华北北部地区地壳三维P波速度结构的双差地震层析成像

利用区域固定台站和华北科学探测台阵记录的10 461个近震事件的183 909个Pg波绝对走时和495 753个相对走时数据,采用双差地震层析成像获得华北北部(37.5°～41.5°N,111.5°～119.5°E)范围内的地壳三维P波速度结构模型。结果表明:研究区内各主要构造单元具有明显不同的速度结构特征,速度异常的走向与区域构造的走向一致,浅层速度图像很好地反映了地表地质和岩性的变化;重定位后的大部分地震集中在0～20km的深度上,主要位于低速区的内部或高速和低速区的交界部位;三河—平谷和唐山地震震源区中、下地壳的低速异常可能是流体的显示。结合前人成果和本文模型所揭示的深、浅结构,我们认为太平洋板块在中国东部之下的俯冲和滞留引起板块脱水、软流圈物质上涌等一系列过程,软流圈热物质到达上地幔顶部并沿超壳断裂上侵进入地壳,致使上地幔顶部和下地壳中的含水矿物发生脱水作用产生流体,流体继续上移造成中、上地壳发震层的弱化,从而导致大地震的发生。因此华北北部地区的强震活动,以及地壳结构的非均匀性应是与太平洋板块俯冲、滞留引起的深部过程密切相关的。     

云南普洱糯扎渡水库蓄水前后P波速度结构变化特征

基于云南省糯扎渡水库台网17个台站所记录到的2009年11月至2014年9月期间的5 247次地震的P波绝对到时资料和相对到时资料,以及波形互相关得到的相对到时资料,采用双差地震层析成像方法联合反演了糯扎渡水库库区蓄水前和蓄水后2011年11月30日至2012年12月31日及2013年1月1日至2014年9月30日这3个阶段的震源参数和三维P波速度结构。结果显示:糯扎渡水库蓄水后,水库库区地震的发生频次增多,经重定位后的震源深度大多在10 km以内,尤其以5 km以内的居多,与前人得到的水库诱发地震震源深度小于10 km的结果基本吻合;随着蓄水量的增加,库水沿断层渗透,孔隙压力变化导致地震增多的区域延伸至左岸支库黑江和库区回水至库区中段的澜沧江段,并进一步向威远江和小黑江延伸,这些区域的P波速度降低;整体的水库渗水作用最大深度不超过7 km。      

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.

     

华北地区地壳P波和S波速度结构的双差层析成像

基于华北地区(37°N—42°N,113.5°E—118.5°E)133个固定地震台站收集到的P波和S波震相数据,利用双差层析成像法反演了该地区地壳三维速度结构并对所用地震进行了重定位.结果显示:地震走时残差均方根的平均值由重定位前的0.265 s下降至0.008 s;重定位后的震源主要分布于6—16 km深度范围内;...     

利用时移层析成像方法分析2014年云南景谷MS6.6地震震源区的P波速度变化

为了获得2014年景谷MS 6.6地震发生前后10a间震源区高空间分辨率的P波速度变化,文中基于2008年1月1日—2017年12月31日由云南区域数字地震台网所记录的景谷地震震源区的地震资料,首先采用双差层析成像方法联合绝对到时和相对到时反演了景谷地震震源区高分辨率的三维P波速度结构,反演结果表明景谷地震的余震序列分布于P波高速异常区及低速异常区的交界处,与澜沧江断裂有所相交的断裂处于低速异常区,这可能与断层中的流体有关.然后采用基于双差层析成像的时移层析成像方法得到了不同时间段之间的P波速度变化的时空分布,并结合已有的地质与地球物理研究成果,对P波速度的变化特征及其机制进行了探究,得到几点认识:1)景谷主震震中附近浅层深度的P波速度最大降幅为0.2％,在景谷主震发生2个月后出现,主要受岩石破坏影响所致.2)5～15km深度处整体存在P波速度上升条带区域,推测该区域为高强度、高阻介质的脆韧性转换带,不受主震发生的影响.在2014年12月6日MS5.8及MS5.9余震发生后,余震分布方向发生了明显变化,震源深度加深,脆韧性转换带受其影响使得P波速度下降了3.8％.3)震后约3a,P波速度上升并超过震前水平,可能在震源区的愈合过程中还包含了2018年9月8日云南墨江MS5.9地震发生前的应力积累过程.     

滇西北地区主要断裂带及邻区三维P波速度结构的双差地震层析成像

利用区域固定台站和中国地震科学探测台阵记录的7349个近震事件的60471个Pg波绝对走时和196465个相对走时数据,采用双差地震层析成像获得滇西北地区(25°～28.2°N,99.5°～101.5°E)横向分辨率为0.2°的中、上地壳的三维P波速度模型,重点分析了区域内各主要断裂带及其邻区的速度结构特征.结果表明:金沙江—红河断裂带北段15 km以上的P波速度较低,重定位后中、小地震的震中主要位于低速异常的内部,且震源深度在断裂带两侧相似;推测金沙江—红河断裂带作为川滇菱形块体西南边界的剪切控制作用已弱化,分界能力局部减弱,并且断裂带下方主体的低速异常可能为跨越断裂的动力传递提供条件.丽江—小金河断裂带(西南段)两侧存在大范围的P波低速异常,推测此低速体可能是青藏高原东南向挤出的物质,而程海断裂带以东从近地表至25 km深处明显的P波高速异常体则可能会阻挡高原物质东南向的逃逸.     

乳山震群震源区三维P波速度结构的层析成像

基于山东省地震台网固定台站及乳山台阵的流动观测资料,利用双差层析成像方法对乳山震群及附近地区地壳浅层15 km深度以内的三维P波速度结构进行了反演。结果显示,研究区内的隆起区（如垛崮山、大孤山）及海洋所镇附近的超高压岩体为高速区,连接两者之间的白沙滩呈低速特征,乳山序列即发生在高、低速过渡带偏高速区的一侧。速度结构剖面显示,乳山序列下方的地壳内存在明显的类椭圆状的相对低速区域,序列活动基本处于该低速区域与第四纪盖层之间的高速夹层。综合考虑序列展布、区域地质构造及高低速岩体间的位置关系,本文推测在区域应力调整背景下,局部介质的不稳定性在乳山序列的发生过程中起主要作用。      

双差定位法在小湾水库库区地震精确定位中的应用

利用双差定位法对小湾水库库区的16个地震台2011年至2012年的地震目录资料进行重新定位,得到了更精确的震源参数。定位结果显示了小湾水库库区地震震源分布的更加精细的图像;揭示出该地区地震活动与活动构造的密切关系;并对原始目录和重定位后的结果进行比较。应用结果表明,震源相对位置精度有了明显提高,更加清晰地反映出活动构造图像。     

青藏高原P波速度层析成像与岩石圈结构

利用中国西部地震台网的数据,通过体波层析成像反演了青藏高原及邻域的三维P波速度结构.根据地壳和上地幔的速度变化和构造特征,重点讨论了下地壳流动、地幔上涌、岩石圈减薄以及与藏北新生代火山岩和藏南裂谷系的关系等问题.分析表明,青藏高原中、下地壳平均速度偏低,低速区主要分布在拉萨和羌塘块体内部,随着深度的增加逐渐扩大到松潘—甘孜块体.上述低速区之间多被高速带分隔,暗示地壳中、下部的韧性变形被限制在特定的区域,不太适于产生贯穿整个青藏高原的大规模横向流动.此外,地幔上涌也并非普遍发生于整个青藏高原,而是集中在羌塘、松潘—甘孜以及喜马拉雅东构造结附近,导致上述区域的岩石圈地幔较薄,并且伴生火山活动和岩浆作用.此外,由于印度大陆岩石圈在向北俯冲,板片下沉过程中引起地幔上涌,热流物质有可能上升进入地壳,这一作用对藏北新生代火山岩和藏南裂谷系的形成以及中、下地壳的韧性变形产生了明显的影响.

     

小湾水库蓄水前后的水库地震波速比变化初探

利用小湾水库地震台网连续、完整的地震波资料,计算小湾水库蓄水前、后各1年地震密集区域的小震波速比变化,并分析3级地震震前波速比的显著异常变化特征.结果表明:小湾库区澜沧江段的昌宁、凤庆,黑惠江库区的巍山牛街一带为震群丛集区,且库尾凤庆区域平均波速比低于中段的昌宁区,空间上呈非均匀分布.水库蓄水仅对凤庆区的地下介质有一定的影响,蓄水前后3级地震震前波速比均呈显著低值异常,2009年8月6日凤庆3.5级地震为蓄水后的最大地震,初步判定为水库诱发的构造地震或构造型水库诱发地震.     

唐山及邻区双差层析成像研究

收集唐山及邻区2010—2018年76个固定地震台站的震相数据,采用双差层析成像的方法,联合反演了唐山及其邻区中上地壳的震源位置和P波三维速度结构.结果表明:在浅层研究区P波速度的变化特征与地表地质构造和活动断裂的展布具有较好的一致性.唐山断裂两侧速度差异明显,其附近P波速度结构横向不均性显著;中地壳存在明显的低速异常...     

3D P-wave Velocity Structure and Active Tectonics in the Xinfengjiang Area of Guangdong

In this paper,we determined an earthquake sequence location in the Xingfengjiang area from June,2007 to July,2014 and the 3 D P-wave velocity structure by a simultaneous inversion method. On that basis,we studied the occurrence features of active tectonics and the earthquake source mechanism. The results show that the reservoir fracture system has a tendency to increase with gradual depth from southeast to northwest,consistent with gravitational field research results. There are 4 high velocity zones( HVZ) under the depth of the 7 km-12 km crust between the Xinfengjiang Reservoir dam and Xichang District,Dongyuan. The max velocity of the biggest HVZ which is under Xichang is 6. 3 km/s. Under the reservoir dam there is a strong tectonic deformation zone,as the center exit Renzishi fault( F_2),Nanshan-Aotou faults( F_4),Heyuan fault( F_1) and Shijiao-Xingang-Baitian fault( F_5),7 earthquakes with M_L≥ 5. 0( including M 6. 1 in March,1962) occurred at the high gradient zone of the HVZ Ⅲ and HVZ Ⅳ edge which has been under the reservoir dam since 1960, with relativity energy releasing more thoroughly. Moderate seismic activity occurred at the HVZ Ⅰ edge which has been under Xichang since 2012,and is a danger zone for M5. 0 earthquakes in the future.     

晋冀蒙交界地区地壳三维P波速度结构及地震活动性研究

2014年9月晋冀蒙临时地震台网正式运行,为晋冀蒙交界地区的地震研究提供了丰富的资料。结合临时台与固定台记录的P波走时资料,采用双差层析成像方法对该区进行地震重定位和三维P波速度结构联合反演,分析该区3个典型盆地的速度扰动结果,结果表明,地震重定位残差显著降低,震源深度分布更加合理;P波速度浅层基本符合平原地区低速、山区高速的特点,深层则有相反表现,典型盆地P波速度在浅层较为复杂,高低速相间,深层表现为低速;研究时段内忻定盆地和延怀盆地地震活动密集,大同盆地地震活动较弱,低速体及边缘地震活动强度高于高速体及边缘。     

新丰江水库中上地壳P波三维速度结构特征及库水的渗透影响

利用震源位置和速度结构的联合反演得到2007年6月-2014年7月新丰江水库地区地震序列的震源位置及中上地壳P波三维速度结构模型,并进一步研究库区序列分布及速度结构特征.结果显示：库区中上地壳不同深度P波速度存在显著横向不均匀性,浅部库区速度高于周缘,在5~10 km上地壳从库坝下游白田至库尾锡场NW方向存在高速异常体以及2个低速间断区域,低速间断区分别位于人字石断裂与南山-坳头断裂交汇处以及1962年6.1级地震震源区,库水可能沿低速间断区的人字石断裂、石角-新港-白田断裂下渗至13~14 km的地壳.在10~14 km地壳以NE走向的大坪-岩前断裂为界,NW侧为最高速度6.2 km·s^-1的高速区域,SE侧从库区中部回龙至库坝下游白田为显著低速异常区域,是可能的库水渗透影响区域,亦是库区中强地震集中区.库区地震多发生在高速体内部、高低速过渡带或低速的渗水通道两侧.

     

芦山震区地壳三维P波速度精细结构及地震重定位研究

联合芦山地震序列5285个地震的50711条P波初至绝对到时数据及7294691条高质量的相对到时数据,利用双差地震层析成像方法联合反演了芦山震源区高分辨率的三维P波速度精细结构及5115个地震震源参数.反演结果表明,芦山主震震中为30.28°N,103.98°E,震源深度为16.38 km,主震南西段余震扩展长度约23 km,余震前缘倾角较和缓,主震北东段余震扩展长度约12 km,余震前缘呈铲形,倾角较陡.芦山震源区P波三维速度结构表现出明显的横向不均匀性,近地表处的P波速度异常与地形起伏及地质构造密切相关:宝兴杂岩对应明显的高速异常,此异常由地表延伸到地下15 km深度附近,而中新生代岩石表现为低速异常;大兴附近区域亦显示出小范围的大幅度高速异常,宝兴高速异常与大兴高速异常在10 km深度附近相连,进而增加了芦山震源区的高低速异常对比幅度.在芦山主震的南西、北东两段速度结构存在着较大差异,芦山主震在水平向位于宝兴及大兴高速异常所包围的低速异常的前缘.主震南西段余震主要发生在倾向北西的高低速异常转换带上并靠近低速一侧,其下盘为低速异常,上盘为高速异常.而芦山主震北东段的余震主要分布在宝兴高速体与大兴高速体之间,主发震层向北西倾斜,主发震层上方的宝兴高速异常下边界出现一条南东倾向的反冲地震带,两地震带呈"y"型分布.     

太行山断裂带东南缘地壳三维P波速度结构成像

应用多年地震台网观测数据,使用多震相走时成像方法获得了太行山断裂带东南缘地壳的三维P波速度结构模型。结果表明:速度结构图像在浅部较好地反映了地表地形、地质构造的特征,深部显示地壳速度具有明显的横向变化特征。12km深度以上显示研究区北部太行山隆起区地壳主要呈现为高速区,南部沉降区为低速区,而12km深度以下具有反转的特点。整体显示速度异常的走向大致与邻近活动断裂走向一致。垂直速度剖面显示研究区地壳具有分层特征,上地壳厚约10km,速度横向变化较小;中、下地壳的界面呈现局部上隆或凹陷状,横向起伏变化较大。通过分析速度、断裂与中强地震发生的关系推测研究区具备发生中强震的深部孕震条件。     

1927年古浪8级大震及其周边地区三维地壳P波速度结构特征

本文联合利用甘肃及周边测震台网记录的古浪及周边地区4592次地震的P波绝对到时资料和相对到时资料,采用双差地震层析成像方法反演了古浪震源区高分辨率的三维P波速度精细结构.结果显示,浅部P波速度分布与地表地质之间具有很好的对应关系.皇城—双塔断裂带在6 km以上深度表现为高速异常带,而在6~15 km逐渐转换为明显的低速特征,之后再次转换为高速体.震区下部在10~20 km深度有一个尺度约200 km²的低速异常体,地震发生时破裂首先在该低速体发生,与主震空间位置非常吻合.主震区的岩石结构主要由奥陶纪变质砂岩、石英岩和加里东期的花岗岩等坚硬岩体组成.这种坚硬岩体对应的P波速度结构为高速体,有利于能量积累.武威盆地在20 km以上深度表现为明显的低速异常,在25 km深度之下,整体显示为高速体,表现出稳定块体的特征.表明武威盆地中下地壳和上地幔顶部已插入到冷龙岭隆起带之下.震区小震重新定位发现,皇城—双塔断裂带东、西两段表现出不同的力学运动性质,西段以逆冲运动为主,地震主要发生在断裂的下盘.而东段地震却主要发生在上盘,断层活动以局部拉张为主.我们还首次发现在皇城—双塔断裂带的中段与主破裂呈垂直方向存在有在主震发生时新产生的一条共轭断层,基于小震的断层面参数反演显示该断裂是一高倾角运动性质以右旋为主兼具正断的断裂.

     

新丰江地区地壳P波三维速度结构及活动构造研究

利用震源位置和速度结构的联合反演得到2007年6月~2014年7月新丰江地区地震序列的震源位置及P波三维速度结构模型,并进一步对比区域活动构造的产状特征及震源机制解等。结果显示,自ES向WN新丰江库区断裂深度有逐渐增大的趋势,与重力场的研究结果一致。库区大坝至东源锡场之间的中-上地壳存在4个大小不等的高速体,其中,锡场下方的高速体Ⅰ体积最大(EW向截面约6km×7km),速度最大,中心速度达6.3km/s。库区大坝下方存在以人字石断裂(F2)、南山-坳头断裂(F4)、河源断裂(F1)、石角-新港-白田断裂(F5)等为中心的强烈构造变形区,1960年至今大坝下方高速体Ⅲ、Ⅳ边缘已发生包括1962年6.1级地震在内的7次ML≥5.0地震,能量释放较为彻底;锡场下方高速体Ⅰ的边缘自2012年以来中小地震活跃,且b值较低,不排除发展为中强震孕震凹凸体的可能。     

2012年唐山ML5.2地震前后的速度结构对比分析

针对2012年5月28日唐山M_L5.2地震发生在老震区5级地震平静17年的背景,且其震级与唐山大地震序列强度衰减趋势相比明显偏高这一现象,采用双差层析成像方法,以2年为时间间隔对唐山地区2010年5月～2016年5月的地震数据进行反演,获得该区2012年唐山M_L5.2地震前后地壳的三维地震P波和S波速度的空间分布,结合此次地震的精定位震源参数,对比分析地震前后震源区地下介质波速的变化特征。研究结果发现此次地震发生前,震中处在高低速过渡带的位置,震后震中附近的波速出现一定程度的降低。