紫坪铺水库与汶川地震关系的讨论

利用紫坪铺水库专用地震台站和加密地震台站资料,使用双差法完成了震前930次地震、汶川8级主震和5, 789次余震的重新定位,探讨了紫坪铺水库与汶川地震之间的关系,获得了有利于证明它们之间密切关联的事实: 1)紫坪铺水库2005年蓄水之后出现了水磨、深溪沟和都江堰震群,地震应变能释放增加了200%,与库水位变化密切相关,在汶川地震前呈现出加速释放的现象; 2)野外调查表明存在1条贯穿紫坪铺水库库区、走向NE的同震地表破裂带,与中滩铺断层位置一致; 3)余震分布以中滩铺断层为界,西北上盘多,东南下盘少; 4)利用P波初始到时重新确定出的汶川主震发震时刻为27分59.5秒,初始破裂深度在6～9km左右,直接位于水磨震群之下; 5)汶川主震与发生在2008年4月5日水磨震群中的1次小震的各个台站到时差相同。     

水库诱发地震中水库水体下方的地震波速比

以大桥水库MS4.6诱发地震和紫坪铺水库ML2.5诱发震群为例,研究了穿过水体下方的地震波的波速比在地震前后的变化.由彝海子台记录的穿过大桥水库水体下方的地震波所计算的波速比,在蓄水后4.6级主震前存在高值异常,反映库水对波速比有影响;由八角台记录的穿过紫坪铺水库水体下方的地震波所计算的波速比显示,在2006年8月28日后一时段库区东北部出现微小的波速比高值异常,结果于2006年10月至2007年2月在八角台附近的汶川水磨发生了2.5级水库诱发震群.因此认为,根据穿过水库水体下方的地震波射线计算的单台波速比,能够反映地震孕育过程中震源及周围地区介质特性的改变,可作为监测水库地震的一种手段.     

汶川8.0级地震后紫坪铺水库库区地震的分布特征

采用双差定位方法对紫坪铺水库库区12个地震台站2009年记录的857个地震进行了重新定位,获得了815个地震的震源位置。定位结果显示库区有3个地震相对集中区域,在各个集中区域地震震源深度的分布特征各不相同。与已有的汶川8.0级地震前库区地震精定位的研究结果相比较,汶川8.0级地震后库区地震相对集中区域的位置关系发生了明显变化。     

紫坪铺水库库区地震精定位研究及分析

利用双差定位法, 对紫坪铺水库台网8个地震台站记录到的2004年8月16日至2008年5月10日的1569个小震进行重新定位。 结果显示, 重新定位后的小震主要集中分布在龙门山推覆构造带的中央北川—映秀断裂、 前山灌县-江油断裂和后山汶川—茂汶断裂上, 其中大部分地震位于北川—映秀断裂并收敛于紫坪铺水库的两端, 走向NE向; 震源深度集中在5~15 km范围内, 平均深度为7.8 km, 15~30 km也有少量地震发生。 水库区域小震活动频度与水库水位存在一定的相关性。 精定位后, 到时残差的均方根平均值为0.048 s, 震源位置的估算误差在水平方向上平均为0.63 km, 在垂直方向上平均为0.51 km。 文中还讨论了紫坪铺水库区震源分布和地质构造的关系。     

龙门山断裂带精细速度结构的双差层析成像研究

利用川西流动地震台阵、汶川地震震后应急台网记录到的P波到时资料,对2008年5月至2008年10月期间发生的汶川地震余震序列应用双差层析成像方法进行了地震震源和三维P波速度结构的联合反演.结果显示,联合反演获得的地震重定位结果与基于一维地壳参考模型的双差定位方法结果相近;研究区15 km以上速度结构与地表断裂分布密切相关,20 km以下深度呈现北东向和北西向交错结构.汶川地震破裂带南段龙门山断裂带之间上地壳呈现高速异常,速度结构的非均匀变化是控制余震分布和主震破裂传播的主要因素;联合反演结果给出了小鱼洞-理县方向存在隐伏断裂的速度结构证据,同时发现,破裂带北东段可能沿新发断裂扩展;结果确认了汶川地震起始段的高角度逆冲断裂特征,也确认了前山断裂和中央断裂在约20 km深度合并到脆韧转换带的特征.     

汶川地震前两个库区附近小震深度与机制解的变化

根据2000-2010年四川地区数字测震台网以及紫坪铺、瀑布沟水库地震小台网地震记录进行地震精定位,小震震源机制解求取.研究紫坪铺、瀑布沟水库区及周围地区地震活动过程中,发现这两个区域地震活动在汶川8.0级地震前出现一些异常现象.     

汶川M_W7.9地震起始破裂断层几何结构

本文收集使用紫坪铺水库台网记录到的汶川地震主震P波波形资料,利用P波反投影叠加法获取了2008年5月12日汶川M_W7.9地震起始破裂的时空演化过程.通过分析本次大地震起始破裂阶段(0～1s)破裂点在三维空间内的分布特征,确定了本次大地震起始破裂位置及起始破裂断层几何结构模型.得到以下结果:汶川地震起始破裂点位于31.013±0.002°N、103.392±0.002°E,震源深度为8.2±0.4km,发震时刻为2008年5月12日14∶27∶58.80±0.4.汶川地震起始破裂的最佳断层面走向为NE48°,倾向NW35°,起始阶段破裂的深度范围为地下7.5～9km.     

河北省南部及邻区地壳P波速度结构三维反演

1980—2012年河北省及邻区测震台网地震记录,使用了河北省南部及邻区（34.0°—38.0°N,112.0°—118.0°E）63个固定地震台站和4 540个地震事件,得到27 709条P波到时数据,采用速度结构与地震位置联合反演的方法,获得研究区内地壳P波三维速度结构,重新确定中小地震震源位置。速度结构揭示：研究区域内地壳的P波速度结构存在明显的横向不均匀性,在10—25 km深度上横向不均匀性更加显著;大地震基本发生在速度异常体或高低速交界区域。地震重新定位结果显示：地震P波走时均方根残差（RMS）从1.68 s降到0.82 s;地震呈明显条带状分布,震源深度与地质构造年代具有一定负相关性。     

京津唐地区地壳三维P波速度结构与地震活动性分析

本文利用华北遥测地震台网和首都圈数字地震台网112个台站记录到的1993~2004年发生在首都圈地区3983次地震的P波绝对到时资料和相对到时资料,采用双差地震层析成像方法联合反演了京津唐地区地壳三维P波速度结构和震源参数.京津唐地区的三维P波速度结构图像在浅层上很好地反映了地表地质、地形的特征.在平原和凹陷的盆地处呈现P波低速速度异常,而在隆起的山区或基岩出露区显示为P波高速速度异常.在研究区域内震级M≥6.0历史地震和经过重新定位后的震级M_L≥3.0的地震的震源位置在10 km深度和15 km深度处的P波相对速度扰动图上的投影都显示出相似的特点,即:绝大部分的地震的震源位置在P波相对速度扰动图上的投影分布在低、高速异常的交界地带,且偏高速体一侧,只有极少数的地震分布在P波速度异常体内部.     

龙门山断裂带地壳精细结构与汶川地震发震机理

利用2001年1月至2008年6月四川固定地震台网和临时地震台站记录到的大量P波到时资料,反演了龙门山断裂带及周边地区的地壳精细三维P波速度模型. 结果表明,汶川主震以北和以南地区的结构存在较大差异,以北地区的龙门山断裂带具有很强地壳不均匀性,这与该区发生了大量汶川地震的余震相一致. 这些结果有意义地改进了前人对龙门山断裂带仅为不同块体过渡带的认识. 汶川主震震源区下方存在有明显低波速异常体,表明流体可能存在于龙门山断裂带内. 这些流体可能直接影响汶川大震的形成. 本文的成像结果为下地壳流沿龙门山断裂带上浸提供了可靠的地震学证据.     

VELOCITY STRUCTURE TOMOGRAPHY OF REGIONS DOWNSTREAM THE JINSHA RIVER BASED ON DENSE OBSERVATION

In this paper, the double difference seismic tomography method is applied to the phase arrival times of 7 465 seismic events to determine the hypocenter parameters of events as well as detailed 3D velocity structure at the northern segment of Xiaojiang Fault and its surrounding area. The data was recorded by 42 stations of the Jinshajiang River network from August 2013 to November 2016. At 2~6km, V_P and V_S present low velocity anomalies along the northern segment of Xiaojiang Fault, and the V_S anomaly is especially remarkable. On both sides of the Xiaojiang Fault, there also exist obvious P and S wave low velocity areas. These low velocity areas correspond to the terrain, lithology distribution and the watershed of Jinsha River at shallower layer in the study area. Starting from 6km, a NE-directed high V_P band along Zhaotong-Ludian and Huize-Yiliang Fault is formed on the eastern side of the northern segment of Xiaojiang Fault. V_S also shows the high value in the area bounded by Lianfeng Fault, Baogunao-Xiaohe Fault and Huize-Yiliang Fault. Above 10km depth, to the west side of the Xiaojiang Fault including the Ninghui Fault, V_P shows a significant low-velocity anomaly, while to the east side it presents high velocity feature. The Xiaojiang fault zone shows a significant low V_P from north to south in the study region, and the low velocity anomaly in the northern segment is relatively significant, especially the low velocity anomaly area reaches 15km deep around Qiaojia area. Beneath the Baihetan Dam, a significant low V_P area reaching to 5km deep is found. The earthquakes around the dam formed a strip from shallow to deep on the low-velocity area side. Whereas, a stable high-velocity area is found under the Wudongde Dam. The events relocation result shows that:all the focal depths in the study area are shallower than 20km, and the predominant focal depth is within 15km. Different from the NE-trending of the major faults in the study area, the relocated seismic events are obviously distributed nearly east-west along Matang Fault and Daduo Fault and the region around Huize. The focal depths of M_S6.5 Ludian earthquake sequences are shallower than 15km, and mostly less than 10km. The aftershocks within 2a after the Ludian M6.5 earthquake form two predominant bands of about 40km and 20km along near EW and SN direction, respectively.     

我国西部地区一些强震及中强震前后波速异常的初步研究（一）——波速比异常

本文对近年来我国西部地区发生的某些强震及中强震（M_S>5.0）的波速比异常作了一些初步探讨.文中给出并讨论了这些地震的波速比异常的一些共同特征,即随时间变化的曲线形态、异常特征量（异常持续时间与异常幅度）和异常的统计分布特征.此外还讨论了波速比异常的特性与地震序列类型、震源深度及震源机制的关系,探索了波速比异常与波速异常间的关系.最后还指出了地震活动性与波速比异常的某种对应关系,并作了简要的讨论.     

上地壳纵横波速度结构相关反演成像方法

基于纵横波初至走时数据的层析成像方法越来越广泛地被应用于揭示不同构造域壳幔速度结构特征.我们从同一地质体的纵横波速度属性相关这一基本思想出发,提出一种相关反演成像的方法:纵横波速度反演交替进行,在迭代反演过程中每通过一次反演获得相应的纵波速度(或横波速度)结构后,更新相应的纵横波速度比模型以及相应的横波(或纵波)速度反演的初始模型,然后继续开展后续横波(或纵波)速度反演工作.在反演过程中依据纵横波速度的相关性信息和射线路径长度将走时残差以不同权重分配到射线路径经过的单元,依据网格节点周围平均的慢度扰动更新速度模型.正反演过程分别基于有限差分走时计算方法和反投影成像方法.两种典型模型试验表明,该技术应用于上地壳速度结构反演成像过程,可有效提高反演结果的可靠性,在很大程度上避免了常规单独反演纵波和横波速度过程容易带来的畸变和失真.该方法应用于重建青藏高原西部札达—泉水沟深地震测深(DSS)剖面下方的上地壳速度结构,揭示出与青藏高原西缘板块碰撞相关的上地壳速度结构特征.     

DEEP VELOCITY STRUCTURE AND ITS TECTONIC IMPLICATIONS IN SOUTHERN PHILIPPINES

3-D V_P and V_S images of southern Philippines at the 0~100km depths are generated by inverting a large number of travel-time data from the International Seismological Centre(1960-2017)through seismic tomography method. The results show lateral variation exists in the crust and upper mantle:High V_P and V_S anomalies emerge in mid-west Mindanao and Bohol Island, which might be caused by the combined action of huge magmatism and ophiolite accretion in the lower crust; low velocity anomalies of the upper mantle in the west of Mindanao are consistent with locations of volcanoes on the surface. It, thus, could be inferred that the low velocity anomaly is closely related to magmatic activity. The dense earthquake distribution along plate margin extending to 100km coincides with the strong activity of the Philippine Sea Plate which is located in the northeast and southeast of Mindanao. Relative weak activity of Sulawesi Sea Basin is presented simultaneously. The subduction of the Philippine Sea Plate is mostly concentrated in the crust and the top of the uppermost mantle. Our tomographic images show that lateral heterogeneities exist in the crust and uppermost mantle of the southern Philippines. Low V_P and V_S anomalies emerge in Philippine Trench and Cotabato Trench, in contrast, high V_P and V_S anomalies appear in shallow crust of land area where a large number of earthquakes and magmatic activities develop. This may reflect strong tectonic processes between the Philippine Sea Plate and Philippine Mobile Belt. Low V_P and V_S anomalies in the crust of eastern Mindanao coinciding with the location of volcanoes on the surface may show partial melting of crust material caused by dehydration of the subducting Philippine Sea Plate. Such a similar phenomenon can be also seen in the south of Negros Island and Cotabato Trench. Thus we infer that active tectonic behaviors are constrained within the crust of the Philippine Sea Plate, Sulu Sea Basin and Sulawesi Basin.Low V_P and V_S anomalies of the mantle in the mid-west of Mindanao island are associated with magmatic activity which may be caused by a collision between the east and west part of Mindanao at 5Ma. The fracture system in the west of Mindanao provides the possible passage ways of mantle hot material upwelling, coinciding with the model of geothermal distribution in this area. According to the geochemical analysis, ophiolite observed in Sanbaoyan and the western part of Mindanao could indicate material composition from crust to upper mantle on Eurasian continental margin which may show the evidence of rapid expansion environment of mid-ocean ridge. High V_P and V_S anomalies in the mantle of northeast and southeast of Mindanao coinciding with the distribution of massive earthquake along boundaries show a well agreement with the shape of the Philippine Sea Plate. Dense earthquake distribution in south Mindanao at 100km shows the Philippine Sea Plate has strong activity and stress accumulation in the upper mantle. On the contrary, the seismicity in southwest Mindanao and Cotabato Trench reduces rapidly at the depth from 50km to 100km, revealing weak subduciton and stress release of Sulawesi Basin in the mantle.     

腾冲火山区的地壳厚度和平均泊松比研究

腾冲是青藏高原东南缘重要的第四纪火山活动区域,全新世以来的火山主要集中在腾冲盆地的中央,由北向南形成一个串珠状的火山链.为了深入探索这一火山区的深部结构和岩浆活动特征,我们在腾冲北部开展了为期一年的流动地震观测,利用接收函数方法计算了台站下方的地壳厚度、平均波速比和泊松比,研究结果揭示出测线下方地壳结构与岩浆活动及火山分布的对应关系.测线北部7个台站的地壳厚度在35.4~37.6 km之间,平均波速比为1.82~1.92、泊松比为0.28~0.31,其中马站附近莫霍面抬升幅度最大,与相邻地区莫霍面深度相差1~2 km,平均波速比和泊松比也达到最大值.相比之下,测线南端两个台站的地壳厚度接近40 km,平均波速比和泊松比仅为1.61~1.64和0.18~0.20,与测线北部7个台站的地壳结构相差甚大.分析表明地幔上涌对火山区莫霍面的局部抬升产生了一定影响,火山湖、黑空山、大-小空山和打鹰山下方应该存在一个相互联通的壳内岩浆囊.该岩浆囊在南北方向上的尺度约为20 km,热流活动以及幔源物质的侵入是地壳平均波速比和泊松比偏高的主要原因,它与热海附近的地温异常区分属两个不同的壳内岩浆存储系统.     

2022年1月8日青海门源6.9级地震的震源区结构特征和b值意义初探

2022年1月8日1时45分青海省门源县发生M_S6.9地震.本文基于青藏高原东北缘水平分辨率为0.3°的地震层析成像结果,获取了震源周边区域的地壳浅部构造信息,包括波速、泊松比以及估计的裂隙密度和饱和率的空间分布.结果表明:此次门源M_S6.9地震发生在P波和S波波速剧烈变化的区域,靠近高速体的边缘.泊松比和饱和率同样都显示,门源M_S6.9地震发生在高低值变化的过渡区.地震活动参数分析显示,震前冷龙岭断裂带的震源周边区域显示出了低b值、较低的a值和高a/b值的特征,与龙门山—岷山构造带强震之前的情况类似.裂隙密度在冷龙岭断裂两侧呈现出显著差异,北侧高于南侧,这可能是震后现场科考发现的断裂带地表破裂北侧高于南侧的构造成因.     

2022年1月8日青海门源6.9级地震的震源区结构特征和b值意义初探

2022年1月8日1时45分青海省门源县发生M_S6.9地震.本文基于青藏高原东北缘水平分辨率为0.3°的地震层析成像结果,获取了震源周边区域的地壳浅部构造信息,包括波速、泊松比以及估计的裂隙密度和饱和率的空间分布.结果表明:此次门源M_S6.9地震发生在P波和S波波速剧烈变化的区域,靠近高速体的边缘.泊松比和饱和率同样都显示,门源M_S6.9地震发生在高低值变化的过渡区.地震活动参数分析显示,震前冷龙岭断裂带的震源周边区域显示出了低b值、较低的a值和高a/b值的特征,与龙门山—岷山构造带强震之前的情况类似.裂隙密度在冷龙岭断裂两侧呈现出显著差异,北侧高于南侧,这可能是震后现场科考发现的断裂带地表破裂北侧高于南侧的构造成因.     

用接收函数方法研究汶川和芦山地震之间未破裂段的地壳结构

芦山与汶川地震之间存在约40 km的地震空区.震源区和地震空区的深部构造背景的研究对深入了解中强地震的深部孕育环境及地震空区的地震活动性具有重要科学意义.利用本小组布设的15个临时观测地震台以及21个芦山科考台站和21个四川省地震局固定台站记录的远震数据,用H-K叠加方法得到各个台站的地壳厚度和平均泊松比,并构建了接收函数共转换点(CCP)偏移叠加图像以及反演得到台站下方的S波速度模型.我们的结果揭示了震源区和地震空区地壳结构特征差异:(1)汶川震源区的地壳平均泊松比为~0.28;芦山震源区为~0.29;而地震空区处于泊松比变化剧烈的区域;(2)汶川地震与芦山地震的震源区以西下方的Moho面呈现深度上的突变(这与前人的研究成果基本一致),分别从~44 km突变到~59 km,~40 km突变到~50 km,而地震空区地壳平均厚度呈现渐变性变化;(3)地震空区Moho面下凹且具有低速的上地壳.综合一维S波速度结构和H-k以及CCP的初步结果,这可能显示汶川地震的发震断裂在深部方向上向西倾斜并形成切割整个地壳的大型断裂;芦山地震则可能是由于上、下地壳解耦引起的;而地震空区处于两种地震形成机制控制区域的过渡带中.     

紫坪铺水库附近都江堰震群小震震源机制解分析

2008年2—4月,位于汶川大震初始破裂点的紫坪铺水库附近发生了一系列的小震活动,它们与汶川地震和紫坪铺水库小震的关系值得研究。本文采用CAP方法,反演了紫坪铺水库7个专用数字地震台站的数据,得到震级大于M_L 1.0的28个震源机制解。结果表明:有19个地震事件集中在紫坪铺水库东南方向的都江堰附近,最大地震为逆冲型,发震机制为逆冲型带走滑分量,少量带正断层分量;从深度剖面看,地震震源深度主要集中分布在地下13km附近区域,都江堰震群丛集在前山断裂带上,其它地震散布在中央断裂带上;发震最大主压应力方向随时间的变化具有从最大主压应力方向变化比较大到趋向一致的演化过程。这些现象说明龙门山断裂带在都江堰附近存在1个凸凹体,形成应力集中点,引发都江堰震群活动,由此迫使龙门山断裂带前山断裂发生逆冲性活动,从而加剧了龙门山断裂带中央断裂的活动,在一定程度上加速了汶川地震的发生。     

A PRELIMINARY STUDY ON UPPER CRUSTAL VELOCITY STRUCTURE IN THE THREE GORGES RESERVOIR AREA

In this paper, using the double difference tomography method, the P wave and S wave velocity structures of the earth's crust beneath the Three Gorges Reservoir are inversed based on the high-resolution seismic data of seismological stations recorded from March 2009 to December 2010. According to the research results, the P wave and S wave crust velocity zones in the Three Gorges Reservoir area show a high V_P value area and a V_S value area with value low in the lower part and high in the upper part, distributing respectively at both sides of Shennongxi River to western Xietan in the north of Badong and near the outlet of the Xiangxi River at the northern section on Xiannvshan Fault. In the region from the two sides of Shennong River in the north of Badong to the western Xietan, microseisms are distributed in three zones in near east-west direction, with steep and north-dipping sections, spreading along the high-to-low velocity transition zone of the P and S wave. On the northern section of Xiannvshan Fault, small earthquakes are distributed along the NNW-trending Xiannvshan Fault, and the geological section reveals a steep and linear distribution along the transitional zone between the high V_P value area and the V_S value that is low in the upper and high in the lower part. Joint inversion results show a good consistency of the planes of the microseisms with the distribution of active faults.