安徽霍山地震区深部电性结构和发震构造特征

霍山地震区位于大别造山带北缘华北板块与扬子板块接触带上,是大别造山带及周边地震活动最频繁、最集中的地区.83个大地电磁测点组成的大地电磁三维阵列覆盖了整个霍山地震区.用多重网格法、印模迭代重构法和非线性共轭梯度法对阵列数据进行三维带地形反演,获得了地震区深部三维电性结构.电性结构显示,北大别、北淮阳区的中上地壳为电阻率1000Ωm以上的高阻区,中下地壳为电阻率数十欧姆米的相对低阻区;六安盆地电阻率整体较低,中地壳存在显著的电阻率为几欧姆米的壳内高导层.北西向的晓天—磨子潭断裂分隔了北大别高阻层和北淮阳高阻层,在浅部向NE倾,深部向SW倾;北东向的落儿岭—土地岭断裂切穿北大别上地壳高阻层.小震双差定位结果表明,地震主要发生在NE向延伸的落儿岭—土地岭断裂附近的北大别、北淮阳中上地壳的高阻区,并集中于NW向的晓天—磨子潭断裂运动所造成的构造薄弱带中;2014年M S4.3霍山地震震源深度较深,位于北大别高阻区内部的电性梯度较大的区域.综合上述结果我们认为,霍山地震区的主要发震断裂为落儿岭—土地岭断裂,断裂的运动变形充分利用了晓天—磨子潭断裂早先活动所形成的构造薄弱带,断裂下方壳源高导体中的流体沿断层传播使断层强度弱化,使得这些薄弱带区易于发生小地震.由于北大别、北淮阳构造区显著高阻层的存在,我们认为霍山地震区存在发生6级以上中强震的深部孕震环境.     

安徽“霍山窗”中强震分布与断裂关系研究

应用ArcGIS10.0软件平台,建立"霍山窗"地区主要断裂、地震资料的矢量数据和空间数据库,运用缓冲区分析、统计分析、叠加分析等空间分析功能,确定以25km为半径的缓冲区包含93.9%以上地震,并依据叠加结果,计算得出单位断裂长度的地震数量。分析数据表明,落儿岭—土地岭断裂活动性最强,青山—晓天断裂、梅山—龙河口断裂的地震活动性次之。最后,通过断裂与地震缓冲区分析结果,发现在断裂交汇处易发生强震。     

磨子潭-晓天断裂(晓天至佛子岭间)的构造分析

根据断裂带切割变质围岩中各期变形旋回形成的褶皱,断裂带中的断层岩为形成于地表条件下的角砾岩和碎裂岩并切割围岩中各种糜棱岩带,构成上侏罗统火山岩盆地的边界断层等特征,磨子潭-晓天断裂应是晚侏罗世形成于地表条件下的断层;根据断层附近上侏罗统砂岩夹层中的裂隙焊接,磨子潭-晓天断裂在晚侏罗世形成后,还有两次较强烈的活动。据地表、钻探和地震资料,断层面向北倾,倾角向深部变缓     

东大别地磁剖面磁异常的匹配滤波分析与地震研究

利用匹配滤波方法对东大别造山带内的六安—英山、白塔畈—无为、金寨青山—万佛湖三地磁剖面异常数据进行局部与区域异常场分离;基于区域异常场分离结果利用近似线性反演方法对各剖面的居里面埋深进行了定量计算;并结合构造及地震资料对东大别造山带内的地震活动与居里面的关系及其地震成因机制进行了初步研究.结果表明:剖面磁异常曲线较好地反应出研究区构造基底性质之间的差异性,与居里面埋深呈现出较好的镜像关系;居里面的起伏较大约为14km,埋深最浅处位于霍山地区;地震空间分布与居里面相关,主要发生在居里面的梯度带上;居里面梯度带之间的温度差异形成的热应力可能是霍山地区地震发生的直接动力源.居里面反演结果也为晓天—磨子潭断裂下方莫霍面垂向错断提供了证据.     

大别造山带东段重力异常多尺度分解及其构造意义

文中通过多源数据融合、模型构建、数据试验、二维离散小波变换和功率谱分析等方法获取了大别造山带东段深、浅部场源布格异常及其场源似深度,并结合地壳结构、地质构造、岩石圈有效弹性厚度和地震活动等资料,讨论了地壳深、浅部的结构特征及地震活动构造背景。结果表明,低频布格异常显示大别造山带东段与华北地块间深部构造缝合带在东部应位于青山-晓天断裂前缘,在落儿岭-土地岭断裂和商城-麻城断裂之间向N偏移至梅山-龙河口断裂之下,造山带南侧与扬子地块间深部构造缝合带位于襄樊-广济断裂以北约20km,造山带东侧与扬子地块间的深部构造转换带位于郯庐断裂带之下,造山带东段腹地显著的低频布格异常低值表明对应部位的莫霍面存在明显下凹,造山带内部的布格异常高梯度带表明其深部结构不完整;高频布格异常揭示肥中断裂、六安-合肥断裂、肥西-韩摆渡断裂和郯庐断裂带等主要断裂对地壳中上部密度结构的影响明显,落儿岭-土地岭断裂对地壳中上部密度结构的影响范围向N延伸至肥西-韩摆渡断裂前缘。结合地震活动资料进一步分析认为,大别造山带东段与华北地块在青山-晓天断裂前缘附近接触和相互作用,且大别造山带东段地壳深、浅部结构均不完整,不利于应力积累,趋向于在断裂交错的脆弱部位频繁释放应力,是霍山地区小地震活动频繁的主要原因。     

2014年4月20日霍山MS4.3地震发震构造研究

2014年4月20日安徽省霍山发生M_S4.3地震,是霍山地区41年以来发生的最大地震. 本文首先基于安徽省及周边省份的地震台站资料,采用Hypo2000、 CAP和PTD方法反演得到该地震的震源深度为8 km; 然后采用Hypo2000和HypoDD方法联合对主震和余震序列进行重新定位,结果显示该地震序列呈北东向分布,绝大部分余震分布在主震的西南侧; 最后分别采用FOCMEC方法和CAP方法反演该地震的震源机制解,获得的反演结果非常接近,节面Ⅰ与节面Ⅱ的走向、 倾角、 滑动角分别为135°/70°/-30°与230°/60°/-160°. 此外该地震的椭圆等烈度线呈北东向展布,结合该地区的历史地震和地震构造,认为该地震与北东向的落儿岭—土地岭断裂活动有关. 已有震源机制解资料表明该地区构造应力场最大主压应力轴的方位角为267°,倾角为5°,最小主压应力轴的方位角为358°,倾角为4°,结合震源机制解和发震构造,认为该地震是在区域应力场作用下,落儿岭—土地岭断裂发生的一次右旋张性地震.      

＂霍山窗＂地区现代构造应力场研究

应用Snoke于2009年提出的利用P、SV和SH波的初动和振幅比联合计算震源机制解的方法,得到“霍山窗”地区1980年以来62次中小地震的震源机制解.基于大量的震源机制解资料,根据应力张量平均法反演得到“霍山窗”地区的平均构造应力场;结果表明,其与震源机制参数统计结果一致,表现为近EW向的水平挤压和近NS向的水平拉张作用.计算单个震源机制解力轴与平均应力场主应力轴的差异,即震源机制的一致性参数θ,进而分析θ随时间变化特征及其与华东地区中强震的关系;结果表明,“霍山窗”地区震源机制的一致性参数θ对华东地区相应中强震似有一定的指示意义.     

“霍山窗”地区H2浓度异常与小震活动关系分析

基于2018年12月4日至2020年8月15日“霍山窗”地区全时段的断裂带土壤气H₂的观测资料，根据测量值的分布范围对资料的可靠性进行了评价，对其气象影响因素也做了分析。结合“霍山窗”地区的小震集中活动，分析了断裂带H₂异常与小震活动性的关系。结果表明：土地岭—落儿岭断裂带H₂浓度前兆异常幅度较大，对观测点所在断裂上的地震活动反应灵敏，映震效果较好。研究区变质岩含有丰富的H₂气源，应力积累加速了断裂带内H₂的释放，张性断裂为H₂的运移提供了良好的通道。     

大别山超高压变质带深部电性结构及其动力学意义初步研究

通过在大别造山带东部横穿超高压变质带的一条NNE向剖面大地电磁测深资料的分析解释，获得了关于沿剖面的地壳上地幔二维电性结构，显示北淮阳与大别地块是电性差异显著的构造单元，它们之间的界面与晓天—磨子潭断裂对应；晓天—磨子潭断裂倾向北，在中上地壳层位出现错动解耦现象；从地表向深处可划分出4个主要电性层：地表风化层、中上地壳高阻层、壳内相对高导层以及上地幔层；大别地块内中、上地壳层位以高阻层为主，与高压-超高压变质岩分布区对应，高阻层最厚处在岳西—英山之间；在大别地块内，推测存在燕山期花岗质岩浆活动的通道，它们造成了超高压变质岩的进一步抬升，同时影响了大别地块内存在的壳内相对高导层的分布，壳内相对高导层在层位上相差较大.     

大别造山带的地壳结构研究

介绍横穿大别造山带的深地震测深剖面的地壳P波速度结构和密度结构.地表高程最大的岳西至晓天之间存在约5km厚的山根,在晓天-磨子潭断裂下方莫霍界面达4.5km垂直错断表征三叠纪碰撞的古缝合线,在超高压带3km深度以下的相对高速异常区,可能与含量较高的超高压变质岩有关.     

郯庐断裂带南段及邻区中小地震视应力的时空特征研究

利用安徽地区测震台网记录的波形资料, 采用波形分析和反演的方法计算了郯庐断裂带南段及邻区中小地震的视应力, 分析研究视应力的时空变化特征, 并讨论其与地震矩等震源参数之间的关系。 结果表明: ① 利用提取的地震震源谱数据计算得到郯庐断裂带南段及邻区中小地震的视应力值为0.05～0.9 MPa, 平均为0.20 MPa, 以此可作为该区域的背景应力水平; ② 时间变化显示视应力在黄海M_L5.1、 江西九江M_L6.0及河南太康M_L5.0地震前呈现持续高值异常状态, 震后趋于正常水平, 而江西九江6.0级地震后视应力再次出现高值异常, 随后发生了安徽定远M_L4.7地震, 一定程度上说明郯庐断裂南段及邻区中小地震的高视应力水平与华东地区中强震有较好的对应关系; ③ 空间分布显示高视应力集中区与地震高辐射能区域具有一定的相关性, 主要位于嘉山—滁州段的皖、 苏交界区附近和庐江县附近, 该区域相继发生过定远4.7级和安庆4.8级地震, 并推断认为庐江县附近发生破坏性地震的危险性可能更大, 值得高度关注; ④ 视应力随着地震矩增加而增加的趋势不明显, 拐角频率与地震矩大体呈负相关。     

三峡库区巴东地震前后视应力变化特征

三峡库区地震成因复杂,为了研究该区域地震的成因及发震规律,文中利用湖北省区域台网、三峡台网提供的数字波形资料,计算2010年1月1日至2015年12月31日三峡库区394个M_L≥2.0地震的震源参数,获得了三峡库区视应力的时空分布图像,分析了三峡库区研究时间段显著地震事件前后的视应力时空演化特征。研究表明:1)巴东M_L5.5、秭归M_L4.7以及M_L5.1地震发生前后,不同震级分段计算结果显示,震前震中区附近新华-水田坝断裂和高桥断裂同时出现高值,高值区域分布呈现协同化程度高,而震后零散的现象,表明该区域在震前积累了较高的应力。2)研究区域视应力在地震前后经历了一个明显的"上升-下降"过程,在应力上升初期发生了巴东M_L5.5、秭归M_L4.7以及M_L5.1三次显著地震。3)研究区域视应力深度剖面显示,不同深度视应力与震级大小呈现正相关性,震后研究区内小震属于低应变释放背景下的低应力释放,未新增明显视应力异常集中区域,震后巴东高桥断裂、周家山-牛口断裂以及秭归仙女山断裂短期内发生破坏性地震的可能性不大。     

“霍山震情窗”动力学背景及预测意义分析

安徽“霍山震情窗”作为华东地区的应力敏感部位,能够以微震、小震活动的形式反映区域应力场的变化。本文基于应变能释放方法对“霍山震情窗”的动力学背景进行了研究,结果表明该震情窗易受青藏块体强震活动的影响,从而出现开窗异常,其异常变幅相对较大;此外,震情窗所处区域应力场的波动变化也会导致开窗异常,其异常变幅则相对较小。上述2 种动力学背景的开窗异常对华东地区中强地震均具有较好的预测意义。此外,在实际应用中应关注多种动力学背景的共同影响可能导致的开窗异常。     

正负地震差值Se值在华东地震中期预报的应用

使用反映应力调制作用的正负地震差值Se值对华东地区进行空间扫描。结果表明，中强地震前，华东陆地5级地震前1－3a会出现正负地震差值Se值异常，未来地震会发生在异常单元150km区域内或周边地区，而霍山地区出现Se值异常后，能较好的对应华东海域和陆地5级以上地震。因此，该方法在华东地区具有较好的预报效果。     

安徽省大别山地区"4大水库"引起的水库地震对"霍山震情窗"的影响

以"霍山震情窗"的地震质为背景,讨论安徽省大别山地区"4大水库"的水位变化,引起的水库诱发地震,对"霍山震情窗"中提取更多前兆信息的影响.在科学地排除水库地震活动"穴"对"霍山震情窗"影响的同时,用地震活动窗的思想,客观反映孕震区附近的构造应力场信息,在华东及安徽省附近中强地震前后应力状态的差异性.     

2016年门源6.4级地震前视应力变化特征

基于科学台阵的观测资料,计算了2016年门源6.4级地震前约2年震源区80km范围内105次1.5≤M_L≤3.3地震的视应力。结果显示,研究区域2015年1月13日～2016年1月20日的地震视应力明显高于2014年3月23日～2015年1月12日,视应力其特征表现为震前1年明显升高—明显降低—临震前2个月小幅升高,2个时段扣除震级影响的规准化视应力对比表明,震前1年研究区域应力水平相对升高,规准化视应力空间分布图像显示,皇城-双塔断裂附近存在显著高值异常区,距离震中约48km。视应力异常、平安水位和乐都气氡破年变异常表明,研究区域附近震前应力水平较高,与2016年门源6.4级地震前震源区应力场增强存在较好的对应关系,是1次测震和前兆异常显著的震例。视应力异常可在较长时间显示高应力水平状态和异常地点,前兆破年变异常可以从时间紧迫性给出判断,因此,结合可信度较高的测震和前兆异常可以给出一定程度的地震预测。     

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,而快剪切波偏振优势方向较为离散则反映了该区域复杂的断裂构造和应力分布特征。     

霍山"震情窗"地区流动地磁S异常与华东中强地震相关性的研究

以霍山“震情窗”地区流动地磁测线的S值变化,预测霍山“震情窗”相关地区－华东地区中强地震,研究结果表明：“震情窗”地区流动地磁测线的S值异常与距离霍山“震情窗”R＜500km的华东中强地震有明显的相关性。     

东大别构造带地震地磁监测试验区岩石圈磁场特征分析

本文利用东大别构造带地震地磁监测试验区的地磁三分量观测数据,建立了试验区的岩石圈磁场模型,并将其与2005.0年代该区域的岩石圈磁场进行对比分析,研究试验区岩石圈磁场的时空变化特征.结果显示试验区内岩石圈磁场的分布从河南商城、安徽金寨、霍山至六安之间围绕梅山-龙河口、青山-晓天等断裂存在异常变化.     

江苏及邻近地区地震视应力特征研究

采用江苏省数字地震台网记录的地震波形资料,利用震源位移谱低频水平与拐角频率计算了2000~2010年江苏及邻近地区561个ML≥1.5中小地震视应力值。结果显示,江苏及邻近地区的地震视应力平均值为0.91 MPa,与中国大陆的平均水平相当。视应力与震级无明显的线性关系,在震级相对较大时表现出一定的高震级对应高视应力的特点。视应力高值地区主要集中在江苏中部至南黄海海域,次高值集中分布在郯庐断裂带中南段的苏鲁交界地区、安徽段固镇至定远附近地区和肥东、巢湖一带,反映了以上地区较高的地震活动水平及地壳应力状态。不同区域ML2震级档视应力的差异性基本反映了区域地质环境、构造活动等特征的差异。