南北地震带北段的远震P波层析成像研究

本文利用“中国地震科学台阵”探测项目在南北地震带北段布设的678个流动地震台站在2013年10月至2015年4月期间记录到的远震波形数据,经过波形互相关拾取到473个远震事件共130309条P波走时残差数据,通过远震层析成像研究获得了该区（30°N-44°N,96°E-110°E）下方0.5°×0.5°的P波速度扰动图像.结果显示,研究区下方P波速度结构显示强烈的不均一性和显著的分区、分块特征.岩石圈速度结构具有显著的东西差异：祁连、西秦岭和松潘甘孜地块组成的青藏东北缘地区显示明显的低速异常,而属于克拉通性质的鄂尔多斯地块和四川盆地则显示高速异常,表明东部克拉通块体对青藏高原物质的东向挤出起到了强烈的阻挡作用.阿拉善地块显示出弱高速和局部弱低速的异常并存的特征.阿拉善地块西部显示低速异常,而东部与鄂尔多斯相邻的地区显示高速异常,可能表明该地区的岩石圈的变形主要受到青藏高原东北缘的挤压作用.在鄂尔多斯和四川盆地之间的秦岭下方100~250 km深度上表现为明显的低速异常,表明该处可能存在软流圈物质的运移通道.鄂尔多斯北部的河套裂陷盆地下方在100~500 km深度内低速异常表现明显,说明该区有深部热物质上涌且至少来源于地幔过渡带.青藏东北缘上地幔显示低速异常且地幔过渡带中出现明显的高速异常,这种结构模式暗示了在青藏高原东北缘可能发生了岩石圈拆沉作用,而高速异常体可能是拆沉的岩石圈地幔.

     

南北地震带北段硅热流值

本文根据C.A.Swanberg和P.Morgan提出的利用地下水中二氧化硅达到平衡状态时的温度与实测的大地热流值之间的经验公式,计算了南北地震带北段的硅热流值,并作出了硅热流值等值线图。研究结果显示了该地区的硅热流值整体上属于中等正常值,其高值区属于弱正异常。本文还讨论了硅热流值与地质构造的关系。     

南北地震带北段深部构造特征

本文利用重力资料,采用单层地壳模式反演南北地震带北段的地壳厚度.根据艾利均衡假设,进行均衡补偿归算.编制莫氏界面图和11均衡异常图.根据地壳构造特征,划分六个地壳构造区.对天水-文县间立交构造格架进行初步的探讨.结合历史地震资料,讨论了地壳构造、均衡异常与地震的关系.     

南北地震带北段现今地壳应力场讨论

本文根据1970～1983年间南北地震带北段(松潘至五原)的强震、中强震、小震震源机制以及分区小震综合断层面解综合判定了该带的分区主压力方向,并对总的构造力源进行了讨论。此外根据中强地震的余震区分布和宏观极震区长轴确定了该带发震断层的优势方向,由此讨论了南北地震带北段现今构造运动的特点。     

南北地震带南北段地震迁移现象

对1990年以来南北地震带南段发生的Ms5．0以上地震和北段发生的慨4．5以上地震的迁移现象进行分析。结果表明,在南北地震带南、北段发生的中强地震具有呼应现象,且呈现一定规律,即大致以30°N线为基线对称分布。通过对震源机制的对比分析,发现南段和北段的地震类型不一致,可能与不同的地质构造和作用力有关。     

近年来南北地震带北段地壳运动特征

南北地震带北段构造活动强烈,强震频发。近年来地震活动有增强的趋势,震防形势严峻。利用GPS速度场、跨断层速度剖面以及基准站基线时间序列数据,分析了近年来南北地震带北段地壳运动的动态特征。结果表明,祁连山断裂具有较高的应变积累;六盘山断裂存在闭锁,静宁、平凉、陇西以及定西地区闭锁程度较深;2004—2009年六盘山断裂闭锁程度加深。2009—2013年与1999—2004年、2004—2009年相比,南北地震带北段地壳运动减弱,且呈现出一些特征:1)祁连山断裂—海原断裂—六盘山断裂附近减弱较显著;2)祁连山-海原断裂以北区域较以南区域减弱显著,造成了2009—2013年祁连山断裂挤压逆冲变形增强以及祁连山断裂和海原断裂带左旋剪切变形减弱;3)六盘山断裂西侧50km以西区域较以东区域减弱显著,导致六盘山断裂2009—2013年闭锁范围扩大到断裂带附近100km以内,而此前六盘山断裂的闭锁范围在断裂带附近50km内。GPS基线时间序列分析还显示银川地堑正在持续拉张,且西部拉张强度强于东部。     

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.     

南北地震带北段近年地壳水平运动

采用中国地震局陆态网络数据,解算并对比南北地震带北段速度场、速度投影、基线时间序列。对比发现：①各点速度矢量呈顺时针旋转;②相对于鄂尔多斯块体,2011-2015年银川地堑各站（银川、盐池、中卫、海原等）沿NNW方向扩张;③祁连断裂表现为左旋剪切和逆冲挤压,2013年起闭锁加强;海原断裂表现为稳定的左旋和逆冲,2013年起剪切加速;六盘山断裂表现为持续并放缓的逆冲和较弱的右旋;西秦岭北缘断裂带西段呈高速且放缓的逆冲以及高速但低应变累积的左旋,东段保持高速稳定的左旋和持续逆冲。     

南北地震带北段及其两侧断层现今活动性

分析了南北地震带北段及其两侧跨断层流动形变资料，研究了各断裂带的活动水平、动态过程及其与强震的关系。结果表明，南北地震带北段及其两侧现今断层平均垂直活动速率为0.19mm/a，断层活动处于第四纪以来较低水平；区域断层活动增强是强震发生的重要标志之一；强震前断层异常活动存在由外围向震中迁移的特征；南西华山-六盘山断裂带为近年可能发生强烈地震的地区。     

南北地震带北段地温场的初步探讨

本文利用39个地温梯度值及估算的热流值讨论了本区地温场的分布特征。并求取了居里等温面。结果表明:(1)全区平均地温梯度为3.2℃/100m,平均热流值为1.5HFU;(2)居里面的深度为14—34公里,强震主要发生在居里等温线的梯度带上。最后就地温场与地震的关系做了初步分析。     

南北地震带北段速度结构与电阻率特性

建立了南北地震带北段下地壳部分熔融几何形状和分布的模型。熔融的几何分布和连通性由以下3个因素决定：①熔融的位置;②熔融所占总体积的比例;③固－固和固－液界面的最小自由能。熔融形状有薄版形、管道形和椭球包体形。用此模型计算出含有部分溶融岩石的体积、剪切弹性模量和电导率的一般表示式。选择参数并计算出南北地震带北段下地壳的Vp、Vs和电阻率ρs值,即在鄂尔多斯地台下地壳的速度为Vp ≈6.71km/s,Vs≈3.96km/s,电阻率为上百至几百欧姆米。而在祁连、秦岭褶皱系下地壳速率Vp约为6．4～6.6km/s,Vs约为3．72～3．89km/s,电阻率为几至几十欧姆米。数值模拟的结果与地球物理反演结果基本相符,并进行了定性的构造解释。用一个模型对下地壳中的速度特征与电性特性进行了联合数值模拟,说明了此模型在解释下地壳中的Vp、Vs和ρs的有效性。     

南北地震带北段地震大形势的初步分析

本文所讨论的南北地震带北段大致范围为甘肃武都到宁夏石咀山和青海民和到陕西宝鸡地区,即北纬33-39度、东经103-107度。从历史上看,本区强震既有与华北强震共起伏的现象,也有与南北带中、南段强震相呼应的事实。然而本世纪六十年代以来,该区没有参与华北和西南地区的强震活动高潮而仅有中等地震活动(图1)。近七年来,全国强震活动和缓,未来成串强震是否会转移到本区有关地区又是一个现实问题。前者涉及到对过去地震予报实践中“虚报”的反省,后者是为了防止另一个极端即“漏报”问题。由于开展前兆观测时间较短(具有连续完整的资料一般不超过十年),靠前兆资料的综合分析解决上述问题为时尚早,现在还不得不求助于地震大形势的分析。     

南北地震带北段地震活动的有序性和层次性

本文分析了南北地震带北段有记载以来6级以上强震、全新世以来海原活断层8(1/2)级大震以及海原大震极震区5级以上中强震等不同层次地震事件的时间序列,发现它们具有自相似特征,即不同层次的地震事件表现有序性、满足简单公式N=Ac^Bt或t=a+blnN。文中用最小二乘法在信度a=0.05情况下,通过线性相关检验,给出了各层次的有关系数值。 本文结果表明,地震活动是遵循尺度对应这一基本原理。这对研究地震活动分期划段,判定不同层次的地震趋势有一定参考作用。同时地震活动在不同层次表现的自相似现象也是值得进一步研究的课题。     

南北地震带北段强震活动的有序性和层次性

一、地震预报的层次观对地震综合预报问题,1974年郭增建等人提出了“块、带、源、兆、触、报”的基本思路1)。1978年雍幼予等人对云南地震提出在空间上分块划带,时间上分阶划段思路。1979年韩渭宾等总结四川地震中期预报时也提出了“块、带、源、场、兆”的相似     

南北地震带北段地壳微动态变化的初步研究

本文根据应力台站和水平形变的实际观测结果,研究了南北地震带北段1970—1983年间的区域地壳微动态变化特征及其与同时期中强地震活动的关系,得出1970—1983年本区地壳微动态变化与地球自转角速率的长期变化有关的初步结论。     

南北地震带北段流体资料地震预测效能检验

以南北地震带北段长时间、 连续并有多次震例记录的流体观测资料为研究对象, 使用Molchan图表法对其与周边地震的关系进行了检验和分析, 计算了时间占有率、 预测效能和概率增益等参数。 结果表明, 南北地震带北段各台项的预测效能差别较大。 整体看来, 甘东南地区的观测资料检验效果较好, 表现为概率增益较大; 青海东部地区的多个测项预测效能检验结果较好, 但概率增益较小; 宁夏北部贺兰山东麓断裂附近两台项的报准率差别不大, 但概率增益、 时间占有率等却都不同。 此外, 从前兆资料变化时间上看, 短期异常和长期异常都较多, 中期异常较少。     

南北地震带北段地震活动的有序性和层次性

本文分析了南北地震带北段有记载以来6级以上强震、全新世以来海原活断层8(1/2)级大震以及海原大震极震区5级以上中强震等不同层次地震事件的时间序列,发现它们具有自相似特征,即不同层次的地震事件表现有序性、满足简单公式N=AcBt或t=a+blnN。文中用最小二乘法在信度a=0.05情况下,通过线性相关检验,给出了各层次的有关系数值。 本文结果表明,地震活动是遵循尺度对应这一基本原理。这对研究地震活动分期划段,判定不同层次的地震趋势有一定参考作用。同时地震活动在不同层次表现的自相似现象也是值得进一步研究的课题。     

南北地震带南段远震P波走时层析成像研究

南北地震带南段位于青藏高原东南缘,是青藏高原与扬子克拉通的过渡地带.本文收集了该区域内90个固定台站和356个流动台站的远震波形数据,采用波形互相关方法拾取了88691个P波走时残差数据,应用FMTT(Fast Marching Teleseismic Tomography)层析成像方法获取了南北地震带南段深部的三维P波速度结构.结果显示了研究区深部的结构具有显著的不均匀性:腾冲火山地区深部400 km以浅的深度内分布着明显的低速异常;四川盆地西南部下方300 km内具有较强的高速异常;在上地幔顶部,沿川滇菱形块体周边的大型断裂带及川滇菱形块体南端分布着显著的低速异常,这些低速异常为青藏高原物质向东南方向挤出提供了必要的通道;保山地块下方存在一东倾的高速异常带,该高速异常带为印度板块岩石圈向东俯冲的体现.     

南北地震带北段现今运动特征及地震活动性分析

利用1991—2015年GPS数据,研究南北地震带北段现今地壳水平速度场特征,根据区域地壳主应变率、面膨胀率及最大剪应变率的空间变化以及小震分布特征,对研究区主要断层的活动性及地震危险性进行综合分析。结果表明:①区域主应变率和最大剪应变高值区分布在海原断裂弧形构造带附近,香山—天景山断裂和六盘山断裂中南段应变率较低,结合历史地震及离逝时间,认为其可能处于孕震晚期;②海原断裂现今左旋走滑速率为(4±0.5)mm/a,香山—天景山断裂、烟筒山断裂和牛首山断裂活动性较弱,总体显示为逆冲兼走滑的性质;③震源深度剖面显示老虎山断裂、海原断裂南东段小震分布较密集而均匀,海原断裂北西段小震较少,香山—天景山东南段存在一个小震稀疏段,断层可能已经闭锁,未来应重点关注。     

南北地震带北段与蒙古中部活动断裂构造特征

从现今地质构造组成出发,结合地震活动特征,总结了近年来中亚大三角地震构造域东边界北段(南北地震带北段和蒙古中部)主要活动断层的研究成果。认为中亚大三角东边界北段的现今地质构成实质是一系列大型走滑断裂构造的尾端构造与侧向断层,或者是夹持于左旋走滑断裂带之间的张扭性地堑断裂系,包括:六盘山弧形断裂带、桌子山-贺兰山断裂系、狼山-色尔腾山前断裂系、达兰扎达嘎德断裂系、莫高德断裂系、库苏古尔裂谷系。中亚大三角东边界北段地震构造是在印度-欧亚板块碰撞和局部上地幔物质流动或显著地幔各向异性所控制的现今区域应力场条件下,沿大型走滑断裂带两侧或尾端不同方向的先存断裂的重新活动。