龙门山断裂带南段横波分裂分析

基于2009年1月—2015年4月芦山地震震源区 (龙门山断裂带南段) 大量地震的双差重定位结果,对固定台站 (BAX, MDS, TQU) 和流动台站 (L131, L132, L134, L135) 周围处于横波分裂窗内的地震记录进行了横波分裂分析.研究结果表明:除台站TQU外,其它台站的快波偏振优势方向与龙门山断裂带的走向基本一致;台站TQU处于前山断裂与一条SE向断裂的交汇处,其偏振方向具有一定的方位性,表明SE向断裂可能是导致台站TQU快波偏振优势方向偏离的原因之一.各台站位于1角区 (入射射线与裂隙面夹角为15°—45°的双叶区域) 和2角区 (入射射线与裂隙面夹角为0°—15°的区域) 的归一化时间延迟结果显示,除台站L135由于缺少震后持续数据外,其余6个台站在1角区内的归一化时间延迟在芦山地震主震后均逐渐减小.另外,从BAX, MDS, L134, L131这几个台站的玫瑰图中可见,芦山地震后快波偏振矢量发生了90°翻转现象,说明各向异性孔隙弹性 (APE) 理论在该研究区的适用性,即该理论可用于监测研究区的区域应力场变化.      

四川宜宾地区S波分裂特征

本文采用纵横比与偏振分析相结合的方法测定了2013年4月25日~2015年12月31日四川宜宾地区10个台站S波分裂参数,即快波偏振方向和慢波延迟时间。结果表明,华蓥山断裂两侧台站呈现不同的快波偏振优势方向,断裂带以西的台站偏振优势方向为NW向,与区域应力场方向一致;位于断裂带以东的台站优势偏振方向为NE向,与断裂走向一致。在地震密集分布区域内的CNI台的优势偏振方向为NE向,与台站附近的断裂带走向基本一致。研究区域南段的3个台站(JLI、YAJ、XWE)优势偏振方向近NS向。各个台站平均慢波延迟时间在3.07~11.95ms/km范围内,慢波延迟时间最大的台站是CNI台,距离2013年4月25日06时10分M_L5.2地震震中位置最近,这反映出震源区地震波各向异性程度较强。CNI台站的慢波延迟时间显示,在2015年2月7日M_L4.8地震前观测到慢波延迟时间有明显的上升趋势。     

2017年九寨沟MS7.0地震震源区横波分裂变化特征

对2017年九寨沟M_S7.0地震序列的横波分裂的时空变化特征进行了分析.通过横波窗内S波质点运动图的分析,从九寨沟地震震源区各个地震台站的近震横波记录中提取了横波分裂的快波偏振方向和慢波延迟时间.观测结果显示,震源区各台站的上地壳各向异性在空间上存在分区特征,时间上有随时间的趋势性变化特征.空间上,位于震源区北部余震区内的3个台站中,发震断层东面的台站L5112和L5111只有一个突出的快波偏振优势方向（NNE向）,而西面的L6202台有两个快波偏振优势方向（除了NNE向,还有一个近EW向）,体现了余震区剧烈调整的地壳应力和构造复杂断裂的综合作用;余震区外的3个台站中,震源区东部靠近塔藏断裂（东）附近的JZG台的快波偏振优势方向为NW向,与塔藏断裂（东）的走向一致,南部的台站L5110和L5113的快波偏振优势方向为近EW向,与区域主压应力方向一致;余震区内各台站的平均慢波延迟时间大于余震区外各台站,反映了九寨沟地震孕育过程中余震区的应力积累强于其周边区域.时间上,快波偏振方向在主震后前期离散度较大,随着时间的推移,离散度在后期有逐渐变小的趋势;慢波延迟时间在主震后较大,但随着时间的推移,也表现出逐渐减小,趋于稳定.横波分裂随时间逐渐减小和趋于稳定的变化特征反映了九寨沟地震在孕震中积累的应力,随着主震和余震的发生而导致的应力释放和调整,应力大小和调整幅度逐渐减小,后期趋于稳定.     

2013年芦山MS7.0地震序列S波分裂特征

本文测定了2013年4月20日芦山M_S7.0地震震源区及其附近台站的S波分裂参数,包括快波偏振方向和慢波延迟时间,最终得到了40个台站的S波分裂结果．结果显示:在地震主破裂区内观测到的快波优势取向为NE向,与余震分布的长轴方向一致;位于双石—大川断裂以西台站的快波偏振优势方向为NW向,与区域最大主压应力轴方向一致;位于荥经断裂附近台站的快波偏振优势方向为NW向,与该断裂走向一致．快波偏振优势方向随时间的变化结果显示:主震前位于地震破裂区附近的TQU和BAX台站的快波偏振优势方向均呈NE向;主震后TQU台站的快波偏振优势方向为近EW向,而BAX台站的快波偏振优势方向则不突出,反映出芦山地震主震前快波偏振方向受控于龙门山断裂带,而主震后受构造应力场的作用更加明显．此外,各台站的慢波延迟时间为1.25—5.40ms/km,在余震覆盖密集区域,台站的慢波延迟时间均大于3.0ms/km,反映出震源区的各向异性程度较强．芦山主震后,各台站的延迟时间随时间变化持续减小,反映出震源区地壳应力随余震活动逐渐减小．      

喜马拉雅东构造结上地壳各向异性特征

本文利用雅鲁藏布江下游台阵的16个台站2016年度的近震数据,通过横波窗内的横波分裂测量,在各台站总计得到369个有效的横波分裂参数对,分析得出喜马拉雅东构造结上地壳各向异性特征。空间上,各台站的快波偏振优势方向整体上自西向东由近EW向,转为NE向,然后转向近NS或NNE向,最后转向NW向。大部分靠近或位于活动断裂带上的台站的快波偏振优势方向与断裂的走向一致,主要体现在墨竹工卡断裂上的ZOS台,雅鲁藏布江断裂上的WOL,NYG,ZIB和DOJ台站,墨脱断裂上的BEB和DEX台站,以及迫龙—旁辛断裂上的BAX和DAM台站;而距离雅鲁藏布江断裂西段和东段各有一定距离的LAD和YIG台站,以及位于雅鲁藏布江断裂东段与嘉利断裂交会处的TOM台的快波偏振优势方向与断裂走向存在一定角度,但其与喜马拉雅东构造结主压应力场方向NNE向基本一致。上地壳各向异性整体体现了结构控制和应力控制的特征,但各台站的横波分裂参数并未表现出随时间的规律变化特征,这可能与2016年研究区地震活动强度较弱有关。研究区各台站间存在较大的横波分裂参数差异和自身离散度,反映出东构造结复杂的构造特征和剧烈的变形作用。      

汶川地震余震序列的地震各向异性

利用2008年5月12日汶川地震震源区及周边地震台站记录的余震序列资料,使用剪切波分裂系统分析法,分析了汶川地震发震构造龙门山断裂带及周边地区的地壳各向异性特征,推断了地壳最大主压应力方向及空间分布特征.研究结果表明：大致以安县为界,位于龙门山北东段的台站快剪切波的偏振方向为北东向,与断裂带走向一致;而位于龙门山西南段的台站快剪切波的偏振方向为北西向,与断裂带走向垂直;这个特征同样揭示出龙门山断裂带西南段逆冲、北东段带有明显走滑性质的特征.研究还显示,靠近龙门山与鲜水河、安宁河小江断裂交汇区附近的台站快剪切波的偏振方向表现比较离散,这可能是由震源区局部的复杂地质构造引起,与该地区复杂的主压应力方向特点一致.     

2010年玉树7.1级地震震源区横波分裂的变化特征

本文对2010年玉树M_s7.1级地震序列的横波分裂的时空变化现象进行了研究.通过在横波窗内S波质点运动图的分析,从位于甘孜-玉树断裂带台站的地震记录中提取了S波分裂的快波偏振方向和快慢波之间的时间延迟.断裂带上3个台站的S波分裂的结果显示了NEE向快波偏振方向,与区域内最大主压应力方向基本一致.观测到了快、慢波到时延迟的趋势性变化,空间上,位于震源区甘孜-玉树断裂带的北支断裂上L6304和YUS台的到时延迟大于位于南支断裂上的L6303的结果,同时YUS台的到时延迟又大于L6304台的;时间上,YUS台的到时延迟在主震后迅速增大,持续一段时间后又减小.横波分裂现象主要由台站下方岩层中随应力分布排列的微裂隙控制,本文结果揭示了主震和余震过程中区域应力场的变化,玉树地震主震区的应力在主震后得到了释放,地壳应力向东南转移,导致了YUS台的到时延迟大于L6304台的;玉树地震的发震断裂是甘孜-玉树断裂的北支断裂,而南支断裂对其影响较小;YUS台附近的地壳应力在主震后得到了增强,随着余震活动导致的应力释放,后期应力减小.     

Variations of shear wave splitting in the 2013 Lushan Ms7.0 earthquake region

In this paper, variations of shear wave splitting in the 2013 Lushan Ms7.0 earthquake sequence were studied. By analyzing shear wave particle motion of local events in the shear wave window, the fast polarization directions and the delay time between fast and slow shear waves were derived from seismic recordings at eight stations on the southern segment of the Longmenshan fault zone. In the study region, the fast polarization directions show partition characteristics from south to north. And the systematic changes of the time delays between two split shear waves were also observed. As for spatial distribution, the NE fast polarization directions are consistent with the Longmenshan fault strike in the south of focal region, whereas the NW fast direction is parallel to the direction of regional principal compressive stress in the north of focal region. Stations BAX and TQU are respectively located on the Central and Front-range faults, and because of the direct influence of these faults, the fast directions at both stations show particularity. In time domain, after the main shock, the delay times at stations increased rapidly, and decreased after a period of time. Shear-wave splitting was caused mostly by stress-aligned microcracks in rock below the stations. The results demonstrate changes of local stress field during the main shock and the aftershocks. The stress on the Lushan Ms7.0 earthquake region increased after the main shock, with the stress release caused by the aftershocks and the stress reduced in the late stage.     

2017年8月九寨沟MS7.0地震序列S波分裂特征

采用质点运动判别法与偏振分析法相结合的方法,测定了四川九寨沟7.0级地震余震序列的S波分裂参数:快波偏振方向和慢波延迟时间,获得了6个台站S波分裂参数结果:位于余震密集区的L6202台有2个快波优势偏振方向(NNE向和近EW向),在主震后1个月其快波偏振方向为近EW向,随着余震的发生应力得到释放,其快波偏振方向调整为NNE向;L5111台无明显的快波优势偏振方向,体现了该区域复杂的地质结构和主震后应力调整作用;L5112台的快波优势方向为NNE向,与岷江断裂走向大体一致;位于余震密集区东侧的JZG台快波偏振方向为NW向,与塔藏断裂的走向一致;位于余震密集区南侧的L5110和L5113台的快波优势偏振方向为近EW向,与九寨沟区域应力场方向基本一致;各台站的归一化平均慢波延迟时间在1.2~5.0 ms/km范围内,L6202、L5112台的平均慢波延迟时间明显大于JZG、L5110台,反映出余震密集区的应力积累强于其他区域。     

Upper crustal anisotropy observed around the Longmenshan fault in the 2013 MS7.0 Lushan earthquake region

Based on the shear wave splitting analysis of the seismic recordings at 17 temporary stations and three permanent stations, we measured the shear wave splitting parameters (i.e., the polarization direction of fast shear wave and the time delay of slow wave) to perform a systematic analysis of the crustal seismic anisotropy around the Longmenshan fault in the 2013 M_S7.0 Lushan earthquake region. We observed apparent spatio-temporal characteristics in the shear wave splitting parameters. The spatial distribution of fast polarization directions showed a clear partitioning in the characteristics from northwest to southeast in the focal region, which changed from NW-SE to NE-SW. In the northwest of the focal region, the fast polarization direction was oriented to NW-SE, which was parallel to the maximum horizontal compressive stress direction. However, the NE-SW fast polarization direction in the southeast of the focal region was parallel to the Longmenshan fault strike. For station BAX on the Central fault in the middle of the focal region, the distribution of fast polarization directions showed a bimodal pattern, with one dominant in the NE-SW direction and the other in the NW-SE direction. With regard to the temporal variation, the time delays were large in the initial stage after the mainshock but then gradually decreased over time and tended to be stable in the later period. This indicated that stress in the focal region increased to a maximum when the main shock occurred, with the stress release caused by the mainshock and aftershock activity, and the stress gradually decreased after a period of time. The scatter of fast polarization directions was large after the main shock, but over time the scatter gradually decreased, indicating that the Lushan earthquake caused a large perturbation in the local stress field. As the stress gradually decreased and was adjusted by the aftershock activity, the perturbation gradually weakened.     

盈江MS6.1地震序列近场横波分裂研究

使用横波分裂系统分析方法(SAM), 对2014年5月30日盈江M_S6.1地震震区内多个近场流动台站记录到的大量波形数据进行横波分裂研究． 研究结果表明, 盈江M_S6.1地震序列的快S波偏振方向为近NS向, 与区域主压应力方向一致． 主震发生后, 由于震源区应力状态的调整, 卡场台(KAC)快S波偏振方向发生逆时针偏转, 勐弄台(MNO)快S波偏振方向离散度减小, 并且由于受到研究区内断裂的影响, MNO台偏振方向较KAC台偏振方向更加离散． KAC台和MNO台的慢S波时间延迟均表现出主震发生前短时间内突然减小, 震后逐渐增大的变化特征, 这意味着临震前震源区地壳应力的释放和震后地壳应力的增强, 预示了后续余震的持续发生． 地震序列时间延迟平均滑动曲线起伏振荡, 表明了余震的发生伴随着震源区地壳应力的不断调整．      

玉树地区地壳介质的各向异性特征

本文利用2010年5月7日到10月18日玉树地震震源区及其周边22个地震台站记录的2010年4月14日玉树地震余震数据资料,使用剪切波分裂分析方法初步得到了每一个台站的剪切波快波偏振方向和慢波时间延迟,并分析了玉树及周边地区地壳介质各向异性特征.在该研究区域,甘孜-玉树断裂上部分台站快波偏振方向近于东西向,这一结果与该区域的水平主压应力方向一致.甘孜-玉树断裂带南段玉树周边的台站快剪切波偏振方向为南东向,与断裂带的走向一致,显示了此次地震断裂走滑性质的特征.位于杂多断裂和清水河断裂上的台站及其附近的台站,快波偏振方向与所处的断裂走向基本一致,多为南东东向.各个台站的慢波延迟时间结果分布在4.23~7.01 ms/km范围内,平均慢波延迟时间是5.68 ms/km.在甘孜-玉树断裂带和乌兰乌拉湖-玉树南断裂相交的位置慢波延时总体较高;而低值区位于打贝通-小苏莽断裂的北西端与杂多断裂之间的位置.沿玉树断裂带,慢波延迟时间的梯度值较大,本文这一结果揭示了慢波延迟时间的分布和破裂带的走向、余震的分布有很大关系.     

2019年四川长宁MS6.0地震序列S波分裂变化特征

本文采用质点运动判别与偏振分析相结合的方法对2019年四川长宁MS6.0地震震源区10个台站于2013年4月25日至2019年7月31日记录到的波形数据进行S波分裂参数测定,其中9个台站获取4条以上有效S波分裂参数.结果表明,震源区各台站的S波分裂参数不仅在空间上存在分区特征,还会随时间发生改变.快波偏振方向在空间上的...     

Variations of shear wave splitting in the 2008 Wenchuan earthquake region

Through the analysis of S-wave particle motion of local events in the shear wave window, the polariza-tion directions of the faster shear wave and the delay times between the faster and the slower shear waves were derived from seismic recordings at the stations near the fault zones. The shear wave split-ting results of seven stations in the area of Longmenshan fault zone reveal spatial variation of the po-larization directions of the fast shear wave. The directions at stations in the southeastern side of the Longmenshan fault zone (in the Sichuan Basin area) are in the NE direction, whereas the direction at station PWU (in the Plateau), which is in the northwestern side of the faults, is in the EW direction. Systematic changes of the time delays between two split shear waves were also observed. At station L5501 in the southern end of the aftershock zone, the delay times of the slower shear wave decrease systematically after the main shock. After the main shock, the delay times at station PWU were longer than those before the earthquake. Seismic shear wave splitting is caused mostly by stress-aligned microcracks in the rock below the stations. The results demonstrate changes of local stress field dur-ing the main-shock and the aftershocks. The stress in the southern part of Wenchuan seismogenic zone was released by the main-shock and the aftershocks. The crustal stresses were transferred to the northeastern part of the zone, resulting in stress increase at station PWU after the main-shock.     

南极长城站地壳和上地幔各向异性分析

利用我国第24次和第25次南极科学考察队于2008年2月—2010年3月南极长城站记录到的地震事件数据进行剪切波分裂研究. 选取近震事件对Sg波进行剪切波分裂计算,结果表明快波偏振方向有两个,分别为北东向和近南北向; 慢波延迟时间的范围为1.45—5.17 ms/km,平均值为3.54 ms/km.同时选取长城站记录到的远震数据SKS波震相进行剪切波分裂计算,得出上地幔快波偏振方向优势取向为北东向, 慢波延迟时间平均值为1.60 s. 剪切波分裂结果显示长城站地区地壳和上地幔具有明显的各向异性, 并显示长城站地区地壳与上地幔快波偏振方向几乎平行,表明壳幔变形的一致关系.另外,地壳和上地幔各向异性的快波偏振方向不仅与长城站附近的海沟方向平行,同时也与绝对板块的运动方向平行.该结果进一步说明了绝对板块的运动是构成上地幔各向异性的主要原因.      

中国数字地震台网(CDSN)单台站P波偏振分析

偏振分析可以定量描述地震波的质点运动。 P波质点运动在水平方向上发生偏振, 使得传播方向会偏离台站与地震震源之间大圆弧的方向。 P波偏振分析可以用来约束地下结构以及反映地震各向异性, 提供与剪切波分裂等手段不同的证据。 本文介绍并使用主成分分析(Principle Component Analysis, PCA)的方法, 计算了单一地震台的P波偏振, 同时, 利用谐和分析, 对台站下方的各向异性进行了分析。 将P波偏振分析应用到中国数字地震台网(China Digital Seismograph Network, CDSN)的四个台站10年左右的数据, 筛选并分析了震相清晰、 信噪比高的远震三分量初至P波的质点运动, 拟合出四个台站接收到的地震事件后方位角与P波水平偏离角度之间的三角函数曲线, 计算出拉萨台、 昆明台下方上地幔各向异性的偏振方向分别为66°和57°, 大致呈现北东东方向。     

THE SHEAR-WAVE SPLITTING OF GAIZHOU EARTHQUAKE SWARM IN LIAONING

An M_L4.7 earthquake occurred on February 2,2012 in Liaoning Gaizhou (40.56°N,122.36°E),since then,small earthquakes are frequent in this area,and until now the seismic activity does not stop,several earthquakes with magnitude larger than 4.0 have occurred.As of October 30,2014,1223 earthquakes have happened in the Gaizhou area,including 934 earthquakes with the magnitude M_L1.0~1.9,247 with the magnitude M_L2.0~2.9 and 45 with the magnitude M_L3.0~3.9.Meanwhile,earthquakes are continuously active in Haicheng area where the M_S7.3 earthquake happened in 1975,and there are over 1100 earthquakes (M_L ≥ 1.0) having occurred since the Gaizhou earthquake swarm activity.Because the polarization direction of the fast shear wave is very sensitive to the variation of the principal stress environment,the shear wave splitting parameter can reflect the regional stress state and the local structural features,especially effective for the analysis of small-scale stress environment characteristics.So based on the seismic activities of the two earthquake clusters,this study analyzes the characteristics of shear-wave splitting in Gaizhou-Haicheng area.Preliminary results show that predominant polarization direction of fast shear-waves in the old earthquake region of Haicheng is stable,consistent with the direction of regional stress field.Due to presence of active fault below the Gaixian station (GAX),the predominant polarization direction of fast shear-waves is more complicated.There are two predominant polarizations,consistent respectively with Jinzhou Fault strike which is below the station and the maximum principal stress direction in this area.In addition,Gaizhou earthquake swarm activity increased after December 22,2013,and after the time node,the predominant polarization direction of fast shear-waves in Gaixian station is SEE,which is close to the predominant polarization direction of fast shear-waves in Yingkou station,at the same time consistent with the maximum principal stress direction of this region.Thus it can be inferred,the enhanced activity of Gaizhou earthquake swarm since December 22,2014 may be related to local enhancement of regional stress.In addition,the average time-delays of slow waves in station YKO and GAX show that there are no obvious changes before and after the time point of December 22,2013,which is different greatly with the previous related researches on the variation of slow wave time-delays,and there is no possibility that the Gaizhou earthquake swarm evolved into foreshock sequences from current preliminary results.We should do more work to study the details of the time delay variation of shear wave splitting parameter.     

四川锦屏水库地区地壳剪切波分裂特征及蓄水影响初探

利用雅砻江流域地震台网2011年8月1日至2014年12月31日期间及四川省地震台网1个地震台站2008年5月1日至2015年8月31日期间记录的地震观测波形资料,采用剪切波分裂分析得到了四川锦屏水库地区中上地壳各向异性参数,即快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟.结果显示,研究区内台站的快波优势偏振方向存在明显的局部特征,左侧4个台站的快波优势偏振方向与区域主压应力方向比较一致,右侧台站优势偏振方向各异.研究发现,台站MLI的快波偏振方向变化与水库水位的变化具有很好的相关性,在2013年7月,水库水位急剧升高到约1800m后,台站的快波偏振方向也发生了90°变化,这是一种被称为90°翻转(90°-flip)的现象.蓄水导致的应力增加(以及可能的渗水)产生的高孔隙压影响了剪切波分裂特征.     

利用剪切波分裂研究四川九寨沟MS7.0地震震源区的地壳应力场

本文讨论了2017年8月8日九寨沟M_S7.0 （M_W6.5）地震之后震源区的地震活动性,并针对震后九寨沟地区架设的4个流动地震台站记录到的地震波形数据进行了剪切波分裂参数的计算,分析了震源区地壳应力场的特征性变化。九寨沟M_S7.0地震的地震活动性表现为:8月8日主震后震源区地震活动明显增强,直至8月22日之后才有所下降,余震震级整体也呈降低趋势,震级多集中在M_S2.0以下。震源区4个流动台站的剪切波分裂结果表明:快波偏振方向近似为东西向,揭示了九寨沟地区的区域应力场方向为近似东西向;区域内慢波延迟时间的平均值为5.04 ms/km,慢波延迟时间在九寨沟M_S7.0地震之后降低,反映了随着余震的发生,地壳应力不断调整,应力持续释放,直至8月底地壳应力场逐渐趋于稳定状态。      

长白山天池火山区的震群活动研究

2002和2003年夏季流动地震观测揭示,天池火山口附近存在大量的微震活动和一系列震群活动.地震定位结果表明地震主要发生在火山口附近,以震群形式发生的地震全部集中在天池火山口西南部,东北部地震密集区没有观测到震群活动.在夏季以外的其他季节,天池火山区只有一个固定地震台站（CBS）用于地震监测.利用CBS台不同时间的观测纪录,通过波形相关分析发现其他季节的主要震群活动仍然集中在天池西南部.震群的高精度相对定位揭示震源位置沿北西－南东向分布,倾向西南,倾角约80°. 2003年7月13日的震群发生期间,地震震源位置出现从深到浅的迁移现象,同时震源深度较大的地震在不同台站的地震波初动方向几乎全部向上,表明震源具有明显的膨胀分量.考虑到长白山天池火山2002年以来出现明显的地表形变、地球化学异常和谐频地震等现象,我们认为震群活动可能与5 km深度附近存在岩浆热液活动和岩浆增压有关.