基于GPS应变与震源机制解应力反演喜马拉雅构造带现今地壳形变特征

喜马拉雅构造带及其临近区域是印度板块与欧亚大陆板块挤压碰撞的前缘地带.本文利用GPS实测速度场与震源机制解数据分别计算了研究区域现今地壳岩石圈表面的GPS应变场及岩石圈内部的主应力分布,研究了印度板块持续挤压作用下板块边界带地壳岩石圈现今地壳形变的空间分布特征.结果显示,南北向的剧烈挤压变形与东西向的拉伸变形是现今青藏高原南缘地壳岩石圈的主要变形特征.其中南北向的地壳挤压变形主要集中在主前缘冲断带与雅鲁藏布江缝合带之间.东西方向上,南北走向的亚东—谷露断裂是区域地壳东西向伸展变形的重要分界断裂.75°E是研究区域地壳形变的另一条显著不连续边界,其西侧地壳主压应变强度低、方向弥散且最大主压应力方向一致性较差,而东侧地壳主压应变方向与主压应力方向以及地壳水平运动速度场方向均具有较好的一致性.布格重力异常的小波多尺度辨析结果显示该分界带与循喜马拉雅西构造结楔入欧亚大陆的印度板块密切相关.     

新丰江水库地震震源应力场与构造应力场

引言新丰江水库自蓄水后,发生了一系列地震。区内存在三件基本事实:一、河源断裂近期具左旋错动;二、地震主要沿水库狭谷区呈北西西向分布,河源断裂本身很少地震活动;三、震源机制解表明,主张应力轴(T)稳定于北北东向,近于水平,主压应力轴(P)则在垂     

渤海海域地震震源机制解与现今应力场特征

渤海地区是我国东部地震较为活跃的地区之一,历史上强震频发,曾被列为地震重点危险区,其震情备受关注。近期该地区有感地震多发,因此有必要深入了解这些地震的震源破裂性质,同时探究渤海地区现代构造应力场分布,以期为后续判识地震危险性研究工作提供科学参考。本文基于前人对渤海地区震源机制解的研究结果,采用波形反演方法计算并补充完善了2010—2022年M≥3.5地震的震源机制解,使用MSATSI软件包反演计算区域构造应力场。结果表明,渤海海域近期地震事件以走滑型为主,其次为正断型,与地震事件附近主要断裂带的运动学特征具有较好的一致性;区域构造应力场的优势方位为NEE向,与华北地区构造应力场基本一致,整体相对稳定,局部存在一定差异,这与海域地震数量较少且分布不均有关,另外应力形因子R值相对较小,区域地壳应力以张应力为主。     

利用GPS观测研究山西断陷带现今构造应力场变化与地震活动

基于1999—2007年山西断陷带GPS站点位移速率,采用格林函数法计算了山西断陷带地壳10 km深处的最大主应力和最大剪应力变化,并与区域地质构造、中强地震活动及其震源机制解等对比分析,结果表明:山西断陷带中强地震活动受区域构造应力场的控制,现今应力场变化强烈的区域,地震活动水平相对较高,地震震源机制与构造应力场变化...     

2020年1月19日新疆伽师MS6.4地震震源及邻区震后构造应力场特征

收集2020年1月19日新疆伽师M_S6.4地震周围及柯坪逆冲推覆构造附近震源机制解资料,应用MSATSI软件包中阻尼最小二乘法反演该地震震中周围的构造应力场。结果表明,研究区主压应力轴方向呈近NS向且整体一致性较好,西段最大主应力方向为NNW向,东段为NNE向,但西段中的喀什、巴楚等靠近塔里木块体边缘地区主压应力方向为NNE向。柯坪逆冲推覆构造带所在区域的主压应力方向呈NNW向,主张应力方向呈NNE向,与此次地震的震源机制解P、T轴方向相同,表明该地震的发生受区域构造应力场影响。研究区整体张轴的非均匀性明显,方位分布范围较大,但地震震中周围主压应力轴倾伏角一致性特征明显,反映了该区域以逆冲为主的应力特征。     

2013年芦山地震序列震源机制与震源区构造变形特征分析

基于四川区域地震台网记录的波形资料,利用CAP波形反演方法,同时获取了2013年4月20日芦山M7.0级地震序列中88个M≥3.0级地震的震源机制解、震源矩心深度与矩震级,进而利用应变花（strain rosette）和面应变（areal strain）As值,分析了芦山地震序列震源机制和震源区构造运动与变形特征.获得的主要结果有：（1）芦山M7.0级主震破裂面参数为走向219°/倾角43°/滑动角101°,矩震级为MW6.55,震源矩心深度15 km.芦山地震余震区沿龙门山断裂带走向长约37 km、垂直断裂带走向宽约16 km.主震两侧余震呈不对称分布,主震南西侧余震区长约27 km、北东侧长约10 km.余震分布在7~22 km深度区间,优势分布深度为9~14 km,序列平均深度约13 km,多数余震分布在主震上部.粗略估计的芦山地震震源体体积为37 km×16 km×16 km.（2）面应变As值统计显示,芦山地震序列以逆冲型地震占绝对优势,所占比例超过93%.序列主要受倾向NW、倾角约45°的近NE-SW向逆冲断层控制;部分余震发生在与上述主发震断层近乎垂直的倾向SE的反冲断层上;龙门山断裂带前山断裂可能参与了部分余震活动.P轴近水平且优势方位单一,呈NW-SE向,与龙门山断裂带南段所处区域构造应力场方向一致,反映芦山地震震源区主要受区域构造应力场控制,芦山地震是近NE-SW向断层在近水平的NW-SE向主压应力挤压作用下发生逆冲运动的结果.序列中6次非逆冲型地震均发生在主震震中附近,且主震震中附近P轴仰角变化明显,表明主震对其震中附近局部区域存在明显的应力扰动.（3）序列整体及不同震级段的应变花均呈NW向挤压白瓣形态,显示芦山地震震源区深部构造呈逆冲运动、NW向纯挤压变形.各震级段的应变花方位与形状一致,具有震级自相似性特征,揭示震源区深部构造运动和变形模式与震级无关.（4）不同深度的应变花形态以NW-NWW向挤压白瓣为优势,显示震源区构造无论是总体还是分段均以NW-NWW向挤压变形为特征.但应变花方位与形状随深度仍具有较明显的变化,可能反映了震源区构造变形在深度方向上存在分段差异.（5）芦山地震震源体尺度较小,且主震未发生在龙门山断裂带南段主干断裂上,南段长期积累的应变能未能得到充分释放,南段仍存在发生强震的危险.     

基于震源机制解资料的辽宁地区现今构造应力场

近年来,辽宁测震台网不断完善,为通过地震震源机制求解构造应力场提供了比以往更加良好的数据基础。收集并筛选出Global CMT和国内学者文章中1976—2015年、共228份震源机制资料,根据震级大小的不同,对数据赋予相应权重,使用全局网格搜索算法,反演辽宁地区现今构造应力场并给出其不确定范围。研究结果表明:辽宁地区主压应力轴为NEE向,主张应力轴以NNW向为主,在辽西隆起区为近南北向展布;近于1的应力形因子反映出由于西太平洋板块对亚欧板块的NWW向俯冲,导致上地幔软流圈上隆,使辽宁地区整体上处于拉张的应力状态。研究结果及所揭示的构造特征,可对后续研究辽宁地区的地震孕育机制和动力学过程提供参考。     

2001年雅江6.0级地震序列震源机制解与应力场分析

叙述了利用P波初动和短周期体波振幅联合测定震源机制解和利用震源机制解求取区域主应力张量的方法,采用成都遥测数字地震台网在2001年2月雅江Ms 5.0、Ms 6.0地震前后的3.0级以上的26个地震,共14个台站的垂直分向速度波形记录进行计算。使用主事件定位法,确定了这些地震较准确的震中位置,并在此后的计算中采用该数据。震源机制解结果表明:5.0和6.0级地震与另外3次地震为走滑型,呈北东向分布;而外围的其他21次地震全部是倾滑型。分析认为,雅江震区位于鲜水河断裂带南端西侧的以贡嘎山为中心的地壳隆起区内,地壳的抬升运动导致震源体的形成,两种破裂方式与之有关。前震与余震时段的最大主压应力σ1轴的方向大致相同,5.0和6.0级地震期间,σ1轴的方向偏转了约100°。     

华北4次中、强地震前震源区及其附近应力场的变化

使用小震机制解资料 ,分析了 1975年海城 7 3级和 1976年唐山 7 8级强震及 1983年菏泽 5 9级和 1995年苍山 5 2级中强震前 ,震源区及其周围不同构造部位应力场的时、空变化 ,证实震前震源区附近应力场曾有某些异常改变 ,如唐山强震前震源区周围出现长达 4a多的小震机制解主应力轴一致性取向的现象 ,菏泽地震前小震机制解P轴“集中—转向” ,苍山地震前P轴偏转且一致性增强。同时还发现 ,唐山地震前应力场异常变化开始时间可能早于 1972年 ;震源区内的陡河台与源外区的昌黎台小震综合机制解反映出震前的受力差异 ;震源断层附近不同应力区内震源机制解和地震活动有时空动态差异。这些现象一定程度上提供了不同构造条件和应力背景下 ,中、强震前震源区不同构造部位力学状态的改变或地震孕育过程的信息 ,对研究不同地震的孕震过程及差异有一定意义。     

GPS水平形变面应变率梯度与强震危险区关系探讨

全球定位系统(GPS)观测和信息处理技术的发展, 为获取高精度地壳水平运动和相关的应用研究提供了良好的基础． 应用中国地壳运动观测网络中心提供的1999—2007年GPS水平形变速率观测结果, 研究了地壳水平形变面应变率梯度与强震发生的关系, 探索了地震中长期预测对强震危险区的判识方法． 结果表明, 中国大陆2001—2011年发生的大部分M_S6.8以上强震, 地震地点均位于面应变梯度高-低值过渡区与块体边界带相交汇的部位; GPS面应变率梯度可以作为中长期强震危险区判识的一种方法, 与最大剪应变率分布相比, 缩小了强震孕育地点的判识范围． 文章最后给出了中国大陆地区未来10年或稍长时间的强震危险区.     

Present-day seismicity,stress field and crustal deformation of Egypt

In this study we investigate present-day seismicity and crustal deformation of Egypt based on a comprehensive earthquake catalog from 1900 to 2004 by focal mechanism stress inversion and by recent GPS observations. Spatial distribution of earthquake epicenters indicates that Egypt has been suffered from both interplate and intraplate earthquakes. Most earthquake activity (more than 70%) has been concentrated in northern Egypt along the geologically documented borders of Sinai subplate (northern Red Sea and its two branches Suez rift and Aqaba–Dead Sea transform). The majority of inland earthquake focal mechanisms in Egypt are normal with strike-slip component or strike-slip faulting events. Only a small minority, namely four events, exhibits reverse faulting. The inversion method of Gephart and Forsyth (1984) was applied to calculate the orientation of the principle stress axes and the shape of the stress tensor. The best fitting tensor in Egypt shows homogeneity stress field. The tension stress regime is dominant in northern Egypt. The stress directions are well resolved by the 95% confidence limits, the relative stress magnitude has a value of about 0.3. However, along southern Egypt the strike-slip regime is dominant. The shape factor (R-value) is 0.5, which means that the deviatoric components of σ₁ and σ₃ are of the same magnitude, but of opposite signs. The average horizontal velocity of GPS stations in Egypt is 5.15± 1.1 mm/year in mostly NNW direction. The results of deformation analysis indicate that the northern Egypt is deformed more than the southern part. Only the Egyptian-Mediterranean coastal–Nile Delta zone dominates as a compression deformation area. However, an extensional deformation has been observed throughout the rest of country. This means that the relative motion of African plate with respect to both Eurasian and Arabian has highly controlled the deformation processes in Egypt.     

2008年新疆乌恰6.8级地震序列震源特征及帕米尔东北缘应力场研究

本文使用新疆区域数字地震台站记录的宽频带长周期数字波形资料,在时间域反演了2008年10月5日新疆乌恰6.8级地震的强余震及其周围先后发生的52次中等强度地震的矩张量解,结合Harvard大学在该区域的地震矩张量结果,研究了帕米尔东北缘的应力场分区特征.研究结果显示,位于印度板块向欧亚板块推挤的前缘及向北凸出的弧型构造的最北缘的卡兹克阿尔特弧形活动褶皱-逆断裂带,以逆冲推覆活动为主,并有部分走滑类型的地震,基本不存在正断层类型的地震;该弧型构造近东西走向的顶部(文中的西区)与其北西走向的东侧(文中的东区)的局部应力场最大主压应力方向不同,分别为NW、NNE方向,显示出在承受印度板块向欧亚板块俯冲作用的同时,东区也更多的受到了塔里木块体顺时针旋转作用的影响.位于帕米尔陆内俯冲和变形作用强烈、碰撞造成深源地震带东段的南区,地震以走滑错动为主, 逆断、正断层都有,显示出相对复杂的应力状态.位于帕米尔高原内部的西区和南区的应力场最大主压应力方向一致,由北向南,由最大主压应力轴接近水平,过渡为最大主张应力轴接近水平,一定程度揭示了板块俯冲的状态.结合南区和西区的地震深度差异及机制解中断层面的倾角,推测在中帕米尔的东部,由北向南的板块俯冲至150~170km深度,俯冲角度为60°左右.     

Geodetic deformation vs. seismic strain deduced by historical earthquakes across the Alborz Mountains

Historical seismicity is used in order to map spatial distribution of seismic moment released by past earthquakes and to compare strain rate deduced from seismicity to those measured by geodetic GPS survey. Spatial analyses are performed on the seismicity of northern boundary of Central Iranian Block which coincides with the Alborz Mountains. This belt has been responsible for several catastrophic earthquakes in the past. In this study, the records of historical and instrumental earthquakes in the Alborz Mountains are used to calculate and plot geographical distribution of seismic moment released in time. A two-dimensional distribution function is proposed and used here to spread seismic moment along causative tectonic features. Using accumulated seismic moment, average slip rates across active faults are estimated for 32 sub-zones along the Alborz Mountains and western Kopet Dag. Seismic moment released by historical and recent earthquakes on this belt accounts for slip rate of 3–5 mm/year which is in good agreement with the geodetic vectors recently deduced from GPS survey in this region. The study also reveals geographical variations of slip rates along some 900 km length of this zone based on seismic history. The results are compared against finding from similar study in this region. Portions of Central and Eastern Alborz show lower seismic strain rate which could imply aseismic motion or overdue earthquakes. Completeness of historical earthquake catalogue and its reliability with regard to earthquake magnitudes, locations, and rupturing systems are among many plausible factors controlling the credibility of such results. Therefore, any conclusions derived from these results remain as reliable as the data and assumptions used for the analyses.     

Analysis of central western Europe deformation using GPS and seismic data

The kinematic field of central western Europe is characterized by relatively small movements (around 1–2 mm/year) and diffuse seismicity with earthquakes occurring mostly in the shallow crust (within 15 km), prevalently concentrated along the Alps and the European Cenozoic Rift System (ECRIS). In order to study and constrain the current crustal kinematic field we reconstructed the velocity and the strain field using permanent GPS stations, belonging to different networks (AGNES, EUREF, REGAL, RGP). The 2D strain rate tensor has been calculated using the method of least-squares collocation. Our results show that the area of maximum compression is located along the Alpine chain, where maximum values of 7 ± 2 nstrain/year are found, while maximum extension is measured between the Armorican Massif and the Massif Central, where values of 4 ± 2 nstrain/year are reached.The earthquakes with M > 3.0, have been used to estimate the seismic strain rates, while the style of the seismic deformation was reconstructed from the fault plane solutions (FPS) available from the literature. Relatively high values of seismic strain rates (around 10 nstrain/year) are measured along the Alpine Chain and the ECRIS. Results obtained by geodetic and seismic data are quite in agreement and reflect the different tectonic evolution of the geological features characterizing the area of study. The orientation of the compressional geodetic and seismic strain axes are NW-SE in most of the area of study, on account of the action of plate boundary forces. A rotation of the same axes to N-S direction along the eastern Alps, possibly related to the Adria convergence, is found.     

2018年台湾海峡6.2级地震前地震活动及应力状态研究

通过对2018年台湾海峡6.2级地震震中及邻区地震活动、小震震源机制解、地震视应力等资料进行综合分析, 研究了6.2级地震前区域地震活动及应力状态特征, 结合大陆和台湾岛GPS测量资料的分析, 探讨岛陆两地相对运动对区域应力场等的影响.结果表明: (1)地震前5年起上述区域地震活动明显由弱转强, 中小地震及震群活动由海域逐步向粤闽赣湘交界广泛扩散, 表明地震活动增强可能是较大范围应力场增强所致; (2)震源机制和应力场的分析表明, 区域应力场呈现拉张(震前15年)-挤压(震前5年)-拉张(震前半年)的演化特征; 地震视应力计算结果同样显示震前5年开始区域应力水平快速大幅上升并持续至临震前半年转为下降; (3) GPS基线长期观测表明台湾岛相对大陆存在年度"分离-相聚"交替运动, 6.2级地震前两岸经历了"分离-相聚-分离"2次明显的倒转运动, 运动方式倒转时间与应力场及地震活动变化存在准同步性.分析认为台湾海峡及粤闽赣湘交界等区域应力状态及地震活动可能主要受制于两岸相对运动方式, 台湾岛震前持续近5年朝大陆挤压造成区域应力持续增强可能是导致6.2级地震以剪切破裂方式发生的直接因素.菲律宾海板块位于台湾岛东部的动力触角作用可能是造成台湾岛相对大陆往返运动最主要的驱动力.     

鄂尔多斯块体周缘地区现今地壳水平运动与应变

位于青藏块体和华北块体之间的鄂尔多斯块体及其周缘地区是中国大陆构造活动最活跃的地区之一,从1300年至今,在块体周边断陷盆地和西南缘断裂带上发生了五次8级以上的地震.为了了解该地区现今地壳运动、应变状态以及断裂滑动分布,我们收集了中国大陆构造环境监测网络2009-2013年、国家GPS控制网、跨断陷盆地的8个GPS剖面等共527个流动站和32个连续站GPS观测数据,获得了高空间分辨率的地壳水平运动速度场,进一步用均匀弹性模型计算了应变率分布.结果表明,块体内部GPS站点向NEE方向运动,速度变化较小,应变率大多在（-1.0~1.0）×10-8/a之间;山西断陷带构造运动与变形最为强烈,盆地相对于鄂尔多斯块体为拉张变形,应变率为（1.0~3.0）×10-8/a,相对于东部山地则为挤压变形,应变率为（-2.0~-3.0）×10-8/a,盆地西侧断裂（如罗云山断裂、交城断裂）以拉张运动为主,拉张速率为2~3 mm·a-1,盆地东侧断裂主要以右旋缩短运动为主,速率为1~3 mm·a-1;河套断陷带西部的临河凹陷处于较强的张性应变状态,应变率为（2.0~3.0）×10-8/a;块体西南边缘处于压缩应变状态,应变率为（-1.0~-2.0）×10-8/a,六盘山断裂存在明显的地壳缩短运动,速率约为2.1 mm·a-1,速率在断裂附近逐渐减小,反映了断裂处于闭锁状态;相对于鄂尔多斯块体内部渭河断裂带为左旋运动,速率为1.0 mm·a-1,盆地处在弱拉张变形状态.     

2008年新疆乌恰Mw6.7地震震源机制与形变特征的InSAR研究

2008年10月5日新疆乌恰M_w6.7级地震发生在南天山、帕米尔高原及塔里木盆地交汇地带,基于地震波反演的震源机制解确定的震源深度存在较大差异.本文利用日本ALOS卫星的PALSAR图像,获得了本次地震的同震形变场,基于卫星视线向（LOS）和方位向（Azimuth）的形变,采用均匀弹性半无限位错模型和有界最小二乘（BVLS）算法,以网格矩形位错元法对发震断层的几何产状、滑移及分布进行了估算,结果表明本次地震以逆断破裂为主,断层面上最大位错量接近3.4 m,形变中心位于73.8040°E,39.5335°N,深度约5 km,震级估算为M_w6.6;地震发生在走向46°,倾角48°的断层上,发震断层长30 km,宽14 km,闭锁深度9 km,符合该地区浅源地震多发的构造特点,发震断层为乌合沙鲁断裂带.InSAR反演的滑移形变主要集中于地下2~7 km,表明乌恰地震为浅源地震,可能与该断层附近历史地震未完全释放的残余应力积累有关.同时,InSAR反演的断层位错分布呈现双破裂特征,震级分别为M_w6.5和M_w6.1,可能与本次地震的主震和余震相对应,也可能是由主震激发而产生的两组破裂.     

GPS Observation and Study on Recent Crustal Movement in the Northeastern Area of Pamir,Xinjiang

Calculation of repeated observation data at the densified GPS monitoring network in northeastern area of Pamir together with data from IGS stations in the peribphyery of the area yielded the movement rate of more than 40GPS station sites in the area,and,hence,the recent crustal deformation rate pattern and time series of fiductial GPS stations in the area were obtained.The result indicates that the principal movement direction of the GPS station sites is NNW,basically diagonal to the strike of Tianshan fold belt,i.e.a normal compression occurs in the Tianshan region.The movement pattern near Jiashi and its southwestern zone is some different from that of station sites in their surrounding areas,indicating a certain relation of tectonic deformation in Jiashi area to seismic activity during last years.The movement rate of station sites in the periphery of Taim basin less varies and its direction is basically consistent It indicates less or basically no deformation within Tarim basin.