天山地区震源机制一致性参数特征分析

<正>1研究背景地震是地质构造运动过程中的一种现象,是地球内部某处的应力状态超过岩石强度产生破坏的结果,中国大多数的地震发生在地壳范围内,研究地壳应力场的分布状态及其变化,是认识和预测地震发生的关键。地震震源机制解,携带着震源应力场和震源破裂错动的信息,是研究构造应力场及其动态变化的基础资料之一。震源机制一致性参数是判断地震危险性的一个有用判据（陈,1978）。任何一个地震序列都有发生、发展、衰退的过程,前震或在震群中最大地震发生之前,震源机制解的相对一致性往往是地震活动性增强的标志,而机制的相对紊乱往往伴随着余震或地震群活动的减弱,因此利用震源机制一致性参数研究大地震发生之前一系列前震的震源机制变化,探索孕震区内背景构造应力场的动力学过程,进而确定在这个区域内未来地震的危险性。     

山西地区震源机制一致性参数时空特征分析

利用山西数字地震台网记录到的中小地震波形资料,采用层状介质中点源位错模型的广义透射系数的快速算法和理论地震图拟合直达波最大振幅比来求取小震震源机制解的方法,计算了2001年—2012年山西地区281个中小地震震源机制解,根据优势分布得到山西地区现今平均构造应力场分布,计算震源机制解应力主轴与相应的区域构造应力场主轴之间的震源机制一致性参数,分析一致性参数时空分布与中等地震活动的关系。结果显示,2001年以来山西5次ML≥5.0地震前均有震源机制趋于一致性现象,震中分布在一致性参数低值附近或高低值过渡区域。     

山东长岛震群震源机制解一致性参数时空演化特征

借助山东数字地震台网记录到的长岛海域的中小地震波形资料,采用P波初动求取小震震源机制解的方法对研究区内293个ML≥2.0地震进行震源机制反演,并根据震源机制解的资料对长岛地区进行应力张量反演,计算各节点震源机制解一致性参数的时空演化,进而分析长岛地区的应力状态以及震源机制一致性参数的时空演化特征。结果表明:(1)研究区地震震源以走滑型为主,正断型次之,逆断型最少,初步判断发震断层为SE走向的高角度的走滑断层,主要表现为水平运动。(2)通过反演得到研究区区域平均应力场主压应力方向为101.4°,倾角29.1°;中等应力方向为280.8°,倾角60.8°;主张应力方向为11.3°,倾角0.3°,应力张量方差为0.085。(3)震源机制一致性参数的时空分布与中等地震活动有一定的关系,具体表现为:在中强地震发生前,震源机制和应力场一致,震源区附近的构造应力场的作用增强,此时震源机制一致性参数处于较低水平。空间上,研究区震源机制一致性参数整体上呈现出中间低两边高的特点,所有ML≥4.0地震都发生在极低值区或者高值区向低值区变化的过渡带上。     

南北地震带震源机制解和应力特征

正南北地震带北起宁夏贺兰山,跨越西秦岭,穿过龙门山、小江、红河等断裂带向南延伸至缅甸境内,成为分隔中国大陆东部相对稳定的鄂尔多斯地块、四川盆地、华南地块与西部地震活动性强烈的青藏高原之间的重要边界带。它是中国大陆浅源地震最活跃、地震分布带状明显的巨型地震带,对南北地震带的研究具有重要的科学意义。地震波可造成破坏,但也带来了震源力学性质、构造运动等信息。利用地震波反演得到的震源机制解能给出震源断层参数和应力状态。大量的震源机制解结果可以反映区域构造应力场     

吴忠—灵武地区震源机制一致性参数时空特征及预报效能分析

通过计算2003—2021年吴忠—灵武地区M_L≥2.0地震的震源机制解,利用震源机制解结果和叠加应力场反演方法计算了吴忠一灵武地区的应力张量方差,得到应力张量方差的空间和时序分布特征,分析吴忠—灵武地区4次M_S≥4.0地震和该地区震源机制一致性参数的关系,提取了该地区震源机制一致性参数预测指标,并讨论了其预报效能。结果表明,2003—2021年吴忠—灵武地区的应力张量方差空间值范围主要介于0.13～0.22之间,以38.1°N为分界线,呈现南低北高的分区特征,4次M_S≥4.0地震均发生在应力张量方差高低值的过渡区域附近,应力张量方差的时序图存在两处显著的“异常”变化,其变化特征为应力张量时序方差持续低于0.1且维持1年左右,并呈现显著的“V”型变化,该两处“V”型变化之后各自对应了2012年永宁M_S4.6和2021年灵武Ms4.0地震,即震前其应力张量时序方差均经历了“下降—转折—回升—发震”的变化,回升到发震的时间间隔约为1年左右。该地区的预报效能分析结果认为,可以将震源机制一致性参数作为吴忠—灵...     

滇中地区震源机制一致性参数时空分布与强震活动

利用云南数字地震台网记录到的地震直达波Pg、Sg振幅资料,采用层状介质中点源位错模型的广义透射系数的快速算法,计算理论地震图的Pg、Sg最大振幅比值,将其与观测值拟合,反演得到1999年至2009年11月14日滇中地区206个中小地震的震源机制解,计算震源机制解应力主轴与相应的区域构造应力场主轴之间的一致性参数,分析震源机制一致性参数时空分布与强震活动的关系.分析表明,强震发生前3年至数月,强震震源区附近出现多个震源释放应力场与区域应力场一致或接近的中小地震,强震就发生在中小震震源机制一致性参数低值分布区内或其边缘附近.     

南北地震带震源机制解与构造应力场特征

南北地震带作为中国大陆地应力场一级分区的边界,其构造应力场的研究对理解大陆强震机理、构造变形和地震应力的相互作用具有重要意义.本文收集南北地震带1970—2014年的震源机制解819条,按照全球应力图的分类标准对震源机制解进行分类,发现其空间分布特征与地质构造活动性质比较吻合.P轴水平投影指示了活动块体的运动方向,T轴水平投影在川滇块体及邻近地区空间差异特征最为突出,存在顺时针旋转的趋势.南北地震带的最大水平主应力方向具有明显的分区特征,北段为NE向走滑类型的应力状态,中段为NEE—EW—NWW向的逆冲类型,南段为SE—SSE—NS—NNE向走滑和正断类型,在川滇块体的北部和西边界应力状态为EW—SE—SSE的正断层类型,表明来自印度板块的NNE或NE向的水平挤压应力和青藏高原物质东向滑移沿大型走滑断裂带向SE向平移的复合作用控制了南北地震带的岩石圈应力场.川滇块体西边界正断层类型应力状态范围与高分辨率地震学观测得到的中下地壳低速带范围基本吻合,青藏高原向东扩张的塑性物质流与横向边界(丽江—小金河断裂带)的弱化易于应变能的释放,在局部地区使NS向拉张的正断层向EW向拉张正断层转变.反演得到的应力状态基本上与各种类型地震的破裂方式比较吻合,也进一步验证反演结果的可靠性,可为地球动力学过程的模拟和活动断层滑动性质的厘定提供参考.     

南北地震带地震震源机制解和现今应力特征

基于CAP方法,使用地震波形资料,计算得到了2009年1月～2017年8月期间南北地震带及周边区域466个3.5级以上地震震源机制解。在补充收集1976年1月～2017年8月GCMT公布的259个4.5级以上地震震源机制解的基础上,分析了南北地震带地震震源机制解和应力特征。震源机制空间分布显示,不同断裂带、块体间表现出不同的震源机制空间分布特征,该特征与南北地震带不同段落活动构造性质基本吻合。作为青藏高原东边界的南北地震带,由于动力环境复杂,其内部P轴方向具有明显的差异性。这种差异主要表现为:南北地震带北段P轴呈NE向分布;龙门山断裂带及周边除NE段P轴取向为NW—NNW向外,其他地段P轴近EW向;川滇菱形块体内部P轴呈NNW向,而其西边界以西呈NNE向,东边界以东呈NW向,应力方向转换带的与川滇菱形块体边界基本一致。整体而言,南北地震带及近邻P轴方向由北到南发生了顺时针转动。     

海城、盖州地区地震震源机制及一致性参数特征研究

本文选取辽宁海城、 盖州地区(40°~41°N, 122°~123°E)作为研究区, 利用广义极性振幅技术(GPAT)方法, 反演得到研究区2012—2017年6月共184个地震震源机制解, 并利用Misfit角度分析震源机制一致性参数特征。 研究结果表明: ① 研究区地震震源机制解以走滑型和正断型为主。 海城地区地震震源机制解以NW—SE向节面的左旋走滑型和NWW向节面的正断型为主。 发震构造以NW向海城河断裂为主, NE向节面为主的地震可能受到NE向金州断裂带的控制。 ② 青石岭地区的发震构造为与九寨—盖县北段共轭的NW向未知断裂, 西海域的地震活动可能是NE向的雁式断裂和NW向共轭的未知断裂共同作用的结果。 ③ 震源机制一致性结果显示, 一致性增强后发生了震级相对较大的地震。 研究区的震源机制一致性较强, 表明该区域的应力较为集中。 但由于2016年以来活动趋于平静, 尚难以根据震源机制解一致性程度做出当前应力状态的判断。     

2014年云南3次强震前后震源机制一致性时空演化特征

利用2008—2019年云南及其邻区3 121次M≥2.5地震的震源机制解资料,采用叠加应力场反演方法反演了不同时段云南地区应力张量方差空间变化和2014年3次强震震区的时间变化,分析了强震前后震源机制一致性参数的时空演化特征。结果表明:3次强震震中位于应力张量方差低值区域或其边缘,各震源区震前空间演化存在明显的区域差异性,地震发生后应力张量方差快速回升,同时在滇西和滇南—滇西南地区形成2个低值区域;3次强震前3～5年震源区应力张量方差变化过程总体呈正"V"字型,下降过程持续2年左右后开始转折并趋势回升,在正"V"字型形成过程的趋势回升阶段发生地震,回升至发震的时间间隔为1～3年。初步分析认为,3次强震前震源区的震源机制趋于一致是孕震过程中应力增强的一种表现,随着时间推移应力张量方差趋势下降后发生转折,表明发生强震的危险性增强。     

用震源机制一致性作为描述地震活动性的新参数

本文根据近年来的一些强震震例,从震源机制角度分析了前震、余震和地震群的不同特点,指出在震源机制的一致程度方面,前震、余震和地震群有明显的差别,提出了描述一群地震活动性方面的一个“群体”参数--震源机制一致性,并试图给这个参数定量化.本文强调判断一群地震震源机制一致性时,用地震记录波形鉴别法常常是迅速方便的,还给出了一些用震源机制一致性参数确定地震危险性的实例.     

用震源机制一致性作为描述地震活动性的新参数

本文根据近年来的一些强震震例,从震源机制角度分析了前震、余震和地震群的不同特点,指出在震源机制的一致程度方面,前震、余震和地震群有明显的差别,提出了描述一群地震活动性方面的一个“群体”参数——震源机制一致性,并试图给这个参数定量化.本文强调判断一群地震震源机制一致性时,用地震记录波形鉴别法常常是迅速方便的,还给出了一些用震源机制一致性参数确定地震危险性的实例.     

川滇次级地块震源机制解类型与一致性参数

根据P波、S波的振幅并结合部分记录清晰的P波初动资料,求得1994——2005年川滇地区4个次级地块,即川青地块、雅江地块、川中地块和滇中地块2.5级以上有良好地震波记录的925次地震的震源机制解. 结合已取得的中强地震的震源机制解资料,研究了上述4个次级地块的应力场特征及震源断层的错动类型. 其P轴优势方位分布:川青地块为EW方向,雅江地块、川中地块、滇中地块为ESE或SE方位. 根据大量震源机制解资料, 编程计算了各地块的平均应力张量, 即主应力sigma;1, sigma;2, sigma;3的方向. 定义了单个震源机制解的力轴与平均应力张量的差异, 或称震源机制解的一致性参数, 进而分析了川滇4个次级地块的值和震源断层错动类型的分布及随时间的变化. 通过次级地块大量区域小震震源机制解的测定,可以给出动态应力场和震源断层错动方式的变化信息.      

RESEARCH ON CHARACTERISTICS OF THE FOCAL MECHANISM SOLUTIONS CONSISTENCY OF RUSHAN EARTHQUAKE SEQUENCE,SHANDONG PROVINCE

Many small earthquakes occurred intensively and continuously and formed an earthquake sequence after the M_L3.8 earthquake happened at Rushan County, Shandong Province on October 1, 2013. Up to March, 2017, more than 13 000 events have been recorded, with 3 429 locatable shocks, of which 31 events with M_L ≥ 3.0. This sequence is rarely seen in East China for its extraordinary long duration and the extremely high frequency of aftershocks. To track the developing tendency of the earthquake sequence accurately, 20 temporary seismometers were arranged to monitor the sequence activities around the epicenter of the sequence since May 6, 2014. Firstly, this paper adopts double difference method to relocate the 1 418 earthquakes of M_L ≥ 1.0 recorded by temporary seismometers in the Rushan earthquake sequence (May 7, 2014 to December 31, 2016), the result shows that the Rushan earthquake sequence mainly extends along NWW-SEE and forms a rectangular activity belt of about 4km long and 3km wide. In addition, the seismogenic fault of Rushan earthquake sequence stretches along NWW-SEE with nearly vertical strike-slip movement and a small amount of thrust component. Then we apply the P-wave initial motion and CAP to invert the focal mechanism of earthquakes with M_L ≥ 1.5 in the study area. The earthquakes can be divided into several categories, including 3 normal fault earthquakes (0.9%), 3 normal-slip earthquakes (0.9%), 229 strike-slip earthquakes (65.8%), 18 thrust fault earthquakes (5.2%), 37 thrust-slip earthquakes (10.6%)and 58 undefined (16.6%). Most earthquakes had a strike-slip mechanism in Rushan (65.8%), which is one of the intrinsic characteristics of the stress field. According to the focal mechanism solutions, we further utilized the LSIB method (Linear stress inversion bootstrap)to invert the stress tensor of Rushan area. The result shows that the azimuth and plunge of three principal stress (σ₁, σ₂, σ₃) axes are 25°, 10°; 286°, 45°; 125°, 43°, respectively. Based on the stress field inversion results, we calculated the focal mechanism solutions consistency parameter (θ)and the angle (θ₁)between σ₁ and P axis. The trend lines of θ and θ₁ were relatively stable with small fluctuation near the average line over time. Furthermore, the earthquake sequence can be divided into three stages based on θ and θ₁ values. The first stage is before September 16, 2014, and the variation of the θ and θ₁ values is relatively smooth with short period. All focal mechanism solutions of the three M_L ≥ 3.0 earthquakes exhibited consistence. The second stage started from September 16, 2014 to July 1, 2015, the fluctuation range of θ and θ₁ values is larger than that of the first stage with a relative longer period. The last stage is after July 1, 2015, values of θ and θ₁ gradually changed to a periodic change, three out of the four M_L ≥ 3.0 earthquakes (strike-slip type)displayed a good consistency. Spatially, earthquakes occurred mainly in green, yellow-red regions, and the focal mechanism parameters consistency θ was dominant near the green region (around the average value), which presents a steady state, and the spatial locations are concordant with the distribution of θ value. Moreover, all of M_L ≥ 3.0 earthquakes are located in the transitional region from the mean value to lower value area or region below the mean value area, which also indicates the centralized stress field of the region.     

南天山东段地震活动特征

分析研究了南天山地震带构造环境、中强地震活动震源机制解、中强地震时空分布以及拜城周围小震群活动与中强地震的关系。结果表明：南天山东段中强震震源断错以倾滑逆断为主,主压应力P轴由西到东呈扇形分布;相距较近的库车与拜城地区地震活动存在较大差异,但均存在明显的成丛性分布特点;拜城地区中强地震分布呈北西向可能预示着该区存在隐伏断裂,小震群活动则可能反映了局部中强震对周围次级小构造的影响。     

南天山西段单台中小震震源机制特征分析

通过分析2009年1月~2012年12月南天山西段12个台站地震波形资料,最终选取5个台站资料,利用P波初动解计算方法,分别求解该时段不同台站单年和多年中小震综合震源机制解。结合前人工作,研究南天山西段构造应力场的总体特征,以及主压应力轴、主张应力轴方向的变化,结果显示该区域构造应力场方向大致为NW向。     

FOCAL MECHANISM SOLUTION AND TECTONIC STRESS FIELD CHARACTERISTICS OF THE MIDDLE TIANSHAN MOUNTAINS,XINJIANG

The middle part of the Tianshan Mountains in Xinjiang is located in the north-central part of the Tianshan orogenic belt, between the rigid Tarim Basin and Junggar Basin. It is one of the regions with frequent deformation and strong earthquake activities. In this paper, 492 M_S>2.5 earthquake events recorded by Xinjiang seismograph network from 2009 to 2018 were collected. The M_S3.5 earthquake was taken as the boundary, the focal mechanism solutions of the earthquake events in this region were calculated by CAP method and FOCEMEC method respectively. At the same time the focal mechanism solutions of GCMT recorded historical earthquake events in this region were also collected. According to the global stress map classification standard, the moderate-strong earthquakes in the region are mainly dominated by thrust with a certain slip component, which are distributed near the combined belts of the Tarim Basin, Junggar Basin, Turpan Basin and Yili Basin with Tianshan Mountains. The thrust component decreases from south to north, while the strike-slip component increases. The spatial distribution characteristics of the tectonic stress field in the middle section of the Tianshan Mountains in Xinjiang are obtained by using the damped regional-scale stress field inversion method. The maximum principal compressive stress in axis the study area rotated in a fan shape from west to east, the NW direction in the western section gradually shifted to NE direction, its elevation angle is nearly horizontal, in the state of near horizontal compression. The minimum principal compressive stress axis is nearly EW, and the elevation angle is nearly vertical. Influenced by large fault zones such as Kashi River, Bolhinur, Nalati, Fukang, the southern margin of the Junggar and the north Beiluntai, the local regional stress field presents complex diversity. Under the influence of the northward extrusion of Pamir and Tarim blocks, the whole Tianshan is shortened by compression, but its shortening rate decreases from south to north and from west to east, the stress shape factor increases gradually from west to east, the intermediate principal compressive stress axis exhibits a change in compression to extension. There are some differences in the characteristics of tectonic stress field between the north and south of Tianshan Mountains. The regional maximum principal compressive stress axis is 15° north by east on the south side, while it is nearly NS on the north side. The deformation of the Tianshan Mountains and the two basins on both sides is obviously larger than that in the inside of the mountain. Changes in the crustal shortening rate caused by the rotation of the rigid Tarim block and Junggar block to the relatively soft Tianshan block, as well as the uplifts of Borokonu and Bogda Mountains, the comprehensive influence of the material westward expansion constitute the stress field distribution characteristics of the north and south sides of the middle section of Tianshan Mountains. The recent two M_S6.6 earthquakes in the region caused the regional stress field to rotate counterclockwise. The post-earthquake stress field and the main source focal mechanism solution tend to be consistent. The seismic activity in the study area is week in the south and strong in the north. The focal depth is about 20km. Most strike-slip earthquakes occur near the junction belt of the Tianshan and Junggar Basin.     

新疆天山地震带的地震流体地质效应

天山地区的高压自流水、高压油气藏及地热异常区的出露与天山地震带分布的一致性表明,孔隙水压异常高的动力条件可能成为触发浅源地震的重要机制。本文以丰富的震例为依据,认为天山地震带中强地震前地下流体出现两类异常:一类是应力应变能积累阶段的趋势性异常;一类是应力应变能预释放阶段的临震突发性异常。两类异常在形态上和时空分布上有完全不同的特征,它们显示出地震孕育过程中的两个完全不同的物理、化学过程。     

北天山强震活动特征及对未来强震三要素的分析

北天山带具有强烈新构造活动的背景,分析地震历史资料还可看出,强震活动具有明显的韵律特征。本文对北天山强震活动特征作了分析,并探对了未来强震活动三要素问题。     

北部湾地震的震源机制及地震地质条件

对北部湾地震的震源机制解和地震地质条件进行了详细分析，认为靖西－崇左断裂带过震中的北北西向断层为发震断裂，四会－吴川断裂带过震中的北东东向断层为控震构造，震源构造应力场的主压应力方向为北西－南东向，发震断层的活动方式既有垂直差异运动又有走滑运动。