基于密集台阵研究龙门山断裂带南段地震空段的地震活动性

2016年12月—2018年4月间布设于汶川、芦山地震之间地震空段的密集监测台阵（LmsSGA）提供了密集的观测数据.通过拾取地震走时、初始定位,计算地方震级,得到了完备性震级为0级的地震目录.更加完备的地震目录为地震空段及周围地震活动的时空分布特征和孕震风险性评估提供了丰富的信息.重定位结果显示地震主要集中于龙门山断裂带深度为5~20 km的孕震层内.地震活动频繁的汶川、芦山主震区,震源的空间分布模式与其早期余震相似,说明两次大地震的区域仍处于缓慢的应力调整阶段.青藏高原物质东向挤出受宝兴、彭灌杂岩阻挡,在两个杂岩体西北侧地震活动频繁.地震活动性分布显示汶川—茂县、映秀—北川断裂上存在一个清晰的长约30 km,宽约20 km的地震活动"空白"区域,与其下方因部分熔融而产生的低速体分布一致,我们推测熔融体的加温作用是导致空段内极低的地震活动性的主要原因.监测时段内仍观测到降雨变化率和地震数量呈反相关关系,再次证实了汶川—芦山地震间地震空段及邻区内季节性降雨对地震活动性存在一定调节作用.综合分析S波速度模型、历史强震活动及b值,我们推断地震空段东部的彭灌断裂中段及周围部分隐伏断层存在发生强震的风险.     

龙门山断裂带映秀-北川断裂的古地震及其复发间隔初步研究(英文)

The activity of the Longmenshan thrust belt has concentrated mainly on its Wenchuan-Maoxian Fault, Yingxiu-Beichuan Fault, and Guanxian-Jiangyou fault since the Quaternary time.     

龙门山断裂带地壳精细结构与汶川地震发震机理

利用2001年1月至2008年6月四川固定地震台网和临时地震台站记录到的大量P波到时资料,反演了龙门山断裂带及周边地区的地壳精细三维P波速度模型. 结果表明,汶川主震以北和以南地区的结构存在较大差异,以北地区的龙门山断裂带具有很强地壳不均匀性,这与该区发生了大量汶川地震的余震相一致. 这些结果有意义地改进了前人对龙门山断裂带仅为不同块体过渡带的认识. 汶川主震震源区下方存在有明显低波速异常体,表明流体可能存在于龙门山断裂带内. 这些流体可能直接影响汶川大震的形成. 本文的成像结果为下地壳流沿龙门山断裂带上浸提供了可靠的地震学证据.     

龙门山断裂带的贝尼奥夫应变分析

基于2011—2020年在龙门山地区发生的地震,分3个区段估算累积贝尼奥夫应变。结果表明,龙门山北段对九寨沟M_S7.0地震存在阶跃,震后一年内累积贝尼奥夫应变抬升量约为2 000×10~8;龙门山中段对芦山M_S7.0地震存在明显阶跃,震后一年内累积贝尼奥夫应变抬升量约为5 300×10~8。由此可以认为,龙门山中段与芦山地震有较高关联度,而其北段与九寨沟地震的关联度次之。这个抬升量是该区域构造运动与对应地震关联度的一个描述,这对于研究地震的动力源、孕震构造及发震机理有参考意义。另外,对累积贝尼奥夫应变时变斜率的研究结果还表明,累积贝尼奥夫应变的时变斜率在邻近地震前均存在降低的现象,这可能是震前应力松弛过程的表现,但这仅是一个初步研究,对其机理以及可否成为大地震孕育指标等问题还需要对更多震例作进一步研究。     

龙门山断裂带中段深地震宽角反射/折射剖面研究

射线追踪方法是研究地震波在横向非均匀地壳介质中传播的重要方法.本文推导了理论走时对网格化节点速度的偏导数公式,提出了针对深地震宽角反射/折射剖面数据反演的联合迭代法,并使用该方法对横跨龙门山断裂带中段的一条深地震宽角反射/折射剖面进行了反演和解释.首先,对每一炮的观测数据进行一维反演,在此基础上插值出一个粗略的二维速度模型;然后,使用射线追踪方法计算理论走时,再根据理论走时与观测走时的拟合程度对二维模型进行调整,以获得更加接近实际的二维速度模型;最后,利用联合迭代法对观测走时进行反演,经反复迭代使所有接收点理论走时与实测走时的残差平方和最小,最终获取该剖面的二维地壳速度结构.反演结果表明:测线东段的沉积盖层明显厚于中段褶皱带和西部高原,中部褶皱带部分地区出现基岩裸露;构造转换带两侧的地层分界面近于水平层状分布,其西侧的中、下地壳内各存在一个层间速度间断面;构造转换带内存在薄厚不等的低速层,自西向东有增厚趋势.此外,龙门山断裂带的3条主断裂向下深切结晶基底,这是由于西部松潘—甘孜地块自西向东运动,受到刚性扬子地块的阻挡,沿铲式断裂向上爬升所致;而在断层上盘距地表约15 km深处出现的最大剪应力极值区,正是发生汶川M_S8.0地震的震源位置.      

Faulting on the Anninghe fault zone, Southwest China in Late Quaternary and its movement model

The Anninghe fault is one of the significant earthquake-generating fault zones in the Southwest China. Local his-torical record shows that a M≥7 strong earthquake occurred in the year of 1536. On the basis of the detailed air-photographic interpretation and field investigation, we have acquired the following knowledge: 1 The average sinistral strike-slip rate since the Late Pleistocene is about 3~7 mm/a; 2 There is important reverse faulting along the fault zone besides the main left-lateral strike-slip motion, and the shortening rate across the Anninghe fault zone due to the reverse faulting is about 1.7~4.0 mm/a. If the Xianshuihe fault zone is simply partitioned into the Anninghe and Daliangshan faults, we can also get a slip rate of 3~7 mm/a along the Daliangshan fault zone, which is the same as that on the Anninghe fault zone. Moreover, on the basis of our field investigation and the latest knowledge concerning the active tectonics of Tibetan crust, we create a dynamic model for the Anninghe fault zone.     

Crustal structure and accurate hypocenter determination along the Longmenshan fault zone

Ｃｒｕｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｈｙｐｏｃｅｎｔｅｒｄｅ┐ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅＬｏｎｇｍｅｎｓｈａｎｆａｕｌｔｚｏｎｅＺＨＵＺＨＡＯ１）（赵珠）ＪＵＮＦＡＮ１）（范军）ＳＩ－ＨＵＡＺＨＥＮＧ２）（郑斯华）ＡＫ...     

龙门山断裂带地壳结构的三维建模

为了实现龙门山区域地质信息的科学管理与共享,推动该区域地球物理资料的统一管理,本文在整理现有二维地球物理探测数据的基础上构造了龙门山断裂带区域的三维地壳结构模型,并结合实测的布格重力异常数据对模型进行了分析。结果表明,地层模型正演的整体重力场与实测布格重力异常基本吻合,初步证明该模型的正确性。局部重力场显示:在该模型的尺度下,沉积层对整体重力场的变化贡献较小;中上地壳有不同程度的隆起和坳陷,与前人研究所揭示的低速异常体吻合;地幔表现为规则的自西北至东南单调上升的重力异常梯度带,与前人反演结果的趋势一致,从而证明了模型的可靠性。最后在重力资料约束下对模型进行了反演,进一步修正了模型。      

汶川地震前龙门山断裂带闭锁程度和滑动亏损分布研究

利用1999—2007期GPS水平速度场数据,采用Defnode负位错反演程序估算了龙门山断裂在汶川地震前的闭锁程度和滑动亏损分布,结合龙门山断裂带附近地表水平应变率场结果,综合分析了震前地壳变形特征.反演结果表明,震前龙门山断裂中北段处于完全闭锁状态,闭锁深度达到21 km(闭锁比例0.99)左右,垂直断层方向的挤压滑动亏损速率约为2.2 mm/a,平行断层方向的右旋滑动亏损速率约为4.6 mm/a.龙门山断裂南段只有地表以下12 km闭锁程度较高(闭锁比例0.99),垂直断层方向滑动亏损速率约为1.4 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为4.6 mm/a;在12~16 km处闭锁比例约为0.83,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.2 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.8 mm/a;在16~21 km处闭锁比例约为0.75,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.1 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.5 mm/a.在21~24 km处整条断裂均逐步转变为蠕滑.上述反演结果与区域应变计算获得的龙门山断裂带中北段整体应变积累速率较低、南段应变积累速率较高相一致,均表明中北段闭锁程度高、南段闭锁程度稍低,该特征可以较好地解释汶川地震时从震中向北东向单向破裂现象.     

汶川地震前龙门山断裂带闭锁程度和滑动亏损分布研究

利用1999—2007期GPS水平速度场数据,采用Defnode负位错反演程序估算了龙门山断裂在汶川地震前的闭锁程度和滑动亏损分布,结合龙门山断裂带附近地表水平应变率场结果,综合分析了震前地壳变形特征.反演结果表明,震前龙门山断裂中北段处于完全闭锁状态,闭锁深度达到21 km(闭锁比例0.99)左右,垂直断层方向的挤压滑动亏损速率约为2.2 mm/a,平行断层方向的右旋滑动亏损速率约为4.6 mm/a.龙门山断裂南段只有地表以下12 km闭锁程度较高(闭锁比例0.99),垂直断层方向滑动亏损速率约为1.4 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为4.6 mm/a;在12~16 km处闭锁比例约为0.83,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.2 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.8 mm/a;在16~21 km处闭锁比例约为0.75,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.1 mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.5 mm/a.在21~24 km处整条断裂均逐步转变为蠕滑.上述反演结果与区域应变计算获得的龙门山断裂带中北段整体应变积累速率较低、南段应变积累速率较高相一致,均表明中北段闭锁程度高、南段闭锁程度稍低,该特征可以较好地解释汶川地震时从震中向北东向单向破裂现象.     

Fault geometrical model of Dujiangyan section in Longmenshan fault zone

The focal mechanism solution on the seismic fault plane can reflect the geometric and kinematic characteristics of faults, and it is an important way to further study the fine structure of fault plane. From the focal mechanism solution of the earthquakes around the Dujiangyan fault in Longmenshan fault zone, we derived the average dip angle of Dujiangyan fault is 45.1° based on the seismic moment tensor theory. In order to refine the fault geometry structure, this paper decomposed it into multiple sub-fault planes along the length and width of the fault plane and forms a number of models A13, B13, A23 a, A23 b, A23 c, B23 a,B23 b and B23 c, then calculated the sub-fault's dip of each model. In order to clarify exactly which one of the fault models is closest to the real fault model, the fault slip was carried out for each model in turn, then compared the surface displacement of each model with GPS observations. The results show that B23 c model with high dip in shallow and small dip in deep is the best model, the lengths of each subfault of Dujiangyan fault from south to north are 33 km, 21 km and 46 km, respectively. When the depth of the fault bottom is about 11 km, the dip angles are 70.56°, 67.41° and 45.55°.When the depth of the fault bottom is about 30 km, The fault dip angles are 44.55°, 29.18° and 44.25°.     

用于龙门山断裂南段深部介质探测的精密可控震源

汶川地震后在龙门山断裂带南段建立了精密可控震源发射台,结合布设的28套流动地震仪的信号记录,尝试监测地下介质的动态应力变化。为了提取记录中的主动源发射的信号,本文采用了匹配滤波方法来实现弱信噪比条件下的信号检测并进行了波形变换。在提取出每个周期的主动源信号后,利用信号叠加,分别获得了1、5、10天时间的波形,有效地提高了记录波形的信噪比。然后通过互相关检测精确得出地震波的走时变化,并分析了计算误差。最后,针对实验期间发生的绵竹M_S5.6地震进行分析,获得了地震前后的走时剖面和信号变化,结果表明,距离较远的龙门山断裂北段地震未能对南段实验区域的地下介质波速产生影响。     

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.      

Internal structure of Longmenshan fault zone at Hongkou outcrop,Sichuan,China,that caused the 2008 Wenchuan earthquake

This paper reports the internal structures of the Beichuan fault zone of Longmenshan fault system that caused the 2008 Wenchuan earthquake,at an outcrop in Hongkou,Sichuan province,China.Present work is a part of comprehensive project of Institute of Geology,China Earthquake Administration,trying to understand deformation processes in Longmenshan fault zones and eventually to reproduce Wenchuan earthquake by modeling based on measured mechanical and transport properties.Outcrop studies could be integrate...     

Internal structure of Longmenshan fault zone at Hongkou outcrop,Sichuan, China,that caused the 2008 Wenchuan earthquake

This paper reports the internal structures of the Beichuan fault zone of Longmenshan fault system that caused the 2008 Wenchuan earthquake, at an outcrop in Hongkou, Sichuan province, China. Present work is a part of comprehensive project of Institute of Geology, China Earthquake Administration, trying to understand deformation processes in Longmenshan fault zones and eventually to reproduce Wenchuan earthquake by modeling based on measured mechanical and transport properties. Outcrop studies could be integrated with those performed on samples recovered from fault zone drilling, during the Wenchuan Earthquake Fault Scientific Drilling (WFSD) Project, to understand along-fault and depth variation of fault zone properties. The hanging wall side of the fault zone consists of weakly-foliated, clayey fault gouge of about 1 m in width and of several fault breccia zones of 30–40 m in total width. We could not find any pseudotachylite at this outcrop. Displacement during the Wenchuan earthquake is highly localized within the fault gouge layer along narrower slipping-zones of about 10 to 20 mm in width. This is an important constraint for analyzing thermal pressurization, an important dynamic weakening mechanism of faults. Overlapping patterns of striations on slickenside surface suggest that seismic slip at a given time occurred in even narrower zone of a few to several millimeters, so that localization of deformation must have occurred within a slipping zone during coseismic fault motion. Fault breccia zones are bounded by thin black gouge layers containing amorphous carbon. Fault gouge contains illite and chlorite minerals, but not smectite. Clayey fault gouge next to coseismic slipping zone also contains amorphous carbon and small amounts of graphite. The structural observations and mineralogical data obtained from outcrop exposures of the fault zone of the Wenchuan earthquake can be compared with those obtained from the WFSD-1 and WFSD-2 boreholes, which have been drilled very close to the Hongkou outcrop. The presence of carbon and graphite, observed next to the slipping-zone, may affect the mechanical properties of the fault and also provide useful information about coseismic chemical changes.     

龙门山断裂带多参数深部结构成像与地震成因研究

通过反演大量的纵、横波地震数据,获得了沿龙门山断裂带及周边区域的深部三维精细结构,结合前人二维大地电磁探测研究成果,提出龙门山断裂带地壳形变与深部速度结构和导电率不均匀性有关,探讨了2008年汶川和2013年芦山地震的诱发和产生与流体侵入及地壳形变的密切关系.本研究发现,2008年汶川地震发生在高速度、高泊松比和低电导率的区域,2013年芦山地震则位于高速度、低泊松比和低电导率的发震层.在上地壳中,四川前陆盆地的低速、低泊松比和低阻异常与松潘—甘孜地块的高速、高泊松比和高阻异常形成了鲜明的对比.在龙门山断裂带下方的两个低速和低阻块体,将龙门山断裂带分成南、中和北三段.我们的研究认为,这两个异常体与来自松潘甘孜地块的下地壳和（或）上地幔的局部熔融或流体侵入到龙门山断裂带的脆弱区有关.基于对汶川和芦山地震的余震分布特征及震源区的地震波速度、泊松比及电阻率参数分析,揭示了龙门山断裂带深部剧烈的地壳形变与流体应力积累对2008年汶川和2013年芦山地震的触发及其地震破裂过程具有重要的控制作用.

     

龙门山断裂带精细速度结构的双差层析成像研究

利用川西流动地震台阵、汶川地震震后应急台网记录到的P波到时资料,对2008年5月至2008年10月期间发生的汶川地震余震序列应用双差层析成像方法进行了地震震源和三维P波速度结构的联合反演.结果显示,联合反演获得的地震重定位结果与基于一维地壳参考模型的双差定位方法结果相近;研究区15 km以上速度结构与地表断裂分布密切相关,20 km以下深度呈现北东向和北西向交错结构.汶川地震破裂带南段龙门山断裂带之间上地壳呈现高速异常,速度结构的非均匀变化是控制余震分布和主震破裂传播的主要因素;联合反演结果给出了小鱼洞—理县方向存在隐伏断裂的速度结构证据,同时发现,破裂带北东段可能沿新发断裂扩展;结果确认了汶川地震起始段的高角度逆冲断裂特征,也确认了前山断裂和中央断裂在约20 km深度合并到脆韧转换带的特征.     

六盘山断裂带的地震构造特征与强震危险背景

集成活动构造与震源机制解、重新定位小震分布、历史与现今地震、GPS速度场等资料,综合分析了六盘山断裂带的构造动力学条件与变形方式、横剖面构造、历史强震破裂背景、GPS形变以及现代地震活动性,进而探讨了该断裂带的强震危险背景.结果表明：NNW向六盘山断裂带的运动与变形主要缘于青藏地块东北缘的向东水平挤出受到相对稳定的华北地块西缘（鄂尔多斯地块）阻挡而聚集的水平挤压作用;此外,海原和陇县-宝鸡两条NW向走滑断裂带的左旋运动在右阶区的局部会聚作用,也由六盘山断裂带的变形与运动来承受与转换.横剖面上,六盘山断裂带表现为向东推覆的大型逆冲构造带,主滑脱带位于~25 km深处,之下很可能存在分隔青藏与华北地块的超壳-岩石圈型深断裂带.沿六盘山断裂带中-南段以及更靠南东的陇县-宝鸡断裂带存在总长为120~140 km、至少最近~1400年未发生M ≥ 6½强震破裂的地震空区.地震空区内的断裂,GPS形变显示已有显著应变积累,地震活动上出现为小震稀疏或空缺的部位,以及低b值区,反映那里的断面业已闭锁,并已有高应力积累.因此,六盘山断裂带中-南段和陇县-宝鸡断裂带应是未来可能发生强震/大地震的两个危险地段,潜在地震的最大矩震级估值分别为M_W=7.3±和7.2±.

     

川西龙门山及邻区地壳上地幔各向异性地震P波走时层析成像研究

经典的地震层析成像假定介质为各向同性,通过走时反演确定地球介质的非均匀结构,得到的仅是近似地球模型。如果各向异性较强时,应用基于各向同性假设的层析成像算法,可能导致错误的结果。非均匀与各向异性效应是耦合的,如果仅考虑非均匀效应则各向异性结构可能映射到非均匀结构中造成非均匀速度结构的误差,反之亦然。因此,高分辨率的走时层析成像必须同时考虑非均匀和各向异性两种效应。同时反演非均匀和各向异性结构(即各向异性层析成像),不仅可以获得可靠的各向同性速度结构,同时可以确定各向异性结构。相对于S波偏振分析,体波走时方法基于不同的数据集,能提供独立的地震各向异性观测证据。利用地震走时层析成像方法同时研究介质的非均匀性和各向异性,对于认识地球的结构及动力学过程都具有非常重要的意义。