利用地震走时层析成像方法确定西昌地区断裂带深部几何形态

断裂深部产状和空间几何关系是研究地壳运动变形、动力作用及其地表响应的基础,也是模拟发震断裂与强震关系的基础。为了研究川西南地区强震活动与安宁河、则木河和金河断裂的关系,对盐源-西昌-雷波高分辨地震折射剖面初至Pg波走时和断层面反射波走时进行模拟,获得了川滇活动地块东边界带安宁河、则木河和金河断裂的深部形态。结果表明:在上地壳内,安宁河断裂和则木河断裂东倾32°～35°,其速度结构为舌状低速带,二者规模较大,延伸到了基底。金河断裂东倾约30°,向下延伸至少5km。     

郯庐断裂带南段重力异常及不同深度的横向构造特征

为研究郯庐断裂带南段及周边构造的深部特征、空间展布、交切关系,文中利用小波多尺度分析方法对该地区的布格重力场进行场源分离,剖析不同深度下的地壳横向构造;同时采用Parker变密度模型对莫霍面深度进行反演分析。研究表明,郯庐断裂带南段表现为NNE走向的大型重力区域场梯度条带,切割深度达岩石圈地幔,其两侧密度结构及构造特征差异明显。沉积层及上地壳密度结构复杂,郯庐带东支2条断裂形成线性异常纵贯区域;而西支2条断裂线性异常较弱,截切EW向的重力异常体断续延展。中、下地壳密度结构简单,断裂带形成宽缓的低异常条带,反映了白垩纪—古近纪伸展环境下造成的地堑式构造。西支2条主干断裂纵穿合肥市,沿肥东凹陷西缘向S延伸,由于舒城以南的高密度圈闭体遮挡,尖灭于舒城县一带;而肥中、六安—合肥、肥西—韩摆渡EW向的深大断裂交切于西支,未延伸至东支。该区近代小震多发生于断裂构造所对应的重力高、低异常转化带之间,尤其是断裂之间的交会处与郯庐构造带内部,郯庐断裂带南段为历史强震空区段,考虑到断裂带莫霍面陡变及与多条深大断裂交切等深部环境,中强震危险性不容忽视。     

沂沭断裂带重力场及地壳结构特征

沂沭断裂带为郯庐断裂带山东段,新构造运动显著,是华北地区的强震活动带之一。文中收集了该地区的布格重力数据,利用小波多尺度分析方法对重力场进行有效分离,研究区域地壳结构特征及断裂空间展布,并应用Parker变密度模型对区域莫霍面进行反演分析,得到以下几点结论:1)重力区域场显示,沂沭断裂带形成了NNE走向的大型重力梯度带,分隔了鲁西、鲁东地块,成为区域内重要的地球物理分界线。2)重力局部场显示,中上地壳结构复杂,沂沭带内部呈现两堑一垒的重力异常格局,5条主干断裂形成线性梯度带分布于东、西地堑内,鲁西块体的多条NW向活动断裂交切于沂沭断裂带,多数断裂只交切于西地堑,而蒙山山前断裂和苍尼断裂横穿沂沭断裂带;下地壳结构相对简单,发生明显的褶曲构造,表现出大规模高、低密度异常相间排列的典型特征。3)区域莫霍面形态东高西低,沂沭断裂带形成了莫霍面陡变带,造成了东西分异格局,潍坊东—莒县—临沂一线出现莫霍面上隆区,具有强震发生的深部孕震环境。4)区域内地震多发于高、低重力异常转化带之间,特别是活动断裂对应的重力梯度条带之上,地震的发生与断裂活动有着密切的关系,沂沭断裂带地震活动性最强,且东地堑强于西地堑。     

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。     

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。     

利用GPS资料研究安宁河—则木河断裂震间期断层面滑动分布

基于约束条件下最小二乘原理及最速下降法,采用最小二乘配置拟合后的震间期GPS速度场作为约束,对安宁河—则木河断裂断层面滑动分布进行了反演。研究结果表明:由GPS资料计算所获取的断层面滑动分布,与地震地质研究中得到的断层面凹凸体分布具有较好的一致性,即安宁河断裂(西昌至冕宁以北)闭锁深度较深,强震危险性较大;而则木河断裂闭锁深度较浅,近期发生强震的可能性较小。     

青藏高原东缘地壳、上地幔电性结构探测及其构造意义

利用大地电磁测深(简称MT)方法对青藏高原东缘地区进行了地壳、上地幔电性结构探测研究,得到了该区具有特殊的电性结构特征,探测结果清晰揭示出:(i)鲜水河断裂带是一条规模巨大的岩石圈断裂,它是川滇菱形块体的重要边界断裂;(ii)测区为强震多发区,断裂两侧块体介质的差异是强震活动带重要的深部背景;(iii)川滇菱形块体北部地区十几公里下,发现存在大规模低阻体,电阻率仅为几～几十欧姆·米,该层约以45°角向北东下延,与青藏高原侧向挤出,物质向东流变,受刚性块体阻挡有关。从深部介质电性特征,推断现今川滇菱形块体北部处在热状态,是近代很活动的块体之一;(iV)测区内岩石圈厚度由西段(川滇北部块体)逐渐向东(扬子块体)增厚。     

川西安宁河断裂带晚第四纪地层地貌序列和构造活动性研究

本文以川西安宁河河谷第四纪沉积记录和晚第四纪地表构造变形研究为基础,借助孢粉分析、构造过程等诸多定量信息,试图较深入地认识河谷阶地成因及其块体边界断裂的活动特征和强震活动特征,为进一步开展边界断裂动力学研究和强震预测提供详实和可靠的基础资料。     

华北地块及邻区重力异常特征及地质结构

研究华北地块及邻区重力异常特征、地质结构和断裂构造,对该区地震风险研判和矿产资源远景规划具有重要意义。文章基于小波多尺度分解法、Parker-Oldenburg迭代反演法和重力异常导数法,利用华北地块及邻区布格重力异常数据,获得布格重力异常小波分解逼近场和细节场、莫霍面深度和重力异常导数。结果表明:(1)逼近场和细节场揭示出华北地块可分为西部的鄂尔多斯克拉通块体和东部的华北似环状裂谷盆地两个子单元。(2)莫霍面深度范围在28~52 km之间,呈NNE走向,由西向东逐渐变浅,具有显著的“东西分带”特征。尤为显著的是鄂尔多斯克拉通块体和华北似环状裂谷盆地,块体内部莫霍面变化较平缓,块体边界莫霍面变化剧烈。(3)根据重力异常导数结果识别并校正出研究区13条块体边界及主要断裂带。     

黄海及邻区莫霍面起伏特征

针对地壳构造形成的动力学机制,在广泛收集区域地质、地质构造和地球物理等资料的基础上,着重对重力数据进行了数字化、坐标、重力公式、投影方式和比例尺的统一化处理,进而进行了网格化处理.为将区域异常和局部异常分离开来,以便以对深部构造的系统研究,笔者选取趋势分析法分别对研究区内预处理后的布格重力异常数据(Δg)进行了三维多项式迭代拟合计算,得到了区域布格重力异常二阶、五阶、十阶趋势分析结果.继而,利用二级近似公式迭代法对布格重力异常五阶趋势分析区域异常数据进行了三维运算处理,得到了黄海及周边地区的莫霍面埋深值.分析了黄海及邻区莫霍面起伏特征,并进行了深部构造区划,探讨了深部断裂构造与莫霍面起伏间的成因联系,为深部构造和活动断裂演化的地球动力学研究提供了依据.     

南北地震带中段深部构造与地震

南北地震带中段位于中国大腹部，是青藏块体、华北块体和扬子块体的中间枢纽部位。根据该区布格重力异常图，采用Ｐａｒｋｅｒ’ｓ三维位场方法进行莫氏面反演并计算该区不同窗口的剩余场推断和解释了条岩石圈断裂，进而研究它们与地震的关系。     

川滇交界地段强震潜在危险区深部结构和孕震环境研究

正川滇地区位于青藏高原东南缘,其特殊的地震构造环境和频繁的强震活动特征表明,该地区是研究现今构造运动、大陆强震孕育背景和预测未来强震危险区的理想场所,对该区深部构造环境和介质物性特征的研究,将有助于探查川滇活动块体的深部构造环境和形变场特征,深化各向异性与构造变形作用的认识,以及研究块体内部和边界地震成因的深部构造背     

川滇交界东段昭通、莲峰断裂带的深部结构特征与2014年鲁甸M_S6.5地震

2014年鲁甸M_S6.5地震位于川滇菱形块体向东突出的过渡变形区大凉山次级块体南东缘的昭通、莲峰断裂带内部,属于青藏高原东南缘南北地震带的中南段,近十多年来,该断裂带及其周边中强地震的发生频次明显增多,昭通、莲峰断裂带是否具备孕育和发生强震的深部构造背景成为一个亟待研究的问题.为了研究昭通、莲峰断裂带的深部结构特征及孕震背景,探求2014年鲁甸M_S6.5地震的成因的深部动力机制,本文充分收集了四川、云南等区域数字地震台网和"中国地震科学台阵探测-南北地震带南段"("喜马拉雅"项目Ⅰ期)流动地震台阵的观测数据,应用区域震和远震联合反演的方法得到川滇地区三维速度结构图像,在此基础上重点剖析和研究了昭通、莲峰断裂带P波速度结构;再对昭通、莲峰断裂带及周边区域的重力、航磁数据进行三维视密度和视磁化强度反演,得到了壳内不同深度层视密度的横向变化特征和反映壳内磁性物质的分布范围以及结晶基底的视磁化强度异常分布情况,综合分析研究昭通、莲峰断裂带的深部结构特征及孕震动力环境.研究结果表明:川滇交界东部昭通、莲峰断裂带及其周边地区上地壳物质存在显著的横向介质差异,中下地壳深度范围大凉山次级块体西南缘存在低速异常分布,并呈现出近SN向的展布特征,2014年鲁甸M_S6.5地震位于该高低速异常的分界线附近略偏向高速体一侧.P波速度结构还揭示了鲁甸M_S6.5主震震源体下方中下地壳存在大范围低速异常分布,P波速度异常扰动与重磁异常的展布特征、梯度变化在深度和分区特征上均具有较好的联系和可比性,结合昭通、莲峰断裂带中下地壳范围内存在大范围的低密度弱磁性异常分布,综合表明了该区中下地壳物质相对较为软弱,这种特有的深部物性结构特征有利于应力在脆性的上地壳内积累和集中.研究结果还揭示了共轭断裂的深部构造形态,高低航磁异常边界与NW向的苞谷脑—小河断裂的深部展布形态相一致,苞谷脑—小河断裂处于航磁异常突变带附近,昭通断裂北段(昭通—鲁甸段)位于上地壳强磁性、高波速异常区内且具有深大断裂的深部地球物理场响应特征,因此该断裂段(昭通—鲁甸段)具备发生7级及以上强震的深部构造背景.当大凉山次级块体内部的中下地壳低速管流层自NW向SE方向运动到昭通、莲峰断裂带附近时,受到华南块体的强烈阻挡,应力在昭通、莲峰断裂附近基底性质存在差异处集中,脆性上地壳中低强度区域在横向挤压的构造应力场作用下易于破裂从而引发强震,这也正是昭通、莲峰断裂带内部鲁甸M_S6.5地震孕育和发生的深部构造环境.     

川西盐源-马边地震带上地壳速度结构和活动断裂研究——高分辨率地震折射实验结果

2005年沿盐源-西昌-马湖一线实施了地震测深和高分辨地震折射观测实验．利用有限差分地震走时层析成像算法处理了其中的高分辨地震折射Pg波走时数据,获得了川西地区活动地块边界带上地壳的P波速度精细结构和活动断裂深部形态,分析了上地壳的变形特征,讨论了断裂与地震活动的关系．结果如下：盐源盆地、后龙山地区的上地壳为表层低速和深部均匀高速的双层结构,两层之间存在明显向西缓倾的结构面;模型坐标180～240km范围内,P波速度分布表现为陡倾的高低速条带相间结构：模型坐标240～300km之间的西昌中生代盆地具有较厚的浅部低速和深部高速双层结构,层间的纵向及横向速度变化强烈,其分界面起伏较大：模型坐标300km以东的大凉山地区为不均匀高速区,地表速度接近5km／s．此外,模型坐标130,150和280～310km之下,存在显著的深部不规则异常高速体,可能与二叠纪岩浆活动有关．盐源推覆构造由表层低速推覆体,向西缓倾的构造拆离面和深部高速基底构成的薄皮构造,金河-箐河断裂是其推覆前缘;磨盘山断裂为一西倾的低速带,延伸至基底顶面;安宁河断裂和则木河断裂为东倾的舌状低速带,延伸到了基底内;在深处,大凉山断裂分为两支,表现为狭窄条带内速度结构的强烈变化,西支西倾,东支东倾,两支断裂均延伸至基底内;西昌中生代盆地东缘断裂为强速度梯度带,倾向南西,延伸至基底顶面;剖面最东端向西倾斜的舌状低速带可能是马边断裂的一个分支,其可靠性有待进一步证实;安宁河、则木河、大凉山断裂均是规模较大的基底断裂,其活动性较强,该区的强震活动主要受其控制;速度图像表明研究区的上地壳变形强烈,盐源盆地至金河盆地主要表现为盖层的挤压推覆逆冲变形,基底呈刚性;磨盘     

东北南部地区地壳均衡状态浅析

均衡状态是评价一个地区现今地壳构造活动性的一个重要标志。本文通过对东北南部地区普拉特—海福特均衡重力异常特征的分析,并通过均衡重力异常与深部地壳测深结果、地形趋势面自由空气重力异常以及与艾理均衡重力异常结果的对比分析,以达到:(1)为研究者提供一些基础资料;(2)通过对比分析,进一步了解东北南部地区及海城震区的均衡状态,以期在海城震区深部地球物理特征的研究方面获得进展。     

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.     

安宁河、 则木河构造区近期强震危险性的概率估计

2008年5月12日汶川8.0级地震发生后, 作为历史强震多发地段南北地震带中南段的安宁河、 则木河构造区强地震危险性受到广泛关注。 本文在分析安宁河、 则木河构造区强震活动特点的基础上, 利用地震危险性韦布尔概率估计方法, 对该区未来10年内发生6.5级以上强震的累计概率和条件概率进行了计算, 并结合前人针对汶川地震破裂对周边断层产生的库仑应力变化及潜在震源区判定等研究结果, 对该区强地震危险性进行了综合判断。 结果表明, 汶川8.0级地震发生后, 安宁河、 则木河构造区5级以上中强地震似有逐步活跃的趋势; 根据韦布尔概率模型计算得出的该区2021年前发生6.5级以上强地震的概率高达0.93, 条件概率为0.32。 因此, 该构造区, 尤其是区内的冕宁—西昌一带未来10年发生强地震的可能性相对较高。     

鄂西三峡区域重力场特征及其地震构造意义

深大断裂的强烈活动不仅能造成深部地壳界面不连续(变异)和重力场的异常分布,同时在上部地壳有相应的显示。基于这一思路,本文利用重力资料计算反演了鄂西三峡地区地壳厚度分布、重力均衡状态,进而着重研究了地表线性断(破)裂系统和现代地壳运动特征(包括地震活动)。由此得出结论:三峡东部NNE向延伸的重力异常梯级带不是现代强烈活动的深部断裂(块)作用结果,即其深部似不存在孕育和发生强震的构造条件     

南北地震带中段地震构造遥感解译

南北地震带中段断裂在遥感影像上具有明显的线性构造特征, 本中研究区域为东昆仑断裂带与龙门山断裂带的交接区, 该区断裂从遥感影像上分析主要有NW向、 NE向、 SN向三组, 包围着岷山隆起近似成三角形。 交接区内构造复杂, 曾发生1879年武都8级地震、 1933年叠溪7.5级地震、 1976年松潘7.2级地震等强震。 通过遥感资料对该区断裂进行构造解译, 确定该区构造活动型式及地震构造特征。     

青藏高原东北缘近期重力与地壳形变综合分析与研究

利用青藏高原东北缘2011—2014年期间的流动重力与GPS观测资料和1970—2011年水准观测获得的垂直运动背景场资料,结合区域地质构造动力环境和区内发生的强震事件,系统分析了区域重力场变化、地壳三维形变与区域构造环境和强震活动的关系,进一步研究和探讨了区域重力场变化与区域三维地壳运动的时空分布特征及其机理。结果表明:1)测区内重力场变化与GPS观测反映的水平运动和水准观测反映的垂直运动在空间上关系密切,地壳形变总体表现为沿水平运动的方向重力增加,高原山地挤压隆升,地面重力减少;断陷盆地相对伸展下沉,地面重力增加,反映了新构造活动的继承性。2)地壳形变场变化与活动断裂密切相关,重力变化和垂直形变等值线走向总体上与呈NWW向的祁连-海原断裂走向基本一致,水平形变也在祁连-海原断裂附近产生明显的左旋走滑运动。3)强震易发生在具有显著重力变化的活动断裂带上,也易发生在沿活动性断裂的断块垂直差异运动强烈或兼有强走滑运动的地方。2016年门源震中附近区域地壳受挤压变形显著、面压缩率和重力剧烈变化的特征最为显著。2013年岷县漳县6.6级地震发生在重力变化高梯度带拐弯的地区,也是面压缩率变化过渡带和垂直形变过渡带地区。4)文中第一作者等曾基于该区地壳形变资料在岷县、门源地震前做过一定程度的中期预测,尤其是地点预测。基于上述认识,进而强调在研究区形成的一些地壳形变异常部位可能仍存在中长期强震/大震危险背景。