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。     

2014年川滇交界东段鲁甸M_S 6.5地震序列重新定位及发震构造分析

为了研究鲁甸M_S 6.5地震的余震空间分布特征和探讨震区深部发震构造,本文利用四川、云南省固定地震台网观测资料和震后流动监测资料,采用双差定位方法对2014年8月3日至11日期间发生的鲁甸M_S 6.5主震及506个M_l≥1.5余震序列进行重新定位,获得了359个事件的重定位结果.研究结果显示:鲁甸主震的震源深度为13.8 km,与震源破裂过程显示的初始破裂深度较为接近,余震序列分布纵剖面还显示出余震主要分布在主震上方,且余震序列呈现出近EW向和NW向的不对称共轭状分布,优势分布方向为NW向的地震序列延展范围约20 km左右,并与昭通—鲁甸断裂相交,近EW向地震序列的延展长度约16 km左右.其中,在垂直NW向密集条带的震源深度剖面上,余震序列呈近于直立的条带状聚集,且余震序列震源深度分布的优势区间为3~15 km,较浅的震源深度说明了地震事件大多发生在脆性上地壳内部.地震重定位结果还表明了发震断层呈现高倾角分布的特征,结合震源机制解和地面地震地质调查及科考成果,综合表明和论证了此次鲁甸MS6.5地震的发震断层与NW向的包谷垴—小河断裂密切相关.     

云南鲁甸MS6.5地震震源区和周边三维密度结构及重力场变化

2014年8月3日云南鲁甸发生M_S6.5地震,震源机制显示该地震为左旋走滑型,断层破裂面以北西向为主,与昭通断裂带近乎垂直.本文基于三维重力反演技术,采用Crust1.0地壳结构模型和最新Moho面深度模型联合约束,反演得到了该地震震源区及周边的三维密度结构特征.反演结果表明：鲁甸地震震源区南北两侧块体运动受到昭通断裂不同程度阻隔,在地质时间尺度上,昭通断裂北段地壳物质运移的阻挡能力相比南段更强.通过进一步调查距离震中较近的流动重力测点的点值变化发现,从2014年3月至2014年6月大海村（P1）重力点值减小,减小幅度达到19 μGal,而位于昭通断裂东北侧的江底（P5）重力点值同期变化显示为增加,其他距离较远测点在震前重力变化不明显.综上结果对鲁甸地震的成因机制给出了初步解释.本文结果对于认识孕震区深部结构及地球物理场时空变化特征具有一定的意义.对识别与局部重力变化有关的地震前兆也同样具有参考意义.     

2018年宁强MS5.3地震前重力场变化特征分析

利用陕甘川地区2016—2018年5期流动重力观测资料,分析了陕西宁强MS5.3地震前半年和1年尺度的重力场变化特征。同时采用小波多尺度分解方法,对宁强MS5.3地震震中区的布格重力异常进行1～4阶小波分解,并对1～4阶小波细节图像进行分析。研究结果表明:①宁强MS5.3地震重力场呈现“正向变化—正向减弱—负向变化—负向减弱”演化过程,震前重力场呈现四象限分布特征,震中位于鞍部位置,符合走滑型地震特征;②布格重力异常2～3阶小波细节对宁强MS5.3地震孕震特征有较好的反映,对应的场源深度为10～15km,与本次地震震源深度11km有较好的对应关系。     

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.     

鲁甸6.5级地震崩滑地质灾害分布与成因探讨

2014年8月3日的云南鲁甸6.5级地震震源机制解、余震震中分布及震后的地震地质调查表明,发震构造为NW向包谷垴-小河断裂,断层发生左旋错动;震源机制与余震精定位数据表明发震断层倾角较陡。崩塌、滑坡分布在一个长轴为NW向的矩形区域内(15km×12km),基岩崩塌指示地震动主方向自北向南由SE向变为SN向,与震源机制解揭示的主压应力方向NW-SE总体一致。地震诱发的次生地质灾害崩塌、滑坡的平面分布特征可以用2种发震模式来解释:1)总体走向为NW的弧形断层发生左旋走滑错动,由北向南,地震动方向由SE向逐渐转变为近SN向;2)除NW向断层的左旋错动之外,NE向断裂也可能被牵动,发生由NW向SE的逆冲运动。地震是由NE、NW 2组断层共同作用的结果,以NW向断层左旋错动为主、NE向断层逆冲为辅。余震震中主要呈NW向线性展布,同时在震中附近存在NE向分布的地震条带,隐含2组断层同时错动的可能性;而鲁甸6.5级地震震中所在的滇东北永善、昭通地区,区域多个地震的震源机制表明,地震断层多以逆冲运动为主,走滑为辅。     

云南鲁甸M_S6.5地震震区地壳密度结构特征

基于云南鲁甸MS6.5地震震区的3条"工"字形剖面的重力与GPS观测数据,获得了沿剖面的布格重力异常、剩余密度相关成像和地壳密度分层结构。研究表明,会理—鲁甸—昭通、攀枝花—蒙姑—大井、舍块—汤丹—会泽剖面布格重力变化范围分别为-278~-197×10-5ms-2、-273~-200×10-5ms-2、-280~-254×10-5ms-2,均呈"鞍"形分布,其局部低值均位于小江断裂带附近,且幅度差自北向南逐渐减小。小江断裂带内物质密度低于两侧,低密度体扩展至中下地壳,且其东侧物质密度低于西侧,密度异常体呈正负交迭,地壳稳定性低,鲁甸震区处于该区域内。地壳分层结构显示莫霍面以小江断裂带为中心向上抬升,莫霍面最大深度自北向南从50km抬升至41km,反映了小江断裂带在区域地质构造中的地位——川滇块体与华南块体的分界线。     

2022年9月5日四川泸定MS6.8地震深部构造特征

2022年9月5日四川省泸定县发生M_S6.8地震.本次地震发生在鲜水河断裂南东段端部,位于鲜水河断裂与龙门山断裂、安宁河断裂相交汇的Y形区域.本文利用四川泸定地区的三维S波速度结构,结合地壳厚度、泊松比、GNSS应变场、构造应力场以及各向异性等资料,综合分析了震源区的深部结构.结果显示：泸定M_S6.8地震发生在地壳厚度、泊松比、布格重力异常以及最大剪切应变率的快速变化区内;震源附近S波速度在横纵向均表现为高、低速的过渡区域.震源西南侧有一个相对较小的低速体,可能是泸定地震发震的主要深部构造原因.GNSS应变场显示泸定地震位于最大剪切应变率显著高值区.震源机制解显示本次地震震中处于WNW向挤压、ENE向拉张的走滑应力结构,与鲜水河断裂的构造应力场一致.构造应力方向与GNSS主压应变方向有良好的一致性.近场地震记录得到的上地壳S波分裂结果显示,Y形交汇区内快S波主要有两个优势偏振方向,其中WNW(近EW)方向为交汇区的主压应力方向.本文推测,鲜水河断裂是泸定地震的主控断裂,但龙门山断裂对本次地震有重要影响.     

鲁甸M_S6.5地震震源区地壳结构及孕震环境研究

本文利用由中国地震局在鲁甸地震震区附近架设的35个流动观测台站记录的远震事件记录,采用接收函数H-k扫描方法和CCP叠加成像方法获取了鲁甸地震震源区的地壳精细结构,结果显示鲁甸地震发生在地壳厚度和泊松比变化较剧烈的地区.昭通断裂西南段和东北段地壳物质组分差异明显,西南段断裂两侧地壳组分均显示为中泊松比分布,东北段断裂两侧泊松比从低泊松比快速变化为高泊松比,表明东北段西南侧壳内含有更多铁镁质组分,造成昭通断裂西南段和东北段对青藏高原下地壳物质向东南运移的阻挡有所差异,导致壳内应变积累,从而引起鲁甸地震的发生.在震源区地壳内部存在的低速层,可能为此次地震提供了可能的孕震环境.鲁甸地震与芦山地震虽然均没有产生明显的地表破裂带,但两者的震源机制以及孕震环境存在着明显的差异.本文也认为未来应关注青藏高原东缘断裂的历史地震空段发生大地震的可能性.本文研究结果对于理解青藏高原东缘区域的孕震背景具有一定的意义.     

鲁甸6.5级地震发震断层判定及其构造属性讨论

鲁甸6.5级地震是川滇菱形块体南南东向运动在青藏高原东缘与华南地块相互作用边界变形带上发生的一次中等强度地震.尽管野外应急科学考察没有发现明显的地震地表破裂带,但云南昭通防震减灾局局域地震台网记录到的余震条带状分布、震后科学考察获得的地震烈度长轴方位和极震区地震裂缝等显示出发震断层为NW向包谷垴-小河断裂,左旋走滑性质,属大凉山断裂南端部组成部分;库仑应力计算表明,鲁甸地震可对周边活动断层系历史地震空段产生应力加载作用,其地震危险性不容忽视.     

基于布格重力异常研究运城盆地的构造特征

利用运城及周边地区的布格重力资料,对布格重力数据进行小波分解得到不同阶次的重力异常信息。依据各个阶次的小波变换结果并结合该区域的地质构造环境,对小波变换细节图中存在的特征较为明显的布格重力异常带进行深入分析,对异常所揭示的构造现象在地壳不同深度的分布特性等进行分析研究。结果表明:小波变换细节与区内地壳内部的隆起、凹陷及断裂构造具有很好的对应关系,可以对运城盆地的构造特征及地壳结构做更加深入的研究。     

丽江-清镇剖面上地壳速度结构及其与鲁甸MS6.5级地震孕震环境的关系

2014年8月3日,云南省昭通-鲁甸地区发生M_S6.5级地震,造成了重大的人员伤亡和财产损失.鲁甸震区位于扬子块体的西缘,小江断裂带的东侧北东向的昭通-莲峰断裂带内.由于至今没有穿越该断裂带的人工源深地震测深剖面,而丽江-攀枝花-清镇650 km长深地震测深剖面距离鲁甸主震区不超过50 km,利用宽角地震资料的初至波震相,通过有限差分反演揭示该地区上地壳速度结构,可以为鲁甸震区的地震定位、地震孕育机制等提供深部速度模型.速度剖面显示：剖面结晶基底厚度平均为2 km左右;小江断裂带速度较低,东西两侧的速度较高;因此小江断裂带区域地壳强度比较低,加上断裂两侧的应变速率很高,所以小江断裂带和旁边的鲁甸-昭通断裂带,未来具有发生较大地震的可能,值得关注.     

2014年8月3日云南鲁甸6.5级地震序列破裂过程研究

本文利用主地震相对定位法,对2014年鲁甸MS6.5地震序列中的8月3日—9月30日地震进行了重新定位,借助于时空图像分析方法,对本次地震破裂过程进行了分析,得到如下结果:(1)2014年鲁甸MS6.5地震主要沿NW向破裂,存在沿NE向破裂的成分,但是NE向破裂并不明显;(2)地震破裂时,主要从主震震中处往ES方向传播,破裂带长度大约为10km,破裂面近乎直立;(3)余震活动主要集中于主震上方区域,震源深度大于主震的余震稀少.根据上述结果,结合当地的地震构造情况和本次地震的震源机制解,分析表明,本次地震的破裂面为NW向,其发震断层为包谷垴—小河断裂的可能性很大.     

基于强震和测震数据对鲁甸6.5级地震发震断层方向的研究

2014年8月3日16时30分,云南省昭通市鲁甸县发生M6.5地震,宏观震中位于鲁甸县龙头山镇(27.1°N,103.3°E),深度约12km。发震断层为NW向包谷垴-小河断裂,是NE向昭通-鲁甸断裂系的NW向次级走滑断层。文中利用鲁甸地震50个强震台站观测记录与135个测震台站观测记录,分别进行峰值加速度计算和S波辐射图案匹配,对此次地震发震断层方向进行讨论。结果表明,"NW向"的断层方向更符合强震、测震仪器观测值,同时与地震灾害现场调查结果一致。     

基于共现分析的川滇菱形块体M_S≥5.0地震时空结构特征及趋势判断

基于川滇菱形块体近300年完整的地震资料,运用Salton指数、可公度理论、蝴蝶结构图和可公度结构系对川滇菱形块体地震共现率、时空对称特征及其发生趋势进行分析,结果显示:(1)小江断裂、块体内NE向断裂和块体内NW向断裂为川滇菱形块体断裂带关联度模型的中心节点,且小江断裂与块体内NW向断裂关联度最强.(2)2021年小江断裂—块体内NW向断裂发生M_S≥5.0地震信号强烈.(3)震中迁移具有良好的空间四边形对称结构,块体内NW向断裂震中呈现南北对称回旋迁移的特点;小江断裂震中迁移纬向以26.20°N,经向以102.81°E为对称轴,呈现"三同一异"的规律迁移,综合判断未来震中向位于川滇菱形块体东界的小江断裂北段迁移.(4)在地球自转"十年起伏"加速阶段,小江断裂—块体内NW向断裂地震发生概率较高;在月尺度分布上,地球自转速率季节变化当月小江断裂发震概率为54.54%,滞后一月块体内NW向断裂发震概率为60%.     

云南鲁甸M_S6.5地震余震重定位及其发震构造

整合了鲁甸震区周边的云南省地震台网、昭通市地震台网、巧家台阵,以及流动台站2个月的震相观测数据,对鲁甸地震序列进行了重新定位,得到了1 750个地震的震源参数。重定位结果显示,余震有2个优势分布方向,分别为SE向和SW向,具有不对称的共轭分布特征。2个余震条带的展布长度相当,约为16km,夹角约100°。余震分布显示鲁甸地震的发震断层为高倾角的走滑断层。主震位于2个余震条带中间略偏西南的位置,早期余震主要沿NW-SE向垂直于昭通-鲁甸断裂分布,主震西南侧的余震可能为后期触发的。根据余震分布与周边断层的关系、主震震源机制、烈度分布的长轴方位,以及滑坡分布等资料,认为鲁甸地震的发震断层为NW向的包谷垴-小河断裂。包谷垴-小河断裂南北两侧无论是在地震活动、深部速度结构,还是块体运动方向和速率方面都存在显著差异,断裂北侧的高速异常可能是阻止余震向北继续扩展的主要原因。     

渭河盆地及邻区重力异常小波多尺度分解与解释

基于EGM2008重力场模型计算获得了渭河盆地及邻区布格重力异常。采用小波多尺度分解方法对布格重力异常进行了4阶小波逼近和小波细节分解,同时基于平均径向对数功率谱方法定量化地计算出1~4阶小波细节和小波逼近所对应的场源平均埋深。结合区域地质和地震资料,对获得的重力场结果进行分析,得到如下结论:①鄂尔多斯地块、渭河盆地、秦岭造山带3个一级构造单元的布格重力异常之间存在明显差异;构造区内部重力异常也存在横向的显著差异。布格重力异常的走向、规模、分布特征与二级构造区及主要的断裂具有一定的对应关系。②渭河盆地及邻区布格重力异常1~4阶细节对应4~23 km不同深度的场源信息,鄂尔多斯地块南缘东、西部的地壳结构存在明显的差异;渭河盆地凹陷、凸起构造区边界清晰,断裂边界与重力异常边界具有较好的一致性;秦岭造山带重力异常连贯性不好,东、西部重力异常变化特征表现出明显的差异。③渭河盆地及邻区布格重力异常分布与莫霍面埋深具有非常明显的镜像关系。渭河盆地及邻区地震主要分布在六盘山—陇县—宝鸡断裂带、渭河断裂与渭南塬前断裂交汇处、韩城断裂与双泉—临猗断裂交汇处。渭河盆地及邻区重力异常主要由中上地壳剩余密度体所影响,这可能是该区地震以浅源地震为主的主要原因。     

滇东北地区三维电性构造研究

滇东北地区位处不同构造分区的交界地带,发育有多样的断裂构造,其中昭通—鲁甸断裂和小江断裂带的部分区段均具备积累高应力的条件,具有较强的孕震潜力.本文基于覆盖巧家、东川、鲁甸等地区采集的区域大地电磁阵列观测数据,通过大地电磁三维反演,获得了该地区的三维电性结构的水平和垂直切片,完整地揭示了滇东北地区的深部电性结构特征.反演结果表明,昭通—鲁甸断裂在10 km深度以内发育有多个局部高阻区,小江断裂带的巧家—东川段的东侧、东西两支交汇处在上地壳均表现为高阻,这些区域均展示出更强的孕震能力.根据低阻异常的分布,推测昭通—鲁甸断裂和小江断裂下方的低阻构造在中下地壳的多个位置发生连通.本文将研究区的地表热流、岩石圈有效弹性厚度、地震与电性结构结合分析,推测在滇东北深部低阻层可能存在下地壳流,并且下地壳流的塑性流动为鲁甸的地震活动提供了深部动力来源.     

唐山地震序列空间分布复杂性原因研究

本文采用唐山地震序列定位精度较高的资料, 对不同时段余震震中分布进行再分析, 取得了余震密集带和序列3次强震(唐山7.8级、 滦县7.1级、 宁河6.9级)破裂面分布的清晰图像, 其中判定7.1级地震为NWW向破裂面。 其复杂图像与震前地震活动异常所揭示的震源及与震源孕育有关的三组区域性断裂带存在密切联系。 简单说来, 震源位于NE向、 NWW向、 NW向三组断裂带交汇的区域, 位于震源的余震密集带显示了这3次强震的破裂面, 它们分别可看作是三组区域断裂的闭锁段。 据此解释了形成唐山地震震源和序列震中分布复杂性的原因。     

鲁甸M_S6.5地震地表破坏及其与构造的关系

鲁甸6.5级地震造成了大量人员伤亡及房屋损毁,是云南近年来典型的"小震"致大灾现象。鲁甸地震后,针对重灾区龙头山镇开展了大量野外调查工作。调查涉及地震滑坡、地裂缝、断层剖面以及建(构)筑物震害等。调查发现,房屋损毁严重的龙头山镇政府所在地处在NW、NE向断裂交会部位;地震造成大量地质滑坡具有NE向优势分布特征,且与NE向展布的昭通-鲁甸断裂带关系密切;重灾区龙头山镇政府所在地地裂缝以NE向为主,龙头山镇南约6.5km的光明村大量地裂缝以NW向为主;同时,在光明村发现一系列NE、NW向断裂露头,疑似断层陡坎及槽谷,沿这些构造,在此次地震中均产生了裂缝或小位错。在野外调查基础上,结合余震序列分布及烈度等震线分布特征,认为此次地震由NW向包谷垴-小河断裂发震,同时大量NE向构造裂缝及滑坡等地质灾害显示不能完全排除NE向构造的作用。重要的是,地震地表裂缝和小位错与断裂的展布密切相关,有可能是地震同震地表破裂的表现。