity gradient field from the potential field transformation was dependable by comparison with synthetic gravity gradient, except the data in the edges. Then, the accumulative horizontal gravity gradients before Lushan M_S7.0 earthquake were calculated for the accumulative gravity anomaly from September 2010 to October 2012. In the north-south direction, gravity gradient in Daofu-Kangding-Shimian and Markang-Lixian-Lushan exhibited a positive high value, and the strike of the high value zone was in line with the strike of Xianshuihe Faults and Markang Faults. In the east-west direction, high value zone was not as obvious as that in the north-south direction. Gravity gradients in the direction along and vertical to the strike of Longmenshan Faults were calculated by the definition of directional derivative. In the along-strike direction, high gravity gradient values appeared in Markang-Lixian areas along Markang Faults and Daofu-Kangding-Shimian areas along Xianshuihe Faults, and extremum appeared in Kangding-Shimian and the area nearby Lixian. In the direction vertical to the strike of Longmenshan fault zone, high gravity gradient values appeared in Lixian-Lushan-Kangding-Shimian areas, and the extremum appeared in the area nearby Kangding. The results indicate that gravity gradient in the direction along and vertical to the strike of faults can better show the relative gravity change on the two sides of faults. Lushan M_S7.0 earthquake is located at the transition zone between the two high value zones of gravity gradient. The total horizontal gravity gradient shows that the location and strike of the high value zone are basically consistent with regional faults, and the extremums of total horizontal gravity gradient appeared nearby Lixian, Kangding and Shimian.     

华北平原周边北西向强震地表地震断层及全新世断裂活动特征

讨论了华北平原周边１９７５年海城地震，１９３７年荷泽地震及１８３０年磁县地震３次强震的地表地震破裂特征以及这３个地区北西向断裂的全新世活动。研究结果表明，尽管这３次强震地表破裂显示较弱，断续分布，仍反映了存在北西向地表破裂带，活动方式呈左旋走滑兼正倾滑。     

华北地区地下流体中期和转折型短期异常成因分析

结合观测井孔的水文地质条件、大气降水资料 ,深入剖析了华北地区水位、水氡的中期和转折型短期异常变化的直接原因 ,认为水位异常是由于降水量的增大与减少造成的 ,其形成机制主要为降水渗入补给 ;水氡异常的形成原因主要为降水渗入 -混合机制。进而提出“深浅构造的互动作用” ,用以解释流体异常与地震的关系 ,其论点是 :降水、地下水变化可诱发 (活化 )浅层的构造变动 ,而浅层构造活动又引发深部构造活动和地震的发生 ;反之 ,深部构造的活动和地震的孕育 ,使浅层岩石的应力增强 ,在降水、地下水的诱发作用下 ,可导致浅层的构造活动。降水引起的地下水异常是一种广义的地震前兆     

芦山—康定地区布格重力异常及其归一化梯度图像的构造物理涵义

芦山—康定地区是川滇块体、松潘—甘孜块体和华南块体三个块体过渡的"Y"型交汇区,构造变形十分强烈.本文对EGM2008计算的布格重力异常进行1~5阶离散小波变换,得到三方向分量平方和的平方根(HVDM)图像;利用实测剖面布格重力异常数据,得到剖面的布格重力异常归一化总梯度(NFG)图像.结果分析表明:(1)垂直于龙门山断裂带南段剖面的NFG图像显示推覆构造体前端切割较浅、后端逐步变深至中地壳,说明松潘—甘孜块体在深约10~30km之间存在滑脱构造,在青藏高原东向挤出和四川盆地的阻挡作用下,造成深、浅部构造差异性运动,形成逆冲推覆的龙门山构造带;(2)HVDM图像和剖面的NFG图像均显示龙门山断裂带西南段与中段和东北段不同,松潘—甘孜块体对四川盆地的逆冲推覆作用沿北东方向具有分段性;(3)雅江—洪雅剖面NFG图像显示鲜水河断裂带和龙门山断裂之间存在高梯度变化带,在鲜水河断裂带下方强变形带不仅在20km左右东倾至龙门山断裂带前缘,且逐渐近垂直向下伸入至少到下地壳,反映了两大断裂带交汇区域变形作用较强.川滇块体内部和四川盆地内部则显示低值,说明其变形作用较弱.强烈左旋剪切的鲜水河断裂带对芦山—康定地区构造活动具有主要的控制作用.     

青藏高原东南缘多尺度重力场及构造含义

本文基于EGM2008重力场模型研究了青藏高原东南缘均衡重力异常和多尺度的布格重力异常特征, 以鲁甸和景谷地震为例, 认识其深部构造环境和动力学过程, 为该区域的构造运动和地震孕育环境研究提供依据。 结果表明, 研究区布格重力异常和均衡重力异常与地质构造格局相关性较好, 川滇地块剧烈的区域布格重力异常和非均衡状态与其强烈的地壳变形、 断裂及地震活动密切相关。 强震多分布在断裂带两侧重力异常的过渡地带和高梯度带, 断裂带两侧横向和垂向的显著介质密度差异是强震孕育的深部构造背景。 布格重力异常和均衡重力异常揭示的鲁甸、 景谷震源区深浅差异性的重力异常特征, 暗示鲁甸和景谷地震孕震环境的不同。     

四川长宁MS6.0地震震区上地壳速度结构特征与孕震环境

北京时间2019年6月17日22时55分,四川省宜宾市长宁县发生了MS6.0地震(28.34°N,104.90°E),四川盆地内部及边缘地带的深部孕震环境和潜在地震危险性再次引起了国内外地震专家和学者们的密切关注.为了揭示长宁MS6.0震区的深部介质结构特征和孕震环境,综合解译地震活动的构造背景和展布特征,本文充分收集川东南宜宾长宁地震震区及其周边范围内由四川省数字测震台网、宜宾市地方测震台网以及2016年以后宜宾长宁地区新增小孔径流动地震台阵等共计35套观测地震设备2013年1月—2019年7月记录到的17305次地震的P波到时资料的数据,应用双差地震层析成像方法,反演得到了长宁震区及周边上地壳三维P波速度结构特征,并结合此次震后科考组在震区获取的三维大地电磁阵列测深和重力密集测量等最新观测资料,综合分析讨论了长宁震区速度结构特征与地震活动关系、孕震环境及其地震危险性等科学问题.研究结果表明:长宁震区及周边上地壳P波速度结构呈现出明显的横向不均匀性,震区沉积盖层的物性特征分异明显,双河场背斜褶皱北西侧的波速结构与其东部存在明显的差异性且浅层P波速度结构分布特征与地表地质构造和地层岩性密切相关.重新定位后的长宁MS6.0地震序列空间分布特征与震区上地壳介质速度结构存在密切关系,序列大体上沿着高低速异常分界线呈NW-SE向展布,并终止于白象岩—狮子滩背斜构造东段附近,长宁震区及周边介质速度结构的非均匀变化是控制主震及其序列空间展布的深部构造因素.三维P波速度结构还表明了长宁MS6.0震区双河场褶皱附近存在不一样的深浅构造背景,震区褶皱构造伴生断裂的复杂性可能破坏了盖层地层成层性,造成了介质物性界面的变化多样,从而导致深浅构造耦合存在明显的差异.长宁MS6.0地震震中位于速度结构发生变化的边界带附近,这种介质物性变化的边界带可能是中强地震孕育和发生的有利部位.长宁MS6.0地震及其序列绝大部分发生在基底滑脱带之上,由于受到区域NE-SW向主压应力和经华蓥山构造带传递而来的NW-SE向的现今应力场的共同作用,导致了此次长宁6.0级地震的发生,而随后发生的珙县MS5.1、长宁MS5.3、珙县MS5.4和MS5.6地震以及大量中小地震事件均为长宁6.0级地震触发作用所致.P波速度结构还揭示了震区双河场褶皱以及该褶皱构造地表出露伴生的大地湾断层和NW向大佛崖断层两侧浅层速度结构特征各异,结合长宁—双河背斜与轴线方向一致的NW向伴生断裂构造比较发育,而褶皱东侧的伴生断裂走向表现出多样性和复杂性,由此推断除了受区域性构造运动的影响之外,长宁震区局部构造的差异性活动也较为突出,长宁—双河背斜构造区轴部构造及其伴生的断裂具备一定的发震能力和深部孕震背景,这可能也是长宁地震余震强度较大、活动持续时间较长的主要原因,川东南地区地震活动趋势和潜在地震危险性仍值得进一步关注.     

唐山地震深浅构造关系研究

地表观察和浅层高分辨率地震探测表明 ,唐山断裂与地震地表主破裂带的位置、产状均一致 ,且具有高角度西倾的逆冲走滑性质 ,发生过右旋水平错动和向东逆冲的垂直活动 ,而次破裂带与褶皱构造活动引起的其他断裂直接相关。根据瞬变磁场和深地震探测结果分析 ,唐山地区存在莫霍面斜坡和地壳“背斜”、中地壳水平滑脱和扩展断裂、上地壳高角度逆冲走滑断裂和背向斜构造 ,它们组成 1幅多层次、多级序的复式逆断裂 -扩展背斜构造图像 ,控制了唐山地震的孕育和发生     

从库仑破裂应力和余震分布角度探讨汶川地震和芦山地震的关系

本文以龙门山及周边地区为研究对象,考虑区域地质构造差异、主要活动断裂带、地表附加重力影响,建立能反映地表起伏和岩石圈分层结构的龙门山地区三维粘弹性有限元模型。以地壳水平运动速率观测值为约束条件重建研究区现今构造背景应力场,在此基础上分别模拟了汶川地震和芦山地震的发生机理。通过分析同震库仑破裂应力变化与余震空间分布的关系,探讨了2次地震主震对余震的触发作用以及汶川地震对芦山地震的影响。研究表明,汶川地震和芦山地震的余震大部分由其主震触发,汶川地震对芦山地震的余震有约6.78%的触发作用。汶川地震的同震库仑破裂应力在芦山地震主震位置的增加值约为0.016MPa,如果龙门山断裂带南段库仑破裂应力年累积速率按照0.4×10-3-0.6×10-3MPa·a-1计算,汶川地震使芦山地震提前了约27-40年。计算还表明汶川地震和芦山地震的发生使鲜水河断裂带南段和虎牙断裂的库仑破裂应力增加,这些断裂带在未来发生地震的可能性增加。     

台湾海峡7.3级地震的构造环境

台湾海峡７．３级地震发生在北东东向台湾西南分国地的北缘活动断裂带上，这里的地质构造复杂，断块差异性升降运动强烈，为台湾浅滩隆起与台湾西南断陷分国地的交替地段；也是深部布格重力异常带由北东东转折为北东向的交汇部位，地震等烈度线的轮廓形态大致反映出其发震构造的走向。