断裂带首波研究进展

断裂带首波是沿着存在物性差异界面传播的一种地震折射波,在传播过程中携带了断裂带的重要信息,对分析和研究断裂带以及附近区域的精细结构提供了一种新的分析方法。本文主要阐述断裂带首波的产生原理、波形特征、识别及分析方法等,介绍目前国际上识别及利用断裂带首波开展断裂带特征方面的研究现状,并针对地震危险区域存在物性差异的断裂带,提出可结合密集台阵观测技术,利用断裂带首波进行断裂带精细结构探测及其变化监测研究,提高潜在孕震环境及发生机理的认识水平。     

利用首波重建基底速度图象

地震层析技术(Seismic Tomography)正在作为一种新技术引入到地震学的研究中,但由于地学中存在着非完全投影和模型参数间的耦合,使得该技术的应用受到了限制。本文讨论了用首波走时资料作为投影数据,重建基底或莫霍界面的速度图象的方法,同时亦可利用该方法对震源深度做进一步的修正。计算中采用了代数重建法,并就改善ART和SIRT这两种算法的稳定性及收敛速度,提出了较合理的权因子。通过数值模拟还对分辨和方差的影响进行了分析。 利用海南岛人工爆破地震Ⅰ、Ⅱ测线非纵剖面的P_8波走时资料,初步得到了该区基底面的速度图象。结果表明,基底的低速区分布与地表的两条断裂带吻合得较好,说明北东向的春江-中和断裂与干冲-木裳断裂穿过了基底。断裂带内的分段特征也在图象中有所表现     

基于InSAR的甘孜—玉树断裂带现今地壳形变监测

<正>1研究背景甘孜—玉树断裂带为巴颜喀啦块体和羌塘块体交界处的一条主断裂,具有较高的强震发生背景。相关研究有：闻学泽等（1985）研究认为,甘孜—玉树断裂带是中生代至今的大型活动断裂,以左旋走滑运动为主;闻学泽等（2003）针对甘孜—玉树断裂中300 km段落展开调查,拟合得到断裂带水平滑动速率最佳估值为12±2 mm/a;     

甘孜-玉树断裂带东南段晚第四纪活动性研究

以甘孜-玉树断裂带东南段的地质地貌为研究对象,在遥感解译的基础上,通过对典型地区的详细野外调查和探槽研究对该段晚第四纪活动性进行研究。在断裂沿线的生康乡、仁果乡、错阿乡、日阿乡进行了断错地貌分析和晚第四纪滑动速率计算, 生康区的水平滑动速率为(7.6±0.5)mm/a, 垂直滑动速率为(1.1±0.1)mm/a; 仁果区的水平滑动速率为(8.0±0.3)mm/a,垂直滑动速率为(1.1±0.1)mm/a; 错阿区的水平滑动速率为(10.3±0.4)mm/a; 日阿区的水平滑动速率为(10.8±0.8)mm/a, 垂直滑动速率为(1.1±0.1)mm/a。在仁果乡和错阿乡进行了探槽研究,两处探槽都揭示了多次古地震事件,虽然揭露的断层构造样式有所不同,但总体上都是以走滑为主兼有一定的逆冲分量。综合古地震事件和滑动速率分析表明,甘孜-玉树断裂带东南段晚第四纪尤其是全新世以来活动剧烈。     

甘孜—玉树断裂南段浅层地震反射波法探测

2010年4月14日7时49分在青海省玉树藏族自治州玉树县发生7.1级地震,地震灾区的恢复重建工作受到隐伏断裂段和余震活动等因素的严重制约,尤其是NW走向的甘孜—玉树断裂的空间展布位置对选址重建及断裂合理避让起着决定性作用.本研究以甘孜—玉树断裂南段为探测目标,在探测工作中采取了小道间距、小偏移距、多道短排列接收、共反...     

2010年玉树地震震前甘孜-玉树断裂形变场分析

2010年4月14日青海玉树MW6.9地震发震断层为甘孜-玉树断裂NW段.断裂错动速率的准确估计能够为认识发震断裂的结构和地震的孕震过程提供帮助,甘孜-玉树断裂周边地区(89°～103°E,28°-39°N)1999-2007年的GPS观测使之成为可能.去除受到断裂锁定效应或其他断裂位错影响的数据后,将跨断裂剖面上的台...     

甘孜-玉树断裂带的新构造特征与地震危险性估计

本文综合野外调查,卫、航影象判读,地震活动及震源机制等资料,初步研究了北西向甘孜-玉树断裂带的新构造特征,探讨了拉分构造的发育与强震活动的关系。结果表明:该断裂带是一自中生代以来形成和发展的大型活动断裂带;第四纪以来以强烈的水平左旋剪切错动为主,水平与垂直位错之比约为10:1。从历史地震活动规律推断了在未来20—30年内,该带将进入一个新的地震活跃期,并具有发生M≥7级地震的危险性     

甘孜—玉树断裂当江段晚第四纪滑动速率

甘孜—玉树断裂带是青藏高原中东部的一条大型左旋走滑断裂带,同时也是羌塘地体和巴颜喀拉地体的重要地质边界.当江断裂位于甘孜—玉树断裂带的西北段,沿线发育当江荣、当江和哲达等一系列串珠状第四纪断层谷地.通过遥感影像解译和数字高程地形模型(DEM)数据分析,结合野外构造地貌调查,以及断错地貌面的光释光年代测定,发现断裂沿线冲沟、河流阶地和洪积扇等断错地貌发育,反映了该断裂晚第四纪左旋走滑活动性强烈.该断裂最新活动时代为全新世晚期,距今约3.04 ka.当江断裂晚更新世以来的左旋滑动速率为7±3mm·a~(-1).研究结果为该区的地震危险性分析和高原东北部的运动学特征探讨提供了基础资料.     

四川汶川和青海玉树地震前鲜水河断裂带地下流体异常现象分析

龙门山断裂带上2008年四川汶川8.0级地震和玉树-甘孜断裂带上2010年青海玉树7.1级地震前,地处鲜水河断裂带的四川甘孜地震台的温泉、姑咱地震台的海子泉、道孚甲宗乡53温泉、康定二道桥温泉地下流体测项有明显的前兆异常.其异常特征表现为破年变规律,存在短临异常,也有1-2年的中期异常.     

利用地震矩张量初步分析断裂带的运动学特征

文中探讨了利用地震矩张量反演断裂形变带运动学参数的方法,并将其应用于鲜水河断裂带和汾渭断裂带现今运动学特征的研究。结果表明,鲜水河断裂带呈N16°W方向拉伸,N74°E方向压缩,并且以10.9mm/a的速率发生左旋剪切运动;汾渭断裂带呈N20°W方向拉伸,N78°E方向压缩,并且以0.24mm/a的速率发生右旋剪切运动     

昆仑山断层围陷波的分析和研究

对2001年昆仑山口西MS8.1级地震产生的断层带,布设了沿断层和横跨断层的两条人工地震测线.通过对观测资料的定量分析和处理,求得了昆仑山断层带内部的细结构.分析工作包括从S波震相开始的振幅谱计算、速度频散计算、群速度测量,并用面波频散方法反演S波速度结构,用振幅谱比的方法估计断层带的Q值.野外试验结果表明,S波震相与围陷波组的时间差随炮点与台站之间距离增大而增加,在断层带外的测点上观测到与断层带相关的场地效应.最后得出昆仑山断层带宽度为250m、速度结构为断层内低速的分层结构和Q值为15（断层内）和30（围岩）.虽然昆仑山口西地震的震级比美国加州Landers地震的震级（MS7.6）大,且地震产生的破裂带长度长得多,但是这两个地震断层带的宽度却相差不大.     

断层带震相及其应用研究现状与展望

利用断层带特有震相通过观测模拟可以得到断层带介质的性质。本文回顾了地震学领域中断层带震相研究的发展历程,对断层带首波、断层带围陷波的国内外研究现状进行了综述,并结合国际上有关断层带震相研究的最新进展,对基于地震波形研究断层性质的前景进行了展望。     

汶川地震断裂带东北端浅部结构的人工地震探测

结合汶川地震断裂带动态监测,利用快速响应探测系统,开展了断层带浅部结构人工地震探测.针对地震断裂带动态监测条件下的复杂波场和低信噪比的情况,在f-k波场分离的基础上,分别利用了折射波共中心点成像、面波速度反演、反射波叠加成像方法,进行了浅层断层和构造成像处理,并对处理结果进行了综合解释,给出了断裂带浅部断层分布和速度特征.为汶川地震龙门山断裂带东北端动态监测提供了基础结构信息,所发展的断裂带快速响应探测技术对于地震应急动态监测具有重要意义.     

基于波场梯度法研究安宁河—则木河断裂带速度结构

不同尺度的密集台阵为波场梯度法的发展提供了条件,与其他成像方法相比,波场梯度法在拓展应用上还相对较少.本文将波场梯度法应用于小区域的相对高频的地震波形获得高分辨率的速度结构.首先将台站数据网格化,利用网格点上波形数据得到相速度、方位角变化、几何扩散和辐射花样.研究区域为安宁河—则木河断裂带上的冕宁—西昌—越西区域,采用波场梯度法获得了该区域5~15 s Rayleigh面波的相速度,并反演出上地壳S波速度结构.结果显示沿断裂带浅层地壳的低速异常与张裂断陷沉积形成的昔格达地层特征相一致.安宁河断裂带附近有明显的高速异常,在不同深度高速异常都有着明显的变化,与研究区域花岗岩的分布相对应.不同深度高速体的分布可能与花岗岩体在上地壳的侵入有关.西昌地区上地壳的低速异常反映了较厚的沉积层.速度结构与实际地质构造基本吻合,表明利用波场梯度法可以有效地计算小区域高分辨率三维速度结构.本文将速度结构与不同深度的地质构造资料和震源分布相结合,为该研究区域上地壳的构造研究提供了可靠参考.

     

Internal structure of the Nojima Fault zone from the Hirabayashi GSJ drill core

Abstract The internal structures of the Nojima Fault, south-west Japan, are examined from mesoscopic observations of continuous core samples from the Hirabayashi Geological Survey of Japan (GSJ) drilling. The drilling penetrated the central part of the Nojima Fault, which ruptured during the 1995 Kobe earthquake (Hyogo-ken Nanbu earthquake) ( M 7.2). It intersected a 0.3 m-thick layer of fault gouge, which is presumed to constitute the fault core (defined as a narrow zone of extremely concentrated deformation) of the Nojima Fault Zone. The rocks obtained from the Hirabayashi GSJ drilling were divided into five types based on the intensities of deformation and alteration: host rock, weakly deformed and altered granodiorite, fault breccia, cataclasite, and fault gouge. Weakly deformed and altered granodiorite is distributed widely in the fault zone. Fault breccia appears mostly just above the fault core. Cataclasite is distributed mainly in a narrow (≈1 m wide) zone in between the fault core and a smaller gouge zone encountered lower down from the drilling. Fault gouge in the fault core is divided into three types based on their color and textures. From their cross-cutting relationships and vein development, the lowest fault gouge in the fault core is judged to be newer than the other two. The fault zone characterized by the deformation and alteration is assumed to be deeper than 426.2 m and its net thickness is > 46.5 m. The fault rocks in the hanging wall (above the fault core) are deformed and altered more intensely than those in the footwall (below the fault core). Furthermore, the intensities of deformation and alteration increase progressively towards the fault core in the hanging wall, but not in the footwall. The difference in the fault rock distribution between the hanging wall and the footwall might be related to the offset of the Nojima Fault and/or the asymmetrical ground motion during earthquakes.     

2010年4月玉树M_S7.3地震序列的断层结构

利用双差定位方法对玉树地震序列2010年4月14日至10月31日间发生的ML≥1.0地震进行双差定位,得到1545个地震的重定位结果.综合分析地震双差定位结果和玉树地震序列中强地震震源机制解,发现玉树MS7.3地震发震构造由北西向和北东东向两条相交断层组成,主震发生在北西走向的甘孜—玉树断裂带上,5月29日的MS5.9余震序列发生在北东东走向的一条隐伏断裂上,两条断裂均接近直立.甘孜—玉树断裂是羌塘地块和巴彦喀拉地块的构造边界,由于羌塘地块和巴颜喀拉地块的差异运动使甘孜—玉树断裂强耦合段应力高度积累,在应变能超过岩石强度时破裂失稳发生了MS7.3地震.主震断层的左旋滑动导致北东东向断层的正应力减小,库伦应力增加,45天后触发了MS5.9余震序列的活动.     

汶川地震断裂带滑移行为、物理性质及其大地震活动性——来自汶川地震断裂带科学钻探的证据

断裂带物质组成、结构及其物理性质是理解断裂变形机制和地震破裂过程的基础和关键,断裂带地震（黏滑）和非地震（蠕滑）滑移行为不仅对了解地震活动性和山脉隆升过程具有重要意义,而且直接为防震减灾提供科学依据.我们以穿过龙门山映秀—北川和灌县—安县断裂带的汶川地震断裂带科学钻探（WFSD）岩心和地表出露的断裂带为研究对象,通过对断裂岩组成、结构、显微构造和钻孔物性测井数据进行分析研究,确定了龙门山逆冲断裂带滑移行为和物性特征,初步探讨了大地震活动性和有关断裂带的隆升作用：（1）映秀—北川断裂带倾向NW,浅部倾角~65°,发育的断裂岩厚约180~280 m,由碎裂岩、假玄武玻璃（地震化石）、断层泥和断层角砾岩组成.断裂带具有高自然伽马、高磁化率值、低电阻率、低波速等物理性质以及对称型破碎结构.断层泥普遍具有摩擦热效应的高磁化率值和石墨化作用特征,是古地震滑动的岩石记录.表明映秀—北川断裂带为经常发生大地震的断裂带,晚新生代以来类似汶川地震的大地震复发周期小于6000—10000年,具有千年复发周期特征.（2）灌县—安县断裂带倾向NW,浅部倾角~38°,发育的断裂岩厚约40~50 m,仅由断层泥和断层角砾岩组成,具有典型的"压溶"结构,表现出蠕滑性质.除压溶作用外,定向富集的层状黏土矿物和微孔隙的发育使断层强度变弱.断裂带具上盘破碎的非对称型破碎结构,除具低磁化率值特征外,其他物性与映秀—北川断裂带一致.（3）根据断裂岩厚度与断层滑移量相关经验公式关系,以及断层产状,粗略估算映秀—北川断裂带自中生代以来累积垂直位移量大于9 km,灌县—安县断裂带累积垂直位移量小于3 km.映秀—北川断裂带长期大地震产生的累积垂直位移量是龙门山隆升的主要贡献.     

鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境与2014年康定M_S6.3地震

2014年11月22日16时55分在四川省甘孜藏族自治州康定县发生的6.3级地震,结束了鲜水河断裂带近30多年以来没有较大地震发生的历史,其潜在的地震危险性再次引起国内外地学工作者的关注.为了研究鲜水河断裂带南东段深部孕震环境和探求康定MS6.3地震的成因,本文先利用四川区域数字地震台网和康定地区及周边所布设的流动地震台阵在2009年1月1日至2014年12月5日期间所记录到7397次区域地震事件的99287条P波到时资料,反演得到了鲜水河断裂带南东段上地壳范围内不同深度的三维P波速度结构特征;再对康定震区及周边的重力、航磁数据进行视密度、视磁化强度反演,得到了壳内不同深度密度的横向变化信息和视磁化强度的分布特征;在此基础上综合研究鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境.研究结果表明,雅江—九龙一带的低速区与泸定—宝兴高速区的速度结构特征表明了鲜水河断裂带南东段两侧壳内物质存在显著的横向介质差异,康定MS6.3地震发生在该高低速异常区的分界线上;结合康定MS6.3地震的1028个余震序列的精确定位结果可以看出,重新定位后的余震沿着鲜水河断裂带南东段呈条带状分布,且震源深度优势分布层位深度为8~15km,该余震序列的空间分布特征与鲜水河断裂南东段的深部介质条件密切相关.鲜水河断裂带南东段特有的视密度和视磁化强度异常分布特征反映了康定地区东西两侧块体的基底性质存在明显差异,康定—石棉及其以东地区所表现出的磁异常高和重力高的位场特征,反映该区域由强磁性、高密度物质组成,而康定MS6.3地震就发生在康定—石棉重力梯度变化带上、雅安—泸定磁性穹窿区的西边界线上.随着川青块体向南东方向滑移,受到四川盆地西缘边界刚性基底对川青块体的强烈阻挡,加剧了康定—石棉及其以东地区基底岩层的褶皱变形并产生了强烈的应力积累,所积累的应力突然释放导致了康定MS6.3地震的发生,这正是此次鲜水河断裂带南东段康定地区强震孕育和发生的深部构造环境和介质特征.根据本文对鲜水河断裂带南东段深部孕震环境的综合研究成果可知,石棉段处于重磁异常梯级带上且其北东侧表现出的高密度、强磁性和高波速等物性特征有利于区域应力的相对集中,因此,鲜水河断裂带南东段石棉地区的地震活动趋势和地震危险性背景值得进一步关注和研究.     

鲜水河-安宁河断裂带深部构造特征、固体潮应力变化与地震触发相关性研究

本研究通过反演241,561条纵波和209,363条横波高质量的地震走时数据,获得了鲜水河、安宁河断裂带的P波、S波以及泊松比的三维结构模型,并结合相位分析与Schuster测试讨论了该断裂带上地震事件的触发与其深部构造以及固体潮所产生的应力变化三者之间的关系.结果表明,鲜水河—安宁河断裂带26.5°N、28°N、29.5°N以及31.5°N四个位置附近存在低速、高泊松比异常,可能暗示着深部流体（包括部分熔融物质）的上涌.这些大范围分布的流体提高了孕震层的孔隙流体压力,削弱了断层面之间摩擦力,在鲜水河—安宁河断裂带形成了一些具有高度地震活动性的区域.此外,相位分析与Schuster测试的结果表明,鲜水河—安宁河断裂带附近的地震触发与固体潮剪切应力的变化密切相关.综合分析的结果表明,固体潮与构造应力对地震触发可能存在某种"合"的关系.在分布着大量流体的区域,地震事件可能对固体潮更加敏感.