震源机制一致性参数方法在台湾地区的应用研究

基于台湾地区1977—2022年568次MW4.5以上地震的震源机制解资料,反演其一致性参数应力张量方差Variance的空间分布及Misfit角的时序变化特征。结合台湾地区历史震例研究表明：台湾MS≥6.0地震多数发生在应力张量方差Variance的低值区或高低值的过渡区,发震时间多为Misfit角出现≤40°过程中的几天至几年尺度。此外,该方法在台湾中央山脉以东地区通过R值检验,最佳预测时间为150 d,因此,在台湾中央山脉以东地区震情跟踪的中期预测指标中可推荐使用。     

台湾地区的随机噪音瑞利波层析成像研究

本文使用的数据来源于2004、2005和2008年台湾CWBSN(Central Weather Bureau Seismic Network)的18个宽频带台站记录的数据,2008年中国国家地震台网的2个宽频带台站数据和日本MASN(MeteorologicalAgency Seismic Network)的1个宽频带台站数据.通过互相关方法提取瑞利波的经验格林函数,利用相匹配滤波的时频分析技术测量瑞利波相速度频散曲线.利用面波层析成像方法给出台湾地区8s、12s、16s、20s的瑞利波相速度分布图,结果较好地揭示了地壳内部、尤其是浅部地壳的横向速度变化.研究表明,短周期的相速度分布同地表地质结构、地形密切相关,滨海平原、屏东盆地以及宜兰平原为低速区,西部丘陵、中央山脉以及海岸山脉地区为高速区;不同周期的相速度分布图显示,整体上低速区随相速度周期的增大逐渐向东移,这与台湾地区地壳内部速度的分布特征和构造特征基本一致.此外,屏东地区一直处于低速区,这可能与该地区布格重力负值异常有关.     

基于库仑应力变化研究台湾强震对福建地区地震触发作用

考虑同震位错与震后黏弹性弛豫效应,采用分层地壳介质模型,定量计算了台湾地区M_S≥7.0强震对福建地区部分M_L≥4.0地震的库仑应力影响。结果显示:台湾强震对福建M_L≥4.0地震的发生影响较小,远没有达到地震触发阈值,不具有触发作用,其主要原因是这两地区距离较远。结合台湾与福建地区M-T图,认为虽然台湾强震与福建地震不属触发关系,但可以用"同期活跃"的特征来描述。当大区域背景应力状态处于较高水平时,台湾地区M_S≥7.0强震与福建地区M_L≥4.0地震同时较为活跃。在此情况下,台湾M_S≥7.0强震与福建地区M_L≥4.0地震哪个先发生都是可能的。     

利用非线性方法反演琉球-台湾-吕宋地区的岩石层P波速度结构

根据中国地震台网和ISC台站提供的P波走时资料,使用差异演化全局优化算法(DE算法)和移动窗方法反演了琉球-台湾-吕宋地区岩石层尺度的P波速度结构.在台站和地震分布较为密集的地区,反演窗口为2°×2°,移动步长为1°;在台站和地震较少的地区,反演窗口为4°×4°左右,移动步长为2°.反演结果揭示出琉球-台湾-吕宋地区壳幔结构的横向差异:琉球岛弧西侧受冲绳海槽地幔热扰动的地壳减薄,东侧由于菲律宾海板决的俯冲挤压地壳略有增厚;欧亚大陆与菲律宾海板块的相互碰撞导致台湾地区地壳及岩石层明显增厚;吕宋及菲律宾北部岩石层受岛弧火山下方热流影响较大.结果表明,非线性全局优化算法和移动窗方法能够用于反演较大尺度速度结构的横向变化.     

利用福建台网与全球其他台网计算台湾地震震源机制的对比研究

福建台网采用16个台湾台站记录的地震波形数据,选用适合台湾地区的地壳模型,通过CAP方法计算2018年2月台湾花莲海域4次6级以上地震的震源机制解。为验证计算结果的有效性和可靠性,将该计算结果分别与台湾中央气象局、美国地质调查局、Global CMT的结果进行对比研究,对比结果表明福建台网反演的震源机制解与全球其他台网的计算结果基本一致。通过本研究,进一步明确台湾区域构造动力学环境,也为福建台网日常化产出台湾地区地震震源机制解打下基础,还更加丰富福建台网对台湾地震的产品产出。     

福建-台湾地区一维地壳速度结构的初始模型

文中收集整理了利用人工地震测深、 天然地震到时以及布格重力异常、 地震地质资料反演福建-台湾地区地壳结构的不同结果。 对这些不同的初始模型进行了分析和比较, 给出了该区域的综合一维平均地壳速度结构模型, 为进一步开展该区域二维或三维地壳精细结构反演提供一个合适的一维初始地壳模型。     

2013年6月2日台湾南投地震强地面运动模拟

2013年6月2日台湾省南投县发生一次里氏6.5级地震,这次地震是最近几年内发生的最大的一次地震,台湾大部分地区以及中国大陆东南沿海城市均有明显震感.为了更深入的理解此次地震的地震波能量传播过程以及强地面运动过程,本文采用三维有限差分方法对此次地震的强地面运动过程进行了模拟.结果显示,台湾中央山脉起伏的地形对此次地震的强地面运动分布特征具有较大的影响,出现了比较明显的地形放大效应;此外,台湾的平原和盆地中的沉积层也对地震波有较强的放大效应.     

地震活动空间分布不均匀性的多尺度分析

利用空间尺度显著性分析方法,本文讨论了中国大陆东、西部地区、台湾地区以及新西兰地区地震活动的空间分布特征.结果显示,地震活动具有多尺度空间成丛分布与随机分布特征.在不同空间带宽情况下,处于板块边缘的台湾、新西兰地区地震活动空间分布规律性较好,而中国大陆地区则规律性较弱.文中还讨论了窗宽的选择对人们认识地震活动空间分布特征的影响.     

台湾地区的壳幔P波速度和Vp／Vs波速比结构研究

利用中国台湾地震台网1992-2004年间记录到的P波和S波到时数据,使用地震层析成像方法联合反演了台湾及邻近地区地壳上地幔的P波速度和Vp/Vs波速比结构。与已有结果相比,采用的球坐标系有限差分算法适合于地壳波速结构强烈不均匀的情况,能够提高走时计算和三维射线追踪的准确程度,而联合反演得到的P波速度、Vp/Vs波速比及其重新定位后的地震分布为揭示壳幔结构的横向变化和深部特征提供了更多约束。结果表明：在地壳浅表层,沉积盆地和造山带具有明显不同的波速特征,沉积盆地P波速度偏低、Vp/Vs波速比偏高,造山带P波速度偏高、Vp/Vs波速比偏低;台东纵谷作为欧亚大陆和菲律宾海板块的碰撞缝合带,Vp/Vs波速比明显偏高,并延伸至中、下地壳和上地幔,反映了岩石破裂、部分熔融和流体活动对壳幔深部物质的影响;台湾东北部琉球岛弧附近的P波速度、Vp/Vs波速比和重新定位后的地震分布勾画出了菲律宾海板块俯冲至欧亚大陆下方的形态,高速的海洋俯冲板片及板片上方P波低速和高Vp/Vs波速比的特征一直延伸至80km;沿着东西向的纵向波速剖面,地壳厚度在中央山脉东侧达到60km左右,并呈现向东倾的趋势,反映出欧亚大陆板块的向东俯冲和挤压使造山带中下地壳物质变形增厚。     

台湾地区的随机噪声瑞利波层析成像研究

台湾地区复杂构造、高速率的地壳变形以及强地震活动,使其成为地球物理学家关注的热点.层析成像技术是应用较多的一门地球物理方法,Roecker(1987)很早就利用P波和S波走时成像技术研究台湾地区的结构.随着CWBSN地震台网大量三分量数字地震台站的架设,许多科学家利用这些台站记录的P波和S波走时数据先后反演了该地区的三维P波和S波速度结构.     

远场地震在台湾南部的触发非火山型微震颤

选取2011—2016年发生的38次震中距大于1 000 km的M_W≥7.5地震震后3小时的连续波形资料,利用人工检视方法对这38次地震是否触发了我国台湾地区的非火山型微震颤进行了调查。分析结果显示:这38次地震中有4次远震触发了非火山型微震颤,事件持续300—500 s不等。利用网格搜寻方法对此4次微震颤事件进行了定位,确定震中位于台湾中央山脉南段,震源深度为21—53 km。结合研究区内地球物理观测资料,分析认为是由于远震产生的面波改变了研究区内的瞬时应力,进而导致断层蠕滑触发了微震颤事件。      

瑞利波相速度和椭圆率与远震P波联合反演蒙古中南部地壳高分辨率S波速度结构

利用蒙古中南部台阵记录的连续背景噪声数据、天然地震面波数据和远震P波波形数据, 开展瑞利波相速度、椭圆率和远震P波叠加波形的联合反演, 建立了蒙古中南部地壳三维S波速度模型.结果显示, 蒙古中南部的瑞利波相速度及椭圆率、沉积基底深度、莫霍面深度、地壳S波速度在蒙古—鄂霍茨克缝合线和蒙古主构造线南北两侧分布均有明显差异, 暗示了这两条缝合线至少为地壳级别的分界.中戈壁火山和Bus-Obo火山在地壳内相互连通, 在下地壳存在大面积低速层.我们推测杭盖穹隆上地幔热物质上涌在中戈壁带地壳底部形成岩浆囊, 为这两座板内火山活动提供了岩浆来源.

     

用转换函数方法研究腾冲—临沧地区地壳结构

根据流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录资料,应用转换函数及快速模拟退火算法对腾冲－临沧地区30个地震台站下的地壳横波速度结构进行了反演.反演结果说明,研究区壳幔边界清晰、莫霍界面附近速度跳跃明显,由此得出该区地壳厚度在40 km左右、并具有从南向北增厚趋势.一个普遍的现象是,在腾冲-宝山地块下地壳存在明显的低速带,低速带的厚度在10～20 km间.研究结果进一步表明各台站下方上地幔速度结构复杂.这些结果为探讨青藏高原东南缘下地壳的侧向黏性流动、碰撞板块边界处壳幔物质交换等均提供了重要的地球物理证据,为探讨印-藏汇聚过程中青藏高原东构造结岩石圈变形、高原隆升及其深部动力学有一定理论意义.     

Crustal thickness variations in the Zagros continental collision zone (Iran) from joint inversion of receiver functions and surface wave dispersion

Variations in crustal thickness in the Zagros determined by joint inversion of P wave receiver functions (RFs) and Rayleigh wave group and phase velocity dispersion. The time domain iterative deconvolution procedure was employed to compute RFs from teleseismic recordings at seven broadband stations of INSN network. Rayleigh wave phase velocity dispersion curves were estimated employing two-station method. Fundamental mode Rayleigh wave group velocities for each station is taken from a regional scale surface wave tomographic imaging. The main variations in crustal thickness that we observe are between stations located in the Zagros fold and thrust belt with those located in the Sanandaj–Sirjan zone (SSZ) and Urumieh–Dokhtar magmatic assemblage (UDMA). Our results indicate that the average crustal thickness beneath the Zagros Mountain Range varies from ～46 km in Western and Central Zagros beneath SHGR and GHIR up to ～50 km beneath BNDS located in easternmost of the Zagros. Toward NE, we observe an increase in Moho depth where it reaches ～58 km beneath SNGE located in the SSZ. Average crustal thickness also varies beneath the UDMA from ～50 km in western parts below ASAO to ～58 in central parts below NASN. The observed variation along the SSZ and UDMA may be associated to ongoing slab steepening or break off in the NW Zagros, comparing under thrusting of the Arabian plate beneath Central Zagros. The results show that in Central Iran, the crustal thickness decrease again to ～47 km below KRBR. There is not a significant crustal thickness difference along the Zagros fold and thrust belt. We found the same crystalline crust of ～34 km thick beneath the different parts of the Zagros fold and thrust belt. The similarity of crustal structure suggests that the crust of the Zagros fold and thrust belt was uniform before subsidence and deposition of the sediments. Our results confirm that the shortening of the western and eastern parts of the Zagros basement is small and has only started recently.     

Test the topographic steady state in an active mountain belt

Landscape evolution is the window to the link between deep earth and surface processes. One of the key issues in landscape evolution is to characterize the topographic steady state of mountain belts. The Taiwan mountain belt is an extraordinary case due to its extremely high uplift and denudation rates. The uplift of Taiwan Island is caused by the oblique collision between the Luzon Arc and the East Asian continent. In this case, the mountain building process in the north always occurs earlier than that in the south,which causes the spatial distribution of steady-state regions.The East Central Range receives much research attention with the presence of river basins that mainly distribute along the trajectory of the collision propagation. Normally, based on analyses of geomorphic parameters, the whole Central Range, or at least part of it, should be at a topographic steady state. However, the balance between uplift rates and denudation rates that exist in these regions is seldomly tested. In this contribution, we make a comprehensive literature review on the uplift and denudation rates derived from various approaches, including sediment yields, in-situ cosmogenic nuclide ~(10) Be, incision of river channels,thermochronology, and GPS observations. This literature review reveals that the topographic steady state may prevail in the northern and middle parts of the East Central Range.However, an obvious inconsistency in denudation rates calculated by different methods prevents us from better constraining the topographic steady state in some regions of this mountain range.     

小孔径台阵垂直分量P波接收函数研究及应用

尝试用垂直分量P波接收函数技术,分离莫霍面多次反射透射震相PpPmp,以此确定台阵下方的地壳厚度．利用兰州小孔径台阵记录的16次深远地震资料,分离了PpPmp震相,根据其到时计算台阵下方的地壳厚度约(51.6plusmn;1.8) km,与前人研究结果一致．      

利用背景噪声格林函数交叉项成像研究台湾地区面波相速度结构

基于我国台湾地区24个宽频带地震台记录到的长达18个月的三分量连续波形数据,采用交叉项互相关方法提取了瑞雷波的经验格林函数张量,进而反演获得了台湾地区6—22 s周期的瑞雷波相速度分布图像,较好地刻画了该地区的地壳速度结构。结果显示:短周期图像上的滨海平原、屏东平原等呈低速特征,西部丘陵、中央山脉和海岸山脉呈高速特征;低速区域随相速度周期的增大而逐渐东移;中长周期图像上,中央山脉南北部均呈低速且南侧的速度较北侧低,表明欧亚板块和菲律宾海板块碰撞后的物质从东北和西南两个方向被侧向挤出时南部可能较北部活跃;台中—南投地区在对应深度附近的高速异常,表明新生代时期的澎湖地台在南海北缘的拉张与碰撞演化过程中,保留了其相对稳定的性质。      

Crustal thickness variation across the northeast Iran continental collision zone from teleseismic converted waves

For the first time, we present the variation of crust–mantle boundary beneath the northeast Iran continental collision zone which is genetically part of the Alpine–Himalayan orogeny and beneath Central Iran which is a less-deformed tectonic block. The boundary was imaged by stacking teleseismic P–S converted phases and shows a strong variation of Moho from 27.5 km under Central Iran to 55.5 km beneath the Binalud foreland basin. The thickest crust is not located beneath the high topography of the Kopeh Dagh and Binalud mountain ranges suggesting that these mountain ranges are not supported by a crustal root. The simple gravity modeling of the Bouguer anomaly supports this idea.     

中国及邻近地区地壳结构

利用中国及邻近地区数字地震台网提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对中国及邻区61个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演. 结合已发表的人工地震测深资料获得了该地区地壳厚度分布,为进一步揭示中国大陆的动力学演化过程、建立大陆动力学理论提供了可靠的地球物理证据. 结果表明中国及邻区地壳厚度分布的特点为从东到西逐渐增厚,可分为：地壳厚度缓变地区,如蒙古高原,华北,华中,华南,青藏高原内部;地壳厚度递变带,如沿大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—云贵高原一带;地壳厚度陡变带,主要为青藏高原边缘地区. 除青藏高原外,其他地壳厚度缓变区速度结构较简单,壳幔边界明显. 青藏高原及其南缘,台湾—菲律宾一带,台站下方速度结构复杂,反映了板块边界处构造活动、物质交换活跃,表明这些地区还未达到均衡.      

用接收函数方法研究青华地震台下方地壳厚度结构

利用小湾电站水库诱发地震台网之青华地震台记录到的93个远震地震事件,挑选其中效果较好的55个远震地震事件进行接收函数的计算,研究同一个台站下方地壳厚度随反方位角的变化情况。结果表明:①在青华地震台下方地壳平均厚度约为40.5 km;②不同方位的远震事件反映出台站下方不同方位的地壳厚度存在差异;③青华地震台下方地壳厚度存在由南向北逐渐增厚的特点,而东西向的横向变化不明显;④青华地震台反方位角在112°附近区域地壳厚度变化异常明显。