华北地区地震和深部构造关系及其破裂机制探讨

华北地区的地震活动格外活跃, 其地壳深部构造的独特性决定了其地震活动性。 多条地学断面和地震剖面等地球物理研究表明, 华北地区的地震带(即活动构造带)一般均存在低速体或上地幔上隆; 华北强震区的地球物理详细勘测发现, 强震区也都存在低速体或上地幔上隆。 应用应力摩尔圆和库伦破裂准则, 利用上涌模型和地壳减薄模型研究地壳岩石破裂机制, 结果表明, 存在上地幔上隆和低速体的地区的地壳岩石比其它地区更易于发生破裂。 华北地区的地壳深部构造决定了地震的空间分布格局。     

短期线状集中分布地磁日变化感应电流异常机理初步解释——以2012年唐山4.8级地震为例

本文分析了2012年唐山4.8级地震前,震中附近出现的短期原地重现线状集中分布地磁日变化感应电流异常的时空变化特征,及其与地震、中-下地壳和上地幔高导层的关系,进一步证实了短期原地重现线状集中分布感应电流的走向与中-下地壳和上地幔高导层顶面界埋深走向一致,认为其机理可能是深部热流体的上涌导致壳幔高阻体出现带有上拱性质的拆离滑动,深部上涌的热流体和高导层内热流体侵入高导层内电阻相对较高的地区,高导层出现短时间高导电流通道,当地磁日变化感应电流扫描经过高导电流通道时,感应电流会呈线状集中分布于此,并基于趋肤效应分布于其顶面附近。由于重现异常是发生在震源下方中-下地壳和上地幔高导层的地震异常,且该异常不同于震源附近及其震源至地表的地震异常,因此对推进地震孕育与发生机理研究可能有一定作用。此外研究还发现,地震虽然主要位于重叠段的端部,但更有可能位于中-下地壳重叠段的端部,这一发现对日常震情跟踪中应用该异常确定未来地震位置有一定帮助。     

华北几个地震带内强震迁移活动与断块掀斜运动

本文对华北地区(北纬35°-42°,东径111°-120°50＇)几个地震带内的强震迁移活动特征研究指出,强震在一定的地震构造带内,在时间上和空间上表现出有规律的趋势性迁移活动。强震的迁移活动方向与断裂所围限的断块的掀斜方向相一致。华北地区几个地震带与上地幔隆起带大体吻合,强震的迁移活动是上地幔物质的不均匀活动所造成的深断裂依次活动的结果。     

张渤地震带及邻区近震体波成像及孕震环境分析

针对张渤地震带深部孕震构造环境和地幔岩浆对地壳底侵作用的问题,本文充分收集了华北地区区域数字地震台网176个固定台站记录到的观测数据,应用近震体波层析成像方法,获得了华北地区地壳的P波三维速度结构和V_P/V_S波速比.依据V_P/V_S波速比能反映岩石物理性质和流变学特征的特性,并结合人工地震测深剖面、大地电磁测深、地球化学等成果,讨论了张渤地震带的孕震环境和动力学机制等问题.研究结果显示：张渤地震带强震位于高低速异常分界线附近或偏向高速体一侧,震源体下方均存在广泛的低速异常分布,据此推测这些低速异常的存在可能与流体有关,同时也揭示出张渤地震带地震主要分布在上地壳,从震源深度分布及地壳物性结构分析上地壳具有发震的构造背景,也有发震的物性基础,是一个易震层和多震层.张渤地震带地壳内部在20 km下方存在偏高的波速比特征,这些可能反映了在该区域内中、上地壳幔源物质的侵入和热状态的岩体在横向上的变化,可能是地幔岩浆长期底侵作用的结果.由于深部幔源物质的侵入,使得地壳深部流体的供给量增加,在地壳发震层下长期存在的流体会影响断裂带的结构,降低断裂带的强度,使区域应力场发生变化从而导致断裂带上应力的集中,进而引发地震发生.     

深部流体在地震孕育和发生过程中的作用

提出了几个难以用断层弹性回跳模型解释的地震实例，指出必须重视地壳上地幔结构的探测和深部流体的研究。然后用简单型说明，没有流体在存在，则不可能发生岩体间快速的错动。重点探讨发生在地壳内10-25km深处的强震孕育和发生机理，分析了深部流体的迁移和岩体的错动。最后结合实例，给出了在发生深部流体迁移的条件下，一次强震释放的能量和岩体错动的最大加速度。     

华北地震和波速结构关系分类表格的数据AIC分析

用分类表格数据的AIC分析方法,定量化地分析了华北地区强地震的发生和层析成像所得的该区速度结构的关系．所得结果为:华北下地壳、上地幔顶部的P波低速区,上地壳和下地壳S波速度的水平梯度较高区与5~6级以上地震的发生有一定的联系．这一联系可能与该区新生代岩石层减薄、地幔物质上涌的地球动力学特征有关,地壳结构和热状态横向不均匀性强的部位尤其易于孕育较强的地震．      

中国南北地震带(北段、中段)的深部环境与地震关系的初步探讨

本文从部分地球物理资料出发,初步探讨了中国南北地震带北段(贺兰山—六盘山地震带)、中段(天水—武都、文县—川西北地震带)地壳和上地慢的结构特征。 根据对有关资料的分析研究,初步得出中国南北地震带北段、中段深部地震环境的主要特点: 地震带下部的上地幔顶面呈带状隆起:银川地堑地区上地幔顶面带状隆起的轴向呈北北东向;西吉、海原、固原地区呈北西向;天水—武都地区呈近南北向。 强烈地震的断层走向、震中迁移方向与软流圈顶面等深线轴向方向一致。 强烈地震往往发生在深部构造与浅部构造在深部的交汇区,如天水、武都地区。 强烈地震与壳内高导层和上地幔高导层的局部隆起和拗陷有关。 进而尝试性的分析了深部环境与地震孕育发生的关系。最后文章讨论了深部地震环境对中长期地震预报和地震成因研究的意义     

新疆及毗邻地区深部孕震环境和地震成因研究

根据新疆及毗邻地区地壳上地幔的三维速度图象和地震震中在不同深度的投影分布，揭示了研究区域地壳上地幔速度结构特征与地震活动关系，还揭示了研究区域内天山地震带、兴都库什中深源地震区、西昆仑和喀喇昆仑中源地震带（区）等不同地震带深部的孕震环境，并探讨了地震成因．      

云南遮放-宾川和孟连-马龙宽角地震剖面的层析成像研究

依据有限差分反演和射线反演的方法,利用走时、振幅比和重力布格异常数据对云南地区遮放—宾川和孟连—马龙宽角地震剖面的地壳上地幔结构进行层析成像研究. 遮放—宾川测线地壳厚度为35～46km,孟连—马龙测线地壳厚度33～44.5km. 局部位置上地幔顶部P波速度值偏低,速度值变化范围大,反映出云南地区是典型的构造活动区的特点. 地壳上地幔结构存在一定程度的深浅构造一致性,意味着浅部物质活动存在深部背景. 遮放—宾川剖面速度结构显示地表怒江断裂东侧存在贯穿地壳的大规模低速异常,可能与深部物质上涌活动有关. 遮放—宾川线和孟连—马龙线速度结构显示作为一级构造单元分界线的红河断裂是超壳断裂,怒江断裂深及上地幔. 而昌宁—双江断裂显示为低角度铲式断层,意味着该断裂切割并不深. 云南地区强震的发生往往与延伸到上地幔的深大断裂有关,且一些浅源地震经常位于中上地壳深大断裂与其他断裂的交汇部位、高速块体与低速块体接触带上速度等值线弯曲的位置. 推测这样的位置有利于能量和区域应力的积累.     

南北地震带岩石圈S波速度结构面波层析成像

本文利用天然地震面波记录和层析成像方法,研究了南北地震带及邻近区域的岩石圈S波速度结构和各向异性特征.结果表明南北地震带的东边界不但是地壳厚度剧变带,也是地壳速度的显著分界.其西侧中下地壳的S波速度显著低于东侧,强震大多发生在低速区内部和边界.青藏高原东缘中下地壳速度显著低于正常大陆地壳,在松潘甘孜地块和川滇地块西部大约25～45 km深度存在壳内低速层;这些低速特征与高原主体的低速区相连,有利于下地壳物质的侧向流动.地壳的各向异性图像与下地壳流动模式相符,即下地壳物质绕喜马拉雅东构造结运动,东向的运动遇到扬子坚硬地壳阻挡而变为向南和向北东的运动.面波层析成像结果支持青藏高原地壳运动的下地壳流动模型.南北地震带的岩石圈厚度与其东侧的扬子和鄂尔多斯地块相似但速度较低.川滇西部地块上地幔顶部(莫霍面至88 km左右)异常低速;松潘甘孜地块上地幔盖层中有低速夹层(约90～130 km深度).岩石圈上地幔的速度分布图像与地壳显著不同,在高原主体与川滇之间存在北北东向高速带,可能会阻挡地幔物质的东向运动.上地幔各向异性较弱且与地壳的分布图像显然不同.因此青藏高原岩石圈地幔的构造运动具有与地壳不同的模式,软弱的下地壳提供了壳幔运动解耦的条件.     

华北地区地壳P波和S波速度结构的双差层析成像

基于华北地区(37°N—42°N,113.5°E—118.5°E)133个固定地震台站收集到的P波和S波震相数据,利用双差层析成像法反演了该地区地壳三维速度结构并对所用地震进行了重定位.结果显示:地震走时残差均方根的平均值由重定位前的0.265 s下降至0.008 s;重定位后的震源主要分布于6—16 km深度范围内;...     

关于2021年5月滇西漾濞MS6.4地震序列特征及成因的初步研究

2021年5月21日21时48分在滇西苍山西麓漾濞地区发生MS6.4(MW6.1)强震,相关地震活动表现为一个典型的前震-主震-余震序列.本研究分别就该地震序列的构造背景、M1.0以上地震的双差定位、主要地震的矩张量反演和破裂传播方向、应力场反演及断层滑动趋势以及潮汐作用等方面进行了初步分析.矩张量反演结果表明,矩心深...     

郯庐断裂带及其邻区上地幔顶部Pn波速度与各向异性层析成像

本研究拾取了中国数字测震台网固定台站记录的2008-2016年2级以上地震事件中的27233条高质量Pn到时资料,反演得到了郯庐断裂带及其邻区上地幔顶部Pn波速度和各向异性结构模型.结果显示,研究区上地幔顶部Pn波速度结构存在强烈的横向不均匀性,速度异常形态与区域地质构造较为吻合.太行山造山带、鲁西隆起、大别造山带、苏鲁褶皱带、胶辽隆起和华北盆地南端等隆起区表现为低波速异常,而黄海北、南部盆地、渤海湾和华北盆地北部等凹陷区均为高波速异常.壳内强震主要发生在Pn低波速异常和高低波速异常的横向过渡地带,说明强震的发生与上地幔结构的横向变化之间存在有一定关联.郯庐断裂带两侧Pn波速度以郯城地震为界其东北侧和西南侧分别分布有与断裂带近平行的低波速异常条带,而西北侧和东南侧分别分布有高波速异常条带,各向异性快波方向近乎沿断裂带走向,可能由于上地幔热物质沿郯庐断裂带上涌形成低速异常后断裂带发生左旋平移运动所致.华北盆地内上地幔顶部Pn波速度结构和各向异性的明显变化,反映华北克拉通破坏过程中经历了地幔热物质上涌、莫霍面隆升以及岩石圈拆沉等复杂构造变形.     

潮汐应力对地震的触发作用

文中计算了由日、月引潮力在地球内产生的潮汐应力场,研究了潮汐应力对地震的触发作用.采用的地球模型是分为十五层的球对称模型.对于近30年来我国或我国邻近发生的七十次较大的地震,计算了震源处在发震时刻的球坐标系中的潮汐应力.通过坐标变换,得到了发震断层面中的正应力及沿错动矢量方向的剪应力.根据岩石的库仑剪破裂准则来判断潮汐应力对所研究的震例是否具有触发作用.结果表明,在七十个震例中,潮汐应力对其中四十三个有触发作用.对于华北地区的十八个震例,潮汐应力对其中十四个有触发作用.还可看出,对于浅源走滑型地震有较明显的触发作用,而对浅源斜滑及倾滑型地震则没有明显的触发作用.对国外七十二个震例的计算结果得到了类似的结论.最后,对华北地区中任一可能的发震地点,提出一种根据潮汐应力来预测发震的危险时间范围的方法.      

华北强烈地震深部构造环境的探测与研究

20世纪六七十年代以来, 华北地区发生了一系列强烈地震． 强烈地震的孕育、 发生和发展与深部构造密切相关． 近50年来, 我国地震科学领域在强烈地震的地震构造和深部环境方面开展了大量的研究． 深部地球物理探测和地震层析成像结果揭示了华北地区地壳结构的基本特征, 并在强烈地震发生的深部构造环境等问题上取得了重要进展． 本文在回顾华北地区地壳上地幔结构探测的基础上, 对1966年邢台M_S7.2, 1976年唐山M_S7.8, 1975年海城M_S7.3和1679年三河—平谷M8.0地震的地震构造和深部构造环境进行评述． 深部地球物理数据的综合分析表明, 震源下方的低速异常带, 高角度超壳深断裂, 地壳深浅构造的不一致, 偏低的上地幔顶部速度和局部隆起的莫霍界面, 是华北伸展构造区深部孕震环境的共同特征．      

1966～1976年华北地震的时间特性及相关触发因素

阐述了１９６６～１９７６年华北地震的时间特性及其相关触发因素－－地球自转和引潮力。这是３００年来华北地区发生的最强烈的一组地震,强震发生的时间有一个共同的特性;在年尺度上大多数地震发生在季节性地球自转速度极在值或极小值时间点附近,即极点附近（或称极点时段）,在月惊工上多数地震发生在朔望附近（或称朔望时段）,在日尺度上半数地震发生在极大水平引潮力时刻附近。表明这些地震与地球自转和日月引潮力关系密切。     

日月引潮力与华北地区的地震

分析讨论了日月引潮力变化与1900-1992年间发生在中国华北地区的29次Ms>5.5的地震之间的关系,结果表明这些地震的发生时间与日月在震源区形成的引潮力南北方向的水平分量的变化存在高相关性,日月引潮力分量的变化对这些地震的发生可能有一定的诱发作用。     

山西断陷带上地幔顶部Pn波速度结构与各向异性成像

本研究拾取了中国数字测震台网固定台站记录的2008—2019年期间发生在山西断陷带及邻区2级以上天然地震事件及陕西神木、府谷等3级以上非天然地震事件共25304条高质量Pn到时数据,反演了山西断陷带及邻区上地幔顶部高分辨率Pn波速度结构与各向异性.研究结果显示,山西断陷带及邻区Pn波速度结构差异较大,大同火山及以南区域、忻定盆地、太行山造山带、华北盆地南部和吕梁山局部地区表现为显著的低波速异常,而运城盆地、临汾盆地北部、太原盆地、大同盆地北部、华北盆地北部和鄂尔多斯块体呈现明显的高波速异常.大同火山下方上地幔顶部的低波速异常与Pn快波方向呈现以火山为中心的近发散状结构特征,结合已有的远震上地幔成像结果,暗示大同火山岩浆可能来源于地幔深部,岩浆的底侵或热侵蚀作用造成了该地区岩石圈的破坏以及整个华北克拉通的"活化",这一推论符合克拉通的热-化学侵蚀破坏模型.山西断陷带上地幔顶部速度异常形态较好的对应了研究区的地质构造,Pn快波速方向与地质构造的展布方向和SKS波各向异性的特征基本一致,说明变形形式以简单剪切为主,表明其形成和演化过程与上地幔物质运移过程有密切关系.     

Mantle convection pattern and subcrustal stress field under Asia

Gravitational field models derived from satellite tracking and surface gravity data have been used to derive the forces in the earth's mantle under Asia. Based on studies of tectonic forces from these models, a subcrustal stress field under China has been obtained. The stresses are due to mantle convection. According to the stress patterns, the east and west China blocks and five seismic zones are identified. The tensional stresses exerted by the upwelling mantle convection flows under the crust of Tibet seem to be related to the Tibetan uplift. The compressional orogenic region from the southern tip of Lake Baikal, through Tien Shan, Hindu Kush and the Himalayas to northern Burma appears to be connected with the downwelling mantle convection flows. It is found that the directions of the subcrustal stresses under China are disposed perpendicularly to the major fault systems and seismic belts. The results of stress calculations show that the crust of north China should be in compression and that stresses within it should be sufficient to form the Shansi Graben and Linfen Basin Systems and fracture the lithosphere. This gives a possible explanation of why strong earthquakes occurred in north China which is an isolated narrow region of highest seismicity far from plate boundaries. The tensional stress fields, caused by the upwelling mantle convection flows, are found to be regions of structural kinship characterized by major concentrations of mineral and metal deposits in China.     

华北地区主要地震带中强震潜在危险性估计

从华北地区五条主要地震带上的中强地震资料人手,结合对各地震带上地震定向迁移规律已有认识,对各地震带带内未来5-20年内中强地震活动危险性及带内不同地段地震迁移概率进行了定量估计。震例检验结果表明,文中所用的对地震带发生中强地震的危险性计算、危险性排序和对各带带内地震迁移场所有概率估计方法具有较好的预测效果,预测结论可以作为未来华北地区中长期强震形势估计的参考依据。