华夏地块东南部地壳地震各向异性特征初步研究

本研究采用SAM剪切波分裂分析方法，使用福建区域数字地震台网记录到的（1999年01月～2003年12月）的波形资料，挑选符合剪切波窗口条件的记录，得到华夏地块东南部地区23°N～29°N，116°E～120°E）10个台站的剪切波分裂参数. 研究结果表明，该区域快剪切波平均偏振方向为NW109.4°±42.6°，慢剪切波平均时间延迟为2.5±1.5(ms/km)，快剪切波平均偏振方向对应该区的水平主压应力方向. 闽东台站NW方向的快剪切波偏振优势方向揭示了NW向的水平主压应力和NW走向断裂的构造意义. 两个闽西台站NE方向的快剪切波偏振优势方向与区域水平主压应力方向不一致，与NE走向的断裂一致，体现了局部构造和局部应力场的复杂性. 本研究证实，位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振方向的优势方向与断裂走向一致，位于海边或岛上的台站的快剪切波偏振方向较为离散，主要是受到不规则表面地形和断裂交汇的影响. 慢剪切波延迟时间的空间分布特征，显示沿海地区慢剪切波延迟时间变化较大，而内陆地区则较为平缓.     

海南东北部地区地壳地震各向异性特征初步研究

基于海南省地震台网2000～2013年的区域地震波形数据,用剪切波分裂系统分析方法（SAM）获得了海南琼东北部地区“九五”数字台网中2个台站的剪切波分裂参数。结果表明,快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向。七星岭台NE方向的快剪切波偏振优势方向与区域水平主压应力场方向不一致,与NE走向的断裂一致,体现了局部构造和局部应力场的复杂性;青山岭NNE向的快剪切波偏振优势方向揭示了NNE走向断裂的构造意义。同时,本研究证实,位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向,与对所选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,并且快剪切波偏振优势方向较为离散,反映了该区域复杂的断裂构造和应力分布特征。     

Crustal seismic anisotropy in Yunnan, Southwestern China

Using seismic data recorded by Yunnan Telemetry Seismic Network from January 1, 2000, to May 31, 2005, the polarization directions of fast shear waves are obtained at 15 seismic stations by SAM technique, which is a systematic analysis method on shear-wave splitting. The results show that predominant directions of polarizations of fast shear waves at most stations are mainly nearly in the N–S or NNW directions in Yunnan. The predominant polarization directions of fast shear waves at stations located on the active faults are consistent with the strike of active faults, directions of regional principal compressive strains from GPS measurement, and directions of regional principal compressive stress. A few of the stations show that polarization patterns of fast shear waves are more complicated or inconsistent with the strike of active faults and the directions of principal GPS compressive strains; these stations are always located at the junction of several faults. We conclude that the predominant polarization direction of fast shear waves indicates that the direction of the in situ maximum principal compressive stress is controlled by multiple tectonic aspects, such as the regional stress field and faults.     

首都圈西北部地区地壳介质地震各向异性特征初步研究

本研究使用首都圈数字地震台网2002年01月～2003年12月的波形记录资料，采用SAM方法，进行了剪切波分裂的分析，得到首都圈西北部地区地壳介质地震各向异性的初步结果.根据对有3条以上可靠记录的14个台站的统计分析，得到首都圈西北部地区的剪切波分裂的统计平均结果为: 快剪切波平均偏振方向为NE699°±445°，慢剪切波平均时间延迟为444±293（ms/km）.研究认为，NE699°±445°的快剪切波平均偏振方向暗示了该区域的水平主压应力方向，快剪切波偏振方向的第一优势取向揭示了NWW近E W方向的原地水平主压应力的构造意义，凸现了NWW向的张家口—蓬莱断陷带.通过快剪切波偏振方向，本研究进一步证实，位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振方向的优势取向与断裂走向一致，认为南口—孙河断裂和夏垫断裂是两个活动断裂，而八宝山断裂可能是个并不太活跃的活动断裂.华北盆地里的快剪切波偏振方向显示出复杂的分布特征，对应了盆地凹陷区里许多断裂互相交汇造成区域主压应力场受到局部调整的复杂图像.研究还认为慢剪切波时间延迟急剧的梯度变化可能与地壳深部的温度变化有关联.     

Seismic anisotropy of the crust in Yunnan, China： Polarizations of fast shear-waves

Introduction Anisotropy of the crust is a common phenomenon(Crampin,1984).Shear-wave splitting can be used to study the earthquake anisotropic characteristic in crust,to analyze crustal stress field condition,and to describe the static and the dynamic state of the related anisotropic parameters(GAO et al,1999).Shear-wave splitting is quite sensitive to anisotropy.The domestic scholars applied shear-wave splitting to studying the crustal anisotropy(YAO et al,1992;GAO and FENG,1990).The st…     

中国地震科学台阵两期观测资料近场记录揭示的南北地震带地壳剪切波分裂特征

利用中国地震科学台阵第一期(2011-01-2014-06)及部分中国地震科学台阵第二期(2013-02-2015-12)的流动地震台阵记录到的小震波形资料,运用剪切波分裂系统分析(SAM)方法,分析南北地震带的地壳各向异性,对剪切波分裂参数所反映的区域应力环境及构造特征,以及区域内主压应力方向与断裂分布的关系展开讨论.研究结果表明,南北地震带快剪切波偏振方向自北向南由NE向逐渐转变为NNW向,与南北地震带区域主压应力的方向变化具有一致性.区域内分布的大量NE及WNW或NW向断裂构造同样对快波偏振方向有比较大的影响,位于走滑断裂附近的台站,其快波方向与断裂走向大致平行,部分位于走滑断裂附近的台站其快波方向几乎垂直于断裂走向,而与构造应力场方向一致性较好.个别台站表现出复杂快波优势方向特征,反映出研究区内构造环境的复杂性.慢波时间延迟结果显示,南北地震带南段的平均时间延迟高于北段,反映了受印度板块和欧亚板块的碰撞挤压作用,南段地壳介质各向异性程度更大,构造变形更加剧烈.对比南北地震带上地幔各向异性特征,推测在川滇菱形块体内部可能存在复杂的壳幔耦合现象,地壳剪切波分裂除了反映区域应力特征,还可以揭示出区域构造信息.     

云南地区地壳介质各向异性——快剪切波偏振特性

通过对云南遥测地震台网2000年1月1日——2003年12月31日4年资料的分析, 使用剪切波分裂SAM综合分析方法,获得了云南地区10个数字地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明, 云南地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为近N——S或NNW方向; 位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振优势方向与活动断裂的走向一致;与GPS主压应变方向一致,与区域主压应力方向基本一致;少数台站的快剪切波偏振较为复杂,或与活动断裂的走向及GPS主压应变方向不一致. 这样的台站总是位于几个断裂的交会处,反映了复杂的断裂背景和复杂的应力分布特征. 快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向,受到区域应力场和断裂分布等多种因素的控制.      

青藏高原东北缘中上地壳介质各向异性及其构造意义

青藏高原东北缘(94°E—105°E,32°N-40°N)是高原北东向扩张的前沿地带,亦是研究高原生长过程的重要区域.本文利用青海省数字地震台网(2008-2014年)共7年的地震目录和波形数据,首先使用双差定位获取精定位震源位置,在此基础上,挑选位于S波窗口内(射线入射角≤45°)的地震事件,依据S波分裂分析方法(SAM),获取研究区域内共26个台站的S波分裂参数.研究结果表明:地处多个块体交汇部位的西宁及其周缘,地壳各向异性呈现两个优势偏振方向,表明该区中上地壳应力环境由区域主压应力场和活动断层共同约束;玉树地震序列的地壳各向异性优势偏振方向与区域主压应力场一致.     

鄂尔多斯块体北缘与西缘地区地壳各向异性特征

本研究使用内蒙古自治区数字测震台网2010年1月至2017年10月区域小地震的波形记录资料,采用SAM方法,进行了地壳剪切波分裂的分析,得到鄂尔多斯块体北缘与西缘地区地壳介质地震各向异性的初步研究结果.根据15个台站161个有效地震记录的分析,鄂尔多斯块体北缘与西缘地区的快剪切波平均偏振方向为NE44.4°±38.4°,慢剪切波平均时间延迟为1.7±1.6ms·km~(-1).研究区域的快剪切波偏振显示出两个优势方向,一个是NE方向,另一个是近NS方向.区内的逆冲凸起与走滑正倾断层构造对剪切波分裂产生了直接的影响,造成了剪切波分裂参数的复杂分布,反映了剪切波分裂参数受到区域应力和构造共同作用的影响.鄂尔多斯块体北缘的快波偏振特征有NE和近NS两个优势偏振方向,其东区与西区的快剪切波偏振表现出明显不同的特征.东区的第一快剪切波优势偏振方向为NE,第二快剪切波优势偏振方向为近NS;西区的第一快剪切波优势偏振方向为近EW,第二快剪切波优势偏振方向为近NS.鄂尔多斯块体北缘的区域背景主压应力方向可能总体上为近NS方向,但空间分布有差异,东区NE方向的优势偏振与西区近EW方向的优势偏振更可能反映了断裂与构造的影响.鄂尔多斯块体西缘的快剪切波偏振特征显示出非常清楚的NE向的优势偏振方向,近NS向的优势偏振方向则不太明显,反映出该地区复杂构造对各向异性分布的影响.慢波时间延迟呈现出西低东高的特点,时间延迟的高值出现在鄂尔多斯块体北缘的东部,时间延迟的这种西低东高的各向异性强度变化,可能反映了区域构造活动西强东弱的特性.     

Shear-wave splitting in the crust beneath the southeast Capital area of North China

This study focuses on the southeast Capital area of North China (38.5–39.85° N, 115.5–118.5° E). Shear-wave splitting parameters at 20 seismic stations are obtained by a systematic analysis method applied to data recorded by the Capital Area Seismograph Network (CASN) between the years 2002 and 2005. Although some differences in the results are observed, the average fast-wave polarization is N88.2° W ± 40.7° and the average normalized slow wave time delay is 3.55 ± 2.93 ms/km. The average polarization is consistent with the regional maximum horizontal compressive stress and also with the maximum principal strain derived from global positioning system measurements in North China. In spite of the uneven distribution of faults around the array stations that likely introduce some amount of scatter in the shear-wave splitting measurements, site-dependent polarizations of fast shear wave are clearly observed: in the northern half of the study area, the polarizations at CASN stations show E–W direction, whereas in the southern half the polarizations exhibit a variety of possible azimuths, thus suggesting dissimilar stress field and tectonic frame in both areas. Comparing the splitting results with those previously obtained in the northwest part of the region, we find a difference in polarization of about 20° between the southeast and northwest parts of the Capital area; also, in the southeast Capital area the average time delay is smaller than in the northwest Capital area, thus making clear that the magnitude of crustal seismic anisotropy is not the same in the two zones. Being the shear-wave splitting polarizations in the southeast Capital area, which lies on the basin, clearly different from the observed polarizations in the northwest Capital area, where uplifts and basin converge, it is quite evident that the shear-wave splitting results are consequence of the tectonics and stress field affecting the two regions.     

四川紫坪铺水库库区地震剪切波分裂研究

本研究利用四川紫坪铺水库数字地震台网2004年8月17日~2008年5月11日的地震观测波形资料,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川紫坪铺水库库区8个数字地震台站的快剪切波偏振结果.结果表明,紫坪铺库区台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;台站的快剪切波偏振优势方向与区域主压应力方向或活动断裂走向一致;快剪切波偏振方向变化可能与汶川大地震前区域应力场的增加和龙门山断裂带微破裂增加有关,慢剪切波时间延迟的变化与四川紫坪铺水库水位升降变化相关.     

鄂尔多斯块体西缘地壳介质各向异性:从银川地堑到海原断裂带

通过收集鄂尔多斯块体西缘固定地震台网2010年6月至2017年8月的近场地震资料,选择符合剪切波分裂分析的14个台站记录的共137个有效事件波形,得到了剪切波分裂参数,即快剪切波（简称快波）偏振方向和慢剪切波（简称慢波）时间延迟.结果表明,研究区的快波偏振方向和慢波时间延迟具有明显的分区特征,快波偏振方向主要与构造应力场方向或者断层走向大体一致.鄂尔多斯西缘紧邻块体边界的台站,快波偏振方向自北向南呈现NS、NNE、NE向的变化,与青藏高原东北缘主压应力方向变化基本一致.银川地堑东西两侧的快波偏振方向有差异,东侧区域主要受青藏高原NNE向挤压和黄河-灵武断裂共同影响,而西侧区域可能受到阿拉善块体与鄂尔多斯块体之间的NW方向的主张应力和阿拉善块体内部应力分布的影响;鄂尔多斯块体、阿拉善块体与青藏高原的交汇区快波优势偏振方向为NE向,与青藏高原东北缘主压应力方向一致;海原断裂带及以南区域快剪切波优势偏振方向为WNW向,与断裂走向基本一致,较好的说明了海原断裂带为活跃的活动断裂.构造与断裂分布都是控制快波偏振方向的主要因素,走滑断裂上的台站快波偏振方向与断裂走向一致,表明这些台站主要受到断裂的强烈影响;走滑断裂附近的个别台站快波偏振方向呈现与构造应力场一致的方向,表明几乎没有受到断裂的影响.鄂尔多斯、阿拉善与青藏高原的交汇区平均时间延迟高于其他地区,反映了青藏高原在NE向运动过程中,受到稳定的鄂尔多斯块体阻挡作用,导致了交汇区地壳介质各向异性程度增加.以海原断裂带到六盘山断裂带为界,其两侧区域的各向异性差异性明显,揭示了应力与介质特性的差异,暗示其邻近区域,特别在海原断裂带东端到六盘山断裂带与鄂尔多斯块体西缘交汇区域,可能有较高的强震危险背景.本研究还对该区域的地壳和上地幔的耦合问题进行了初步讨论.     

喜马拉雅东构造结上地壳各向异性特征

本文利用雅鲁藏布江下游台阵的16个台站2016年度的近震数据,通过横波窗内的横波分裂测量,在各台站总计得到369个有效的横波分裂参数对,分析得出喜马拉雅东构造结上地壳各向异性特征。空间上,各台站的快波偏振优势方向整体上自西向东由近EW向,转为NE向,然后转向近NS或NNE向,最后转向NW向。大部分靠近或位于活动断裂带上的台站的快波偏振优势方向与断裂的走向一致,主要体现在墨竹工卡断裂上的ZOS台,雅鲁藏布江断裂上的WOL,NYG,ZIB和DOJ台站,墨脱断裂上的BEB和DEX台站,以及迫龙—旁辛断裂上的BAX和DAM台站;而距离雅鲁藏布江断裂西段和东段各有一定距离的LAD和YIG台站,以及位于雅鲁藏布江断裂东段与嘉利断裂交会处的TOM台的快波偏振优势方向与断裂走向存在一定角度,但其与喜马拉雅东构造结主压应力场方向NNE向基本一致。上地壳各向异性整体体现了结构控制和应力控制的特征,但各台站的横波分裂参数并未表现出随时间的规律变化特征,这可能与2016年研究区地震活动强度较弱有关。研究区各台站间存在较大的横波分裂参数差异和自身离散度,反映出东构造结复杂的构造特征和剧烈的变形作用。      

Crustal seismic anisotropy in southeastern Capital area, China

Shear-wave splitting parameters of 24 stations in southeastern Capital area of North China (38.5°N~39.85°N, 115.5°E ~118.5°E) are obtained with systematic analysis method of shear-wave splitting (SAM) based on the data recorded by Capital Area Seismograph Network (CASN) from 2002 to 2005. The results show that the average polarization of fast shear-wave in southeastern Capital area is consistent with regional maximum horizontal prin- cipal compressive stress in the area, and is also consistent with maximum horizontal principal compressive strain from GPS in North China. The average shear-wave splitting in southeastern Capital area (in basin) is different from that in northwestern Capital area where uplifts and basin exist, which means that tectonics can be related to shear-wave splitting results. Research also shows that the distribution of faults around stations can obviously affect the shear-wave splitting results, and complicated distribution of faults can result in much more scatter of shear-wave splitting. Moreover, in the north and south of the studied area (southeastern Capital area), the polariza- tions of fast shear-wave are not very consistent, which may be related to differences in tectonic and stress for the two areas.     

用剪切波分裂研究台湾北部地壳各向异性

研究主要使用台湾北部13个地震台站记录到的1991年7月～2002年12月的波形数据,采用剪切波分裂SAM分析方法,对台湾北部地区的剪切波分裂特征进行了研究.发现位于宜兰盆地内的台站的快剪切波优势偏振方向为近E-W方向,而位于山脉(西部麓山带、雪山山脉和中央山脉)的台站的快剪切波优势偏振方向为NNE向或NE方向.位于海...     

Shear-wave splitting in the crust: Regional compressive stress from polarizations of fast shear-waves

When propagating through anisotropic rocks in the crust, shear-waves split into faster and slower components with almost orthogonal polarizations. For nearly vertical propagation the polarization of fast shearwave (PFS) is parallel to both the strike of the cracks and the direction of maximum horizontal stress, therefore it is possible to use PFS to study stress in the crust. This study discusses several examples in which PFS is applied to deduce the compressive stress in North China, Longmenshan fault zone of east edge of Tibetan plateau and Yunnan zone of southeast edge of Tibetan plateau, also discusses temporal variations of PFS orientations of 1999 Xiuyan earthquake sequences of northeastern China. The results are consistent to those of other independent traditional stress measurements. There is a bridge between crustal PFS and the crustal principal compressive stress although there are many unclear disturbance sources. This study suggests the PFS results could be used to deduce regional and in situ principal compressive stress in the crust only if there are enough seismic stations and enough data. At least, PFS is a useful choice in the zone where there are a large number of dense seismic stations.     

汶川地震余震序列的地震各向异性

利用2008年5月12日汶川地震震源区及周边地震台站记录的余震序列资料,使用剪切波分裂系统分析法,分析了汶川地震发震构造龙门山断裂带及周边地区的地壳各向异性特征,推断了地壳最大主压应力方向及空间分布特征.研究结果表明：大致以安县为界,位于龙门山北东段的台站快剪切波的偏振方向为北东向,与断裂带走向一致;而位于龙门山西南段的台站快剪切波的偏振方向为北西向,与断裂带走向垂直;这个特征同样揭示出龙门山断裂带西南段逆冲、北东段带有明显走滑性质的特征.研究还显示,靠近龙门山与鲜水河、安宁河小江断裂交汇区附近的台站快剪切波的偏振方向表现比较离散,这可能是由震源区局部的复杂地质构造引起,与该地区复杂的主压应力方向特点一致.     

Shear wave splitting analysis of local earthquakes from dense arrays in Shimian,Sichuan

The Shimian area of Sichuan sits at the junction of the Bayan Har block, Sichuan-Yunnan rhombic block, and Yangtze block, where several faults intersect. This region features intense tectonic activity and frequent earthquakes. In this study, we used local seismic waveform data recorded using dense arrays deployed in the Shimian area to obtain the shear wave splitting parameters at 55 seismic stations and thereby determine the crustal anisotropic characteristics of the region. We then analyzed the crustal stress pattern and tectonic setting and explored their relationship in the study area. Although some stations returned a polarization direction of NNW-SSE, a dominant polarization direction of NW-SE was obtained for the fast shear wave at most seismic stations in the study area. The polarization directions of the fast shear wave were highly consistent throughout the study area. This orientation was in accordance with the direction of the regional principal compressive stress and parallel to the trend of the Xianshuihe and Daliangshan faults. The distribution of crustal anisotropy in this area was affected by the regional tectonic stress field and the fault structures. The mean delay time between fast and slow shear waves was 3.83 ms/km, slightly greater than the values obtained in other regions of Sichuan. This indicates that the crustal media in our study area had a high anisotropic strength and also reveals the influence of tectonic complexity resulting from the intersection of multiple faults on the strength of seismic anisotropy.     

剪切波分裂揭示的青藏高原上地壳地震各向异性基本特征

青藏高原整体隆升,构造运动与介质变形强烈,然而由于地震观测数据不足,青藏高原内部上地壳各向异性研究一直是一个空白.本研究使用西藏地区的地震台网(2009年5月—2017年5月)的观测资料,利用剪切波分裂研究青藏高原上地壳地震各向异性特征.由于青藏高原固定地震台站分布稀疏,可用于进行剪切波分裂研究的近场地震事件记录稀少,本研究采用地震事件的单台定位技术,对公开的地震目录里没有震源深度数据的地震事件进行震源位置约束,并引入微震模板匹配定位方法,对连续地震波形进行检索,识别出地震目录里遗漏的新的微震(小地震)事件波形.微震识别获得的新地震事件记录是地震目录里报告的地震事件记录的大约6倍,用于补充研究区的剪切波分裂数据分析.通过数据分析,对比快波偏振方向,证实微震识别获得的数据极大地增加了有效数据的数量,提高了结果的可靠性.研究结果表明,雅鲁藏布江缝合带与班公—怒江缝合带之间的拉萨地块东部地区,台站的快剪切波(快波)偏振方向主要受区域应力场影响,快波偏振方向主要是NS或NNE方向,表明了区域最大主压应力方向;但个别地震台站(当雄台)快波偏振方向受原地主压应力影响,其快波偏振方向既不平行于断裂走向也不平行于区域主压应力方向,揭示出地壳介质的局部变形导致的局部应力方向不同于青藏块体里的其他地区.研究区西部的改则、普兰和研究区北部的双湖,快波偏振方向显示与断裂等构造走向一致的特点.研究区东部的昌都和察隅,快波偏振方向除了与断裂走向(或构造线)一致,还与地表运动的方向相同,揭示了青藏块体东部的深部物质可能的运移方向.这个现象虽然还需更多的研究证实,但这个发现的重要启示是,地震各向异性结合地表变形可用于探讨地壳深部物质的运动.     

山西地区地壳剪切波分裂特征

通过对山西数字地震台网2000年6月—2012年12月的波形记录资料的分析, 使用剪切波分裂系统分析方法, 即SAM综合分析方法, 获得了山西地区18个数字地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明: 位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振优势方向与活动断裂的走向基本一致; 个别距离断裂较远的台站的快剪切波偏振优势方向与震源机制解及GPS主压应变方向完全一致; 少数位于几条断裂交汇处的台站的快剪切波偏振优势方向则较为复杂, 与活动断裂的走向和GPS主压应变方向均不一致, 反映了该地区断裂背景和应力分布特征的复杂性.