河南地区Pi2地磁脉动观测结果分析di

1996年9月我们在河南信阳——汤阴布设了由６个测点组成的测线,对Pi2地磁脉动进行了同时观测,并对该南北测线上Pi2地磁脉动出现的同时性进行了探讨．分析结果指出,Pi2地磁脉动首先出现在测线最南端的信阳测点,越往北同一变化出现的时间越晚．该区域地表的南北向似传播速度约为140ｋｍ/s．基于Pi2地磁脉动随时间变化的不稳定性,以及基子波的可延伸性与局部化特性,我们选择合适的基子波形式,利用子波变换分析了Pi2脉动所含主要的周期变化成分的周期和振幅随时间的变化,指出其周期和振幅都随时间有复杂的变化形式．      

甘肃天祝地区地电暴变化分析研究

针对2015年发生的4次磁情指数K≥6的磁暴事件,分析了甘肃天祝地区松山、寺滩和古丰地电场在磁暴发生期间的观测数据,结果表明:地电场各测向均记录到同步的地电暴变化,其最大变幅均明显高于正常日变;对同一场地地电场,其变化幅度与磁情指数K呈正相关;对不同场地地电场,因其对磁暴的响应程度不同,其变幅差别很大,这可能与地下岩石、裂隙、含水度及渗透率等水文地质因素及台址介质的电性结构有关。     

区域地电观测网地电场日变化模型研究

应用泰勒多项式和曲面样条函数法建立了我国地电场观测台网中华东、 华北两个区域台网的地电场日变化(K_p≤5)模型,并对拟合结果进行了对比分析. 结果表明: ① 尽管地电场变化复杂,但用这两种方法建立的日变化模型相当吻合,模型曲线随时间的变化符合样本曲线随时间的变化; ② 用模型曲线可以描述其它年份同农历日期、 同等磁情时实测的地电场日变化; ③ 用模型曲线描述实测地电场日变化时,低磁情时得出的结果要优于高磁情时的结果; ④ 用多日样本曲线得到的模型曲线更能清晰地展示出地电场日变化的两次起伏波形、 幅度以及极值集中在午前午后等变化特点. 今后建立全国各区域台网不同磁情、 不同农历日期的地电场日变化模型可定量评价区域台网的地电场观测资料的质量,同时根据该模型能够分离出地电场的非正常变化,进而研判真实的异常,以服务于地震等灾害事件的预测以及地球电磁环境变化的监测等方面.      

河北地区地电场观测数据地电暴变化特征

选取河北省6个地电台站地电场观测数据,分析地电场静日和地电暴期间的波形变化,讨论地电暴期间不同台站之间急始脉冲和急始变幅差异性,认为:地下介质不均匀性造成地电暴急始脉冲相位不同;地电暴急始变幅差异与观测台址表层电阻率大小关系密切。应用最大熵谱方法提取频谱成分,发现地电暴日高频短周期成分更加丰富,优势周期约1.6 h。     

甘肃嘉峪关、瓜州地电场日变化与地电暴差异机理分析

通过甘肃省嘉峪关台地磁场观测资料,研究嘉峪关台、瓜州台磁静日地电场日变化的时频特征波;由地电场分钟值观测数据的时序叠加残差方法,研究嘉峪关、瓜州山的地电暴变化。结果表明:(1)两台地电场静日变化以两次起伏变化为主,无相位差,但两台之间日变幅差异较大;(2)地电场分量变化与地磁场正交分量变化显著相关;地电场与地磁场日变波形不同,极值时间有差异。2个台存在很明显的高频成分,在去除了高频变化后,其优势周期也相同,从大到小依次为12 h、8 h、24 h。地磁场H分量因存在磁暴影响,故高频变化较多,在去除了磁暴影响后,其优势周期从大到小依次为24 h、12 h、8 h;(3)当电磁暴扰动剧烈时,两台可以较清晰地记录到地电暴的完整变化。在发生电磁暴时,地电场与地磁场的相关性明显降低,且不同台、不同测向之间的变化幅度也不尽相同。两台东分量E_Y暴日的日变幅较静日明显增大,磁暴期间Y分量变化率与地电场东分量E_Y观测数据显著相关,由此说明:两台日变幅的不同与台站台址电导率有关,太阳风引起的电离层活动是引起了地电场日变化主因。引起电暴的原因可能不同于引起日变化的原因,主要是两台之间及不同测向之间的浅、深层电阻率和地质构造等诸多因素的结果。     

青藏高原东北缘祁连山地区地震台阵背景地噪声特征

基于祁连山地区78个地震台站的垂直分量连续波形记录,计算台站对之间背景噪声的互相关函数,并叠加得到5—10 s和10—20 s两个周期的瑞利面波信号。利用归一化振幅方法,分析不同周期范围的噪声源能量在不同方位随季节变化的规律。研究结果显示:祁连山地区5—10 s周期背景噪声的能量优势来源,夏季集中在110°—170°方位,冬季集中在300°—350°方位,但在110°—150°方位也有相对微弱的能量分布,表明第二微震带的噪声能量来源在夏季主要来源于太平洋的海洋活动,冬季主要来源于大西洋的海洋活动;10—20 s周期背景噪声的能量优势来源在夏季集中在70°—150°和170°—230°方位,在冬季则集中在290°—350°和70°—130°方位,表明第一微震带的噪声能量在夏季主要来源于印度洋的海洋区域,冬季主要来源于北大西洋和太平洋。由于2个周期的背景噪声源在祁连山地区存在明显的季节差异,因此在利用背景噪声方法研究该地区介质速度结构时,需充分考虑噪声源非均匀性产生的影响。     

地电场日变幅与地电暴分析

利用昌黎台地电场资料分析地电场日变幅季节变化特征,显示有季节效应,EW、SN测向夏季日变幅地震最大,而出现最小值的季节两测向表现不一。分析认为,与地电场观测信号的复杂多样性有关。地电暴可以记录到磁暴急始变幅、初相、主相的变化形态,但由于电场和磁场之间存在一阶差分的关系,并不是所有地电暴都和地磁暴变化一致,甚至有些地电暴没有变化形态,而是出现高频上下起伏的脉冲形式。利用多台地电场资料,对同一个K指数为7的磁暴进行急始变幅、扰动最大变幅分析,结果显示,各台不尽相同,可能与台址介质的电性结构有关。     

区域地电场观测数据分析研究

在对地电场观测方法进行了概要介绍的基础上,利用自己编写的不同台站之间观测数据的相关分析软件和MAPSIS中的谱分析功能,对“首都圈”地区部分台站地电场观测数据进行了分析研究,包括相关性研究和频谱特性研究等。研究结果表明：①在正常观测条件下,小区域地电场台网观测数据有一定的相关性,频谱特性具有一定的相似性;地电场台站之间的观测数据的相关性,似乎与台距有一定的关系;②通过多个台站的相关性分析和频谱特性分析,可以对地电场数据的变化情况如干扰,漂移等进行初步评判和辐助研究。     

利用地脉动信息约束沉积层区域台站下方速度结构反演

利用接收函数和地震面波频散联合反演台站下方速度结构,已成为一种常用技术.联合反演结果能同时匹配两个不同数据集合,使得解的非唯一性在一定程度上得到了有效抑制.然而对于现有地震台站分布,短周期面波由于受多种因素的影响,可以获得的有效频散资料较少,层析成像的横向分辨率较低,难以反映台站附近局部介质真实的频散特性,而且这些面波...     

Dextral strike-slip of Sanguankou-Niushoushan fault zone and extension of arc tectonic belt in the northeastern margin of the Tibet Plateau

The kinematic characteristics of the Sanguankou-Niushoushan fault(SGK-NSSF) are of great significance to the understanding of the extension of the arc tectonic belt in the northeastern margin of the Tibet Plateau. Using field surveys and various data collection methods, including large-scale geological mapping, measurement of typical topographies, and dating of sedimentary strata, it was determined that the SGK-NSSF exhibits obvious dextral strike-slip characteristics and thus is not a sinistral strike-slip fault, as believed by previous researchers. The results of this study show that the geological boundaries for the Paleozoic, Mesozoic, and Cenozoic eras were all dextrally dislocated by the fault, with the faulted displacements being similar. The maximum strike-slip displacement of the fault, after elimination of topographic effects, was found to be 961±6 m. The Sanguankou fault at the northern section exhibits obvious characteristics of more recent activities, with a series of small gullies having undergone synchronized dextral writhing after traversing the fault. The average horizontal slip rate of the fault since the late Quaternary was determined to be approximately 0.35 mm/a. The pre-existing fold structures formed during the late Pliocene were dislocated by the fault and became ex situ, indicating that dextral strike-slip of the fault could not have occurred prior to the late Pliocene. The maximum displacements and average slip rates were used to estimate the onset time of the dextral strike-slip activities of the fault as being after 2.7 Ma. In this study, the understanding of previous researchers concerning the extension in the northeastern margin of the Tibet Plateau was combined with analyses of the successive relationships between fold deformations and fault activities. This led to the finding that the extension in the northeastern margin of the Tibet Plateau reached the vicinity of the SGK-NSSF during the late Pliocene(~2.7 Ma), causing regional uplift and fold deformations of the strata there. During the early Quaternary, the northeastern compression of the Tibet Plateau and the counterclockwise rotation of the Ordos block collectively resulted in the dextral strike-slip activities of the SGK-NSSF. This then formed the foremost margin of the arc tectonic belt extension in the northeastern margin of the Tibet Plateau.     

青藏高原东北隅强震构造模型

海原断裂带和中卫-同心断裂带是青藏高原东北隅二条主要断裂带。通过区域地质、地貌分析和二条断裂带的结构、活动历史的对比研究,建立了该区走滑和挤压活动的应变分配模型。通过对主要断裂带破裂分段的研究,确定了该区的强震破裂单元。应变分配和破裂分段是建立地震构造模型的二个方面。     

青藏高原东北缘上地幔各向异性研究

通过分析位于青藏高原东北缘的区域数字地震台网30个台站的远震SKS波形资料,采用最小切向能量的网格搜索法和叠加分析方法求得每一个台站的SKS快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,获得了青藏高原东北缘上地幔各向异性图像.从得到结果看,青藏高原东北缘的各向异性快波方向基本上呈NW-SE方向,并有一顺时针旋转趋势,快、慢波时间延迟是0.70～1.51 s.青藏高原东北缘的SKS快波偏振方向与区域内主要构造断裂走向基本一致;各向异性快波偏振方向变化与区域内最小平均主压应力方向变化相似,也与由GPS测量得到的速度场方向变化相似.研究表明青藏高原东北缘上地幔物质在区域构造应力场的作用下,发生了顺时针旋转的形变以至流动,使得上地幔中橄榄岩的晶格排列方向平行于物质形变或流动方向,上地幔变形和上覆地壳变形可能存在垂直连贯变形特征.     

青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构

综合重力观测资料和地震波走时资料反演了青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构,并对该区岩石圈结构及动力学特征进行了讨论.首先利用收集到的P波近震和远震走时数据进行地震层析成像,得到研究区岩石圈三维P波速度结构.然后利用速度-密度经验关系式,将速度扰动转化为密度扰动建立研究区三维初始密度模型.最后利用分离的布格重力异常反演得到了岩石圈三维密度结构.反演结果表明:青藏高原东北缘地壳密度结构特征有利于地震孕育发生和地壳物质侧向流动;地壳内,密度异常等值线走向与地表断裂走向基本一致,进入地幔后,密度异常等值线走向发生了顺时针旋转,这表明青藏高原东北缘地壳和地幔具有不同的构造运动模式,暗示该区可能发生了壳幔解耦;80~100 km深度上,P波速度异常较密度异常明显偏低,推测该区可能发生了部分熔融或者岩石含水量的增加;印度板块俯冲和周围坚硬块体阻挡联合作用,使得青藏高原东北缘形成了强大的区域构造应力场,并导致深部软流圈热物质上涌,为该区壳幔解耦、部分熔融和P波速度降低创造了条件.     

青藏高原东北缘地壳各向异性及其动力学意义

利用中国地震科学探测台阵项目二期（ChinaArray Ⅱ）81个台站的地震数据,使用时间域反褶积方法提取接收函数,挑选满足要求的高质量Ps震相,通过改进的剪切波分裂计算方法获取了53个台站共130对高质量各向异性参数对.地壳各向异性分析指出,研究区东南部地区地壳各向异性方向为NWW向,与XKS各向异性方向、GPS速度场三者近平行关系,说明该地区在青藏高原向欧亚大陆增生的过程中是一个耦合的连贯变形过程;位于研究区中、北部地区的地壳各向异性方向表现为NEE-SWW或E-W方向,与GPS速度场方向一致,而与XKS结果的偏振方向大角度相交,说明该地区受到青藏高原下地壳塑性管道流的影响,可能存在壳幔解耦作用.

     

Crustal structure of northeastern margin of the Tibetan Plateau by receiver function inversion

Using seismic data of about one year recorded by 18 broadband stations of ASCENT project,we obtained 2547 receiver functions in the northeastern Tibetan Plateau.The Moho depths under 14 stations were calculated by applying the H-κ domain search algorithm.The Moho depths under the stations with lower signal-noise ratio(SNR) were estimated by the time delay of the PS conversion.Results show that the Moho depth varies in a range of ~40–60 km.The Moho near the Haiyuan fault is vague,and its depth is larger than those on its two sides.In the Qinling-Qilian Block,the Moho becomes shallower gradually from west to east.To the east of 105°E,the average depth of the Moho is 45 km,whereas the west is 50 km or even deeper.Combining our results with surface wave research,we suggest a boundary between the Qinling and the Qilian Mountains at around 105°E.S wave velocities beneath 15 stations have been obtained through a linear inversion by using Crust2.0 as an initial model,and the crustal thickness that was derived by H-κ domain search algorithm was also taken into account.The results are very similar to the results of previous active source studies.The resulting figure indicates that low velocity layers developed in the middle and lower crust beneath the transition zone of the Tibet Block and western Qinling,which may be related to regional faults and deep earth dynamics.The velocity of the middle and lower crust increases from the Songpan Block to the northeastern margin of Tibetan Plateau.Based on the velocity of the crust,the distribution of the low velocity zone and the composition of the curst(Poisson's ratio),we infer that the crust thickening results from the crust shortening along the direction of compression.     

青藏高原东北缘构造应力场及动力学特征

青藏高原东北缘是高原物质挤出的重要通道,也是深入认识青藏高原构造隆升和横向扩展机制的重要区域.本文利用中国地震台网在青藏高原东北缘布设的宽频带地震仪记录的波形资料,利用CAP全波形反演方法及基于P波初动极性和S/P振幅比的HASH方法,获得了研究区内M_L≥3.0地震震源机制解781组,同时收集了M_W≥4.6中强地震震源机制解96组,利用STASI阻尼区域应力场反演算法对该区的构造应力场分布特征进行了分析.结果显示,研究区震源机制P轴、T轴以及最大主应力轴σ₁和最小主应力轴σ₃总体上倾伏角较小,揭示了近水平的挤压或剪切应力环境.σ₁以NE向为主,且由巴颜喀拉块体西南部向外呈扇形辐射,至祁连造山带逆时针偏转为NNE向,至秦岭造山带顺时针偏转为ENE向—ESE向,分布特征与区内走滑型边界断裂活动性质相对应.水平最大主应力S_Hmax方向与σ₁分布特征基本一致,应力结构类型以走滑型为主,且R值具有明显的空间差异分布特征.柴达木—陇西块体和巴颜喀拉块体东南部与秦岭造山带和四川盆地的过渡区域,深浅地壳S_Hmax方向具有差异性,深部地壳变形与浅部可能发生解耦,其余区域不同地壳深度的S_Hmax方向一致性较好.联合基于原位地应力实测获得的地壳浅表层地应力状态、基于地震各向异性获得的地壳和上地幔变形特征以及基于GPS观测获得的地壳浅表层形变特征,讨论了青藏高原东北缘岩石圈垂向变形特征及动力学机制.结果表明青藏高原东北缘应力场与应变场特征一致,地表形变主要受控于区域构造应力场.壳幔变形机制和深部动力学特征极为复杂,很难用单一模式解释,青藏高原东北缘可能以岩石圈连续增厚变形与下地壳通道流的共同作用模式为主.

     

青藏高原东北缘重力异常多尺度横向构造分析

本文研究了青藏高原东北缘地区布格重力异常特征,采用优化滤波法和归一化总水平梯度垂直导数法对研究区重力异常进行多尺度分离和横向构造分析.分离出的多尺度重力异常特征表明:1) 青藏高原东北缘地区大致以东经106°线为界,有一条醒目的重力异常梯级带,即贺兰山—六盘山—川滇南北构造带的北段,其东西两侧布格重力异常特征在形态和走向上截然不同,意味着两侧密度结构和构造特征存在明显差异. 2) 鄂尔多斯地块内部定边以北,重力异常高带走向由北东向转为近南北向,推测定边附近存在一个密度或构造界面,其两侧物质组成和构造特征具有差异,对比大尺度重力异常和中尺度重力异常,表明异常特征的这种差异主要是由上地幔深部结构引起的. 3) 青藏高原东北部各块体深部边界位置与地表构造分布不同,反映出该区构造复杂,深浅构造差异大. 4) 由于印度—欧亚板块碰撞及随后印度板块持续向北的挤压作用,造成青藏高原东北缘中、下地壳物质在巨大的北东向推挤力和鄂尔多斯刚性块体阻挡的共同作用下,沿着相对软弱的秦岭造山带方向蠕动.依据多尺度重力异常及其横向构造特征,综合推断出研究区内五条断裂带,即秦岭地轴北缘断裂带、海原—六盘山断裂带、香山—天景山断裂带、烟筒山断裂带和青铜峡—固原断裂带,并分析了它们在地壳深部的可能展布特征.     

利用地震波速研究青藏高原东北缘地壳组成及其动力学

依据穿过巴颜喀拉地块的北部、秦岭地块、祁连地块、海原弧形构造区和鄂尔多斯地块的玛沁-兰州-靖边人工地震剖面的P波、S波的速度结构和泊松比结构,对青藏高原东北缘的地壳组成进行研究,并探讨其动力学过程. 首先,系统地归纳总结出一套将地震测深得到的原位P波速度校正到实验室温压条件下波速的具体可行的方法,利用大地热流值求取地壳不同深度的温度是该方法的关键. 然后,将上述剖面的原位P波速度校正到600 MPa和室温条件下,结合泊松比与相同温压条件下的实验室岩石波速测量结果进行对比,确定研究区的岩性组成. 结果表明,青藏高原东北缘地壳平均P波校正波速为6.43 km/s,地壳整体像上地壳一样呈酸性. 巴颜喀拉地块和秦岭地块南部的下地壳底部缺失校正速度Vp>6.9 km/s的基性岩,下地壳中酸性互层,下地壳整体呈酸性. 其他地块下地壳底部有2～10 km厚的校正速度Vp>6.9 km/s的基性岩,下地壳整体呈中性. 最后,根据青藏高原东北缘地壳结构和组成的研究成果,支持地壳增厚主要发生在下地壳的观点;提出巴颜喀拉地块和秦岭地块南部曾发生过下地壳拆沉作用,并导致高原的加速隆升.     

利用接收函数方法确定青藏高原东北缘近地表S波速度

利用襄樊台2015—2018年记录的震中距30°—90°,震级5.5级以上（含5.5级）的高信噪比远震波形事件,通过时间域反褶积方法提取台站接收函数,并用H-k扫描叠加方法得到台站下方地壳厚度和波速比。结果表明,襄樊台下方地壳厚度为35 km,略高于大陆地壳平均厚度33 km,处于西部山区厚地壳与中东部薄地壳的过渡地带。泊松比偏低,存在因区域内地壳应力积累发生微小地震的可能性。