2022年青海门源MS 6.9地震后祁连山地震带活动趋势分析

<正>1研究背景据中国地震台网测定,2022年1月8日青海省门源县发生MS 6.9地震,震源深度10 km,震中位于(37.77°N,101.26°E),震源机制为走滑型,是继1986年8月26日和2016年1月21日2次门源M_S 6.4地震之后该区发生的又一强震。此次地震发生在祁连山地震带中段,区域构造位置地处青藏高原东北缘冷龙岭断裂、托莱山断裂和肃南—祁连断裂的阶区部位。现场考察发现,发震构造应为冷龙岭断裂和托莱山断裂之间阶区中发育的道沟断裂。青藏高原东北缘历史上发生多次7级及以上地震,其中1920年以来发生3次7.5级及以上大地震,     

水下节点地震仪在陆地主动源探测中的应用

主动源激发的精确时刻非常重要,为了获取更加精确的激发时刻,我们通过在刘家峡主动源调试安装水下节点地震仪观测系统,记录激发数据。实验证明,该水下节点地震仪观测系统能够清晰记录到气枪震源激发信号。同时对平静时观测数据进行背景噪声分析,噪声功率谱密度低于NHNM噪声曲线,各分项背景噪声值小于-120 dB,与岸边架设仪器背景噪声进行比较,水下地震仪记录噪声略高于岸边陆地地震仪噪声,这可能与水浪、风以及船舶航行等有关。对激发数据进行频谱分析,优势频率在2～8 Hz范围内,与前人研究结果一致,可以作为刘家峡主动源激发信号记录的参考台之一。水下节点地震仪在陆地主动源探测中的应用,将对提高气枪主动源观测精度以及气枪主动源地震监测系统建设和数据处理有一定的价值。     

青藏高原东北缘M_s≥6.0强震活动特征及未来形势研究

2013年7月22日甘肃岷县漳县6.6级地震打破了青藏高原东北缘地区自2003年以来近十年的6级平静,该地震的意义及该区未来震情发展受到了地震学家的关注.本文运用Morlet小波变换分析了1875-2013年青藏高原东北缘MS≥6.0强震活动的周期特征,结果表明该区强震存在2～3年、8～10年、25～30年等尺度的显著周期;1977年以来青藏高原东北缘地区强震活动频度虽然正常但活动强度处于一个相对较低的阶段.在讨论了岷县漳县6.6级地震的发震背景基础上,认为该地震在青藏高原东北缘强震活动长时间较弱的背景下发生,可能是该区强震活动强弱的一个拐点,未来该区强震活动的频度与强度有增加的趋势.研究结果对该区震情跟踪工作有一定的参考价值.     

基于气枪源信号的数据处理与传播特性研究

区域尺度地球浅部结构、状态和介质变化研究是天然地震学和勘探地震学共同关注的问题。探索适宜于大陆浅部区域尺度地下结构探测与介质物性变化监测的新型人工震源,构筑地震雷达平台,向地下主动发射地震波,将为深部油气资源利用、浅部地球动力学、城市地球物理学和防震减灾事业等提供重要工具。目前,对地下介质进行动态变化测量的适用的主要震源包括相似地震、背景噪声、人工震源和其他非常规震源。而在天然源方面,大地震时空分布不均,相似地震数量有限,地震背景噪声源需长时间叠加才能获取稳定信号且源存在季节性变化,三者对于变速变化测量时空分辨率与精度较低。在人工震源方面,传统炸药震源适用受限,连续震源等因释放能量低,不适宜进行区域尺度大陆浅部探测与监测研究。为寻找适合的理想震源,我们通过一系列野外实验探索对多种人工震源进行了测试筛选,最终选定具有绿色环保、高效、重复性好等优点的海洋勘探气枪震源作为探测震源,并成功移植到陆上有限水体激发。本文结合区域尺度大陆浅部结构探测和监测这一核心目的,以历次非调谐大容量气枪阵列激发实验为基础,围绕探索发展新的探测与监测方法,对气枪主动源探测技术中的相关信号处理与波场传播问题进行了研究。本论文的主要工作包括以下几个方面:(1)全面回顾、认识陆上大容量气枪震源。在全面回顾总结海洋气枪震源的发展历史、技术原理和气枪激发理论发展进程与研究成果的基础上,讨论了海洋气枪震源与陆地气枪震源的差异。陆上大容量气枪震源是气枪阵列与有限水体环境耦合的结果,固液界面的存在是陆上水体气枪源的关键特征。陆上水体气枪震源涉及气泡振荡理论、气-液和液-固界面的物质耦合、水体边界条件、地震波传播等复杂机制,受多种因素影响,是气体-流体-固体三相耦合的物理系统。其次详述了多年来陆上水体大容量气枪震源激发实验,总结了气枪源在研究区域尺度介质变化测量和探测中的独特优势。陆上不同水体中气枪信号模拟和实际激发效果的对比表明,影响气枪激发效果的主要因素包括气枪枪体(类型、容量、同步性)、工作条件(激发压力、沉放深度)和水体条件(水位、水体形状、水体大小)。对不同相关激发条件影响的探讨总结,有利于加深对陆上气枪震源的震源特性的认识,改进激发环境的设计与评价,获得更好的激发条件。(2)主动源数据自动筛选方法。介绍了噪声对于主动源信号叠加处理的影响,并提出了一种利用信号记录中噪声特征的主动源数据自动筛选方法——RMS筛选法。在气枪震源信号处理过程中,多次小能量激发叠加等效于一次大能量激发和利用干涉获取走时变化来成像介质变化的处理方式,决定了对叠加技术的需求;地震信号发射台的大规模激发和台阵的发展积累的海量气枪信号数据,催生了对于气枪信号自动化处理的要求。不同气枪发射台实际信号处理证实RMS筛选后叠加效果明显优于传统叠加方法,更能压制强背景噪声的干扰,可有效提高信噪比。RMS筛选叠加数据剖面显示,宾川台信号传播距离由250 km增至350 km,呼图壁台由500 km左右增加至1000 km,张掖台信号探测距离由300 km提高到了近500 km。(3)气枪震源波场信息传播特性研究。利用已建立并在持续运行的3个以大容量非调制气枪阵列为震源的固定地震信号发射台数据对气枪震源信号传播过程中的一系列问题进行了研究。研究内容包括发射台信号特征、气枪信号能量空间分布、利用主动源信号中Pn波震相研究气枪信号的衰减与几何传播、发射台配套台网的噪声水平分析等内容。研究气枪源信号波场传播影响对于深入理解陆上水体气枪源激发机理,探索不同区域的潜在应用有重要作用。发射台周边台站速度记录分析显示,气枪源激发在近源参考台记录均在106 nm/s量级,其中呼图壁台产生的信号振幅最强。各发射台信号强度在40 km左右及已降低至100 nm/s左右,接近背景噪声水平。宾川台信号的衰减最快,原因可能是由于云南地区地质结构复杂,几何传播衰减值较其他地区大,而品质因子Q值更小。信号能量空间分布显示各发射台气枪震源辐射图样基本满足几何扩散分布,但呼图壁台南部台站接收台站信号较弱。台站背景噪声水平分析显示,在气枪优势频带2~10 Hz范围内宾川台周边台站噪声水平普遍在–130 d B左右,仅部分台站背景噪声值较高。宾川台周边台站动态环境噪声水平明显低于呼图壁流动台20 d B左右。     

青藏高原北部地区地震统计区的划分及其地震活动特征

正地震统计区的划分是研究地震活动性的重要前提和基础,通过对青藏高原北部地区构造地质背景的分析,依据地球物理特征和强震活动特点,来讨论和划分地震活动统计区,研究地震活动趋势。1地震统计区的划分结果和基本特征(1)祁连山地震统计区。该区控制地震活动的主要断裂为祁连山北缘断裂和海原断裂带。     

青藏高原东北缘强震数值模拟

<正>青藏高原东北缘强震活动频繁,过去百年时间里在该地区共发生了18次7级以上强震。以青藏高原东北缘为主要目标建立3D黏弹性有限元模型,研究系列强震发生后应力场的演化过程,尝试为地震预测研究提供一种具有力学含义的辅助支撑技术。     

深地震反射剖面揭示的海原断裂带深部几何形态与地壳形变

由于活动的青藏高原不断的隆升和推挤作用,在西南向东北的推挤作用和周缘块体的阻挡以及东北缘内部块体挤压形变的作用下,形成了多个走向不同的青藏高原东北缘构造体系.新生代构造变形和地震活动强烈,区内分布多条大型深断裂带.海原断裂是青藏高原东北缘发育的弧形活动断裂带中规模最大、活动最为强烈的一条左旋走滑型断裂带,是重要的大地构造区边界,也是控制现今强震活动的活断层.本文利用2009年完成的高分辨率深地震反射剖面的北段资料,对其进行初步构造解释,揭示出海原断裂带的深部几何形态和其两侧地壳上地幔细结构.结果显示海原断裂并不是简单的陡立或者较缓,其几何形态随着深度变化.在海原断裂之下的Moho并未错断的反射特征显示海原断裂并不是直接错断莫霍面的超壳断裂.海原断裂带及两侧岩石圈结构和构造样式的研究为探讨青藏高原东北缘岩石圈变形机制提供地震学依据.     

青藏高原东北缘强震前兆特征研究——流动重力方法

通过整理和解剖青藏高原东北缘地震重力观测资料,分析研究了青藏高原东北缘重力场时空变化及其与地震活动的关系,研究了强震孕育发生过程重力异常特征及震后异常效应。     

西秦岭北缘断裂带土壤气定点监测与初步结果分析

根据前人对西秦岭北缘断裂带上历史地震及古地震复发周期和离逝时间等的综合研究,得出该断裂存在发生强震的较大潜在风险,因此加强对该断裂现今构造活动的定点监测和地震预测预报具有重要现实意义.据此,根据断裂逸出气体测项剖面浓度分布(变化)特征,在西秦岭北缘断裂带(天水段)上新建3个断层土壤气连续观测站,开展断层气(H2、CO2...     

多种地震方法探测青藏高原东北缘地壳上地幔结构的研究进展

青藏高原东北缘地区在地形上处于青藏高原隆起区的东北边缘,青藏高原块体、鄂尔多斯块体和阿拉善块体交汇于此,是整个高原向大陆内部扩展的前缘部位,也是其最新的和正在形成的高原重要组成部分.区域内新生代构造变形和地震活动强烈,是研究青藏高原隆升、构造变形,探讨强地震发生的深部环境的最佳场所.为研究青藏高原东北缘地壳上地幔深部结构构造特征,近些年来开展了大量的地球物理探测工作.笔者收集了近三十年来在青藏高原东北缘展开的人工地震和天然地震观测工作,综合论述了人工源地震探测方法和天然地震成像方法(主要包括接收函数方法、地震层析成像方法、SKS剪切波分裂分析等)的发展和不同地震探测方法所取得的关于青藏高原东北缘壳幔速度结构、莫霍面形态、地壳上地幔各向异性研究等所取得的成果,总结分析了青藏高原东北缘地壳上地幔结构特征方面已达成的的一致观点以及有待进步一研究之处,并对比分析了不同方法之间的差异之处.     

祁连山地震带小震活动增强指标提取与预报效能分析

总结2015年以来、2010年以来和1980年以来祁连山地震带活动增强指标,得到祁连山地震带5年、10年以及40年尺度的小震频度预报效能。祁连山地震带M_L2.0以上地震月频度持续增强的异常出现时间在3个月以上,异常出现后1~3个月,祁连山地震带及边邻地区发生5级以上地震以及青藏高原东北缘发生6级以上地震的概率较高。作为短期预报指标,祁连山地震带的地震活动增强对甘肃及边邻地区的地震预报工作具有重要的指示意义。     

西秦岭北缘断裂带断层气浓度空间分布特征与强震危险性分析

以西秦岭北缘断裂带不同段断层气Hg、Rn浓度空间分布特征分析为基础、通过对历史大震背景、现今地震活动影像以及b值空间分布特征的对比分析,从地球化学的角度,对西秦岭北缘断裂带不同段落的活动习性进行深入探讨,并识别出该断裂带潜在大震危险区段。可为未来地震趋势判定及震情跟踪提供重要的基础资料。     

甘肃及邻近地区的地壳应力场

本文利用40个地震震源机制解和3个小震综合解研究了甘肃及邻近地区的地壳应力场。结果表明,由甘肃西部到东南部,主压应力方向由北40°东逐渐变为北90°东,P轴仰角大多小于30°,其水平方向垂直于青藏高原东北边缘。反映了该区的力源主要来自于印度板块与欧亚板块的碰撞。一些地区局部应力场的变化对研究断层活动有重要意义。     

Crustal structure of northeastern Tibet inferred from receiver function analysis

Sponsored by National Science & Technology Committee, the cooperation between China Academy of Geoscience and Institute of Geophysics and Tectonics, University Joseph, France conducted a lithospherical experiment using 40 Minititan 3-component and 13 CEIS 1-component seismometers along the road from Gonghe to Yushu in Qinghai Province during 5 months after June, 1998. The interested area is on the north of Bangong- Nujiang fault, the east of Qaidam basin, the south of Center Qilian fault and the west of Longmenshan fault. And the profile across most tectonic parts of Eastern Tibet such as Southern Qilian, Eastern Kunlun fault, Bayan Har terrane, Jinshajiang suture (Figure 1), which is the first seismological profile across Eastern Tibet (Qinghai-Tibet) and will be beneficial on the comparison with the results of its center parts, especially on the understanding of the effect of the thousands-kilometer-faraway collision between Eurasia Plate and Indian Plate on the uplifting of south and north part of Eastern Kunlun fault, and on the thickening of crust and the feature of deep structure of Qilian mountain on the north of Tibet Plateau.     

2014年2月12日于田7.3级地震对青藏东北缘地震活动的影响分析

首先, 利用“中国地壳运动观测网络”和“中国构造环境观测网络”截至2013年的GPS区域站观测资料, 结合地质构造, 简要分析了2014年2月12日新疆于田7.3级地震前大区域地壳水平运动变形背景; 接着, 对青藏块体东北缘地区GPS和精密水准两种不同类型资料反映的地壳运动变形与应变积累状态进行了对比分析研究; 最后, 结合地震活动动力环境, 研究和探讨了于田7.3级地震的发生对青藏块体东北缘地震活动的可能影响。 我们认为, 此次于田7.3级地震发生在近年来中国西部边邻强构造活动环境和内陆地壳强烈差异运动显著的背景下, 同时也是青藏块体及其边缘构造应力场较强的时段; 于田7.3级地震左旋走滑错动和应力传递, 可能会加速青藏块体东北缘具有高应变积累的构造断裂部位(尤其是祁连山构造带、 西秦岭以南的甘青川交界)破裂释放。     

2016年青海门源MS6.4地震震前应变积累及同震变形特征

2016年1月21日青海省门源县发生了M_S6.4地震, 发震断裂为冷龙岭北侧断裂, 震中位置与1986年门源6.4级地震相同。 本文收集了本次地震震中及其周边区域1999—2015年GPS观测资料, 解算了GPS速度场、 跨断裂连续观测站基线时间序列和应变率场。 结果显示, 祁连山断裂带为一条宽度约60 km的连续变形带。 在断裂带南侧地壳运动以顺时针旋转为主, 运动量值没有显著差异; 跨过断裂带到达其北部之后, 地壳运动量值明显减小, 显示出该断裂带的强烈活动特征。 冷龙岭断裂左旋走滑速率为6.17±0.41 mm/a, 挤压速率为1.83±0.38 mm/a, 断层闭锁深度为22.1±3.1 km。 利用GPS连续观测站数据解算的地震同震位移显示, 震中西南侧26.8 km处的青海门源(QHME)测站记录到了明显同震位移, 其水平运动方向为北东向, 与逆冲为主的震源机制解一致。     

通渭温泉水汞映震能力讨论

分析了通渭温泉水汞的观测资料,对该泉水汞的映震能力做了讨论和分析。分析结果表明,该泉水汞异常与中强地震的对应率很高,主要为中短期趋势性异常,范围主要为甘肃中部地区(祁连山中东段地区),对附近地区的(100km左右)中小地震也有较高的对应率,为单点或多点突跳异常。     

东昆仑断裂带地震复发间隔及地震危险性

东昆仑断裂带是青藏高原东北部一条重要的活动断裂, 构成了巴颜喀拉块体的北边界。 根据阿尼玛卿山两侧滑动速率和历史地震的差异, 将断裂带分为东西两个部分。 滑动速率由西向东递减, 近百年的历史地震产生的破裂基本覆盖了西部和东部的一部分。 随着巴颜喀拉块体周缘强震的持续发生, 作为块体北边界的东昆仑断裂带的地震空区及地震潜势研究变得更加重要。 近些年通过对东昆仑断裂带不同段的研究得到了较多的滑动速率和古地震序列数据, 为评价断裂带未来百年地震危险性提供了有利条件。 利用NB模型中的对数正态分布方法, 得到了东昆仑断裂带在未来100 a的发震概率, 研究表明, 东部(玛曲段)发震概率相对较高, 需要进一步关注。     

2019年甘肃张掖M5.0地震余震序列重定位

本文使用祁连山主动源台网和甘肃省数字测震台网记录到的地震资料,应用双差定位方法和遗传算法对2019年甘肃张掖M5.0地震及其余震进行重定位,获得了30个地震事件的重定位结果,双差定位显示主震位置为38.502°N,100.254°E,震源深度14.7 km。重定位结果显示余震分布在昌马—俄博断裂,较为集中,震源深度主要分布在5～15 km范围内,余震序列沿SW—NE向空间分布。     

2022年门源MS6.9地震震区三维速度与发震机制研究

2022年1月8日,青海省门源县发生M_S6.9地震。使用青海、甘肃等区域数字台网所观测到的2009年1月1日—2022年2月8日间青海门源及周边地区(36°～39°N,101°～104°E)14 869次地震事件的地震观测资料,基于双差成像(TomoDD)方法进行重定位分析,结果表明：门源及周边地区地震震源深度较浅,主要集中在5～15 km深度范围,其中10 km附近分布最多。推断该深度区域为门源及周边地区的主要孕震区。基于地震重定位结果和主震区三维速度结构分别对2016年门源M_S6.4地震和此次地震序列的发震机理进行分析对比,发现两次地震都位于高速异常体边缘,速度结构与断裂、地震序列吻合较好。2022年门源地震位于高速体的西端末梢位置,是该高速体受青藏高原东北缘顺时针应力作用导致的滑动产生的走滑型地震。