应用层析成像技术研究华北地壳速度结构

利用华北地区１６９个地震台站记录的１９８４￣１９９５年的１６９６个地震的Ｐ波到时资料,重建了华北地区地壳三维速度图像,不同深度的速度图像表明：地壳中地震波速度的横向不均匀性显著,上地壳的速度分布与地有已知构造特征相联系;太行山山前断裂带是切割到地壳底部的深断裂带,２５ｋｍ深度普遍存在速度间断面;地壳底部起伏明显;强震孕育发生与其周围介质的不均匀性和土地幔的隆起或凹陷密切相关。     

利用介质的不均匀分布构建各向异性模型

在复杂区域应力场的作用下, 大范围扩容各向异性(extensive-dilatancy anisotropy, EDA)造成的裂隙定向排列形成了地壳内部介质的不均匀性。 因此, 地壳介质各向异性的描述不仅限于横向各向同性(transversely isotropic, TI)的理论。 我们首先利用自相关函数随机扰动得到水平向小尺度速度不均匀, 然后利用这种不均匀性描述地壳介质中EDA裂隙定向排列所造成的介质各向异性, 利用数值模拟弹性波在该介质中的传播过程验证了利用介质的不均匀性构建介质的各向异性是一个有效、 可靠的方法。 可以将此方法应用到复杂地壳介质结构中, 了解地震波在复杂地壳各向异性介质中的传播特征。     

青藏高原东南缘及邻区地壳介质非均匀性谱结构

用S波包络展宽法对青藏高原东南缘及邻区地壳介质非均匀性谱结构进行了研究,并以8~16Hz非均匀性谱结构为例分析了地壳介质非均匀性空间特征及其与强震孕育之间的关系。结果表明,研究区内地壳介质呈现强烈的、复杂的横向非均匀性。上地壳上部区域,沿龙门山断裂带、安宁河断裂带北段介质非均匀性程度相对较强,非均匀体尺度相对较小;鲜水河断裂带炉霍—道孚段、安宁河断裂带南段介质非均匀性程度相对较弱,非均匀体尺度相对较大。上地壳下部区域,沿龙门山断裂带、安宁河断裂带北段、鲜水河断裂带炉霍—道孚段、莲峰断裂沿线地壳介质非均匀性程度相对较强,沿鲜水河断裂带道孚—康定地区介质非均匀性相对较弱。中地壳,汶川—都江堰段、宝兴—康定段以及康定—石棉段介质非均匀性程度相对较强,而炉霍—康定西北地区,莲峰断裂沿线介质非均匀性程度相对较弱。对比发现中强震孕育、发生与介质非均匀性具有较强的相关性,中强震震中分布在介质非均匀性强弱过渡带上。强烈的、复杂的介质非均匀性可能与区内复杂的地质构造运动、频繁的地震活动所引起深部物质破碎、熔融及其沿断裂带的上涌、运移有关。     

联合反演研究华北地区三维速度结构

本文利用华北地区测震台网1993~2001年所记录到的地震到时资料,对华北地区进行联合走时反演,获得了该区分辨率为0.5°×0.6°的三维速度结构图像.其结果表明:不同深度上的速度分布反映出华北地区深部构造的一些重要信息,为进一步研究该区的活动构造及地震参数计算提供了科学依据.在地壳速度结构与强地震活动的关系上,再次显示出强震多发生在速度结构高速单元与低速单元的过渡带附近,说明强震的孕育与震源区周围介质的不均匀性有关.     

华北地区Lg尾波衰减研究--Lg尾波Q的测量

利用1989～1998年间发生在中国华北地区ML≥3.0级的地震事件,华北遥测台网以及数字化台网记录到的信噪比较高的Lg尾波时间序列,经过滤波、消除背景噪声等预处理,采用单台记录叠加频谱比法,得到传播路径上Lg尾波Q0（Q=Q0fη, Q0是1Hz的Q值,η是Q值与频率相关系数）,进而获得该地区Q0和η的空间分布. 测量结果表明,华北地区地壳Lg尾波Q0值分布存在显著的横向不均匀性,这种不均匀性与该地区地壳的速度分布基本一致,表现为与该地区地表地质特征明显的一致性,即传播路径位于太行山隆起和燕山隆起区为高Q0值分布;传播路径位于冀中坳陷和黄骅坳陷等平原区表现为低Q0值;传播路径位于隆起区和坳陷区二者之间,其Q0值也介于二者之间,说明华北地区的地壳结构没有很大的阶跃式变化而使波导遭到破坏,Lg尾波Q0值基本上反映了地壳内介质滞弹性的固有衰减.     

Lg波Q值随震源深度的变化作为地壳本征衰减深度的判据

Lg波的Q_Lg值是描述区域地壳结构及介质衰减特性的重要参数之一,Q_Lg层析成像被广泛应用于地壳衰减结构横向不均匀性的研究中.但是,对Q_Lg在垂直方向上的不均匀性的研究较少.当发现一个地区发生Q_Lg值低时,我们希望进一步了解这种介质衰减深度.本文通过数值模拟合成地震图的方法,通过分析不同震源深度和介质模型计算Q_Lg,判断Lg波发生主要衰减的深度.研究结果显示：（1）当震源深度浅时,上地壳介质衰减对于Lg波Q值的影响明显比下地壳的影响更大.而震源深度深时,两者贡献基本相当;（2）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,η值逐渐减小;如果下地壳介质衰减强,η值先增大后减小;但如果下地壳存在低速层,则η值持续增大;（3）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,Q₀逐渐增大;反之如果下地壳介质衰减强,则Q₀逐渐减小.因此,我们可以通过调查某一区域不同深度地震的Lg波衰减规律,来判断这一地区的地壳介质衰减情况.     

据地壳介质非均匀性判断郯庐断裂带鲁苏段未来大震位置

从大尺度和小尺度两方面研究郯庐断裂带苏鲁段地壳介质非均匀性。使用地震波数据,研究了郯庐断裂带苏鲁段地壳速度结构的非均匀性,单位虚波Q_mps的非均匀性,地壳介质泊松比的非均匀性,反映地壳介质小尺度非均匀性的分层κ值和y值。计算了1668年郯城8 1/2级地震震源区长度和沿断裂带的震源区边界,根据地震构造和地震活动性确定断裂的闭锁段,地震应力的积累单元和调整单元。对比1668年郯城8 1/2级地震的地壳介质状况,将各种非均匀性参数综合分析,结果表明,各种参数指向一致,未来大震的可能区域是33°-34.5°N,118°-118.8°E的北北东向区域,震级可达8级。     

长白山天池火山区介质速度非均匀性谱结构

观测和研究表明,非均匀介质RMS(Root Mean Square)速度微扰动ε,特征尺度相关距离a以及幂指数k的空间分布特征可描述介质非均匀性特征.本文选用长白山天池火山区的小震记录,运用S波包络展宽法对长白山天池火山区地壳浅部介质速度非均匀性谱结构进行了研究.结果发现长白山天池火山区地壳浅部介质呈现强烈的介质非均匀...     

宜川—泰安剖面的密度结构、构造特征和地震活动

文中利用宜川—泰安重力剖面的相对联测和同址GNSS测量数据获得沿线的布格重力异常、剩余密度相关成像和地壳密度结构,可以看出：剖面的布格异常变化范围为-(161.7～5.5)×10^-5m/s²,自西向东总体呈上升趋势,在临汾盆地有明显“凹陷”,可能与上地壳存在低密度构造有关;剖面地壳密度分布具有明显的不均匀性,以太行山重力梯级带为界,西部密度较高,东部密度较低,中下地壳存在低密度体,可能是上地幔物质上涌岩石含部分高温流体和熔融岩体所致;不同构造块体的密度差异明显,在断裂带分布区域均存在密度差,说明密度分布与构造有一定关系;地壳介质的不均匀性和地震活动相关：鄂尔多斯断块的地壳介质相对均匀,不容易积累能量,地震活动水平低;山西断陷带和华北平原断块则相反,具有显著的不均匀性,地震活动频繁。     

华北地区地壳应力场的成因

本文讨论了华北地区地壳应力场的成因,选用简化的数学模型;一个在远场承受单向压缩的、具有椭圆型刚性核的无限大Hooke平板的平面应力问题进行的计算,与实际测定结果对比表明,华北地区地壳应力场的主要力源可能是太平洋板块向西俯冲产生的水平挤压力,鄂尔多斯地块周围的应力场与华北地区的应力场在成因上有密切联系,它们似乎是在同一个力源作用下形成的。鄂尔多斯地块周围的地壳应力场与华北地区地壳应力场存在着明显差异的原因大概是完整性好的鄂尔多斯稳定地块存在所引起的明显的介质性非均一性。     

Numerical simulation of the crustal stress field by using data of deep geophysical exploration in the northern part of North China

ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔａｌｓｔｒｅｓｆｉｅｌｄｂｙｕｓｉｎｇｄａｔａｏｆｄｅｐｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎｐａｒｔｏｆＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣＨＡＮＧＱＵＡＮＬＩＵ（刘...     

天山造山带及邻区孕震应力场及断裂带活动性特征的数值实验分析

天山造山带构造环境复杂,活动断裂带和强震分布广泛,且主要分布于阿尔泰山、天山、西昆仑—帕米尔弧形构造带上,尤以天山地区最为集中.迄今为止,天山造山带地区的主要断裂带的活动特征与孕震应力场特征之间的动力学机理尚未有清晰的认识.本文以GPS等实际观测数据为约束,建立有限元数值模型,计算了研究区域地壳形变、应力/应变积累速率、弹性应变能密度以及库仑应力变化率等关键因素.模拟计算结果显示地表速度场与研究区域实际GPS观测值基本一致,且主要断裂带上弹性应变能密度分布与实际地震活动性也基本吻合,验证了数值模型和结果的可靠性.结合最新的观测和数值模拟结果分析发现,研究区的断层和地震活动性主要受控于近南北向的主压应力,与主要观测特征相一致.同时,帕米尔高原北部边界带—塔什库尔干断裂（TKF）、天山造山带南边界的东侧—迈丹断裂（MDF）、兴地断裂（XDF）库仑应力增大明显,在未来强震发生的可能性较高,应予密切关注.     

Three dimensional tectonic stress field in North China

IntroductionThecrusttectonicstressfieldisoneofthekeyproblemsofgeodynamics,itsmaincontentsareaprobingintospatialdistributionanddynamicevaluationofcrusttectonicstressfield,thentracingtheevolutionprocessofcrusttectonicmovement,learningcontemporarycrusttectoniceventanditsmechanism,thuspredictingthefuturedevelopmentlawoftectonicmovement.Intheendof1970s,aseriesofpaperswerepublishedattheinternationalconferenceonMagnitudeofDeviatoricStressesintheEarth'SCrustandUppermostMantle.Theygavethebriefoutlin…     

Establishment of the GPS Monitoring Network in North China, the Relation of Horizontal Crustal Movement to Stress Field and Seismicity

In the paper, the establishment, measurement, data-processing program and monitoring accuracy of the GPS seismic monitoring network in North China, especially in the Capital-Circle area, have been presented briefly. The relation of horizontal crustal deformation to tectonic movement, stress-field variation and seismicity has been analyzed in detail. The results indicate that the accuracy of GPS measurement has reached the order of 10-9 and the annual rate of horizontal crustal deformation in North China is about 4 ~5 mm. Horizontal crustal movement is a direct indication of the regional stress field. Therefore, by monitoring the time-sequence variation of horizontal crustal motion, it would be possible to investigate the change in the stress field, to analyze the tendency of seismicity and to determine the seismogenic zones.     

鄂尔多斯周邻地区地壳应力场——一个简化的力学模型

本文提出了鄂尔多斯周邻地壳应力场的一个简化力学模型。在这个模型中,欧亚板块被简化为一个无限大Hooke薄板,稳定而且完整性好的鄂尔多斯地块则被模拟为一个嵌入在该板内的刚性椭圆核。由于印度洋板块碰撞和太平洋板块的俯冲,使该板承受着一种沿太平洋板块向西俯冲方向的单向压缩。利用该问题的Mycxeлишвили解,分析和计算了鄂尔多斯地块周邻地区地壳应力场,对该地块周邻地壳应力场特征提出了一种可能的解释。认为华北地壳应力场与鄂尔多斯地块周邻应力场可能是同一种力源作用下形成的,鄂尔多斯地块周围存在小区域应力场的原因可能反映了介质明显的非均一性。      

中国东南地区地壳演化、分区及地震成因特点

本文利用物质分异的理论，阐明了不同地壳类型的相互转化，进而讨论了中国东南地区地壳演化基本特征。在此基础上对该区地壳进行了分区，并分析了各个分区构造特征与地震的关系。结果表明，该区内陆深大断裂带下部地壳和上地慢物质分异微弱，显示出断裂活动强度低，地震活动平静；东部地区物质分异强烈，靠近菲律宾板块消减带，断裂活动和地震活动显著增强。     

低速体与深浅断裂共同孕震过程的数值模拟初步研究

利用含劈节点黏弹性三维有限单元计算方法 ,对由地球物理探测结果提出的华北地区强震孕育物理模型进行了数值模拟分析 ,进而 ,在利用GPS资料反演计算首都圈地区断裂活动性的基础上 ,对首都圈三维区域应力场和能量的演化进行了模拟计算 ,并提出了强震危险区和震级上限预测意见     

Study on Evolution of Gravity Fieldand Earthquake Prediction in theNorth-south Seismic Belt and theEastern Qinghai-Xizang Block

INTRODUCTIONVariation of9旧vlty held with time Is allnk between astronomymy,geodesyand$odynanucs．Withits deep－going study on geodynanucs,especially on modem crustal motion,plate movemenl andprediction of ealthquake,more and more attentions have been paid to the study of gravity time－vanatlon,as It bring many Information about Inner physics and mechanics of the earth．The north－south China seismic belt。d the eastern Qinghal－Xlzang。one dthe area with themost strong crustal。tlon,wi…     

太原盆地的应力场特征

通过对太原盆地大量震源机制解资料的研究，揭示了该盆地的地壳应力场特征，认为其地壳应力场具有显著的局部小区域应力场特征，即以北西－北北西向水平拉张、北东－北东东向挤压作用为主，而震源类型多为走滑－近走滑，兼有一定的斜滑分量，指明该应力场控制着太原盆地的中小地震活动。得出太原盆地的平均应力场与华北区域应力场完全一致，太原盆地的地壳应力场及地震活动仍严格受华北区域应力场的作用与控制的结论。     

南北地震带和青藏块体东部重力场演化与地震特征

通过研究南北地震带及青藏块体东部地区多年来的重力场动态演化特征及其与强震活动的关系，发现区域重力场变化即具有时空分布的不均匀性和重力变化分区现象，同时又具有与活动断裂构造密切相关并与地震孕育发展有着内在联系的特征，重力场变化可能与区域应力－应变场微动态活动有关，地壳运行过程中存在着区域应变能积累和解释调整阶段，并存在应力传递过程。