地震层析成像在华北克拉通地区的研究进展

综述了地震层析成像方法在华北克拉通地区的研究成果,探讨研究中存在的问题及其研究前景.近年来很多层析成像方法在该地区获得了高分辨率的地壳、上地幔的速度结构,为研究构造运动以及深部的动力学过程提供了线索与约束.许多研究针对发震构造以及华北克拉通破坏等科学问题做了深入的探讨.地震层析成像技术仍然面临很大的挑战.比如速度间断面...     

云南地区上部地壳结构和地震构造环境的层析成像研究

利用4条DSS丰富的测深资料,对云南地区上部地壳结构和地震构造环境进行了层析成像研究．成像结果显示,得到的速度模型与地表盆地、隆起与断裂有很好的对应关系,显示了与地表火山岩系相应的低速异常体．云南地区上部地壳横向不均匀性显著．结晶基底的深度一般为0~5 km．局部基底高于海平面,基岩直接出露地表,同时在一些大的坳陷处沉积厚度可达8~12 km．作为一级构造单元的昌宁-双江断裂可能切割不深,而红河断裂作为板块缝合线切割较深,有延伸到中下地壳的迹象．云南地区历史上的广泛的火山活动与现今中强地震的发生有紧密联系．有的地方尽管现今地表已不再有火山活动,但中下地壳活动并未停止,存在较大的应力作用．由于地表火山活动停止,来自中下地壳和上地幔的大部分能量得不到释放,而在有利的构造部位积聚,以及盆地水的渗透、其它流体的作用和外动力作用,可能是云南地区经常诱发中强地震的重要原因．     

2003年大姚6.2和6.1级地震前三维波速结构的演化

尝试在年度尺度上对云南地区地壳速度结构进行成像,以确定2003年大姚地震前三维地壳速度结构的演化,并对其发震成因的介质物性变化进行探讨.检测板分辨试验显示,在年度尺度上,大姚附近区域15km深度上节点解的分辨率在0.6左右;误差分析显示,在震源附近的误差(约0.02km/s)远小于速度变化的幅度(约0.15km/s).研究结果表明,大姚地震前震源区附近形成一条北北西向的高、低波速交界带,其走向与两次大姚地震震源机制解的走向以及通过余震精定位确定的断层走向基本吻合,且震源位于交界带的高波速一侧.此外,大姚地震震后在震源下方形成一低速体.本文得到的大姚地震前的波速结构演化可为探讨其孕震、发震条件提供约束.      

地震带与地震统计区关系探究

总结和分析了中国地震带划分的研究历史、目的和用途、划分原则、表现形式以及基本特点,指出地震带是以地震活动性区域划分研究为目的,它不同于概率地震危险性方法中的地震统计区的概念．文中对地震统计区概念及其演化历史进行了分析和论述,认为地震统计区与地震带在统计意义、物理内涵、层次性、划分规模的要求、对空间重叠的排斥性以及划分目的和用途等方面,均存在较大差异．现行工作中将两者不加区分地使用是不合适的, 一方面造成地震统计区未形成自身的适应概率地震危险性分析方法的划分理论,另一方面也造成以地震活动特征和地震孕育发生环境、机制研究为目的的地震带划分研究的停滞不前．文中最后指出,地震统计区划分是以地震带划分研究为基础,它产生并服务于考虑地震活动时空不均匀性的概率地震危险性分析方法,应将其与地震带概念加以明确区分,并加强其划分原则、理论和方法的研究．     

黑龙江省及邻区的地震分布与速度结构的关系

利用地震层析成像技术探讨黑龙江省及临区（44°～49°N,121°～131°E）地震的分布与速度结构的关系,指出地震分布在速度的过渡地带上,为地震预测提供较有价值的资料。     

华北北部地区地壳三维P波速度结构的双差地震层析成像

利用区域固定台站和华北科学探测台阵记录的10 461个近震事件的183 909个Pg波绝对走时和495 753个相对走时数据,采用双差地震层析成像获得华北北部(37.5°～41.5°N,111.5°～119.5°E)范围内的地壳三维P波速度结构模型。结果表明:研究区内各主要构造单元具有明显不同的速度结构特征,速度异常的走向与区域构造的走向一致,浅层速度图像很好地反映了地表地质和岩性的变化;重定位后的大部分地震集中在0～20km的深度上,主要位于低速区的内部或高速和低速区的交界部位;三河—平谷和唐山地震震源区中、下地壳的低速异常可能是流体的显示。结合前人成果和本文模型所揭示的深、浅结构,我们认为太平洋板块在中国东部之下的俯冲和滞留引起板块脱水、软流圈物质上涌等一系列过程,软流圈热物质到达上地幔顶部并沿超壳断裂上侵进入地壳,致使上地幔顶部和下地壳中的含水矿物发生脱水作用产生流体,流体继续上移造成中、上地壳发震层的弱化,从而导致大地震的发生。因此华北北部地区的强震活动,以及地壳结构的非均匀性应是与太平洋板块俯冲、滞留引起的深部过程密切相关的。     

区域-时间-长度算法及其在华北中强地震中短期前兆特征研究中的应用

引入并改进了区域-时间-长度算法（region-time-length algorithm），较之原来的定义更加强调了地震破裂尺度函数对VRTL的贡献，同时保证了震中距函数、时间函数及破裂尺度函数对VRTL影响的权系数相等．华北5级以上地震的回顾性预测研究结果表明，改进的RTL算法所得到的异常大多具有短期或中短期特征. 震前VRTL变化型态可分为两类:Ⅰ类具有相对完整的变化形态，大多呈现从0开始的上升——转折下降或下降——转折上升形态；Ⅱ类变化形态不完整，一般从0开始急剧上升或下降，无明显转折，主震发生在VRTL极值附近．VRTL上升表征地震活动水平相对于背景变化率的增高，意味着地震活动增强；VRTL下降则意味着地震活动相对于背景变化率的降低，在一定程度上表征了地震活动的平静．据此给出由RTL算法进行中、短期异常识别并粗略估计发震时间的方法. 该方法Ⅰ,Ⅱ类异常3个月内发震的R值评分分别为0.6及0.3左右， 6个月内的R评分分别为0.7及0.4左右．对特征时间跨度、特征距离、震级下限等对VRTL的影响, 以及其它一些实际应用中的重要问题进行了初步讨论．      

华北地震同日本地震的相关性

本文对比了1918—1976年发生的中国华北地震和日本列岛及其附近的较大地震,发现二者有比较好的对应关系。一般是,日本海沟先发生7—8级大地震序列,其后日本海西部发生h≥300公里的深源地震,最后我国华北地区发生M≥6的强烈地震。对1918年以来的十四个活动期进行了统计分析,得到复相关系数R=0.82,能够在很高的显著性水平上通过F检验。日本海沟地震约有30年左右的重复期。从1926年至今,日本海沟地震的活动中心向北漂移了3°—4°,与此同时,我国华北地震活动也以相同速率向北迁移。地震活动在时间和强度上的相关性、震中的相关迁移以及震源机制等方面的事实都表明,我国华北强烈地震可能受日本海沟板块俯冲运动的控制,上地幔中可能存在着某种物质流动的通道。     

AIC analysis of categorizing data for earthquakes and velocity structures in North China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅｉｓａｎｏｕｔｃｏｍｅｏｆｔｅｃｔｏｎｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｉｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｓｔｕｄｙｔａｒｇｅｔｓｏｆｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｓｔｓｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｄｅｅｐｇｅｏｌｏｇｉｃｓｅ...     

华北及邻区地壳上地幔三维速度结构的地震走时层析成像

利用华北及邻区475个地震台站的区域地震走时资料,反演了该地区的地壳上地幔三维P波和S波速度结构。地震走时的计算用近似弯曲射线追踪方法,三维速度模型的反演用LSQR算法。用检测板方法对走时数据进行成像分辨率分析,结果表明反演模型在水平方向上以0.5°×0.5°的节点分布,垂直方向上以1km、10km、25km、42km、60km为节点作网格划分是合理的。研究区域内,秦岭—大别造山带两侧的华北块体与扬子块体有不同的速度异常特征：华北块体地壳速度结构复杂,而扬子块体则相对简单。华北块体地壳内存在较明显的低速异常,而扬子块体则正常或高速异常。自中新生代以来华北块体地壳经历挤压到伸展的强烈变形,而扬子块体相对稳定。华北块体的构造活动依然强烈,表现为频繁的地震活动。华北地块地壳速度结构的主要特征是：①主要构造带（如燕山构造带、太行山山前构造带、汾渭构造带、郯庐断裂带以及秦岭-大别构造带）位于地壳上地幔的低速或高低速过渡区内;②在唐山及附近地区25 km、42 km和60 km深处连续的低速异常,可能意味着上地幔热的物质上涌,到达上地壳的下部后停止上升过程。     

华北地区大地震的长余震序列

作为活化的古老克拉通,华北地区的地震活动非常频繁。上世纪60年代以来,华北地区曾经发生了1966年邢台M7.2,1975年海城M7.3和1976年唐山M7.8等地震。2012年5月28日,在唐山地震震源区又发生了M4.8地震,引起了国内外地学界的广泛关注和争议。争议的焦点在于此次地震是1976年唐山地震的余震,还是唐山地区乃至整个华北地区新一轮地震活动开始的预兆。本文利用华北地区过去40多年的地震活动资料,研究了邢台、海城和唐山地区的地震活动。研究结果显示,邢台、海城和唐山地区过去30多年的小震活动明显高于这些地区大震前的地震活动及华北地区的背景地震活动,应是余震。同时由GPS资料计算的邢台、海城和唐山地区的地壳水平应变率也明显高于华北地区的背景值。这些小震活动和地壳水平应变率同时表明邢台、海城和唐山强震区的余震数十年后仍在持续。震后粘性松弛可能是华北地区长时间余震持续的主要原因。     

华北地区强震活动状态研究

华北地区历史强震活动频繁,但自1998年张北6.2级地震后至今6级以上地震平静近22年。大家对该区域未来6级以上地震危险趋势非常关注,且有不同观点。本文分析了该区6级以上地震活跃—平静周期性,运用小波变换技术对周期成分进行了定量计算;对比研究了活跃期与平静期之间的过渡阶段(本文称其为过渡幕)地震活动特点及其持续时间;从1999—2018年地震应变释放率与第Ⅲ、第Ⅳ活跃期、第3平静期和第Ⅳ活跃期内第3、第4平静幕的对比、平静幕持续时间的统计特征、当前华北地区显著的5级地震平静以及该区6级和7级以上地震前5级以上地震活动状态等方面进行了研究。结果显示,支持当前华北地区进入平静期的依据相对较多。     

Study on Short-Term Abnormal Characteristics of Geoelectric and Geomagnetic Data before Strong Earthquakes in the North China Region

INTRODUCTIONStrongearthquakeactivityrepresentsalarge scalecrustaltectonicmovementprocess .Intheprocessofearthquakepreparation ,thedistributionofthegeophysicalparametersintheearthquakepreparationareahasthecharacteroftemporalcontinuityandspatialdependencewithdifferentgeologicalstructures ,andhenceaseismicprecursoryfieldisformed .Affectedbythetectonicstressfieldandthestressfieldinthefocalarea ,theearthresistivityinthesourceanditssurroundingareaswillchangeintheprocessofearthquakepreparation .…     

华北地区强震活动特点研究

华北地区是我国的政治、经济和文化中心,也是我国地震多发地区之一。华北地区历史地震资料记载时间较早且较为连续,是研究我国强震活动的理想试验场。选取第三、第四活动期M≥6.0地震目录作为基础资料研究华北地区强震活动特点。首先探讨华北地区强震活动与活动地块、边界带的关系,然后从时间和空间上分析华北地区强震活动的轮回性阶段及其期幕活动特点,最后计算未来5年华北地区发生下一次M≥6.0地震的累积概率和条件概率。研究结果表明:①华北地区M≥6.0地震活动主要集中在活动地块的边界带,M≥7.0地震则全部发生在活动地块的边界带上,同时华北地区地震应变释放速率与边界带的构造活动速率呈线性相关;②第四活动期各活跃幕的能量释放均低于第三活动期,因此华北地区未来仍可能发生M≥6.0地震;③第三、第四活动期的主体活动区存在显著差异,且第四活动期的强震活动较第三活动期向东迁移;④在2020年年初发生第四活动期闭幕M≥6.0地震的累积概率为80%左右,而在2022年年底前发生M≥6.0地震的条件概率为50%。本研究可为华北地区地震大形势分析和中长期地震危险性预测提供重要参考。     

有关华北平原强震发震构造问题的讨论

文中讨论了近300年来发生在华北平原5次M≥7强震的构造特征及存在问题。其中包括对1966年邢台地震不存在地表地震断层的认识,对唐山地震的发震断层是西倾逆冲走滑断裂引发的问题,以及对1830年磁县地震和1937年菏泽地震发震构造环境的讨论。作者认为,当前在华北平原强震构造研究中存在诸多问题的主要原因,是对该区主要构造的晚第四纪活动状况不清楚,由此影响了华北平原强震构造标志的建立。如何在众多断裂中甄别出全新世活动的断裂,是开展华北平原未来强震危险性预测最有效的途径。     

The vP Velocity Structures of Sub-blocks in the North China Craton from Active Source Waveform Modeling and Tectonic Implications

We present the 1-D crustal velocity structure of the major tectonic blocks of the North China Craton(NCC) along 36°N based on synthetic seismogram modeling of long-range wide-angle reflection/refraction data. This profile extends from southwest Yan'an of central Shaanxi Province of China(109.47°E), across the southern Trans-North China Orogen(TNCO), the southwestern part of the North China Plain(NCP), the Luxi Uplift(LU) and the Sulu Orogen(SLO), ending at Qingdao City of Shandong Province, the eastern margin of China(120.12°E) along 36°N. We utilized reflectivity synthetic seismogram modeling of the active source data to develop 1-D velocity structures of the sub-blocks of the NCC. Our final model shows that the NCC crust varies remarkably among the tectonic units with different velocity structure features. Higher lower crustal velocity and Moho depth ～42 km is a major feature of the crust beneath southern Ordos Blockt. The TNCO which is composed of Lyuliangshan Mountains(LM), Shanxi Graben(SXG) and Taihangshan Mountains(TM) shows dominant trans-orogenic features. The NCP shows a dominant thickening of sediments, sharp crust thinning with Moho depth ～32 km and significant lower average velocity. The SLO and the LU shows a stratified crust, higher average velocity and crust thinning with Moho depth of ～35 km. Our model shows the coincidence between the deep structure and the surface geology among all the tectonic sub-blocks of the NCC.     

华北北部3次中强地震前的地电阻率异常变化

分析研究了华北北部地区近几年内发生的３次中强地震前后距其震中一定范围内的地电阻率异常现象及其特征。用地电攻关结果进行检验，效果较好。再次表明，地电阻率法是一种颇有前景的地震监测预报方法。     

用双差定位结果分析华北地区的地震活动

华北地区北部是阴山—燕山隆起区、 华北平原和太行山隆起的交界处, 区域内地震活跃, 北部有张家口—渤海地震活动带(张渤带), 西邻山西地震活动带。 本研究采用双差定位法对华北地区2006—2009年发生的地震进行重新定位, 结果显示, 近年来华北地区的地震主要集中在北部的张渤带上, 总体呈WNW向分布。 震源深度主要集中在0~20 km的中上地壳, 占地震总数的96.3%, 有大约57.5%的地震分布在10 km以上的地壳内。 张渤带东部的唐山地区是该地震带上地震最密集的地区, 地震分布与区域内的断层有密切关系。 华北平原中南部的邢台地区也是地震相对较密集的区域, 定位结果显示, 邢台地区的新河断裂可能深达Moho面, 在该断裂的下方可能存在速度异常体, 把邢台地区西南部的地震活动从空间上隔离成上下两部分。 沿新河断裂的地震分布出现异常, 在深度10 km处, 地震分布由北东向西南逐渐与上部的地震分离, 震源深度逐渐加深, 最深可达30 km左右。