台湾海峡深地震探测：HX9测线试验及初步成果

利用海上大容量气枪震源、陆上地震台站（包括流动台站和固定台站）和海底地震仪首次在台湾海峡地区开展了深地震探测试验。试验结果表明, “延平2号”科考船气枪枪阵信号最远传播距离达280km, 成功获得了数万道高质量的地震数据, 并且识别了不同类型的P波震相。HX9剖面一维地壳结构模型表明, 由2个速度间断面产生的Pc及PmP两组反射波和基底折射波(Pg）所反映的地壳结构构成了该区基本的地壳结构特征, 康拉德界面和莫霍界面的深度分别为16.0～17.5 、28.0～29.5km。     

用接收函数方法研究汶川和芦山地震之间未破裂段的地壳结构

芦山与汶川地震之间存在约40 km的地震空区.震源区和地震空区的深部构造背景的研究对深入了解中强地震的深部孕育环境及地震空区的地震活动性具有重要科学意义.利用本小组布设的15个临时观测地震台以及21个芦山科考台站和21个四川省地震局固定台站记录的远震数据,用H-K叠加方法得到各个台站的地壳厚度和平均泊松比,并构建了接收函数共转换点(CCP)偏移叠加图像以及反演得到台站下方的S波速度模型.我们的结果揭示了震源区和地震空区地壳结构特征差异:(1)汶川震源区的地壳平均泊松比为~0.28;芦山震源区为~0.29;而地震空区处于泊松比变化剧烈的区域;(2)汶川地震与芦山地震的震源区以西下方的Moho面呈现深度上的突变(这与前人的研究成果基本一致),分别从~44 km突变到~59 km,~40 km突变到~50 km,而地震空区地壳平均厚度呈现渐变性变化;(3)地震空区Moho面下凹且具有低速的上地壳.综合一维S波速度结构和H-k以及CCP的初步结果,这可能显示汶川地震的发震断裂在深部方向上向西倾斜并形成切割整个地壳的大型断裂;芦山地震则可能是由于上、下地壳解耦引起的;而地震空区处于两种地震形成机制控制区域的过渡带中.     

华北盆地边缘及邻区地壳S波速度结构及其地震孕育机制

利用分布在华北盆地及其周边(113°E—121°E,34°N—41°N)72个固定地震台站记录到的2009年和2010年远震地震波形记录,提取多频段P波接收函数,反演了台站下方的S波速度结构,并结合该区域1970—2016年的地震目录分析了反演结果.华北盆地周缘及邻区中下地壳普遍存在低速异常,首都圈地区Moho深度约在33 km左右,台站下方在4~10 km的深度范围内一般都存在2~5 km厚的高速层,紧随高速层之下又出现了2~6 km厚的相对低速层;在太行山隆起向华北盆地的过渡区,地壳结构较为复杂,Moho面深度变化较大,自西向东深度变浅,且太行山隆起区内明显存在壳内低速层,而接近华北盆地处的地壳内存在轻微的速度扰动异常(即低速层);鲁西隆起地区Moho深度在31~34 km之间,在大地热流高值区地壳高低速异常明显.基于华北盆地周缘地区地震在地壳高低速层均有分布,而分布在低速层内的地震事件相对较多,比较符合曾融生等(1991)提出的"双层破裂震源模型",即地幔热物质上侵导致了中下地壳的低速软弱层形成,并在软弱层处产生了附加的水平剪切力,进而其破裂诱发地震,同时将部分应力传递给上覆高速硬包体,为高速异常体内地震的触发积累能量.华北盆地周缘低速异常体的分布是该区域地震频发的重要诱因.     

云南地区地壳速度模型研究及应用

选取2009~2014年发生在云南地区、每个地震均在10个以上台站有记录的7412个地震数据,作走时曲线。同时为提高精度,重点对其中每个地震均在80%以上台站有记录的、ML≥3.0的83个地震数据,再作线性分析、折合走时曲线和区间稳定性分析,结合前人研究成果得到了研究区的初始地壳速度模型。选取2010~2014年云南省内M≥3.0的200次地震,采用Hyposat批处理方法迭代初始速度模型,以及对S波作分层速度拟合,得到云南地区的地壳速度模型,即2015云南模型:v_(P1)=6.01km/s,v_(P2)=6.60km/s,v_(Pn)=7.89km/s,H_1=20km,H_2=21km,v_(S1)=3.52km/s,v_(S2)=3.86km/s,v_(sn)=4.43km/s。基于新模型的地震重定位分析表明,云南地区地震事件大多发生于20km内的上地壳;对2011年3月10日盈江M5.8和2014年8月3日鲁甸M6.5典型地震进行重定位,得出震源深度分别与精定位结果和震中强震台震源距接近,表明新的一维速度模型能更好地反映研究区平均速度结构。     

气枪主动源与天然地震信号的传播特征对比研究

应用S变换对比分析云南宾川地震信号发射台单次气枪激发信号与同当量天然地震信号在传播过程中的波形和频率特征,并基于参考台聚类分析结果,对其他接收台站的地震信号进行线性叠加和相位加权叠加,研究结果表明:(1)气枪信号传播过程中主频为3~6 Hz,可以在距离为151 km的台站检测到信号,传播过程中能量衰减较慢。天然地震信号主频较高,在传播7.7 km时的主频为10~20 Hz,传播距离约为60 km,传播过程中能量衰减较快;(2)经过2 000余次的线性叠加和相位加权叠加,可以分别在距离为225 km和350 km的台站检测到气枪信号。与天然地震信号相比,气枪信号数据丰富、衰减慢、传播距离远,利用气枪数据可以研究更大范围的地壳介质结构。     

利用接收函数方法研究四川地区地壳结构

采用接收函数反演和共转换点(CCP)偏移叠加成像方法, 利用四川数字地震台网宽频带的52个区域固定地震台站和布设的两条52个宽频带流动地震观测台站的远震地震波形数据资料, 对四川地区地壳结构进行研究。 结果表明, 四川地区的Moho面深度在青藏高原和四川盆地差异明显, 在川西高原地区地壳厚度为52~68 km, 在川滇地块地壳厚度为50~60 km, 在中地壳内存在不连续的低速层分布; 而在四川盆地地壳厚度为38~45 km, 地壳内没有低速层存在。 Moho面深度从川西高原的60多公里至四川盆地的约40 km, 在二者的交界处龙门山断裂带下面, 存在厚度约30 km左右宽的下降过渡带, 说明其下的Moho面可能受断层影响, 结构比较复杂; 在高原地区的上地壳界面和下地壳上界面比四川盆地的相应界面深; 高原地区在中地壳的上部有不连续的低速层分布, 在松潘—甘孜地块的上地壳下部存在向南东运动的脆性推覆体, 在羌塘—理塘地块的上地壳下部存在向南东和南运动的脆性物质流动。     

2012年新源-和静MS6.6地震前后 地壳介质泊松比变化

文中利用远震P波接收函数,联合接收函数H-κ叠加方法和时间窗滑动方法,分析了2012年6月30日新疆新源-和静MS6. 6地震震中距200km内11个固定地震台2009年1月—2012年12月(石场台为2006年1月—2012年12月)的地壳介质泊松比的变化特征,分析了乌苏、石场和新源3个台站准重复接收函数的莫霍面Ps转换波到时(tPs)变化,获得了以下认识:1)在新源-和静MS6. 6地震前2～3a的不同时段,5个震中距130km的台站的地壳介质泊松比相继出现了较为明显的持续下降过程,与台站平均地壳泊松比相比,下降幅度为0. 003～0. 014,4个台站的下降幅度大于均值误差,乌苏台(震中距最小,为77km)的下降起始时间(2009年7月)最早; 6个震中距150km的台站的地壳介质泊松比在均值上下波动,没有出现明显的下降和持续低值现象; 2)出现泊松比低值异常的台站,其接收函数tPs在震前变小(Ps转换波在地壳内的走时变小),在震后变大(Ps转换波在地壳内的走时变大); 3)综合分析泊松比下降的幅度、持续时间、后续变化过程及接收函数tPs的变化,推测这种异常变化的原因是地震孕育、发生过程中出现的地壳介质物性变化,这一观测结果表明,在高密度台网的支撑下,接收函数方法可能成为探测强地震前地壳介质泊松比变化的一种新的技术途径。     

利用被动源地震实验和接收函数分析确定迪纳拉山脉北部和潘诺尼亚盆地西南部交界处地壳结构

通过在迪纳拉山脉和潘诺尼亚盆地西南交界带进行被动源地震实验,确定了地壳结构和波速不连续面。实验目的是确定亚得里亚海微板块与作为欧洲板块一部分的潘诺尼亚地块的关系。大部分流动台站沿着Alp07剖面(主动源ALP 2002项目的一部分)布设在克罗地亚。该剖面从伊斯特拉半岛到德拉瓦河沿线呈西西南-东东南向延伸约300km。利用P波接收函数方法分析测线上13个临时地震台站的远震记录。Alp07剖面得到了两种特征接收函数(RF),分属于迪纳拉和潘诺尼亚地壳,交界带则包含两种类型。迪纳拉型地壳主要包含三组地壳不连续面:沉积基底、壳内不连续面和莫霍不连续面,而潘诺尼亚类型地壳仅包含两组不连续界面。在潘诺尼亚型地壳中并未观测到壳内不连续面,因此认为潘诺尼亚盆地为单层地壳结构。应用接收函数正演模拟和H-κ叠加两种分析方法开展了地壳结构研究,并将该结果与Alp07剖面主动源折射地震结果进行了比较。接收函数模拟得到了可靠的莫霍面深度结果,与Alp07剖面的地震折射结果相一致,即潘诺尼亚区域地壳特征为简单地壳结构,波速较低(VP在5.9~6.2km/s)。迪纳拉及其周缘,由于地壳结构更为复杂,接收函数模拟得到莫霍面深度较Alp07剖面更大,高达15%。受短周期台站数据频带限制,利用H-κ叠加方法计算得到的莫霍面深度在较大范围内(±13km)变化。通过与先前所有结果进行对比,排除了差异较大的5个台站的结果,而与Alp07剖面附近的莫霍不连续面相比,其他7个台站莫霍面深度差异在15%内变化。     

首都圈地区的地壳厚度及泊松比

利用2002~2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的107个固定台站的远震数据,采用接收函数叠加搜索方法测定了首都圈地区地壳厚度和平均泊松比.综合利用首都圈数字地震台网的宽频带和短周期台站,以及流动地震台阵的观测数据,使我们的结果具有较前人更好的空间分辨率,为我们研究首都圈地壳的变形及其与地震的关系提供了重要的数据平台.结果表明: (1)首都圈地区地壳厚度和泊松比具有明显的横向分块特征,并与断层切割的地质块体有较好的相关性,地壳厚度变化形成了由涵盖北京—三河—唐山的NE向地壳厚度变化过渡带与张家口—北京—天津的NW向壳幔界面凹陷带构成的交汇构造,后者与所谓的张家口—渤海地震带基本吻合,而且本文给出的深部构造背景与首都圈地区的NE向和NW向地震带的交汇特征相吻合;(2)首都圈地区地壳厚度具有较大的差异,区域内地壳厚度的变化达15 km.其中,台站SZJ下方地壳厚度达到43.8 km,而台站BDH下方地壳厚度仅为28.8 km,总体上研究区西北侧的张家口—怀来地区的地壳厚度较大(~40 km),而唐山以东地区地壳较薄(28~32 km);(3) 研究区地壳的平均泊松比值为0.26左右,其最大值偏离泊松介质（σ=0.25）21%以上,而最小值偏离标准泊松比值9.6%,北京周边地区被高泊松比的介质环绕,而唐山东侧为低泊松比介质,地壳泊松比的分布特征反映了华北克拉通裂解过程中地幔物质的侵入;(4)研究区中强地震大多发生在地壳厚度和泊松比变化的陡变带,且偏于低泊松比的一侧,首都圈地震的成因仅考虑由于板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的地壳变形运动与热效应.     

分析P、S波接收函数得到的云南岩石圈结构

P波接收函数通过分离间断面上产生的P-to-S转换波来测量间断面的深度,由于地壳多次相的干扰,导致这一方法用于测岩石圈—软流圈界面(LAB)受到了很大的限制.不过,S波接收函数可以克服这一问题,因为它分离S-to-P转换相,而这一转换相比入射S波提前到达台站,于是避开了迟到的地壳S波振荡相.然而,由于S波的频率比P波低,这将导致S波接收函数的分辨率较P波接收函数的低.为了作对比分析,本文利用云南地区13个固定台站记录的远震三分量资料,分离出台站下方的P、S波接收函数,而且这些接收函数被校正到67°的参考震中距处,以便进行叠加增强信噪比.最后将时间域的叠加信号转换到深度域,分别获取台站下方的地壳和岩石圈的厚度.结果表明:P波接收函数得到的地壳厚度在32~56 km之间,S波接收函数得到的地壳厚度在41~54 km之间,S波接收函数得到地壳厚度系统地偏大8~9 km;P波接收函数得到的LAB深度在65~110 km之间,S波接收函数得到的LAB深度在66~135 km之间,S波接收函数得到的LAB深度偏大15~20 km,最大偏差达到了25 km.     

On the seismic regime network method

In this paper, based on the previous study of practical use of seismic regime windows and seismic regime belts, the problem of establishing a “seismic regime network” consisting of “windows” and “belts” is further posed and discussed according to the observed fact that many “windows” and “belts” make responses to one earthquake. For the convenience of usage, the “seismic regime network” is divided into two classes, the first class and the second one. The former can be used in tendency prediction for long-term seismic activity in a large area, the latter used in short-term prediction in a small area. In this paper, after briefly discussing the physical significance of “seismic regime network”, it is pointed out that this simple and easily used method can be used to observe and extract seismic precursory information from a large area before a great earthquake, thus it can provide a reliable basis for the analysis and judgement of seismic regime tendency in time and space. No doult, this method is of certain practical significance. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,13, 161–169, 1991. The English version of this paper is improved by Prof. Shaoxie Xu.     

Spectral characteristics of the seismic hazard between the alps and the dinarides

Empirical correlations between response spectra, magnitude, distance from the source and geological site conditions are introduced in a regional study of seismic hazard. A 350-year earthquake catalogue is treated by means of the statistics of extremes and both the spectral amplitudes (pseudovelocity) corresponding to a series of frequency bands are separately mapped, and the complete predicted response spectra calculated at some sites. Three kinds of geological site conditions are considered: thick and thin (less than 20 m deep) alluvium, and rock. A particular dependence of the results on the geographical distribution of earthquakes and on their magnitudes is commented. The seismic hazard of the study area is also computed by applying a traditional regression between peak ground velocity, magnitude and distance; a comparison with the seismic hazard given by the frequency dependent psuedovelocity indicates the extent of the uncertainty associated with the common practice of scaling response spectra directly from ground motion parameters.     

运城震群序列及其震相特征——华北地区遥测地震台网联网论文续四

利用临汾无线遥测地震台网的记录资料,探讨了运城震群活动的序列特征,对震群活动的震相记录特征进行了较全面的总结和分析.     

Empirical seismic fragility for the precast RC industrial buildings damaged by the 2012 Emilia (Italy) earthquakes

The paper analyses the seismic fragility of precast reinforced concrete buildings using observational damage data gathered after the 2012 Emilia earthquakes that struck Northern Italy. The damage level in 1890 buildings was collected, classified and examined. Damage matrices were then evaluated, and finally, empirical fragility curves were fitted using Bayesian regression. Building damage was classified using a six‐level scale derived from EMS‐98. The completeness of the database and the spatial distribution of the buildings investigated were analysed using cadastral data as a reference. The intensity of the ground motion was quantified by the maximum horizontal peak ground acceleration, which was obtained from ShakeMaps. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

地震干涉测量法近地表散射波分离技术

针对山地地震勘探数据低信噪比问题,近地表散射波分离意义显得尤为突出,地震干涉测量法为此提供了一种技术手段.本文将地震干涉测量理论和散射理论结合起来,导出了近地表散射波地震干涉测量表达式,分为互相关型和褶积型表达式,它们由实际波场和背景波场干涉测量构成.根据近地表散射波分离理论,结合陆上地震勘探实际观测系统,采用褶积和反褶积混合型地震干涉测量配置,用实际地震资料展示了近地表散射波分离技术的应用效果.经过理论分析和砾石区实际资料试验,表明地震干涉测量不仅能分离测线上散射源产生的散射波,而且能分离部分侧面散射波.该技术的优点在于它适应于起伏地形和不均匀近地表结构,并且不需要起伏地形和近地表速度信息.为了从实际资料中消除近地表散射波,本文采用多道匹配滤波自适应减法,在砾石区见到较好效果.     

宽频带流动地震台站中地震计浅井式安装研究

在井下地震观测中,各种地表背景噪声具有显著衰减作用,针对中国地震科学台阵现有大量非专用浅井式设计的Guralp CMG系列地震计,以及目前多个新获批项目在高背景噪声区域的观测需求,设计一种野外实用浅井观测方式,在北京国家地球观象台进行不同深度、不同井壁材质的观测对比实验,分析研究观测数据的背景噪声功率谱密度,结果表明,随着浅井深度的增加,地震背景噪声在垂直、水平向得到改善,改善程度随频率变化有所不同。分析认为,在华北现有地质环境下,6 m浅井是较为经济的观测方式,性价比高、占地小、施工简便,可用于后续多个项目的宽频带流动地震台阵观测。     

A seismic gap on the Anninghe fault in western Sichuan,China

Through integrated analyses of time-varying patterns of regional seismicity, occurrence background of strong and large historical earthquakes along active faults, and temporal-spatial distribution of accu- rately relocated hypocenters of modern small earthquakes, this paper analyzes and discusses the im- plication of a 30-year-lasting seismic quiescence in the region along and surrounding the Anninghe and Zemuhe faults in western Sichuan, China. It suggests that the seismic quiescence for ML≥4.0 events has been lasting in the studied region since January, 1977, along with the formation and evaluation of a seismic gap of the second kind, the Anninghe seismic gap. The Anninghe seismic gap has the background of a seismic gap of the first kind along the Anninghe fault, and has resulted from evident fault-locking and strain-accumulating along the fault during the last 30 years. Now, two fault sections either without or with less small earthquakes exist along the Anninghe fault within the An- ninghe seismic gap. They indicate two linked and locked fault-sections, the northern Mianning section and the Mianning-Xichang section with lengths of 65 km and 75 km and elapsed time from the latest large earthquakes of 527 and 471 years, respectively. Along the Anninghe fault, characteristics of both the background of the first kind seismic gap and the seismicity patterns of the second seismic gap, as well as the hypocenter depth distribution of modern small earthquakes are comparable, respectively, to those appearing before the M=8.1 Hoh Xil earthquake of 2001 and to those emerging in the 20 years before the M=7.1 Loma Prieta, California, earthquake of 1989, suggesting that the Anninghe seismic gap is tending to become mature, and hence its mid- to long-term potential of large earthquakes should be noticeable. The probable maximum magnitudes of the potential earthquakes are estimated to be as large as 7.4 for both the two locked sections of the Anninghe fault.     

柳州数字地震台网与广西模拟地震台网地震参数的对比分析

对柳州数字地震台网与广西模拟地震台网记录到的多个地震事件的地震参数作了比较，并进行讨论。     

Source parameters of the 2004 Kaliningrad earthquakes

An analysis of source parameters of the two unexpected earthquakes from the Kaliningrad (Russia) area is presented. The earthquakes occurred on 21 September 2004 at 11:05:01 and 13:32:31 UT, respectively. The first event was located at the latitude φ = 54.924°N and the longitude λ = 20.120°E, with a depth h = 16 km, and the second event at φ = 54.876°N, λ = 20.120°E and h = 20 km. Magnitudes Mw of the two events were very similar: 5.1 and 5.2. The magnitude values reported by various international data centers have been meaningfully different. The reason is the presence of high-frequency components in Z velocity component of the S wavefield. They were observed along the direction defined by two stations, BLEU in Sweden and SUW in Poland, located in opposite sides of the source. Along the direction perpendicular to it, the effects are relatively very small. The high-frequency waves are understood to mean components in the 6–8 Hz band for event 1 and 2-4 Hz for event 2. The effects in question are also clearly visible on displacement spectrograms. The magnitude values calculated at such stations from S-wave amplitudes or from seismic spectra are clearly overestimated and are close to 6. Therefore, we made a careful selection of channels in order to determine the spectral parameters and, on this basis, the source parameters. The size of the source is relatively small, of about 2 km. The closest seismic station is at 100 source radii from the source. One can clearly see the effect of the TT zone which markedly reduces the seismic moment value for seismic stations laying on the opposite sides of the source. Both events have very similar spatial distributions of the source parameters: magnitude, seismic moment and radius.     

定点连续形变长周期频段信息研究

研究了定点连续形变长周期频段信息和块体构造活动的关系。研究结果表明，在川滇菱形块体内，定点连续形变观测获得的长周期频段信息中的长期趋势变化除去仪器零漂等局部干扰外，基本上都和块体运动方向或者块体边界主干断裂活动方式相一致，表明在定点连续形变长周期频段信息中，也存在有与地震孕育有关的地壳形变信息。对其在预报上的作用做了初步研究。