广西龙滩水库地壳QS二维成像

本文收集了广西龙滩水库地震监测台网2006年9月至2016年12月精定位后的3 382次M_L≥0地震的数字波形资料,采用二维衰减成像技术获得了龙滩水库库区的Q_S二维分布图像。结果显示:龙滩水库库区Q_S的横向不均匀变化明显,Q_S低值区围绕着库区近似呈环形分布;在Q_S低值分布区附近,大多为河流与断裂带的交汇处;Q_S低值分布主要对应于透水性较强的岩性地区。以上现象表明Q_S低值分布受水、断裂、岩性等3种因素的影响,由此初步推断库水可能沿着断裂上的岩石破碎带及节理、裂隙发育地区和具有较强透水性岩层区域向下渗透,使得岩石孔隙中充满流体,内摩擦增大,地震波剧烈衰减,从而使Q_S值大幅下降。结果还表明:大多数地震发生在Q_S高、低值过渡区域,这种“软”、“硬”介质的交界处,容易积累应变能,孕育地震。这是由于当Q_S高、低值过渡区域受到水的加载作用及其对裂隙边界的润滑作用,发震断层的抗剪强度降低,使滑动容易产生,从而诱发地震。      

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.     

2017年九寨沟MS7.0地震震源区速度结构与余震分布

采用九寨沟M_S7.0 （M_W6.5）地震的余震直达P波、S波走时数据,通过体波走时层析成像方法,获得了震源区及其邻区的P波和S波速度结构,并利用成像结果对余震进行了重定位。结果显示:余震主要集中分布于高、低速异常交界处偏低速异常一侧,呈走向NNW,倾向SW,倾角较高的分布特征;余震序列两侧的P波、S波速度结构揭示了发震断层两侧介质性质的差异,即上盘为刚性较强的高地震波速度区,下盘为刚性较弱的低地震波速度区。由余震分布特征和地震波速度结构推断:九寨沟地震发生在上地壳底部,发震断层具有上盘地震波速度高、下盘地震波速度低的特征;主震引起的后续破裂在上地壳内部的剧烈形变区内传播,破裂能量终止于25 km深度附近。      

基于区域-时间-长度算法的区域地震活动与强震关系研究

基于区域-时间-长度(RTL)算法,本文以汶川M_S8.0、 于田M_S7.3、 芦山M_S7.0、 鲁甸M_S6.5及景谷M_S6.6地震为例, 对强震前地震活动异常空间分布与发震地点的关系进行分析, 并根据新提出的物理参数区域-时间-长度的面积分I_RTL探索区域地震活动水平与地震发生时间的关系． 结果显示:3次M_S≥7.0强震前均检测到地震活动平静, 2次M_S＞6.0地震前均检测到地震活动增强, 这些地震活动平静和增强异常主要分布在震中及其附近潜在发震断裂带及周边, 异常范围和异常程度随时间由小到大再到小． M_S≥7.0强震前, 地震活动平静主体区的I_RTL曲线在震前1—3年从零值下降至低谷后回升,低谷点与地震发生的时间间隔为9—18个月; 鲁甸M_S6.5和景谷M_S6.6地震前, I_RTL曲线分别在震前1年和1.8年由低值开始上升, 达到峰值后回落, 峰值点与地震发生的时间间隔分别为3个月和9个月． 本文结果表明, 地震活动平静的I_RTL低谷点和地震活动增强的I_RTL峰值点对地震发生可能有一定的指示意义．      

汶川地震前后波速比变化特征的再研究

收集整理了四川省地震台网1990—2012年产出的地震直达波震相数据, 利用单台多震和达法对2008年汶川M_S8.0地震前后四川地区的波速比变化特征进行了分析研究(共筛选出13个数据量较为丰富、 连续性较好的台站). 结果显示: 其中位于龙门山断裂中北段西侧的4个台站, 震前出现长达7年左右的中长期波速比低值异常; 其它9个台站的波速比震前变化基本稳定. 震前波速比出现异常的4个台站的分布与汶川M_S8.0地震孕震区范围大体一致, 从而为研究汶川M_S8.0地震前是否存在地壳介质特性的时间变化过程, 提供了有力的判定依据.      

吉林省地电阻率震兆异常分析研究

应用吉林省内榆树、 四平两个地电阻率台站观测资料, 采用形态法、 归一化变化速率法和各向异性度法, 分析研究了1999年汪清M_S7.0深震以及2006年乾安—前郭M_S5.0浅源地震前的地电阻率异常变化. 结果表明, 震前地电阻率出现长趋势下降变化或短临异常变化, 表现为: ① 汪清M_S7.0深震前, 榆树台和四平台地电阻率月均值曲线上均显示出震前持续2年尺度的中期下降异常; ② 汪清M_S7.0深震以及乾安—前郭M_S5.0浅源中强震前, 榆树台和四平台地电阻率变化速率均大于异常指标; ③ 乾安—前郭M_S5.0地震前, 四平台地电阻率各向异性度曲线显示出明显的低值异常变化, 而榆树台各向异性度S曲线则出现破年变变化. 上述异常变化的原因可能为, 太平洋板块向NW方向挤压, 导致震源区及附近最大主压应力方位(或近于该方位)NW向的挤压作用突出, 引起介质内部导电流体快速进入或重新分布, 从而使地电阻率出现长趋势下降变化和各向异性变化.      

巧家地震和鲁甸地震震源区周边P波速度结构

本文利用2010年1月至2020年6月巧家地震和鲁甸地震震源区周围发生地震事件的走时观测资料,应用双差层析成像方法获得了2014年M_S6.5鲁甸地震和2020年5月18日巧家M_S5.0地震周边区域中上地壳的P波速度结构。成像结果显示:整个研究区域的速度结构存在很强的非均匀性:在鲁甸地震震源区附近,浅部存在速度高达6.4 km/s的显著高速异常,10 km深度以下存在速度低至约5.8 km/s的明显低速异常;鲁甸地震的初始破裂点位于高低速异常的过渡带;在2010年巧家M_S4.8和2020年巧家M_S5.0地震的震源区,尽管浅部没有显著的高速异常,但在主震的初始破裂点下方均存在明显的局部低速异常;巧家北部中上地壳存在明显低速异常。      

2020年1月19日伽师MS6.4地震前后波速比异常分析

根据南天山西段采集的地震波数据并结合多台和达法,通过定量分析2020年1月19日新疆伽师M_S6.4地震前后波速比的变化,结果表明：(1)就空间状态而言,在本次地震发生之前,波速比的区域中有EW走向椭圆状低值异常区,长半轴和短半轴长分别为30 km与20 km。(2)就时间进程而言,伽师M_S6.4地震前无出现波速比低值异常,震前无呈现降低—恢复—平静—发震模式。     

2013年3月3日洱源MS5.5地震前地磁转换函数异常研究

利用有界影响估计地磁转换函数,分析了2013年3月3日云南洱源M_S5.5地震前后滇西北地磁台阵各测点的地磁转换函数及地磁实感应矢量变化特征。结果显示,震前1—2个月云龙测点和洱源测点多个周期的转换函数实部绝对值存在变大—转折—恢复的过程,异常变化幅值超过1倍标准差,其余震中距较大或距离余震区较远的测点震前转换函数无明显异常变化。该结果表明洱源M_S5.5地震前地磁转换函数异常范围小于50 km,可能与余震区空间分布有关。      

紫坪铺水库区域地壳Qs成像及其与渗透关系研究

利用衰减结构层析成像方法尝试对紫坪铺水库区域地壳Q_s进行成像,获得该区浅层地壳静态及蓄水前、后的Q_s变化特征,结合实验研究成果、岩体岩性、断裂构造、水文地质条件探讨库水的渗透作用及其对地壳介质的影响,对研究区内地震活动类型及发震成因的介质物性变化进行了讨论.研究结果表明:紫坪铺水库区域地壳Q_s横向不均匀变化显著,库区周边近似存在低Q_s值环形区域,主要包括水库东北、东南、西南、西北及库区中段五个区域.其中,水库东北、库区中段、西南低Q_s区域与库水渗透关系密切,初步认为库水可能沿着通济场断裂中段和两端的岩石破碎带及节理、裂隙发育地区向地下渗透,使岩石孔隙中充满流体,内摩擦增大,地震波大大衰减,从而导致Q_s值大幅下降.同时,在西南区诱发了水库小震群,在东北区和东南区诱发了部分水库小震群.另外,紫坪铺水库区域东北、东南、西南三个小震群基本位于高Q_s值(低衰减)和低Q_s值(高衰减)过渡区域,可能由于低Q_s区地震波衰减大,不易积累能量,而高、低Q_s值的过渡区域,介质介于"软"、"硬"之间,有可能积累应变能,孕育地震.当高、低Q_s过渡区域岩石裂纹饱含水或部分含水后,水对裂纹边界起潮湿和润滑作用,降低了发震断层的抗剪强度,使滑动容易产生,从而诱发地震.     

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.     

四川长宁MS6.0地震震区上地壳速度结构特征与孕震环境

北京时间2019年6月17日22时55分,四川省宜宾市长宁县发生了MS6.0地震(28.34°N,104.90°E),四川盆地内部及边缘地带的深部孕震环境和潜在地震危险性再次引起了国内外地震专家和学者们的密切关注.为了揭示长宁MS6.0震区的深部介质结构特征和孕震环境,综合解译地震活动的构造背景和展布特征,本文充分收集川东南宜宾长宁地震震区及其周边范围内由四川省数字测震台网、宜宾市地方测震台网以及2016年以后宜宾长宁地区新增小孔径流动地震台阵等共计35套观测地震设备2013年1月—2019年7月记录到的17305次地震的P波到时资料的数据,应用双差地震层析成像方法,反演得到了长宁震区及周边上地壳三维P波速度结构特征,并结合此次震后科考组在震区获取的三维大地电磁阵列测深和重力密集测量等最新观测资料,综合分析讨论了长宁震区速度结构特征与地震活动关系、孕震环境及其地震危险性等科学问题.研究结果表明:长宁震区及周边上地壳P波速度结构呈现出明显的横向不均匀性,震区沉积盖层的物性特征分异明显,双河场背斜褶皱北西侧的波速结构与其东部存在明显的差异性且浅层P波速度结构分布特征与地表地质构造和地层岩性密切相关.重新定位后的长宁MS6.0地震序列空间分布特征与震区上地壳介质速度结构存在密切关系,序列大体上沿着高低速异常分界线呈NW-SE向展布,并终止于白象岩—狮子滩背斜构造东段附近,长宁震区及周边介质速度结构的非均匀变化是控制主震及其序列空间展布的深部构造因素.三维P波速度结构还表明了长宁MS6.0震区双河场褶皱附近存在不一样的深浅构造背景,震区褶皱构造伴生断裂的复杂性可能破坏了盖层地层成层性,造成了介质物性界面的变化多样,从而导致深浅构造耦合存在明显的差异.长宁MS6.0地震震中位于速度结构发生变化的边界带附近,这种介质物性变化的边界带可能是中强地震孕育和发生的有利部位.长宁MS6.0地震及其序列绝大部分发生在基底滑脱带之上,由于受到区域NE-SW向主压应力和经华蓥山构造带传递而来的NW-SE向的现今应力场的共同作用,导致了此次长宁6.0级地震的发生,而随后发生的珙县MS5.1、长宁MS5.3、珙县MS5.4和MS5.6地震以及大量中小地震事件均为长宁6.0级地震触发作用所致.P波速度结构还揭示了震区双河场褶皱以及该褶皱构造地表出露伴生的大地湾断层和NW向大佛崖断层两侧浅层速度结构特征各异,结合长宁—双河背斜与轴线方向一致的NW向伴生断裂构造比较发育,而褶皱东侧的伴生断裂走向表现出多样性和复杂性,由此推断除了受区域性构造运动的影响之外,长宁震区局部构造的差异性活动也较为突出,长宁—双河背斜构造区轴部构造及其伴生的断裂具备一定的发震能力和深部孕震背景,这可能也是长宁地震余震强度较大、活动持续时间较长的主要原因,川东南地区地震活动趋势和潜在地震危险性仍值得进一步关注.     

三峡库区上地壳三维速度结构的双差层析成像研究

本文利用三峡水库诱发地震遥测台网22个子台在2009年初至2016年底期间记录的2093个地震事件直达P、S波到时数据,采用双差层析成像方法联合反演了三峡水库库区及近邻地区上地壳P波三维速度结构,并讨论了库水渗透对速度结构的影响和库区地震活动与速度结构的关系.研究结果表明三峡库区上地壳存在着明显的沉积盖层与结晶基底层的双层结构,两个层的深度与P波速度结构与前人的研究结果基本一致,黄陵背斜西侧当前仍然存在较明显的低速异常区.上地壳浅表层P波速度结构横向差异变化较大,0~5 km深度层P波高速区主要分布在秭归盆地及周缘,8 km深度层高速区主要分布在周家山-牛口断裂东侧至仙女山断裂中段西侧一带,8 km内的高低速区分布与11 km深度层比较存在明显差异.与三峡水库蓄水前与蓄水初期比较,当前库区上地壳沉积盖层内的P波速度结构受到蓄水渗透的影响较明显,主要表现为0~8 km深度内秭归盆地及周缘的水库近岸区存在较大范围高速区,这一现象可能与库水长期渗透改变了上地壳沉积盖层内岩层孔隙裂隙的物理性质从而使地震P波速度增加有关.三峡库区地震事件重新定位后显示,较大地震事件主要分布在P波高速区或高低速区交界地带,而低速区内通常很少发生地震.     

中强地震能量震级测定

本文根据地震波衰减特性,开展了利用宽频带地震波形数据测定地震波能量E_S和能量震级M_e的方法研究。利用震中距处于20°—98°范围内的宽频带远震P波波形数据,测定了4次国外和4次国内中强震的能量震级M_e,并对其面波震级M_S、矩震级M_W及能量震级M_e进行了分析对比。结果表明:面波震级M_S表示的是地震在某一固定频率所辐射的地震波能量大小;矩震级M_W与地震所产生的断层长度、断层宽度、震源破裂的平均位错量等静态构造效应密切相关;而能量震级M_e反映的是震源动态特征,与地震震源的动力学特性密切相关。由于地震是以地震波形式辐射,能量主要集中在震源谱的拐角频率附近,因此能量震级M_e更适合描述地震的破坏性。由此可见,联合测定面波震级M_S,矩震级M_W和能量震级M_e对于地震定量研究以及地震灾害与风险评估具有重要作用。      

2022年1月8日青海门源MS6.9地震强地面运动模拟及烈度分布估计

2022年1月8日青海省海北藏族自治州门源回族自治县发生M_S6.9地震。门源地震序列的重定位结果认为门源地区还存在一定的应力积累,未来该地区具有发生强震的可能。本文结合震源区地形数据、三维速度结构,根据门源地震震源破裂过程的初步结果,采用曲线网格有限差分方法模拟了门源地震的波场传播过程,得到烈度分布。结果表明:沿平行断层走向方向的地震动衰减明显小于垂直断层走向方向;门源地震的最大烈度为Ⅷ度,位于震源破裂起始点附近区域,理论烈度与野外调查的地震烈度分布基本一致;受强地面运动方向性效应和起伏地表的影响,地震灾害主要沿发震断层的WNW方向和ESE方向集中分布。      

华北强烈地震深部构造环境的探测与研究

20世纪六七十年代以来, 华北地区发生了一系列强烈地震． 强烈地震的孕育、 发生和发展与深部构造密切相关． 近50年来, 我国地震科学领域在强烈地震的地震构造和深部环境方面开展了大量的研究． 深部地球物理探测和地震层析成像结果揭示了华北地区地壳结构的基本特征, 并在强烈地震发生的深部构造环境等问题上取得了重要进展． 本文在回顾华北地区地壳上地幔结构探测的基础上, 对1966年邢台M_S7.2, 1976年唐山M_S7.8, 1975年海城M_S7.3和1679年三河—平谷M8.0地震的地震构造和深部构造环境进行评述． 深部地球物理数据的综合分析表明, 震源下方的低速异常带, 高角度超壳深断裂, 地壳深浅构造的不一致, 偏低的上地幔顶部速度和局部隆起的莫霍界面, 是华北伸展构造区深部孕震环境的共同特征．      

汶川—映秀MS8.0地震的发震断裂带和形成的深层动力学响应

在印度洋板块与欧亚板块的碰撞-挤压作用下,不仅形成了喜马拉雅弧形山造山带,而且导致其东部弧顶—东构造结似一尖楔沿NNE方向插入青藏高原的东北缘.造成了巴颜喀拉块体和龙门山断裂系深、浅部构造强烈活动和变形,并导致高原腹地壳、幔物质以大型走滑断裂为通道边界向E-ES方向运移.2008年5月12日汶川—映秀M_S8.0地震就发生在这相对活动的巴颜喀拉块体与相对稳定的四川盆地之间的龙门山断裂系辖区内.基于该区深部壳、幔结构和主震（M_S8.0）与7万多次余震震中位置与震源深度的展布研究表明,汶川—映秀M_S8.0地震的发震断裂不是震中在地表投影位置附近,而是龙门山断裂系3条以不同角度西倾、且向下在15±5 km深处汇聚的断裂带CF.该发震断裂带不是一条简单的线性断裂带,而是一半径为5 km左右的柱状震源体,沿NE向展布.在青藏高原东北缘深部物质向东与向东南运动过程中地壳各层整体逐渐抬升,且在龙门山断裂系地带为减薄的转折部位,而地壳低速层却在这里尖灭.在两陆-陆板块碰撞力系作用下,壳、幔介质以上地壳底部低速层（深20±5 km）为上滑移面,并与上地壳解耦,而在深处则以岩石圈底部漂曳的软流层顶部（深100±10 km）为下滑移,故下地壳和上地幔盖层物质才能同步运动.它们在四川盆地高速“刚性”壳、幔物质阻隔下,龙门山断裂系的3条向下汇聚的断裂带与下地壳和上地幔盖层物质同步沿龙门山断裂系的断层面向上逆冲,当向上与向下同步运动的固态壳、幔介质二者在15±5 km深处强烈碰撞时激发了这次M_S8.0地震和一系列强余震的发生和发展.基于上述可见,对强烈地震孕育,发生和发展的深部介质与构造环境,深部物质与能量的交换、运移和深层动力过程的研究乃核心所在.