南北地震带北段近期强震趋势研究

2008年5月12日汶川8.0级地震后,南北地震带可能进入新一轮的强震活跃期.从汶川8.0级地震以来ML≥5.0地震活动空间分布特征来看,近期南北地震带北段与中、南段存在较大差异.由南北地震带强震前孕震区中强地震活动特征,并结合当前5级地震活动情况,认为应同时关注南北地震带中、南段和北段的强震危险性.甘东南地区出现的4级地震空区被2011年2月23日迭部-岷县交界ML4.4地震打破后,2011年11月1日空区周边又发生了青川Ms5.4地震,表明该空区及周边地区的地震活动增强.类比1990年共和7.0级地震前的空区演化过程,认为甘东南地区存在发生7级地震的可能.结合对甘东南地区主要大型断裂7级地震复发周期的综合分析认为,需关注南北带北段毛毛山断裂和金强河断裂、香山-天景山断裂东段、黄河断裂灵武段、西秦岭北缘断裂、六盘山-宝鸡断裂和东昆仑断裂东段玛沁-玛曲段发生7级地震的可能.     

南北地震带地震活动特点及中期强震危险性研究

本文从区域地震活动分期,强震复发周期、未来强震震级计算、相邻区域活跃期的相关性、强震纬向迁移以及6级以上地震的自律关系等入手,研究了南北地震带各段地震总形势。根据历次强震前中强震活动图象研究得出的北段平静—大震,中段、南段平静—活跃—大震特点,寻找目前北段存在的平静区,中段和南段的背景性空区。结合近二年来存在的背景性地震条带,诱发前震分布及 b 值扫描等结果,判定强震危险区。文中还对各段强震可能发生的危险点提出了初步意见。     

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.     

南北地震带北段的地壳速度结构及其构造启示

收集和拾取了“中国地震科学台阵”探测项目在南北地震带北段布设的680个流动地震台站和中国地震台网217个固定台站所记录的地震事件的P波和S波初至到时,通过层析成像研究获得了南北地震带北段水平网格间距为0.33°×0.33°的地壳P波和S波速度分布。结果显示:在30 km深度上青藏高原东北部表现为显著的整体性低速异常,低速异常区向南延伸至龙门山断裂,以106°E为界线将秦岭造山带分为西侧的低速异常和东侧的高速异常,并沿银川—河套地堑向东北展布,向北穿过河西走廊,在阿拉善地块表现为低速异常,这可能暗示了青藏高原向东的扩展被较为坚固的四川盆地和秦岭造山带阻挡,而向北的扩展可能影响到了河西走廊至阿拉善地块,并沿银川—河套地堑影响到鄂尔多斯西北缘;在50 km深度上,阿拉善地块、祁连造山带东段显示高速异常,有可能是阿拉善地块向祁连东段下方俯冲所致。研究区内大部分地震分布在P波和S波高低速异常相间及速度剧烈变化的地区,M≥6.0强震几乎全部投影在30 km深度的低速异常区域内,说明强震发生的背景可能与地震源区下方的低速区有关。      

南北地震带强震迁移特征及其与南亚地震带的联系

南北地震带1500年以来7级以上强震迁移显示出3种方式:由北往南大致等时距的迁移、由南往北多样式的迁移和一个时段内全带范围内的成组强震群发活动。从以往100年的强震活动分析,南北地震带的活动还与从缅甸至印尼苏门答腊的南亚地震带强震活动相关联,前者的强震往往滞后于后者几月至数年发生。因此,2004年12月26日苏门答腊岛西面海里发生8·7级大地震后南北地震带发生强震的可能性不能忽视。南北地震带上述多种强震迁移活动特征既与印度板块向NNE的碰撞、俯冲过程有关,也与青藏高原与其东北缘稳定、坚硬的鄂尔多斯和阿拉善块体的相互作用有关     

南北地震带垂直形变速率梯度与强震活动研究

垂直形变梯度能够有效反映区域构造运动的垂直差异变化程度。 我们利用长时间段的水准资料结合GPS资料计算垂直形变梯度值, 计算结果显示垂直形变速率梯度的空间分布与构造分布具有显著的相关性, 南北地震带垂直形变速率梯度异常最显著区域在鲜水河断裂带、 龙门山断裂带和小江—则木河断裂带附近, 其次是青藏高原东北缘地区的庄浪河断裂带与冷龙岭断裂带交会区域, 2016年门源6.4级地震就发生在这一异常区域内, 但是从垂直形变速率梯度的高梯度区域分布来看, 在天祝至景泰一带也有发生强震的背景。 三大断裂交会区域是整个南北地震带构造活动最为强烈的区域, 应该注意该地区未来强震发生的危险性。     

南北地震带强震活动的时空关联现象探讨

对1970年以来南北地震带强震活动的时空关联现象进行了分析,两次地震连发引起的响应地震在震中和强度上具有“黄金分割数”特征,并与地震构造关系密切。     

南北地震带北段强震形变异常特征与预测指标研究

利用南北地震带北段及附近地区上世纪70年代以来的区域水准、跨断层短测线和90年代以来的GPS、流动重力等监测资料,结合地质构造和监测区发生的几次6级左右及以上震例,采用定性与定量相结合的方法分析研究了与地震有关的构造形变异常的基本特征及可能的机理,初步总结了基于这些不同尺度(类型)的构造形变异常进行强震中期预测的一些指标判据。     

南北地震带壳幔结构成像研究

<正>对地壳和上地幔的速度结构进行成像是研究地球深部结构及动力学问题的一个有效途径。南北地震带地区是青藏高原与相邻块体的过渡带,这里的地质构造十分复杂,地震活动频繁。在南北地震带地区进行壳幔结构成像研究,有利于提高对青藏高原及其与相邻块体相     

南北地震带北段强震破裂空段的地震危险性研究

综合活动构造与重要活动断裂带的历史及现今强震震源区或破裂分布等资料,南北地震带北段存在长期缺少MSge;7.0地震的破裂空段．为了考察这些空段的地震危险性,首先采用Burgers体黏弹介质模型,计算周围有记载以来的历史强震在空段引起的库仑应力动态演化;其次结合背景地震发生率,采用Dieterich模型分析历史强震对空段地震活动的影响,讨论了空段所在区域的地震发生概率．结果显示,南北地震带北段强震破裂空段的地震危险性程度自高到低依次是:东昆仑活动断裂带东段的若尔盖——九寨沟段、六盘山断裂带中南段空段、香山——天景山段裂中南段同心空段、天祝——大靖空段、西秦岭北缘断裂带中西段、西秦岭北缘断裂带东段．该结果可为南北地震带北段的地震危险性估计提供参考．      

Crustal velocity,density structure,and seismogenic environment in the southern segment of the North-South Seismic Belt,China

The southern segment of the North-South Seismic Belt in China is a critical region for earthquake preparedness and risk reduction efforts. However, limited by the low density of seismic stations and the use of single-parameter physical structural models, the deep tectonic features and seismogenic environment in this area remain controversial. Thus, a comprehensive analysis based on high-resolution crustal structures and multiple physical parameters is required. In this study, we applied the ambient noise tomography method to obtain the three-dimensional (3D) crustal S-wave velocity structure using continuous waveform data from 112 permanent stations and 350 densely distributed temporary stations in the southern segment of the North-South Seismic Belt. Then, we obtained the high-resolution 3D density structure through wavenumber-domain 3D gravity imaging constrained by the velocity structure. The low-velocity and low-density anomalies in the upper crust of the study area were mainly distributed in the Sichuan Basin and around Dali and Simao, while the high-velocity and high-density anomalies were primarily distributed in the Panxi region, corresponding to the surface geological features. Two prominent low-velocity and low-density anomalies were observed in the middle and lower crust: one to the west of the Songpan-Garzê block and Sichuan-Yunnan diamond-shaped block, and the other near the Anninghe-Xiaojiang fault. Combined with the spatial distribution of seismic events in the study area, we found that previous earthquakes predominantly occurred in the transition zones between high and low anomaly regions and in the low-velocity and low-density zones in the upper crust. In contrast, moderate-to-strong earthquakes mainly occurred within the transition zones between high and low anomaly regions and close to the high-velocity and high-density regions, often with low-velocity and low-density layers below their hypocenters. Fluids play a critical role in the seismogenic process by reducing fault strength and destabilizing the stress state, which may be a triggering factor for earthquakes in the study area. Additionally, the upwelling of molten materials from the mantle may lead to energy accumulation and stress concentration, providing an important seismogenic background for moderate-to-strong earthquakes in this area.     

中国华北和南北地震带北段8级大震发生的时间规律

用以25年为周期的三性分布拟合华北和南北地震带北段8级大震发生的时间分布,发现拟合较好,因之在今后预测8级大震时可作为参考。三性分布是指周期性、倍周期性和每个周期的黄金分割性组成的时间分布。     

历史大地震破裂区地震危险性的地震活动性定量分析—以南北地震带中北段为例

尽管地震空区理论在中长期地震预测中起着重要的作用,但大地震复发在时间上的丛集或非线性行为使得在中长期地震预测研究中依然需要同时考虑非地震空区的、历史地震破裂区的潜在大地震危险性。为了探索能基于观测资料分析的、鉴别历史地震破裂区（包括历史、史前地震破裂的地震空区）大地震复发危险性的技术方法,我们在南北地震带中北段挑选出8个具有不同离逝时间的历史大地震破裂区,分析这些破裂区现代地震活动性的量化特征,以初步探索判定潜在大地震危险性紧迫程度的地震活动性方法。结果主要显示,反映地震序列衰减状态的p值和反映地震活动率的a值与这些历史破裂区最晚大地震的离逝时间有较好的对应关系,但也有部分破裂区可能由于复杂的断层结构与运动性质,对应关系并不明确;反映构造应力积累状况的b值则难于反映离逝时间演化阶段的信息。b值的时间扫描结果显示,大部分历史破裂区的b值随时间演化平稳,但1879年甘肃武都8级地震破裂区的b值则表现为明显的涨落,并存在持续20年的降低趋势。对比分析认为,1933年四川茂县7.5级、1976年四川松潘-平武两次7.2级地震破裂区目前仍处于序列衰减期,不具备再次发生7级以上地震的背景;公元842年迭部7级地震破裂区北缘低b值的玛曲段比迭部段更具危险性;1879年武都8级地震破裂区的b值持续降低也可能反映该区处于新的一轮孕震期。     

龙门山断裂带多参数深部结构成像与地震成因研究

通过反演大量的纵、横波地震数据,获得了沿龙门山断裂带及周边区域的深部三维精细结构,结合前人二维大地电磁探测研究成果,提出龙门山断裂带地壳形变与深部速度结构和导电率不均匀性有关,探讨了2008年汶川和2013年芦山地震的诱发和产生与流体侵入及地壳形变的密切关系.本研究发现,2008年汶川地震发生在高速度、高泊松比和低电导率的区域,2013年芦山地震则位于高速度、低泊松比和低电导率的发震层.在上地壳中,四川前陆盆地的低速、低泊松比和低阻异常与松潘—甘孜地块的高速、高泊松比和高阻异常形成了鲜明的对比.在龙门山断裂带下方的两个低速和低阻块体,将龙门山断裂带分成南、中和北三段.我们的研究认为,这两个异常体与来自松潘甘孜地块的下地壳和（或）上地幔的局部熔融或流体侵入到龙门山断裂带的脆弱区有关.基于对汶川和芦山地震的余震分布特征及震源区的地震波速度、泊松比及电阻率参数分析,揭示了龙门山断裂带深部剧烈的地壳形变与流体应力积累对2008年汶川和2013年芦山地震的触发及其地震破裂过程具有重要的控制作用.

     

南北地震带震源机制解与构造应力场特征

南北地震带作为中国大陆地应力场一级分区的边界,其构造应力场的研究对理解大陆强震机理、构造变形和地震应力的相互作用具有重要意义.本文收集南北地震带1970—2014年的震源机制解819条,按照全球应力图的分类标准对震源机制解进行分类,发现其空间分布特征与地质构造活动性质比较吻合.P轴水平投影指示了活动块体的运动方向,T轴水平投影在川滇块体及邻近地区空间差异特征最为突出,存在顺时针旋转的趋势.南北地震带的最大水平主应力方向具有明显的分区特征,北段为NE向走滑类型的应力状态,中段为NEE—EW—NWW向的逆冲类型,南段为SE—SSE—NS—NNE向走滑和正断类型,在川滇块体的北部和西边界应力状态为EW—SE—SSE的正断层类型,表明来自印度板块的NNE或NE向的水平挤压应力和青藏高原物质东向滑移沿大型走滑断裂带向SE向平移的复合作用控制了南北地震带的岩石圈应力场.川滇块体西边界正断层类型应力状态范围与高分辨率地震学观测得到的中下地壳低速带范围基本吻合,青藏高原向东扩张的塑性物质流与横向边界(丽江—小金河断裂带)的弱化易于应变能的释放,在局部地区使NS向拉张的正断层向EW向拉张正断层转变.反演得到的应力状态基本上与各种类型地震的破裂方式比较吻合,也进一步验证反演结果的可靠性,可为地球动力学过程的模拟和活动断层滑动性质的厘定提供参考.     

The Migration Characteristics of Strong Earthquakes on the North-South Seismic Belt and Its Relation with the South Asia Seismic Belt

Migration of strong earthquakes （M≥ 7.0） along the North-South Seismic Belt of China since 1500 AD shows three patterns： Approximately equal time and distance interval migration from N to S, varied patterns of migration from S to N and grouped strong earthquake activity in a certain period over the entire seismic belt. Analysis of strong earthquakes in the past hundred years shows that the seismicity on the North-South Seismic Belt is also associated with strong earthquake activities on the South Asia Seismic Belt which extends from Myanmar to Sumatra, Indonesia. Strong earthquakes on the former belt often lag several months or years behind the quakes occurring on the later belt. So, after the occurrence of the December 26, 2004 Ms8.7 great earthquake off the western coast of Sumatra, Indonesia, the possibility of occurrence of strong earthquakes on the North-South Seismic Belt of China cannot be ignored. The abovementioned migration characteristics of strong earthquakes are related to the northeastward collision and subduction of the India Plate as well as the interaction between the Qinghai-Xizang （Tibet） Plateau and the stable and hard Ordos and Alashan Massifs at its northeastern margin.     

郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳速度结构

郯庐断裂带是我国东部规模最大的深断裂带.为了揭示该断裂带的深部结构,本文利用江苏、安徽、山东、上海和浙江地震台网记录的近震到时资料,对8700个地震事件重新精确定位,进而开展了多震相地震走时成像法反演地壳速度结构.通过分析郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区三维地壳速度结构图像,发现(1)研究区内不同构造块体具有差异明显的地壳速度结构,即下扬子断块总体速度偏低,华北断块速度高于下扬子断块,大别断褶带和苏鲁断块整体速度最高;(2)在上地壳5~15 km内苏鲁超高压变质岩带的P波速度明显高于其他地区,中地壳速度与周围区别不大,但下地壳该区域速度也较高;(3)在20~25 km深度范围内,30°N~36°N,115°E~124°E间显示为低速异常区,研究区内发生的中强地震与该低速异常区分布有较强的空间对应关系;(4)莫霍面总体呈现西深东浅,南深北浅的形态;(5)研究区内沿郯庐断裂带速度结构呈现分段性,反映了不同构造块体间的速度差异,郯庐断裂带具有明显的构造块体边界特征.     

南北地震带地震震源机制解和现今应力特征

基于CAP方法,使用地震波形资料,计算得到了2009年1月～2017年8月期间南北地震带及周边区域466个3.5级以上地震震源机制解。在补充收集1976年1月～2017年8月GCMT公布的259个4.5级以上地震震源机制解的基础上,分析了南北地震带地震震源机制解和应力特征。震源机制空间分布显示,不同断裂带、块体间表现出不同的震源机制空间分布特征,该特征与南北地震带不同段落活动构造性质基本吻合。作为青藏高原东边界的南北地震带,由于动力环境复杂,其内部P轴方向具有明显的差异性。这种差异主要表现为:南北地震带北段P轴呈NE向分布;龙门山断裂带及周边除NE段P轴取向为NW—NNW向外,其他地段P轴近EW向;川滇菱形块体内部P轴呈NNW向,而其西边界以西呈NNE向,东边界以东呈NW向,应力方向转换带的与川滇菱形块体边界基本一致。整体而言,南北地震带及近邻P轴方向由北到南发生了顺时针转动。     

新疆于田两次7.3级地震之后南北地震带Benioff应变比分布特征研究

In view of the correlation between tectonic activity and seismicity, the strong earthquake risk in the North-South Seismic Belt aroused wide concern after the 2014 Yutian Ms7. 3 earthquake. Using the seismic catalog of the China Earthquake Networks Center, the Benioff strain ratio in the North-South Seismic Belt is calculated in 30 days before and after the March 21, 2008 and February 12, 2014 Yutian Ms7. 3 earthquakes. Results show that in a year after the 2008 Yutian Ms7. 3 earthquake, M 〉 5. 0 earthquakes all occurred near the high strain ratio area or the junction between the low and high strain ratio areas, the activity of strong earthquakes obviously coincides with the high strain ratio area, which indicates that these areas have a higher stress level. The Yutian earthquakes promoted the release of small earthquakes in the high stress areas. This research is of certain indicating significance to the study of subsequent strong earthquakes of this region.     

强震前大小地震比例关系及在地震预报中的应用

针对目前广泛使用的b 值对资料要求较高的缺陷, 利用贝叶斯判别准则, 计算强震前中小地震数比p 值的方法, 计算了西北地区6 级以上地震前中小地震比例的变化情况, 结果表明该值与6 级以上地震有明显的对应关系, 地震一般发生在p 值高值异常区, 说明该方法对西北地区6 级以上地震有一定的预测意义, 同时对p 值的物理意义进行了探讨。