天山东北部地震的重新定位和一维地壳速度模型的改善

We apply three methods to relocate 599 earthquake events that occurred from August 2004 to August 2005 in the northeastern Tianshan Mountains area ( 85°30’ ～ 88°30’E,43°00’ ～ 44°40’ N ) by using travel times recorded by regional seismic network and 10 portable seismic stations deployed around the Urumqi city. By comparing the reliability of different results,we determined a suitable location method,and an improved 1-D crustal velocity model of the study area. The uncertainty of earthquake location is significantly reduced with combined data of seismic network and portable stations. The relocated events are clearly associated with regional tectonics of the northeastern Tianshan Mountains area, and are also in agreement with the existence of active faults imaged by deep seismic reflection profile. The relocated seismicity discovers some potential traces of buried active faults,which need to be validated further.     

利用DE算法反演地壳速度模型和地震定位

利用差异演化（Differential Evolution）非线性全局优化算法,设计了一种反演地壳速度模型和进行地震定位的方法,并给出了反演结果的具体分析.利用有限差分算法计算速度模型的走时场,可以节省大量的计算量,加快计算过程.反演得到的地壳速度模型和地震的震源参数可以直接用于地震层析成像研究,还可以利用地震层析成像得到的三维速度结构对地震重新定位,从而得到较为精确的震源参数.地壳速度模型的反演方法也可以用于三维速度结构的反演.     

天山中部的地震定位和地壳活动性分析

利用宽频带流动台网记录的地震P波和S波到时,根据一维和三维地壳速度模型,对天山中部及其邻近地区1997～1998年的地震进行了重新定位,以重新确定的震源参数为依据分析了地壳的活动性.震源分布表明,造山带边缘和内部的大部分断裂都显示出活动的迹象,它们对天山的地壳构造变动起到明显的作用;塔拉斯－费尔干纳断裂的活动具有分段特征：其东南段以及西南天山的部分断裂目前活动比较弱,西北段受周边断裂的影响活动较强;另外造山带边缘的构造活动有向山前盆地渗透（Penetration）的趋势.30～40km深度的地震活动表明,天山中部的地壳中下层仍然具有一定的破裂条件,它们与壳幔边界附近热扰动的驱动有关,暗示小尺度地幔对流或软流层上涌等动力作用仍在持续进行.     

区域一维速度模型对地震定位的定量影响

利用2017年8月1日至2017年12月31日四川地震台网和甘肃地震台网记录到的发生在青藏高原东缘的731个地震事件的9 284条Pg震相到时数据,首先反演了该地区的“最小一维速度模型”,并将该模型和选取的速度模型建立对比模型,以九寨沟地震序列为研究目标,定量讨论了两种速度模型分别在绝对定位和相对定位方法中对定位结果的影响。所得定位结果表明:反演获得的“最小一维速度模型”在重定位中可以有效地减小地震走时均方根残差;绝对定位比相对定位更加依赖于一维速度模型,一维速度模型会直接影响绝对定位结果中的震源分布形态,但在相对定位结果中仅起到调整地震事件相对位置的作用;在地震绝对定位中,震级越大的地震对于速度模型越敏感,而这一特点在相对定位中表现得并不明显。通过本项研究可知,在地震定位研究中,联合采用绝对定位和相对定位方法是最佳策略。      

三峡库区地震精定位中确定速度模型的方法

研究三峡库区地震精定位中确定速度模型的方法,分析不同速度模型对地震定位精度的影响,并选取多种方法来定量评价不同速度模型的地震定位精度。当地震分布或台站能够较好的覆盖研究区域,采用Kissling方法拟合观测数据得到的速度模型地震定位精度最高。当地震分布不能较好的覆盖研究区域,由人工地震测深结果得到的速度模型地震定位精度次之。当没有足够的观测数据,也没有人工地震测深结果,综合研究区域内的相关研究成果确定的速度模型也是可用的,但是地震定位的精度不高,特别是震源深度的精度很差。     

山东地区地震波一维速度模型研究

根据山东地区及其邻区2007—2011年间45次地震事件中的919条P波到时资料,利用Kissling方法得到了山东地区的一维速度结构,并对该地区的震中和P波一维地壳速度结构进行联合反演,重新定位后的地震走时残差均方根得到了一定程度的降低,在精度和深度方面都有了一定的提高。     

中国中西部地区地震的重新定位和三维地壳速度结构

采用中国中西部地区(21~36N， 98~112E)193个地震台在1992～1999年间记录到的9 988次地震的Pg和Sg震相走时的读数资料，用Roecker的SPHYPIT90程序，反演了该地区三维地壳P波速度结构，并用SPHREL3D90程序进行了地震的重新定位．反演结果揭示了中国中西部地区地震P波速度结构明显的横向不均匀性，这些不同深度上波速的横向变化多以该地区的活动断裂为分界线．可以看出活动断裂两侧存在明显的速度反差．通过重新定位，得到了6 459次地震的震源参数，这些精确定位的地震震中明显沿该区活动断裂呈现条带状分布，其范围和尺度清晰地表示了这一地区地震活动与活动断裂的紧密关系．其中，82％重新精确定位的事件的震源深度在20 km以内. 这一结果与笔者用双差地震定位法得到的重新定位的震源深度分布相一致．      

云南地区地壳速度模型研究及应用

选取2009~2014年发生在云南地区、每个地震均在10个以上台站有记录的7412个地震数据,作走时曲线。同时为提高精度,重点对其中每个地震均在80%以上台站有记录的、ML≥3.0的83个地震数据,再作线性分析、折合走时曲线和区间稳定性分析,结合前人研究成果得到了研究区的初始地壳速度模型。选取2010~2014年云南省内M≥3.0的200次地震,采用Hyposat批处理方法迭代初始速度模型,以及对S波作分层速度拟合,得到云南地区的地壳速度模型,即2015云南模型:v_(P1)=6.01km/s,v_(P2)=6.60km/s,v_(Pn)=7.89km/s,H_1=20km,H_2=21km,v_(S1)=3.52km/s,v_(S2)=3.86km/s,v_(sn)=4.43km/s。基于新模型的地震重定位分析表明,云南地区地震事件大多发生于20km内的上地壳;对2011年3月10日盈江M5.8和2014年8月3日鲁甸M6.5典型地震进行重定位,得出震源深度分别与精定位结果和震中强震台震源距接近,表明新的一维速度模型能更好地反映研究区平均速度结构。     

川滇地区中小震重新定位与速度结构的联合反演研究

通过震源与速度结构联合反演, 利用2000年4月至2006年3月云南和四川区域地震台网给出的P波初至走时资料, 确定了川滇地区的三维速度结构, 同时获得了川滇地区6642次中小地震的重新定位结果。 结果表明: ① 川滇地区地震震源平均深度随震级增大而加深的特征明显, 地震震级越大, 震源深度越深, 但震源下界不超过25 km; ② 在瑞丽-龙陵、 丽江-小金河以及龙门山等断裂带以西地区, 震源深度偏浅, 大多在15 km以上, 15 km深度以下地震稀少; ③ 川滇地区中小地震分布具有与强震相同的地壳深部介质背景, 震源大多分布于正、 负异常过渡区的速度相对较高一侧, 而其下方主要为低速异常分布。     

门源地区地壳三维体波速度结构及地震重定位研究

本文使用甘肃、青海数字地震台网及中国地震科学探测台阵记录到的门源地区地震的P波和S波到时资料,应用双差层析成像方法联合反演了该地区的地壳三维速度结构和震源位置参数.结合地质构造背景,研究了门源M_S6.4地震孕育发生的深部介质环境及该地区速度结构与地震活动性之间的关系.结果表明：反演之后地震的走时残差均方根显著降低,重定位后的地震在垂直方向上呈现出与断层位置有关的条带状分布.门源地区地壳速度结构存在明显的不均匀性,浅层P波和S波速度结构与地表地质构造及地形特征密切相关.研究区内地震活动性与地壳速度结构具有很强的对应关系,地震主要分布在高速异常区域及其边缘.门源M_S6.4地震震中附近的P波和S波速度结构表现出明显的高速异常,且在震源区下方存在P波低速层,这种特殊的构造条件可能是导致此次地震发生的重要原因.

     

3-D velocity images of the crust and upper mantle of the Tianshan area

（胥颐，朱介寿，刘志坚，张华卿，朱燕）３－ＤｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔａｎｄｕｐｐｅｒｍａｎｔｌｅｏｆｔｈｅＴｉａｎｓｈａｎａｒｅａ￥ＹｉＸＵ；Ｊｉｅ－ＳｈｏｕＺＨＵ；Ｚｈｉ－ＪｉａｎＬＩＵ；Ｈｕａ－ＱｉｎｇＺＨＡＮＧａｎｄＹａ...     

荣昌及邻区上地壳三维地壳速度结构

经中国地震台网中心测定,北京时间2016年12月27日8时17分,重庆荣昌区发生MS 4.9地震,震中位于四川盆地东缘华蓥山基底断裂系中北段.该区域历史地震活动性较弱,20世纪80年代末,受天然气田废水回注影响,4.0级地震频发,截至2020年12月,已发生14次MS≥4.0地震.中等地震频发,被认为是人为注水使得中等...     

Assessment of glacier- and snowmelt-driven streamflow in the arid middle Tianshan Mountains of China

Due to limitations in transport and communication infrastructures and difficulties in accessing glaciers, it is challenging to monitor snow and glaciers. In this study, the enhanced Utah Energy Balance (UEB) with a glacier melt model and snow above and below the forest ablation algorithm is used to assess the contributions of snow and glacier melting in three typical inland river basins (MRB, URB and KRB) in the middle Tianshan Mountains of China from 2002 to 2014. Forced by the spatial downscaling of the China meteorological forcing dataset (CMFD) coupled with other parameters, the model simulates the total surface water balance using surface water input from snowmelt, glacial melt and rainfall. Model simulations reveal that although the MRB, URB and KRB are all located on the northern slopes of the Tianshan Mountains, there are obvious differences in their water resource composition characteristics. Different from the URB, which is mainly replenished by glacial melt and had an average annual percentage of glacial melt of approximately 39% of the total surface water from 2009 to 2014, the MRB and KRB are mainly supplied by snowmelt and rainfall and both had an average annual percentage of snowmelt of approximately 37%. Although snowmelt is an important source of water to inland rivers, especially during the snowmelt season, the contributions of snowmelt in these three basins are very small especially for the URB, which had a contribution of 17%. This study effectively verifies the applicability of the CMFD and provides important scientific and technological support for determining the spatiotemporal variations in snow and glacial melt in the middle Tianshan Mountains, where meteorological observation data are scarce and some observational data, such as radiation data, are incomplete.     

北天山中段微震活动检测及其活动性和孕震构造分析

北天山地震带地处中国大陆强震高发区, 孕震构造复杂, 近年来陆续发生了2016年呼图壁M_S6.2地震和2017年精河M_S6.6地震。 由于测震台网相对比较稀疏, 该区域微震监测能力较弱。 本文主要采用波形模板扫描法对北天山中段(43.5°N~44.5°N; 85°E~87.5°E)进行微震事件检测, 并反演精细的一维速度结构, 重新定位地震; 深入分析该区域的地震活动性和孕震构造特征。 经过微震检测, 得到该地区2014年1月至2018年9月期间57902个地震事件, 是原地震目录的10倍, 完备震级从1.2降至0.5。 结果显示, 北天山中段地震十分活跃, 主要分布在北天山山前霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁背斜带南翼的浅部和南玛纳斯—齐古背斜带深部, 呼图壁地震震后地震活动性有增强的趋势。 研究期间沿背斜构造带走向地震分布不均, 霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁背斜带西段地震活动多于东段, 南玛纳斯—齐古背斜带东段地震活动显著强于西段。 经过重定位, 发现研究区的地震事件主要发生在褶皱内部的“盲断层”上, 这些隐伏断裂与区域活动断裂和背斜构造共同组成的断层系孕育了北天山山前活跃的地震活动, 并可能成为未来强震的发震构造。     

首都圈地区小震活动月频次分布特征

利用Kolmogorov-Smirnov分布检验法,对2000-2006年首都圈地区小震月频次分布进行了检验。 结果表明, 首都圈地区小震活动月频次符合正态分布, 而不符合泊松分布。 月频次累计次数与月频次之间的关系与G-R关系类似。 对月频次分布随时间的变化做了进一步分析, 发现在首都圈及其邻近地区发生的4次M_L≥5.0以上地震前, 月频次分布均表现出明显的变化。 这可能为利用地震活动性开展地震预测提供一个新的方法。     

新疆天山中段地壳和上地幔顶部P波速度结构研究

天山造山带一直以来是研究盆山耦合作用的理想场所, 深入理解这一地区的壳幔结构对认识天山造山带深部动力学过程具有重要意义.本研究基于2009—2020年新疆区域数字地震台网固定台站、震后架设应急流动台站以及部分宽频带流动地震台站记录到的MS≥1.5地震到时资料, 采用双差地震层析成像方法反演获得了新疆天山中段精细的地壳和上地幔顶部三维P波速度结构和地震震源参数.结果显示: 新疆天山中段具有复杂的深浅构造关系, 地壳浅部及上地壳P波速度结构与地表地质构造密切相关, 高速异常区对应于天山造山带, 低速异常区对应于沉积盆地.研究区中东段中地壳和下地壳存在较大范围低速区, 与两侧准噶尔盆地和塔里木盆地上地壳和中地壳低速区相连, 且准噶尔盆地和塔里木盆地下地壳及上地幔顶部双向均向新疆天山中段下方倾斜.结合前人诸多研究成果推测, 在南北向构造挤压作用下, 塔里木盆地与准噶尔盆地双向向天山造山带壳幔岩石圈发生"层间插入与俯冲削减".重定位后地震分布显示, 地震震源深度优势范围为0~25 km, 主要沿断裂带、盆山结合部以及不同块体接触部位分布, 且与壳内低速体有较好的相关性.这些结果可能为研究新疆天山中段地壳和上地幔顶部速度结构和动力学过程提供参考依据.     

Impacts of climate change on the discharge and glacier mass balance of the different glacierized watersheds in the Tianshan Mountains,Central Asia

The Tianshan Mountains represent an important water source for the arid and semi‐arid regions of Central Asia. The discharge and glacier mass balance (GMB) in the Tianshan Mountains are sensitive to changes in climate. In this study, the changes in temperature, precipitation, and discharge of six glacierized watersheds of Tianshan Mountains were explored using non‐parametric tests and wavelet transforms during 1957–2004. On the basis of the statistical mechanics and maximum entropy principle model, the GMB at the watershed scale were reconstructed for the study period. The discharge and GMB responses to climate change were examined in different watersheds. The results showed that regional climate warming was obvious, especially after 1996. The warming trend increased gradually from east to west, and the increase in temperature was greater on the north slope than on the south slope. The changing trends in precipitation increased from eastern region to central region, and then, the trend decreased in the western region, although the value was higher than that in the eastern region. The discharge presented significant periods of 2.7–5.4 years and increased from east to west. Significant periodicity indicated that the discharge in the different watersheds exhibited obviously different patterns. The GMB losses were larger in south and east than in north. The large glaciers had more stable interannual variations in discharge, and large fluctuations in discharge will be observed as the glacier areas shrink. Precipitation was the dominant factor for discharge during the study period, although the influence of increasing temperatures on hydrological regimes should not be neglected in the long term. Systematic differences in discharge and the GMB in glacierized watersheds in response to climate change are apparent in the Tianshan Mountains.