基于双差定位法的鄂尔多斯块体西北缘地震精定位研究

针对鄂尔多斯块体西北缘地震活动的复杂性及目前台网定位方法存在偏差的问题,采用双差定位法对2009—2019年发生在鄂尔多斯块体西北缘的地震事件进行重新定位.经研究表明,双差定位之后地震分布更集中,鄂尔多斯块体西缘的地震沿银川吉兰泰断陷带分布,北缘的地震沿河套断陷带分布,地震定位精度明显提高,这与块体周缘复杂的地质构造背...     

鄂尔多斯块体周缘中强地震序列类型及其活动特征

系统分析了鄂尔多斯块体周缘1970—2002年发生的27次5级左右地震序列的震级结构,这些地震序列可分为孤立型、主震型、震群型三种。结果表明,该区27次中强地震序列中,有22％为孤立型,14．8％为震群型,其余为主震型。在已选取的地震序列中,无前震以及有1次前震的比例为18．5％,有2次或2次以上的占81．5％。同时在鄂尔多斯块体西南边缘地震以孤立型为主,在鄂尔多斯块体北东东向的主压应力轴线上发生的地露名为需群珏!f。以卜结果可作为鄂尔多斯块体地区震后趋势判断的依据。     

鄂尔多斯块体西缘地壳介质各向异性:从银川地堑到海原断裂带

通过收集鄂尔多斯块体西缘固定地震台网2010年6月至2017年8月的近场地震资料,选择符合剪切波分裂分析的14个台站记录的共137个有效事件波形,得到了剪切波分裂参数,即快剪切波（简称快波）偏振方向和慢剪切波（简称慢波）时间延迟.结果表明,研究区的快波偏振方向和慢波时间延迟具有明显的分区特征,快波偏振方向主要与构造应力场方向或者断层走向大体一致.鄂尔多斯西缘紧邻块体边界的台站,快波偏振方向自北向南呈现NS、NNE、NE向的变化,与青藏高原东北缘主压应力方向变化基本一致.银川地堑东西两侧的快波偏振方向有差异,东侧区域主要受青藏高原NNE向挤压和黄河-灵武断裂共同影响,而西侧区域可能受到阿拉善块体与鄂尔多斯块体之间的NW方向的主张应力和阿拉善块体内部应力分布的影响;鄂尔多斯块体、阿拉善块体与青藏高原的交汇区快波优势偏振方向为NE向,与青藏高原东北缘主压应力方向一致;海原断裂带及以南区域快剪切波优势偏振方向为WNW向,与断裂走向基本一致,较好的说明了海原断裂带为活跃的活动断裂.构造与断裂分布都是控制快波偏振方向的主要因素,走滑断裂上的台站快波偏振方向与断裂走向一致,表明这些台站主要受到断裂的强烈影响;走滑断裂附近的个别台站快波偏振方向呈现与构造应力场一致的方向,表明几乎没有受到断裂的影响.鄂尔多斯、阿拉善与青藏高原的交汇区平均时间延迟高于其他地区,反映了青藏高原在NE向运动过程中,受到稳定的鄂尔多斯块体阻挡作用,导致了交汇区地壳介质各向异性程度增加.以海原断裂带到六盘山断裂带为界,其两侧区域的各向异性差异性明显,揭示了应力与介质特性的差异,暗示其邻近区域,特别在海原断裂带东端到六盘山断裂带与鄂尔多斯块体西缘交汇区域,可能有较高的强震危险背景.本研究还对该区域的地壳和上地幔的耦合问题进行了初步讨论.

     

鄂尔多斯块体北缘中强以上地震活动特征分析

从阴山地震带6.0级以上地震周期性规律等角度,着重研究了该区域中强以上地震活动特征。阴山地震带6.0级以上强震自公元849年以来,具有百年尺度的周期性特征,1900年之后进入第五活跃期,且当前应变处于较高状态,未来几年内该地震带发生6级以上地震可能性较大。临河—乌海—巴彦浩特地区是7.0级地震的主体空区。ML5.0以上地震具有以东经110°为轴东西对跳特征,东经110°以西地区是新一轮中等以上地震活动的主体区域。1970年以来,发生的6次5.9级以上地震前,均存在ML4.0级以上地震空区或条带。2000年1月1日至2011年9月30日,阴山地震带逐渐形成两条明显的ML4.0级以上地震条带,条带交汇部位所在临河—乌海地区可能是未来发生强震的区域。     

基于应变积累释放模型研究鄂尔多斯块体地震活动特征

利用1970年以来积累的仪器记录地震目录资料,基于G-R关系的应变积累释放模型,研究了鄂尔多斯块体周缘的应变积累释放分期特征及其所处的应变状态。结果表明,块体周缘的应变积累释放具有明显的两阶段分期特征,其周缘整体的应变释放和积累的分界线大致在公元2000年左右。块体周缘以及块体北缘、东缘、西缘目前均处于应变积累状态,应变积累时间均超过10年,未来将进入应变释放阶段,应变释放强度最大的为块体北缘、其次是块体的东缘和西缘;释放的应变量分别相当于6.5级和6.0级左右地震强度。南缘仍处于应变积累释放的起伏阶段。     

鄂尔多斯块体北缘与西缘地区地壳各向异性特征

本研究使用内蒙古自治区数字测震台网2010年1月至2017年10月区域小地震的波形记录资料,采用SAM方法,进行了地壳剪切波分裂的分析,得到鄂尔多斯块体北缘与西缘地区地壳介质地震各向异性的初步研究结果.根据15个台站161个有效地震记录的分析,鄂尔多斯块体北缘与西缘地区的快剪切波平均偏振方向为NE44.4°±38.4°,慢剪切波平均时间延迟为1.7±1.6 ms·km^-1.研究区域的快剪切波偏振显示出两个优势方向,一个是NE方向,另一个是近NS方向.区内的逆冲凸起与走滑正倾断层构造对剪切波分裂产生了直接的影响,造成了剪切波分裂参数的复杂分布,反映了剪切波分裂参数受到区域应力和构造共同作用的影响.鄂尔多斯块体北缘的快波偏振特征有NE和近NS两个优势偏振方向,其东区与西区的快剪切波偏振表现出明显不同的特征.东区的第一快剪切波优势偏振方向为NE,第二快剪切波优势偏振方向为近NS;西区的第一快剪切波优势偏振方向为近EW,第二快剪切波优势偏振方向为近NS.鄂尔多斯块体北缘的区域背景主压应力方向可能总体上为近NS方向,但空间分布有差异,东区NE方向的优势偏振与西区近EW方向的优势偏振更可能反映了断裂与构造的影响.鄂尔多斯块体西缘的快剪切波偏振特征显示出非常清楚的NE向的优势偏振方向,近NS向的优势偏振方向则不太明显,反映出该地区复杂构造对各向异性分布的影响.慢波时间延迟呈现出西低东高的特点,时间延迟的高值出现在鄂尔多斯块体北缘的东部,时间延迟的这种西低东高的各向异性强度变化,可能反映了区域构造活动西强东弱的特性.

     

鄂尔多斯块体西缘及西南缘深部电性结构与该区地构造的关系

对在地理位置上具有一定代表性的鄂尔多斯块体体西缘及西南缘 的３条大地电磁剖面进行了分析。盐池－阿拉善左旗剖面：整条剖面上均有壳内低阻层和上地幔低阻尼分布,低阻层在银川断陷地上降。     

鄂尔多斯块体周缘强震活动时空特征及地震危险性分析

采用公元 4 0 0～ 2 0 0 0年MS ≥ 6 .0地震资料 ,研究鄂尔多斯块体周缘 ( 34°～ 4 2°N ,1 0 4 .5°～ 1 1 4 .5°E)强震活动时空特征 .结果表明 ,鄂尔多斯周缘强震活动具有时间分期性、时空迁移有序性、填空性与重复性、大地震等间隔分布特点 .地震危险性分析表明下一个 7级地震可能发生在北部边缘的阴山地震带两端 .     

霍山窗与华东中强地震关系研究

分析了１９７２￣１９９７年霍山窗小震的资料,研究了小震月频次、小震空间分布、Ｐ轴取向、Ｐ波初动等特征。认为当霍山窗小震月频次增高超过４０次时应注意３个月内华东地区在佛子岭东北或西南方向５００ｋｍ内可能发生中强地震。未来地震的大小、距离和方位与震群中的最大震级及佛子岭台记录到的Ｐ波初动符号的一致性和空间特征有关。     

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.     

汶川8.0级地震对鄂尔多斯块体西南缘断裂体系影响的数值模拟

利用有限元方法及静态位移解理论,采用前人反演的汶川8.0级地震破裂过程时空参数,定量计算分析汶川地震对鄂尔多斯块体西南缘断裂体系的影响.数值计算表明,具逆冲右旋性质的汶川地震,在汶川-宝鸡-线以东产生顺时针的位移扰动场,以西产生逆时针的位移扰动场,这与该分界两侧附近的活断层整体走滑方向相一致.水平剪切应力场的局部极值区...     

鄂尔多斯块体及其东南缘剪切波速度结构与波速比研究

利用深源远震的纯S波波形拟合方法研究了鄂尔多斯块体及其东、南缘的剪切波速度结构。结果显示，鄂尔多斯块体内部榆林台站下方速度结构相当稳定，没有很明显的高低速层变化，随着深度的增加，剪切波速度稳步升高；在该台下方25km深处有一个厚度达12km的层位(ys=3．90km／s)，该层的波速度相对其东部同等深度处的波速度偏低(以≥4．00km／s)。鄂尔多斯地块东部边缘的地壳厚度都比榆林厚，而且呈现高、低速层相间结构，低速层明显增多，与块体内部比较一致的特征为下地壳是一个厚达10km的速度较低的下地壳(yS=3．8km／s)，但埋深在35km左右。另外反演得到了各个台站的P波速度结构，并对相应的波速比(Vp/Vs)进行了研究，发现位于鄂尔多斯块体内部的榆林台波速比平均值仅为1．68，上地壳波速比处在非常低的状态(1．60左右)，中下地壳一直到上地幔的波速比稳定在1．73左右，反映介质均匀稳定，处于一种刚性状态；而鄂尔多斯块体东、南边缘的台站，都有几个波速比较高(1．80左右)的层位，其中东部边缘苛岚和离石地区的波速比平均值系统超过一般的弹性体波速比平均值1．732，反映了边缘地区地壳活动相对比较活跃，介质层中可能有其他物质的影响。     

鄂尔多斯周缘地震活动性和近期地震趋势分析

利用历史地震资料，分析了鄂尔多斯周缘地区地震活动的时空分布特征、地壳应力特征、7级以上强震前的地震活动图象和强震活动和活动构造的关系。利用灰色预测理论预测了块体周缘未来5a内的发震时间。     

鄂尔多斯块体周缘地震类型研究

分析1970-2010年鄂尔多斯周缘发生的114次显著地震序列,结果表明,主余型序列占57％,孤立型序列占32％,多震型序列占11％.根据地震类型的空间分布特点,对鄂尔多斯周缘地震进行分区,各分区主余型地震占多数,多震型地震主要集中在鄂尔多斯北缘和东缘中北段,孤立型地震在鄂尔多斯西缘南段、南缘和东缘南段比例较高.     

昆仑-巴颜喀拉块体强震前后地震活动性综合参量变化特征

以2001年以来2次8级地震和2010年4月青海玉树M7.2地震为例,分析了Rt值在强震前后随时间和空间异常变化特征,同时对综合参量的预测效能进行了检验.结果表明:在强震前Rt值大都出现明显的异常降低过程.在地震综合参数异常和强震关系的研究中,利用地质构造块体约束研究的区域,可以较为清晰地看到强震前后地震活动性异常特征...     

谢通门地震窗活动频次与强震对应关系

采用西藏测震台网记录的2008年1月—2018年12月谢通门区域定位地震,系统分析该区ML1.5以上地震频度变化及与附近强震的对应关系,发现地震台站建设密度对谢通门地震窗监控能力影响较大,故从2008—2011年和2012年7月—2018年12月2个时段予以分析。分析发现,2012年7月开始,谢通门地震窗小震活动水平在每月20次范围内随机波动,当超过20次以上(含20次)即异常高值出现或结束后1.5年内,在半径100 km以内具有发生MS 5.0以上地震的可能,在半径1 000 km以内具有发生MS 6.5以上强震的可能。     

鄂尔多斯块体Lg尾波衰减及其分布图像

利用32个地震台站记录到的19次地震事件共487条垂直方向数字化波形记录,采用单台记录叠加频谱比法(SSR法)计算得到了每条地震记录在0.6～10Hz范围内共51个频率点的Lg尾波Q值,并统计得到了鄂尔多斯块体Lg尾波衰减的频率依赖关系.同时,利用遗传算法计算得到了鄂尔多斯块体Lg尾波在频率为1Hz处的衰减(Q0)值、频率依赖指数(η)值的空间分布,并计算了其误差的空间分布,讨论了成像分辨率.结果表明,鄂尔多斯块体虽然是一个稳定构造地区,但其Lg尾波Q0值低于加拿大地盾、西伯利亚地台的Q0值,其η值大于加拿大地盾、西伯利亚地台的结果,且其Q0值、η值具有横向不均匀性的特征.Q0值的空间分布与地震活动、地热流值分布具有较好的一致性.     

鄂尔多斯块体及其周缘上地幔各向异性分析研究

对布设在鄂尔多斯块体及其周缘的固定宽频带地震台网90个台站记录作远震SKS波形资料偏振分析,采用最小切向能量法求得每个台站的SKS快波偏振方向和快慢波时差,获得块体及其周缘上地幔各向异性图像,并结合1999~2007年相对鄂尔多斯块体的GPS水平地壳运动速度场,分析块体及其周缘的各向异性特征和壳幔耦合特征并重新认识块体的运动及周缘断陷带的动力学成因.分析结果认为,块体内部以零分裂为主,表现为各向同性特征;块体周缘台站延迟时间则明显大于块体中部,表现出明显的各向异性特征;快波偏振方向与地质构造走向、水平速度场方向基本一致,表明壳幔之间存在耦合,而个别台站在方向上与周围台站存在差异,可能与早期的块体活动有关.SKS横波分裂结果和现今GPS地壳水平运动场解释了鄂尔多斯块体没有旋转运动,在西南缘六盘山一带存在分叉绕流运动,汾渭断陷带的形成和发展是由于上地幔塑性物质沿挤出方向水平运动和沿裂隙向上入侵、横向扩张的综合演化结果.     

鄂尔多斯块体及周缘上地幔各向异性研究

对布设在鄂尔多斯块体及周缘的固定和流动宽频带地震台网共111个台站记录作远震SKS（SKKS）波形资料偏振分析,采用最小切向能量的网格搜索和叠加分析求得每一个台站的SKS（SKKS）快波偏振方向和快、慢波的延迟时间,获得了鄂尔多斯块体及周缘上地幔各向异性图像.在鄂尔多斯块体西缘和北缘,各向异性的快波方向为NW-SE方向,一致性较好;在鄂尔多斯多斯块体南缘,快波方向主要是NWW-SEE和近EW方向;在鄂尔多斯块体东缘,快波方向总体表现为近EW方向,间有NEE-SWW方向和NWW-SEE方向.在鄂尔多斯块体内部,快波方向在北部是近NS方向,而南部则是近EW方向.快、慢波的时间延迟范围是0.48～1.50s,鄂尔多斯块体内部的时间延迟平均值小于其周缘地区.通过分析研究区各向异性特征,认为构造稳定的鄂尔多斯块体内部的各向异性主要来自于古老的华北克拉通保存的＂化石＂各向异性;青藏高原东北缘向NE方向的推挤,造成岩石圈NW-SE方向的拉张伸展,鄂尔多斯块体西缘和北缘下的上地幔物质沿NW-SE方向发生了形变,使得上地幔中橄榄岩的晶格排列方向平行于物质形变的方向;在鄂尔多斯块体南缘,刚性的华北块体和扬子块体碰撞作用,使得各向异性快波方向平行于两个刚性块体的碰撞边界和秦岭造山带的走向.结合该区域绝对板块运动和速度结构研究,认为在秦岭造山带下可能存在一个青藏高原物质东流的地幔流通道;在鄂尔多斯块体东缘的汾河地堑和太行山,相对复杂的各向异性特征可能由于西太平板块俯冲、区域伸展构造、造山运动等共同作用引起的.对于YCI台得到的各向异性参数（快波方向变化范围是45°～106°,时间延迟变化范围是0.6～1.5s）随事件反方位角呈现出π/2周期的变化,符合双层各向异性模型.基于0.125Hz的主频和实测的各向异性参数,我们模拟得到了最佳的双层各向异性模型,下层φlower=132°,δtlower=0.8s,上层φupper=83°,δtupper=0.5s.上层各向异性归功于古老克拉通保留的＂化石＂各向异性,下层各向异性则受到了青藏高原东北缘NE方向推挤导致的岩石圈NW-SE方向的拉张伸展作用.通过该区域各向异性快波方向与全球定位系统（GPS）的观测结果的对比分析,鄂尔多斯块体的周缘壳幔变形符合垂直连贯变形模式,而其内部变形复杂,有待进一步研究.     

鄂尔多斯块体西缘及西南缘深部电性结构与该区地质构造的关系

对在地理位置上具有一定代表性的鄂尔多斯块体西缘及西南缘的３ 条大地电磁剖面进行了分析。盐池—阿拉善左旗剖面：整条剖面上均有壳内低阻层和上地幔低阻层分布,低阻层在银川断陷盆地上隆。定边—景泰剖面：壳内低阻层仅出现在弧形断裂带区,但上地幔低阻层在整个剖面上都有分布。在弧形断裂带区上地幔低阻层埋藏深度加大,但并不上隆,这与北面银川断陷盆地的上地幔上隆形成反照。分析认为,银川断陷盆地属于拉张性质,而弧形断裂带区属于挤压性质,由于均衡调整作用,造成了两者上地幔结构的反差。成县—西吉剖面：以天水太京测点为界,其南、北两段的电性结构差异较大,这为划分南、北两个地质单元提供了深部结构上的依据