川滇地区Lg波Q值层析成像

利用云南和四川数字地震观测台网记录的数字化地震资料,开展了川滇地区不同频率的Q_Lg层析成像研究,反演结果的空间分辨率小于100 km.反演结果表明,川滇地区介质的横向不均匀性强烈,Q_Lg高低值差异显著.川滇地区显著的高衰减区有川滇菱形块体的东南边界（即沿鲜水河至安宁河以及思茅—澜沧—普洱区）,滇西北地区、龙门山断裂以西松潘—茂文地区、巴塘及理塘强震区等,Lg波高衰减区的分布与构造活动强烈、强震活动或大震破裂造成介质破碎区、低速区等相关,表明构造活动强烈或大震破裂造成的介质破碎、热物质沿活动断裂上涌等可能是川滇地区低Q_Lg的主要成因.显著的低衰减区有川东盆地、滇东南地区以及金沙江、怒江断裂的中段区域,滇中块体内部也呈现出相对的低衰减特征.Lg波低衰减区与地震活动性弱、速度正异常等相关,表明川滇地区Lg波的低衰减区与地壳变形、地震活动性及水热活动弱、块体稳定等有关.     

汶川地震余震序列的地震各向异性初步分析

2008年5月12日,在四川龙门山断裂带上发生了8.0级大地震,根据中国地震台网中心的地震目录,震源深度为14km处,属于浅源构造地震.汶川地震序列是主震余震型.截至到2008年10月,已发生了3万余次连续余震.北东走向的龙门山断裂带位于青藏高原东缘,是由3条断裂构成,自西向东分别是龙门山后山断裂,龙门山主中央断裂,龙门山山前断裂.龙门山断裂带是一条以逆冲为主,走滑为辅的大型断裂带.     

川滇块体及周边区域现今震源机制和应力场特征

利用CAP（Cut and paste）方法获取了川滇块体及周边区域2007年8月至2013年4月75次3.5级以上中等地震的震源机制解,结合哈佛大学历史地震震源机制解,分析了震源机制解和震源深度的空间分布特征,并探讨了其构造动力学背景。结果表明：1）川滇块体各不同断裂带、块体内部各次级块体之间、块体内外表现出不同的震源机制解空间分布特征,揭示出位于青藏高原东南缘的川滇块体及周边地区应力场的非均匀性;2）研究区各主要断裂带所反映的与构造背景作用一致的震源机制分布特征表明,川滇块体及周边近期断层破裂方式主要受到各个断裂带的构造活动以及次级块体之间相互作用的控制;3）丽江-小金河断裂带上特殊的震源机制特征和发震应力轴的分布特征,进一步证实了丽江-小金河断裂带对高原逃逸物质的抵挡和屏蔽的作用;4）震源深度分布特征表明,川滇块体及周边地震震源深度主要分布于15km的上地壳,优势分布在5～15km的范围,揭示出研究区的地壳脆性孕震层位于5～15km的上地壳。     

川滇地区三维P波速度结构研究

根据本文提出的更为严格的地震数据筛选方法——横向分区地震均值筛选法,选取了四川、云南、重庆和贵州地震台网的224个固定台站和49个流动台站在2008年1月1日—2017年12月31日期间记录的48,177个地震、372,483条初至P波绝对到时数据以及2,413,407条精度较高的相对到时数据,利用区域双差地震层析成像方法联合反演了青藏高原东南缘川滇地区三维P波速度结构和地震震源参数.研究结果表明:(1)川滇地区上地壳结构横向不均匀性明显,四川盆地上地壳10 km深度范围内表现为低速异常,而松潘—甘孜地块、滇中地块则表现为明显的高速异常;(2)川滇地区地震主要沿着边界断裂分布,大多数地震为浅源地震,震源深度主要集中在5～15 km深度范围内,震源主要位于高速异常与低速异常交界区域,且偏向高速异常体一侧;(3)震源分布研究推测龙门山断裂带前山断裂东南侧可能存在一条倾向北西、倾角约为40.的北东向走向的隐伏断裂,且为芦山地震的主要发震断裂;(4)川滇地区中下地壳低速异常体可能反映了中下地壳弱物质流的存在,中下地壳物质流不是广泛分布在川滇地区,而是沿着川滇块体东部有限的通道向南流动.中下地壳流可能是沿着鲜水河断裂带向东南方向流出,在雅安一带遇到坚硬稳定的四川盆地的阻挡,一部分物质向北东方向流动,而另一部分物质转向南沿着安宁河断裂带和则木河断裂带分布,并继续向南沿着小江断裂带流动.     

震源机制解分类与川滇及邻近地区最新变形特征

以位错理论为依据探讨了地震分类的理论基础,利用美国哈佛大学1977—2008年的震源机制解资料,采用地震三角形分类法,研究了中国川滇及邻近地区震源机制解124例,从地壳脆性变形的角度分析了川滇次级块体的变形形式。结果表明:整体上川滇及邻区的走滑断层、逆冲断层和正断层具有明显的分区性特征,受青藏高原SE方向的挤压,沿着鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带产生了大的剪切位移和变形带;同时,受缅甸弧挤压和四川盆地的阻挡,在缅甸弧前端和龙门山断裂带等地形成了强烈的挤压区,在云南大部分区域形成了扇形剪切应力变形区;而沿鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带所产生的大的剪切位移和变形直接作用在红河断裂带上,造成红河断裂带呈右旋向SE方向错动,引起其后延金沙江断裂至丽江-小金河断裂之间形成大的应力拉张区,构成了现今川滇及邻区地壳变形的最新格局     

龙门山断裂带的分段性特征——来自密集震源机制解的约束

龙门山断裂带沿倾向和走向具有明显的分带性和分段性特征,通常以4条主干断裂为界将龙门山断裂带自西向东分为5条构造带,但是对沿走向的分段性特征仍未达成共识.本文利用四川区域地震台网记录的汶川地震后近10年的波形数据,采用全波形反演获取了龙门山断裂带1495个M≥3的震源机制解.通过“滑动窗”扫描方法提取不同地震类型的数量沿龙门山断裂带走向的变化曲线,据此将龙门山断裂带的震源区划分为S1—S9段.根据反演的震源机制解,进一步采用阻尼线性反演技术求取龙门山断裂带高分辨率的构造应力场信息,从地震类型、断面结构和构造应力场等角度探讨龙门山断裂带的分段性特征.结果表明:(1)地震类型存在明显的分段性特征.其中S1的逆冲型地震比例最高,S8的走滑型地震比例最高,S9的正断型地震比例最高.汶川地震后龙门山断裂带可能存在差异性断层调整运动,且余震晚期沿断裂带走向普遍存在应力的补充和协调,芦山地震的发生可能还对S2造成了应力扰动.汶川主震附近及余震区远端经历了更长的震后调整过程,且余震区远端S9具有更复杂、强度更高的震后调整过程.(2)断面结构存在明显的分段性特征.断面结构揭示汶川主震附近和余震区远端的隐伏断裂,以及虎牙断裂南端参与了汶川余震活动.断面倾角与走滑分量具有较好的一致性,在具有明显逆冲分量的分段断面倾角主要分布在50°~70°,而在具有明显走滑分量的分段断面倾角基本在60°以上,且断面倾角增大与汶川余震带宽度收缩变窄相吻合.(3)龙门山断裂带的应力环境非常复杂.σ1方向的分段性差异导致了汶川—芦山地震空区的地壳撕裂和地幔物质上涌、汶川主震附近和余震区远端的隐伏断裂活动以及虎牙断裂南端大量的逆冲型地震.结合构造应力场与大地测量资料认为,龙门山的隆升主要是受构造应力场作用下的上地壳缩短增厚所致.     

川滇地区中小震重新定位与速度结构的联合反演研究

通过震源与速度结构联合反演, 利用2000年4月至2006年3月云南和四川区域地震台网给出的P波初至走时资料, 确定了川滇地区的三维速度结构, 同时获得了川滇地区6642次中小地震的重新定位结果。 结果表明: ① 川滇地区地震震源平均深度随震级增大而加深的特征明显, 地震震级越大, 震源深度越深, 但震源下界不超过25 km; ② 在瑞丽-龙陵、 丽江-小金河以及龙门山等断裂带以西地区, 震源深度偏浅, 大多在15 km以上, 15 km深度以下地震稀少; ③ 川滇地区中小地震分布具有与强震相同的地壳深部介质背景, 震源大多分布于正、 负异常过渡区的速度相对较高一侧, 而其下方主要为低速异常分布。     

龙门山构造带及汶川震源区的S波速度结构

利用四川地震台网的观测资料和体波地震层析成像方法反演了龙门山地区的S波速度结构,据此分析了龙门山断裂带的地壳结构和汶川震源区的深部构造特征.反演结果表明,地震破裂与龙门山断裂及其两侧的地壳结构差异存在明显的对应关系,汶川以北的龙门山上地壳具备较高的强度且明显抬升,灌县至江油是龙门山西侧应力积累的主要地区,汶川8.0级地震位于其南部边缘;四川盆地的刚性地壳向西俯冲于龙门山之下,其凸出部与造山带古老基底在汶川附近发生碰撞是汶川成为8.0级地震破裂起始点的主要原因.汶川以南的龙门山地区地壳上层具有较大的韧性,岩石强度相对减弱,与龙门山北部相比不易于应力积累和产生破裂,因而汶川以南的龙门山断裂缺少余震活动.龙门山地区地壳厚度明显增加,其原因与中下地壳具备较大的柔韧性有关.由于青藏东部向东挤出时受到四川盆地刚性岩石层的阻挡,龙门山中下地壳的塑性变形和垂向物质的增加导致地壳厚度加大和莫霍面下沉,以此方式吸收了龙门山地区的大部分地壳缩短量,地表则强烈褶皱抬升形成数千米的龙门山脉.     

汶川8.0级地震前龙门山断裂带的地震活动性和构造应力场特征

研究了2008年5月12日汶川8.0级地震前龙门山断裂带及其附近地区的地震活动.利用区域地震台网和流动测震台的数字地震波资料,测定了震源机制解.结果表明,震中所在的龙门山断裂带震前地震活动平稳,未出现显著异常增强或平静现象.根据汶川8.0级地震前地震活动求出的震源机制解,其主压应力P轴方位为WNE——ESE向,震源断层面呈NE向与NW 向两组节面走向.其中NE向节面呈N50deg;——70deg;E,断面倾角均陡,达60deg;——70deg;,震源力学作用方式多呈逆倾型,少部分呈走滑型．震前地震活动呈现的主压应力方位、震源断面走向及其错动类型,与汶川8.0级地震给出的解是一致的.巨大地震发生前沿龙门山断裂带微破裂呈现的平均应力场与主震一致．起始破裂区东侧20km内是紫坪铺水库水域区,这一区域发生小震活动增加的现象处于水库放水的卸载阶段.本文研究了汶川8.0级地震起始破裂区附近的小震活动,其震源参数表明,震源位于8.0级地震之上的5——14km深度,其震源参数与8.0级地震给出的解也是一致的．      

1970年以来鲜水河断裂带地震活动特征与2014年康定M_S6.3地震

本文基于1970年以来的地震目录及四川地区4.0级以上地震的震源机制解资料,分析鲜水河断裂带分段(炉霍段、道符段、康定段、石棉段)的地震活动特征及研究区现代构造应力场,结合深部速度结构,探讨鲜水河断裂带上地震活动频度与龙门山断裂带地震活动的关系及康定地段6.3级地震的孕震环境。结果发现:(1)鲜水河断裂带北段和南段地震活动性存在差异,炉霍段和道孚段的地震活动频度1981年前要高于2000年后,康定段和石棉段的地震活动频度2000年以后高于1981年前;(2)分析地壳P波速度结构发现康定震区西侧川滇块体表现出低速异常,东侧表现出高速异常;(3)对构造应力场的分析结果表明龙门山断裂带主要以NW-SE向挤压为主,鲜水河断裂带构造应力场以NWW-SEE向为主。综合鲜水河断裂带应力场特征、深部速度结构、断层间的相互作用等信息推断,康定M6.3地震的发生与该地区应力积累及深部孕震环境相关,同时由于龙门山断裂带地震活动性影响,导致鲜水河断裂带康定段的能量释放。     

青藏高原东缘地震活动与居里点深度之间的相关性

本文选取不同的地壳速度分区模型,应用双差定位法对2008—2017年发生在青藏高原东缘的地震进行了重新定位,共得到4921个精确定位结果.重定位后的地震更加集中分布于龙门山断裂带、鲜水河断裂以及四川盆地南缘,震源深度多为5~20 km.根据NGDC-720地磁场模型计算了青藏高原东缘的三分量磁异常及其梯度张量,重定位后的大多数地震位于负磁异常区域以及四川盆地西南缘的强-弱磁异常边界.基于三维分形磁化模型获得了青藏高原东缘的居里点深度,并计算了磁性层的平均地温梯度,进而利用一维稳态热传导方程获得了其地壳温度结构.结果显示青藏高原东缘大多数地震均发生在居里点深度较大、地温梯度较低的区域.大多数M≥2.0地震震源区温度为100~500℃,M≥4.0地震震源区温度多为200~400℃.2008年汶川M_S8.0、2013岷县M_S6.6、2014年鲁甸M_S6.5以及2017九寨沟M_S7.0地震震源区温度均为300℃左右,而2013年芦山M_S7.0地震震源区温度接近约400℃,更多地受控于龙门山断裂带与鲜水河断裂交汇处的局部构造应力场异常.     

川滇地区较长时间尺度的地震活动盛衰交替性

通过与更早地震资料的对比, 研究了鲜水河断裂带, 川滇地壳块体东带、 西带, 松潘、 龙门山断裂带以及整个川滇地区较长时间尺度的地震活动盛衰交替性。 结果表明, 川滇东带北段(鲜水河断裂带)、 松潘、 龙门山地震带及川滇西带中段和南段(主要是红河断裂带)的地震活动具有明显的几十到百年尺度的盛衰交替性。 而川滇东带中南段(安宁河-则木河-小江断裂带)与川滇西带北段(金沙江断裂带)在上述地震带的平静期里, 中强以上地震频次明显减少, 但有个别7级以上强震发生。 这样, 整个川滇地区地震活动的盛衰交替性呈现一种比较复杂的阶段性特征: 伴随频繁中强震的强震活跃期与突发强震活动期交替出现。 值得注意的是, 川滇地区从19世纪末开始的伴随频繁中强震的强震活跃期已超过百年, 目前出现长期平静, 应注意进入突发强震活动期的可能性。 根据川滇地区上一个突发强震活动期突发强震的空间分布, 推测未来的突发强震可能发生在南北向断裂带, 或其他方向断裂带与南北向断裂带的交汇部。 文中还对上述统计现象的机理作了简要讨论。     

汶川、 芦山地震前后四川地区应力场时空演化

基于四川地区2000年1月~2014年6月M_L≥3.0地震震源机制解, 首先分析了四川地区各次级地块和不同断裂带的地震震源机制类型及整体应力场特征, 其次以汶川8.0级、 芦山7.0级地震为例, 研究两次强震发生前后四川各次级地块的主压应力时空演化特征。 获得的主要认识为: ① 四川各次级地块的地震震源机制比较紊乱, 反映了块体内部构造的复杂性, 而断裂带的地震震源机制则相对比较单一, 与其运动类型一致; ② 四川各次级地块及断裂带的整体应力方向比较一致, 优势方位呈现NW和NWW向, 倾角接近水平; ③ 汶川8.0级、 芦山7.0级地震发生前, 震中所在的龙门山断裂带中南段及川青地块的主压应力方位均出现过较好的一致性, 而在芦山地震后, 龙门山断裂带及川青、 川中地块的主压应力优势方位则转变为NE向。     

Precise Location of Earthquakes at the Eastern Boundaries of the Sichuan-Yunnan Rhombic Block

Based on the seismic station data sets from Sichuan and Yunnan provinces, we employed a multi-step seismic location method (Hypo2000 + Velest + HypoDD) to precisely locate the 7,787 earthquakes that occurred during 2010-2015 along the eastern boundaries of the Sichuan-Yunnan rhombic block, namely from southern Dawu to the Qiaojia segment. The final results show that location precision is greatly advanced and epicenter distribution exhibits good consistency with the linear distribution of the seismic faults. Earthquake distribution is quite intensive at the intersection region in the southern segment of the Xianshuihe fault, the Anninghe fault zone, the Xiaojinhe fault zone and the Daliangshan fault zone to the east. The depth profile of seismicity shows a clear stepwise activity along the active seismic fault zones. The profile crossing the faults of the Xianshuihe, Anninghe, and Daliangshan presents a complex interaction among faults near the multiple faults intersection region, Shimian, where the earthquakes are obviously divided into two groups in depth. Earthquakes are very rare at the depth of 15km-20km, which is consistent with the region of the plastic rheology between 14km-19km calculated by Zhu Ailan et al.,(2005).     

由初至P震相重新定位2017年九寨沟地震序列的主震与ML≥3.0余震并分析发震构造

综合利用区域台站和流动台站(近台)的记录,基于初至P震相重新测定了2017年九寨沟序列M_S7.0主震和M_L≥3.0余震的震源位置,并利用较高精度的定位结果分析余震分布与地震构造的关系,解释发震断裂带的结构.获得的新认识有:(1)九寨沟主震震源深度为16km,位于余震带中段的南缘;余震主要分布深度为4～17km.(2)沿余震带的走向,余震分布与主震同震位错大小的分布明显相关.余震带中段8～16km深度存在的余震稀疏区与同震位错的高值区相吻合,应是发震断裂带主凹凸体的部位,也是主震时应变释放较充分的部位;余震带南东段10～18km深度的余震密集区对应了同震位错的亏损区之一,三次M_L≥5.0余震都发生于此;余震带西北段在5～10km之下既缺少余震,又属同震位错的亏损区,可能与那里多条断裂的交汇或合并造成的构造复杂性有关;余震带中-北西段3～5km深度的也缺少余震,也对应了浅部的同震位错亏损区.(3)证实了九寨沟地震的发震构造为虎牙断裂带北段,同时新揭示出发震断裂带表现为由主断裂和分支断裂构成的、向上分叉的花状结构,尺度约为4.5km宽(最大)、35km长,主断裂朝SW陡倾.这些反映主震破裂可能不只受控于单一的断裂,而有可能是沿主断裂发生主破裂,而沿分支断裂发生次要破裂.另外,本文对发震断裂带结构的分段解释,是遵循构造地质学原理去综合震源排列、震源机制解、地表断层已知位置、相邻剖面断层解释结果等信息的分析结果,而不仅仅依据余震的密集分布进行推断.     

Study on distribution characteristics of strong earthquakes in Sichuan-Yunnan area and their geological tectonic background

Introduction Both Sichuan and Yunnan are provinces with more earthquakes. Based on catalogue of strong earthquakes in China compiled by the Prediction Department of China Earthquake Administration, there are 639 M5.0 earthquakes during 26 B.C.~A.D. 2001. Among them, 475 are M=5.0~5.9 events, 124 are M=6.0~6.9 events, 39 are M=7.0~7.9 events, and one is M=8 event occurred in Sichuan and Yunnan area. Here is one of the areas where seismic activities are most active in China. Sichuan-Yun…     

四川盆地荣县—威远—资中地区发震构造几何结构与构造变形特征:基于震源机制解的认识和启示

四川盆地荣县—威远—资中地区属于历史弱震区,然而2019年相继发生多次破坏性地震事件.本文基于四川区域地震台网宽频带地震仪记录波形资料,利用CAP （Cut and Paste）波形反演方法,获得了2016年以来发生在荣县—威远—资中地区的26个M_S≥3.0地震的震源机制解、震源矩心深度和矩震级,对该区域发震构造几何结构与变形特征及构造应力场特征进行了初步分析.主要获得如下认识：（1）26个M_S≥3.0地震的震源矩心深度在1.5~5 km之间,平均深度3.4 km,表明事件发生在上地壳浅部沉积层内;震源深度分布揭示发震断层面倾向SE、缓倾角.（2）26个地震的震源机制全部为逆冲型,表明发震构造整体为逆断层性质.节面优势方位NNE-NE,结合走向与倾角统计结果,本文推测发震构造可能为威远背斜南翼一系列倾向SE、走向NNE-NE的缓倾角盲冲断层.（3）P、T、B轴优势方位单一,表明研究区域处于相对简单的构造应力环境.区域应力场反演获得的最大主压应力轴σ₁方位NW-SE,近水平,与目前已知的该区域构造应力场水平主压应力方向一致,反映区内构造活动主要受区域构造应力场控制;其明显有别于四川盆地南缘2019年6月17日长宁M_S6.0地震余震区NE-SW向的最大主压应力轴方位也揭示出四川盆地构造应力场具有明显的分区特征.（4）26个地震整体的应变花表现为NW-SE向挤压白瓣形态,表明区内发震构造整体呈NW-SE向纯挤压变形模式,明显有别于2019年长宁M_S6.0地震序列NE-SW向挤压兼具小量NW-SE向拉张分量的构造变形模式,进一步表明四川盆地构造变形模式也具有明显的分区特征.     

川滇菱形块体东边界地震精定位

选用四川及云南地震台站资料,采用多阶段地震定位法(Hypo2000+Velest+HypoDD),对四川境内川滇菱形块体东边界的道孚南至巧家段2010年1月1日~2014年12月31日7787次地震进行了精定位。精定位后,震源位置精度明显提高,震中分布与地震断裂带线性展布较一致。定位结果显示,鲜水河断裂带东南段地震分布相对密集,鲜水河南段与安宁河断裂带、小金河断裂带及以东的大凉山断裂带交叉区域相对密集。深度剖面图沿活动断裂带地震活动分段活动特征明显,横跨鲜水河、安宁河和大凉山等断裂的剖面呈现出石棉附近多断裂交汇处的断层间复杂的相互作用,地震明显分为深、浅两丛。15~20km深度范围地震非常稀少,这与朱艾斓提出的14~19km塑性流变的层厚和位置较一致。     

2014年11月22日康定M6.3级地震序列发震构造分析

2014年11月22日在NW向鲜水河断裂带中南段四川康定县发生M6.3级地震,11月25日在该地震震中东南约10km处再次发生M5.8级地震.基于中国国家数字地震台网和四川区域数字地震台网资料,采用多阶段定位方法对本次康定M6.3级地震序列进行了重新定位;利用gCAP(generalized Cut And Paste)矩张量反演方法获得了M6.3和M5.8级地震的震源机制解与矩心深度,分析了本次地震序列的发震构造,并结合历史强震破裂时空分布和2001年以来小震重新定位结果,对鲜水河断裂带中段强震危险性进行了初步探讨.获得的主要结果如下:(1)M6.3级主震震中位于101.69°E、30.27°N,震源初始破裂深度约10km,矩心深度9km;M5.8级地震震中位于101.73°E、30.18°N,初始破裂深度约11km,矩心深度9km.gCAP矩张量反演结果揭示这两次地震双力偶分量占主导,M6.3级地震的最佳双力偶解节面Ⅰ走向143°/倾角82°/滑动角-9°,节面Ⅱ走向234°/倾角81°/滑动角-172°.M5.8级地震最佳双力偶解节面Ⅰ走向151°/倾角83°/滑动角-6°,节面Ⅱ走向242°/倾角84°/滑动角-173°.依据余震分布长轴展布与断裂走向,判定节面Ⅰ为发震断层面,M6.3和M5.8级地震均为带有微小正断分量的左旋走滑型地震.(2)序列中重新定位的459个地震平均震源深度约9km,地震主要集中分布在6~11km深度区间,余震基本发生在M6.3和M5.8级地震震源上部.依据余震密集区展布范围,推测本次康定地震的震源体尺度长约30km、宽约4km、深度范围约6km.M6.3级主震震源附近的余震稀疏区可能是一个较大的凹凸体(asperity),在主震中能量得以充分释放.(3)最初3天的余震主要分布在M6.3级地震NW侧;而M5.8级地震之后的余震主要集中在其震中附近.M6.3级地震以及最初3天的绝大部分余震发生在倾角约82°近直立的NW走向色拉哈断裂上;M5.8级地震与其后的多数余震发生在倾角约83°近直立的NW走向折多塘断裂北端走向向北偏转部位,M5.8级地震可能是M6.3级地震触发相邻的折多塘断裂活动所致.(4)康定M6.3与M5.8级地震发生在鲜水河断裂带乾宁与康定之间的色拉哈强震破裂空段,本次地震破裂尺度较小,尚不足以填补该强震空段.色拉哈段以及相邻的乾宁段7级地震平静时间均已超过其平均复发周期估值,未来几年存在发生7级地震的危险.康定M6.3级地震序列基本填补了震前存在于塔公与康定之间的深部小震空区,未来强震发生在塔公至松林口段深部小震稀疏区内的可能性很大.