云南迪庆5.9级地震构造背景、深部流变结构与发震机制

2013年8月31日8时4分, 云南省迪庆藏族自治州香格里拉县(28.12°N, 99.4°E)发生5.9级地震, 震源深度10 km.区域范围内历史地震频繁, 为滇西北地震多发区.据震源机制解结果, 此次地震为正断兼左旋走滑型地震, NW向截面产状与德钦-香格里拉-中甸断裂基本吻合.利用EIGEN-6C2模型对震中附近进行布格重力异常探讨, 震源位置位于莫霍面起伏部位, 下部地壳厚度不稳定之处; 而从P波速度与地壳结构剖面可知研究区上地壳底部存在低速层, 认为韧性低速层与地震能量的积聚和存储关系密切.而韧性低速(高导)层与德钦-中甸断裂交接部位, 是流变界面能量释放的位置, 即本次地震的震源位置.这为板内地震3层次构造模式提供了一个新的案例.      

南岭成矿带多尺度重力场及深部构造特征

利用小波多尺度分解方法分离不同深源尺度花岗岩侵入体的重力异常信息, 结合视密度填图方法划分了5 km、15 km及25 km深花岗岩体分布特征, 并综合地震成像和大地电磁测深资料, 对南岭花岗岩侵入体的赋存侵位、诱发热源以及成因模式等问题进行初步探讨.研究结果表明, 以茶陵-郴州断裂为界, 区内重力场和岩体构造呈明显分区, 东南区岩体局部重力异常幅值较小, 地表出露岩体较薄, 岩浆沿着小通道上涌形成岩盖; 西北区岩体局部重力异常幅值较大, 侵位深度较深; 区内大多数岩体侵位深度不超过25 km; 深部地球物理资料还揭示诸广山和猫儿岭地区15~25 km附近存在大规模低密度、低速特征的陆壳重熔区; 诸广山地区上地幔顶部存在低速、低阻熔体特征的软流圈上涌通道, 推测来自软流圈的玄武岩浆底侵造成该区中下地壳岩石部分熔融, 并为其周围大规模成岩成矿提供热源和物质来源.      

南岭成矿带多尺度重力场及深部构造特征《地球科学——中国地质大学学报》征稿简则

利用小波多尺度分解方法分离不同深源尺度花岗岩侵入体的重力异常信息,结合视密度填图方法划分了5km、15km及25km深花岗岩体分布特征,并综合地震成像和大地电磁测深资料,对南岭花岗岩侵入体的赋存侵位、诱发热源以及成因模式等问题进行初步探讨.研究结果表明,以茶陵-郴州断裂为界,区内重力场和岩体构造呈明显分区,东南区岩体局部重力异常幅值较小,地表出露岩体较薄,岩浆沿着小通道上涌形成岩盖;西北区岩体局部重力异常幅值较大,侵位深度较深;区内大多数岩体侵位深度不超过25km;深部地球物理资料还揭示诸广山和猫儿岭地区15~25km附近存在大规模低密度、低速特征的陆壳重熔区;诸广山地区上地幔顶部存在低速、低阻熔体特征的软流圈上涌通道,推测来自软流圈的玄武岩浆底侵造成该区中下地壳岩石部分熔融,并为其周围大规模成岩成矿提供热源和物质来源.     

南北构造带天水、武都强震区地壳和上地幔顶部结构

利用两条相互垂直的高分辨地震折射/宽角反射剖面和相应的非纵观测的多个扇形剖面取得的人工地震资料, 研究天水和武都8级大震区的地壳和上地幔顶部结构和构造.二维剖面结果显示, 地壳沿垂向可分为上地壳和下地壳两大层.上地壳中部存在低速层, 层内介质速度比背景值低0.3~0.5km/s.莫霍面深度大约为46~48km.NE向的天水-武都剖面下地壳速度在横向上变化剧烈, NW向的成县-武山剖面, 在礼县以西, Moho面和C界面有被上涌物质改造过的迹象.三维速度成像显示, 在105°E附近, 从7至11km的深度范围内, 存在一条近NS向的断裂带, 在该带的两侧速度结构有明显的差异, 西侧为低速异常, 而东侧为高速异常, 这一近NS向的断裂带与二维剖面的下地壳深断裂在位置上很接近.该地区的几个8级大震均发生在105°E附近, 并且呈一近NS条带.      

新疆于田及周边地区地震活动性与重力异常特征

基于最新重力场模型对2014年于田M_s7.3地震震区的重力异常特征进行分析, 并应用Crust1.0地壳模型计算得到震区的深部构造形态, 结果显示: 震中位于地壳厚度陡变带上.同2008年于田M_s7.3地震相比, 震中虽位于不同位置, 但发震机制均与深部地壳结构变化密切相关.统计研究区内历史地震活动性与重力异常之间的关系, 发现震中的自由空气异常与地形存在明显的线性相关性, 而布格异常和均衡异常的结果则明显不同.进一步地分别计算不同重力异常的水平总梯度和线性信号, 结果表明: 重力异常梯度量与地形的相关特性更明显.研究表明: M_s7.0以上大震活动与重力异常之间具有明显的统计特性学, 这可能与重力异常反映的深部结构和壳内质量分布的不均匀有关.      

黔中—黔东南地区深部地质构造和“黔中隆起”重力异常初步解释

本文以布格重力异常中分离出来的区域重力异常为主要研究对象,结合黔中－黔东南地区的地质,物化探资料,提出了区内可能存在四条大断裂;首次揭示了“黔中地块”之下,有一个低密度体,可能酸性侵入岩体,又据他人建立的地壳３层重力理论模型,拟合该区区域重力场的变化,进一步证实这一地区地壳属于大陆型地壳的范畴等。     

汶川Ms 8.0级地震震源区地壳深部结构研究

2005年10月至2007年4月,我们在松潘-甘孜、龙门山地块布设的流动地震台阵观测剖面正好经过地震震源区映秀,这为研究地震震源区深部结构提供很好的机会.观测剖面自成都龙泉山,途经都江堰、卧龙,终止于新都桥,全长约400km,台站间距5～10km,34个流动宽频带地震仪共记录到该时间段内5.5级以上远震事件542个,大于等于6.0级为195个.利用该观测剖面记录到的远震P波波形资料,采用接收函数方法来研究汶川Ms8.0级地震震源区地壳深部结构,结合地震构造背景的分析,探讨引起这次地震的动力学模式,并由此认识汶川地震的孕育与成因机制.根据震源区地表破裂和余震分布及深部结构的综合分析,可以划出震源区下方的地震断裂带.主要研究结果表明:1)根据界面分布特征,发现松潘-甘孜地块及龙门山推覆体中在20～60km深度存在一个厚度约15～20km的低速中地壳,而四川盆地地壳内不存在低速层.该中地壳内的低速层,是引起中上地壳的推覆运动的滑脱层.2)Moho面自扬子盆地(36～42km)跨龙门山(50km)到松潘-甘孜腹地(62～65km)逐渐加深,跨鲜水河断裂又变浅(60km),说明横跨扬子盆地-龙门山-松潘-甘孜地块的该断裂带是地壳厚度的陡变带.该结果揭示了松潘-甘孜地块与扬子地块是碰撞接触模式,龙门山的推覆构造就是上地壳逆冲的结果.     

藏北羌塘盆地中部地壳低速层分布与动力学意义

为了调查羌塘盆地中部壳内低速层分布特征,对布设在羌塘盆地的TITAN-I宽频带地震台站所记录的远震波形数据进行接收函数分析,并引入时频域相位滤波技术改善接收函数信噪比,反演得到各台站下方100 km深度范围内的一维S波速度结构.结果表明,时频域相位滤波方法能够显著提高信噪比;羌塘盆地Moho深度为58±6 km,具有较高的泊松比值;中下地壳壳内低速层广泛分布,横向不连续,埋深在20~30 km,层厚6~12 km,剪切波速度为3.4±0.1 km/s;部分地区在埋深为10 km的中上地壳存在一层厚约4 km的低速薄层.羌塘盆地中下地壳壳内低速层是由于上涌的深部软流圈物质与下地壳发生大范围的接触,造成壳内及上地幔部分熔融引起的.     

汶川地区地震前后重力异常的变化特征

地震的发生往往伴随着能量的转换和物质的运移,物质运移最直接的体现是重力异常的变化。为了对比地震前后重力异常的变化,在垂直龙门山断裂带走向上布设了2条实测重力剖面,揭示物质的运移规律及地震发生的原因。布格重力异常在汶川地区升高了15×10-5 m/s2,而周围地区布格重力异常却减小了;说明汶川地区是应力集中区,且青藏高原物质在楔入龙门山时的通道是有一定范围的。通过地震前后均衡异常和上地幔物质引起异常的变化特征也可以得到上述结论,并能证明物质运移在上地幔也有发生的观点。其结果揭示了汶川爆发地震的原因以及地下物质的运移规律,并为地震的预报工作提供了基础性依据。     

接收函数方法获得的和田—拜城剖面壳幔图像

利用一个长750 km的宽频地震台阵所采集到的数据和接收函数方法,获得了横穿塔里木盆地的和田—拜城剖面的壳幔图像。和田凹陷、麦盖提斜坡、巴楚隆起、阿瓦提凹陷、塔北隆起、库车凹陷等地块及其边界断裂有清楚显示,各断裂均切穿岩石圈。地壳分为新近系—第四系沉积层、震旦系—古近系沉积层、上地壳结晶基底、中地壳低密度层、下地壳高密度层、下地壳低密度层等6个层。一般而言,各层的密度随深度增加而增加,但有两个层反常。中地壳的密度低于上地壳结晶基底,下地壳下部的密度低于下地壳上部。中地壳低密度层是一不连续的薄层,厚度3～8 km,深度约25 km。下地壳低密度层是一个连续的薄层,厚度5～10 km,深度约45 km。Moho面的深度在盆地北部为40～50 km,巴楚地块为35～55 km,盆地南部为55～60 km。岩石圈底面的深度为70～80 km。塔里木陆块的岩石圈地幔俯冲到西昆仑之下,但地壳并没有俯冲,地壳与地幔发生解耦。吐木休克断裂北侧的北塔里木地块变形微弱,麻札塔格断裂南侧的南塔里木地块变形强烈,两断裂之间的巴楚地块的变形以地壳的弯曲为特征。和田—麦盖提地块是一个整体但变形强烈。在其中识别出5个大的滑脱-推覆断裂面,造成下地壳地层叠覆和缩短,下地壳低密度层以隧道流的方式挤入中地壳。相比之下,沉积盖层几乎没有变形,说明南塔里木的强烈变形发生在震旦纪之前。     

Seismic tomography from local crustal earthquakes beneath eastern Rif Mountains of Morocco

We applied a tomographic method to image an aseismic strike–slip fault in North Morocco and found that the occurrence of earthquakes is not only controlled by the state of tectonic stress but also by material heterogeneity in the crust. We have constructed an integrated model of seismic, electric, magnetic and heat flow properties across northeastern Morocco primarily based on a tomography inversion of local earthquake arrival times. The seismic images obtained show a pronounced low-velocity zone at 5 km depth parallels to the Nekor fault, coinciding with an anomalously high conductive and low gravity structure, which is interpreted as a fault gouge zone and/or a fluid-filled subsurface rock matrix. Below 10 km depth, a weak positive velocity zone indicates that the fault gouge is stable. The seismicity and the seismic velocity results for the Al-Hoceimas region show that the concentrations of earthquakes are confined in the high velocity area. This anomaly is interpreted to be a brittle and competent layer of the upper crust that sustains seismogenic stress. On the eastern coast line of Morocco, we infer that a high density, high velocity body exists in the shallowest layers of the upper crust, probably formed by Miocene volcanic rocks.     

Tomographic imaging of hydrated crust and mantle in the subducting Pacific slab beneath Hokkaido, Japan: Evidence for dehydration embrittlement as a cause of intraslab earthquakes

We estimate detailed three-dimensional seismic velocity structures in the subducting Pacific slab beneath Hokkaido, Japan, using a large number of arrival-time data from 6902 local earthquakes. A remarkable low-velocity layer with a thickness of ~ 10 km is imaged at the uppermost part of the slab and is interpreted as hydrated oceanic crust. The layer gradually disappears at depths of 70–80 km, suggesting the breakdown of hydrous minerals there. We find prominent low-velocity anomalies along the lower plane of the double seismic zone and above the aftershock area of the 1993 Kushiro-oki earthquake (M7.8). Since seismic velocities of unmetamorphosed peridotite are much higher than the observations, hydrous minerals are expected to exist in the lower plane as well as the hypocentral area of the 1993 earthquake. On the other hand, regions between the upper and lower planes, where seismic activity is not so high compared to the both planes, show relatively high velocities comparable to those of unmetamorphosed peridotite. Our observations suggest that intermediate-depth earthquakes occur mainly in regions with hydrous minerals, which support dehydration embrittlement hypothesis as a cause of earthquake in the subducting slab.     

凤凰─茶陵地学断面重力异常机制分析

对凤凰─茶陵地学断面重力异常，根据爆炸地震测深资料，确定密度分层，用变密度水平梯形体构制剖面密度模型，计算理论重力异常和实测布格重力异常吻合较好。根据剖面密度模型，可以合理地解释布格重力异常。并将地壳划分为沉积盖层、变质岩层、麻粒岩层三层结构，分别计算三层的重力效应曲线及上地幔低密度体重力效应曲线。还计算了莫霍面起伏引起的重力异常曲线，分析了引起地壳重力异常的各种因素及特点。     

凤凰─茶陵地学断面重力异常机制分析

对凤凰─茶陵地学断面重力异常,根据爆炸地震测深资料,确定密度分层,用变密度水平梯形体构制剖面密度模型,计算理论重力异常和实测布格重力异常吻合较好。根据剖面密度模型,可以合理地解释布格重力异常。并将地壳划分为沉积盖层、变质岩层、麻粒岩层三层结构,分别计算三层的重力效应曲线及上地幔低密度体重力效应曲线。还计算了莫霍面起伏引起的重力异常曲线,分析了引起地壳重力异常的各种因素及特点。     

Deep Seismogenic Environment in the Southern Section of the Longmenshan Fault Zone on the Eastern Margin of the Tibetan Plateau and Lushan Ms 7.0 Earthquake

The 2,026 earthquake events registered by the Sichuan regional digital seismic network and mobile seismic array after the April 20 th,2013 Lushan earthquake and 28,188 pieces of data were selected to determine direct P waves arrival times. We applied the tomographic method to inverse the characteristics of the velocity structure for the three-dimensional(3D) P wave in the mid-upper crust of the seismic source region of the Lushan earthquake. The imaging results were combined with the apparent magnetization inversion and magnetotelluric(MT) sounding retest data to comprehensively study the causes of the deep seismogenic environment in the southern section of the Longmenshan fault zone and explore the formation of the Lushan earthquake. Research has shown that there are obvious differences in velocity structure and magnetic distribution between the southern and northern sections of the Longmenshan fault zone. The epicenter of the Lushan earthquake is located near the boundary of the high and low-velocity anomalies and favorable for a high-velocity section. Moreover,at the epicenter of the Lushan earthquake located on the magnetic dome boundary of Ya’an,the development of high velocity and magnetic solid medium favors the accumulation and release of strain energy. Lowvelocity anomalies are distributed underneath the are of seismogenic origin,The inversion results of the MT retest data after the April 20 th Lushan earthquake also indicate that there a high-conductor anomaly occurs under the area of seismogenic origin of the Lushan earthquake,Therefore,we speculated that the presence of a high-conductivity anomaly and low-velocity anomaly underneath the seismogenic body of the Lushan earthquake could be related to the existence of fluids. The role of fluids caused the weakening of the seismogenic layer inside the mid-upper crust and resulted in a seismogenic fault that was prone to rupture and played a triggering role in the Lushan earthquake.     

Deep Background of Wenchuan Earthquake and the Upper Crust Structure beneath the Longmen Shan and Adjacent Areas

By analyzing the deep seismic sounding profiles across the Longmen Shan,this paper focuses on the study of the relationship between the upper crust structure of the Longmen Shan area and the Wenchuan earthquake.The Longmen Shan thrust belt marks not only the topographical change,but also the lateral velocity variation between the eastern Tibetan Plateau and the Sichuan Basin.A lowvelocity layer has consistently been found in the crust beneath the eastern edge of the Tibetan Plateau, and ends beneath the ...     

最佳向上延拓高度的估计

提出根据两个相邻高度重力异常向上延拓值相关系数与高度的关系 ,以估计应用向上延拓分离区域及剩余重力异常的最佳向上延拓高度的方法。二维模型计算表明 ,不同高度的观测重力异常向上延拓值和观测面上区域重力异常值的互相关系数与高度的关系曲线 ,存在一个明显的极大值 ;这个极大值对应的高度 ,就是从观测异常中分离出这一区域重力异常所需要的最佳向上延拓高度。两个相邻高度重力异常向上延拓值之间的互相关系数与高度的关系曲线 ,存在一个明显的转折点 ,这个转折点对应的高度 ,就是所求的最佳向上延拓高度。应用本方法处理华南北部地区布格重力异常的结果表明 ,由于引起本区区域重力异常的地质因素 ,除了莫霍面及上地壳底面外 ,还受到本区广泛分布甚至出露的花岗岩的影响 ;所以为了从观测异常中分离这一区域异常所需要的最佳向上延拓高度为 2 0 0km ,小于莫霍面及上地壳底界面的平均深度。为了从观测异常中分离出由莫霍面引起的重力异常所需要的向上延拓高度 ,达到 15 0km。因此 ,应用本方法处理实测重力资料 ,必须首先了解引起区域重力异常的场源情况。     

1976年唐山大地震的孕震环境:密集地震台阵观测得到的结果

1976-07-28唐山地区发生了震惊中外的7.8级大地震。为什么在华北古老克拉通内部的唐山地区能够发生如此的大地震一直是一个令人费解的问题。是否会在唐山地区再次出现同样的破坏性地震值得认真研究。利用流动地震观测台阵数据和接收函数反演方法,我们研究了唐山地区60 km深度范围内的三维地壳上地幔速度结构。结果表明:(1)由活动断裂切割的唐山断块与周围介质存在明显差异,围限唐山断块的断裂均为超壳的活动断裂;(2)唐山大震区中上地壳具有明显的非均匀壳内低速体;(3)该地区壳幔界面表现为明显的断块式隆升,与两侧相比,唐山菱形地块下方的上地幔顶部异常隆起的高度达到10 km左右,下伏的上地幔具有异常的非均匀结构;(4)唐山大震区可能有幔源物质较大规模的侵入,形成了中、上地壳内的低速体。由于较已往的研究结果有更高的空间分辨率,我们得到了一些以往尚未发现的有关唐山地区深部结构的异常特征;(5)首都圈地区内破坏性地震发生的地点绝非偶然,它们均与其相应的深部构造背景密切有关,这为强震发生地点的预测提供了可能。根据本文结果,我们认为,1976年唐山大地震的主因源于上地幔的垂向运动变形及壳幔之间物质及能量的交换,区域水平向应力场为次要作用。这有助于解释为什么能够在我国华北古老克拉通地区发生7级以上强震,在唐山地区再次发生7级以上大地震的可能性值得给予进一步的研究和关注。