汶川地震余震序列的地震各向异性

利用2008年5月12日汶川地震震源区及周边地震台站记录的余震序列资料,使用剪切波分裂系统分析法,分析了汶川地震发震构造龙门山断裂带及周边地区的地壳各向异性特征,推断了地壳最大主压应力方向及空间分布特征.研究结果表明：大致以安县为界,位于龙门山北东段的台站快剪切波的偏振方向为北东向,与断裂带走向一致;而位于龙门山西南段的台站快剪切波的偏振方向为北西向,与断裂带走向垂直;这个特征同样揭示出龙门山断裂带西南段逆冲、北东段带有明显走滑性质的特征.研究还显示,靠近龙门山与鲜水河、安宁河小江断裂交汇区附近的台站快剪切波的偏振方向表现比较离散,这可能是由震源区局部的复杂地质构造引起,与该地区复杂的主压应力方向特点一致.     

吉林省前郭地区地震各向异性的初步探讨

2013年11月吉林省前郭地区连续发生地震,本文利用11月1日到24日前郭地区6个流动地震台站记录的地震波形数据资料,使用剪切波分裂分析方法初步获得了每一个台站的剪切波快波偏振方向和慢波延迟时间,并初步探讨了研究区域地壳应力的分布.快波偏振方向主要为北西向和北东向,但是在整体上北西向的一致性较好,北东向的结果较为零散,反映了研究区域内复杂的应力特征.北西向的各向异性方向与发震断裂的走向垂直,与地震在空间上的展布方向一致.北西向的快剪切波偏振方向与地表运动速度场的方向也是一致的.快波偏振方向的分布与逆冲兼走滑的震源机制解结果基本吻合.慢波延迟时间的结果在0.85~6.93 ms·km^-1范围内.M_S5.3、5.8级地震前后慢波延迟时间的特征性变化反映了地壳应力的积累,以及随着地震发生应力的释放.     

剪切波分裂揭示的青藏高原上地壳地震各向异性基本特征

青藏高原整体隆升,构造运动与介质变形强烈,然而由于地震观测数据不足,青藏高原内部上地壳各向异性研究一直是一个空白.本研究使用西藏地区的地震台网(2009年5月—2017年5月)的观测资料,利用剪切波分裂研究青藏高原上地壳地震各向异性特征.由于青藏高原固定地震台站分布稀疏,可用于进行剪切波分裂研究的近场地震事件记录稀少,本研究采用地震事件的单台定位技术,对公开的地震目录里没有震源深度数据的地震事件进行震源位置约束,并引入微震模板匹配定位方法,对连续地震波形进行检索,识别出地震目录里遗漏的新的微震(小地震)事件波形.微震识别获得的新地震事件记录是地震目录里报告的地震事件记录的大约6倍,用于补充研究区的剪切波分裂数据分析.通过数据分析,对比快波偏振方向,证实微震识别获得的数据极大地增加了有效数据的数量,提高了结果的可靠性.研究结果表明,雅鲁藏布江缝合带与班公—怒江缝合带之间的拉萨地块东部地区,台站的快剪切波(快波)偏振方向主要受区域应力场影响,快波偏振方向主要是NS或NNE方向,表明了区域最大主压应力方向;但个别地震台站(当雄台)快波偏振方向受原地主压应力影响,其快波偏振方向既不平行于断裂走向也不平行于区域主压应力方向,揭示出地壳介质的局部变形导致的局部应力方向不同于青藏块体里的其他地区.研究区西部的改则、普兰和研究区北部的双湖,快波偏振方向显示与断裂等构造走向一致的特点.研究区东部的昌都和察隅,快波偏振方向除了与断裂走向(或构造线)一致,还与地表运动的方向相同,揭示了青藏块体东部的深部物质可能的运移方向.这个现象虽然还需更多的研究证实,但这个发现的重要启示是,地震各向异性结合地表变形可用于探讨地壳深部物质的运动.     

南迦巴瓦地区近震剪切波分裂研究

南迦巴瓦地区位于喜马拉雅山脉构造结东端,地壳各向异性具有其特殊性和复杂性.本研究收集了布设在南迦巴瓦地区的流动地震台站和固定台站于2017—2019年记录的近震波形数据,利用剪切波分裂偏振分析方法得到了研究区内10个地震台站的剪切波分裂参数快波偏振方向和慢波延迟时间,分析了剪切波分裂参数在空间上和时间上的分布,探讨了南迦巴瓦地区上地壳地震各向异性特征,以及2017年11月18日米林M_S6.9地震发生后地壳应力状态的变化.结果显示,南迦巴瓦地区快波偏振优势方向有两个,即北西向和北东向.位于米林断裂、嘉黎断裂、墨脱断裂和雅鲁藏布江断裂附近的台站,快波偏振方向基本平行于断裂走向.研究区域上地壳各向异性方向受区域应力场的控制,另外还受到断裂构造的影响.南迦巴瓦地区慢波延迟时间均值为4.13 ms·km^-1.距离米林地震主震震中位置较近的L0230台站慢波延迟时间较大.本研究没有观测到快波偏振方向在时间上的规律性变化.L0230台站的慢波延迟时间在米林M_S6.9地震之后表现出明显的降低,反映了大地震之后地壳应力的释放与调整.     

1995年武定6.5级地震余震的S波分裂

1995年 10月 2 4日云南武定发生MS6 5地震。分析田心三分向数字记录 ,从 77个余震中获得 45个余震的S波分裂数据。快速S波偏振有两个优势取向 ,分别为N32°E和N94°E ,二者与震源应力场的主压应力方向N140°E相差甚大 ,不是应力场导致的EDA裂隙系各向异性结果。武定地震发生在近南北走向的汤朗—易门断裂被次级的北西向断裂交切的地区。快S波N32°E偏振方向与汤朗—易门断裂走向接近 ,且又与震源S波固有偏振方向相同 ,难以辨别是构造抑或是应力引起的各向异性结果。分析认为 ,N94°E偏振方向是北西向断层系各向异性产生。两个偏振方向是在同一台站观测到 ,说明两个不同的各向异性体只能在某一深度之下的震源区内     

玉树地区地壳介质的各向异性特征

本文利用2010年5月7日到10月18日玉树地震震源区及其周边22个地震台站记录的2010年4月14日玉树地震余震数据资料,使用剪切波分裂分析方法初步得到了每一个台站的剪切波快波偏振方向和慢波时间延迟,并分析了玉树及周边地区地壳介质各向异性特征.在该研究区域,甘孜-玉树断裂上部分台站快波偏振方向近于东西向,这一结果与该区域的水平主压应力方向一致.甘孜-玉树断裂带南段玉树周边的台站快剪切波偏振方向为南东向,与断裂带的走向一致,显示了此次地震断裂走滑性质的特征.位于杂多断裂和清水河断裂上的台站及其附近的台站,快波偏振方向与所处的断裂走向基本一致,多为南东东向.各个台站的慢波延迟时间结果分布在4.23~7.01 ms/km范围内,平均慢波延迟时间是5.68 ms/km.在甘孜-玉树断裂带和乌兰乌拉湖-玉树南断裂相交的位置慢波延时总体较高;而低值区位于打贝通-小苏莽断裂的北西端与杂多断裂之间的位置.沿玉树断裂带,慢波延迟时间的梯度值较大,本文这一结果揭示了慢波延迟时间的分布和破裂带的走向、余震的分布有很大关系.     

根据新西兰从消减至走滑的板块边界转换带的地方震来研究地震各向异性

用剪切波分裂法研究了消减带(新西兰北岛南半部)及其向倾斜转换断裂的转换带(南岛北部马尔博罗地区)地壳和上地幔中的各向异性。在马尔博罗,延迟时间几乎不随深度而增加,最可能的是,本研究所用的高频震相主要反映了岩石层的各向异性。在马尔博罗断层系中部,快波偏振与断层近似平行。各向异性是由于在马尔博罗断层系之下50～80 km 处存在(30±10)km 厚的变质的片岩(榴辉岩)引起的。在马尔博罗断层系边缘,快波偏振平行于最大压应力方向,与地壳中由裂纹引起的各向异性一致。根据 SKS 震相推断出的地幔中与岛弧一样宽的剪切带,看来在地壳内发生在较窄的区内。在北岛的南半部,所有深度地震的快波偏振都平行于海库兰奇消减带和断层的走向。偏振性质和主要取自地幔的 SKS 震相的性质很相似。这表明,岩石层和上地慢具有一致的走滑剪切形变。对延迟时间随深度增加的地幔,我们计算出在软流层上部200 km 中速度各向异性为(1.2±0.3)%。为了与SKS 延迟时间匹配,这个结果要求直至(580±100)km 的深度都存在各向异性物质,或要求各向异性随深度而变化,或者分裂与频率相关。     

2013年芦山MS7.0地震序列S波分裂特征

本文测定了2013年4月20日芦山M_S7.0地震震源区及其附近台站的S波分裂参数,包括快波偏振方向和慢波延迟时间,最终得到了40个台站的S波分裂结果．结果显示:在地震主破裂区内观测到的快波优势取向为NE向,与余震分布的长轴方向一致;位于双石—大川断裂以西台站的快波偏振优势方向为NW向,与区域最大主压应力轴方向一致;位于荥经断裂附近台站的快波偏振优势方向为NW向,与该断裂走向一致．快波偏振优势方向随时间的变化结果显示:主震前位于地震破裂区附近的TQU和BAX台站的快波偏振优势方向均呈NE向;主震后TQU台站的快波偏振优势方向为近EW向,而BAX台站的快波偏振优势方向则不突出,反映出芦山地震主震前快波偏振方向受控于龙门山断裂带,而主震后受构造应力场的作用更加明显．此外,各台站的慢波延迟时间为1.25—5.40ms/km,在余震覆盖密集区域,台站的慢波延迟时间均大于3.0ms/km,反映出震源区的各向异性程度较强．芦山主震后,各台站的延迟时间随时间变化持续减小,反映出震源区地壳应力随余震活动逐渐减小．      

四川威远地区近震剪切波分裂特征

基于布设在四川威远地区的流动地震台站2019年11月至2020年5月记录的近震波形数据,利用剪切波分裂分析方法获得了研究区内23个地震台站的剪切波分裂参数。结果显示:威远地区地震台站快波偏振方向多数为北西向,与区域主压应力方向一致;有个别台站可能由于受到局部构造环境的影响,快波偏振方向为北东向。而在地壳速度变化明显的威远背斜附近,有6个台站结果显示为两个快波偏振优势方向,表明该地区快波偏振方向是区域应力场和局部构造环境共同作用的结果,威远地区慢波延迟时间均值为4.43 ms/km,威远背斜南侧区域的慢波延迟时间值普遍大于其北部区域,表明在威远地区南部区域的各向异性强度强于北部区域。     

山东及邻区地壳介质剪切波分裂研究

采用山东地震台网记录到的近场源地震波形数据,基于剪切波分裂研究,获得山东地区多个台站的剪切波分裂参数。研究结果表明,快剪切波偏振优势方向反映了该地区构造应力空间分布特征,CHD台和LIS台显示出两个优势偏振方向,揭示山东地区地壳介质各向异性受到区域背景应力及局部断裂构造的双重制约。     

基于地壳介质各向异性分析山东地区构造应力特征

利用山东地震台网记录到的近场源地震波形数据,基于剪切波分裂研究,获得山东地区多个台站的剪切波分裂参数。研究结果表明,快剪切波偏振优势方向反映了该地区构造应力空间分布特征,CHD台和LIS台显示出2个优势偏振方向,揭示山东地区地壳介质各向异性受到区域背景应力及局部断裂构造的双重制约。     

2014年10月云南景谷M_S6.6地震序列剪切波分裂参数变化研究

采用质点运动判别与偏振法相结合的方法,测定了2014年10月云南景谷M_S6.6地震余震序列剪切波分裂参数,得到了4个台站的剪切波分裂参数。快波偏振方向结果显示,这4个台站的快波偏振优势方向均为北北东向和北东向,与区域主压应力轴方向和地表破裂方向一致。4个台站的慢波延迟时间分布在2.24～7.37 ms/km,距离主震震中较近的L5307台站的慢波延迟时间相对较大,这与该台站位于震源区有关。L5309台站在M_S5.8强余震前观测到了地震前7天慢波延迟时间突然下降,M_S5.9地震前10小时,该台站也观测到慢波延迟时间的突然下降,直到地震发生。由此可见,M_S5.8和M_S5.9两次强余震发生之前慢波延迟时间都突然下降,表明较大地震发生之前地壳应力的突然增强。     

云贵高原东南部地壳各向异性初步研究

云贵高原东南部地区位于贵州西南部及广西西北部。 我们选用中国地震科学台阵一期在广西、 贵州区域内的50个流动台站记录的2011年6月至2013年3月的地震波形资料, 运用剪切波分裂系统分析方法(SAM), 得到了可用于分析的10个台站地震资料, 获得剪切波分裂参数即快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟。 结果表明, 云贵高原东南部地区的地壳各向异性呈现南北分区的特点。 广西西北部地区的快剪切波优势偏振方向为NW—SE, 与华南地块主压应力方向一致。 贵州西南地区位于扬子板块和华南褶皱系右江褶皱带的过渡带, 其快剪切波优势偏振方向近NE—SW, 与华南地块主压应力方向近似垂直, 反映出区域内复杂的构造背景及应力环境。 将云贵高原东南部慢剪切波时间延迟与川滇地块以及华夏地块东南部对比可知, 云贵高原东南部地壳介质各向异性程度更接近于华南地块。     

祁连山—六盘山地震带地壳各向异性特征初步研究

利用2010年1月至2015年12月甘肃省测震台网的地震波形资料,使用SAM方法,获得了祁连山—六盘山地震带地区21个台站的快剪切波偏振方向和慢剪切波的时间延迟,分析讨论了该地震带地壳介质各向异性空间分布特征。结果表明:大部分台站的快波偏振优势方向明显与区域内的主压应力方向一致,呈近NE-NEE方向,表明来自印度板块和欧亚板块的NNE或NE向的水平挤压应力控制了祁连山—六盘山地震带的中上地壳应力场。但局部区域的快剪切波偏振方向与断裂走向一致,表明该区各向异性具有差异性,主要是由复杂的活动构造所造成。     

中国地震科学台阵两期观测资料近场记录揭示的南北地震带地壳剪切波分裂特征

利用中国地震科学台阵第一期(2011-01-2014-06)及部分中国地震科学台阵第二期(2013-02-2015-12)的流动地震台阵记录到的小震波形资料,运用剪切波分裂系统分析(SAM)方法,分析南北地震带的地壳各向异性,对剪切波分裂参数所反映的区域应力环境及构造特征,以及区域内主压应力方向与断裂分布的关系展开讨论.研究结果表明,南北地震带快剪切波偏振方向自北向南由NE向逐渐转变为NNW向,与南北地震带区域主压应力的方向变化具有一致性.区域内分布的大量NE及WNW或NW向断裂构造同样对快波偏振方向有比较大的影响,位于走滑断裂附近的台站,其快波方向与断裂走向大致平行,部分位于走滑断裂附近的台站其快波方向几乎垂直于断裂走向,而与构造应力场方向一致性较好.个别台站表现出复杂快波优势方向特征,反映出研究区内构造环境的复杂性.慢波时间延迟结果显示,南北地震带南段的平均时间延迟高于北段,反映了受印度板块和欧亚板块的碰撞挤压作用,南段地壳介质各向异性程度更大,构造变形更加剧烈.对比南北地震带上地幔各向异性特征,推测在川滇菱形块体内部可能存在复杂的壳幔耦合现象,地壳剪切波分裂除了反映区域应力特征,还可以揭示出区域构造信息.     

青藏高原东北缘地壳各向异性的构造含义

青藏高原东北缘记录了印度—欧亚大陆板块碰撞和汇聚的远场效应,且仍正处于侧向生长阶段.而地壳各向异性则反映了高原地壳的形变特征.为此,本文主要利用甘肃数字地震台网(2001年1月—2010年10月)波形记录资料,采用SAM方法进行剪切波分裂研究,得到青藏高原东北缘地壳各向异性的平均剪切波分裂参数及剩余地震各向异性参数,两个参数分别反映了区域构造和应力场特征及局部构造和局部断裂特征.研究结果表明:快剪切波2个优势偏振方向分别为NE47.72°±21.83°和121.65°±22.07°,慢剪切波平均时间延迟为2.63±1.31ms·km-1.快剪切波平均偏振方向反映了该区域的水平主压应力方向,快剪切波偏振方向的第二优势取向揭示了NWW的局部构造意义,表明应力环境受本区NWW深大断裂带的影响.各个台站的剩余快剪切波偏振方向的优势取向与断裂走向一致,表明活动断裂控制着剩余快剪切波偏振方向.剩余慢剪切波时间延迟变化反映了断裂引起地震各向异性程度,形变具有区域特征.     

鄂尔多斯块体西缘地壳介质各向异性:从银川地堑到海原断裂带

通过收集鄂尔多斯块体西缘固定地震台网2010年6月至2017年8月的近场地震资料,选择符合剪切波分裂分析的14个台站记录的共137个有效事件波形,得到了剪切波分裂参数,即快剪切波（简称快波）偏振方向和慢剪切波（简称慢波）时间延迟.结果表明,研究区的快波偏振方向和慢波时间延迟具有明显的分区特征,快波偏振方向主要与构造应力场方向或者断层走向大体一致.鄂尔多斯西缘紧邻块体边界的台站,快波偏振方向自北向南呈现NS、NNE、NE向的变化,与青藏高原东北缘主压应力方向变化基本一致.银川地堑东西两侧的快波偏振方向有差异,东侧区域主要受青藏高原NNE向挤压和黄河-灵武断裂共同影响,而西侧区域可能受到阿拉善块体与鄂尔多斯块体之间的NW方向的主张应力和阿拉善块体内部应力分布的影响;鄂尔多斯块体、阿拉善块体与青藏高原的交汇区快波优势偏振方向为NE向,与青藏高原东北缘主压应力方向一致;海原断裂带及以南区域快剪切波优势偏振方向为WNW向,与断裂走向基本一致,较好的说明了海原断裂带为活跃的活动断裂.构造与断裂分布都是控制快波偏振方向的主要因素,走滑断裂上的台站快波偏振方向与断裂走向一致,表明这些台站主要受到断裂的强烈影响;走滑断裂附近的个别台站快波偏振方向呈现与构造应力场一致的方向,表明几乎没有受到断裂的影响.鄂尔多斯、阿拉善与青藏高原的交汇区平均时间延迟高于其他地区,反映了青藏高原在NE向运动过程中,受到稳定的鄂尔多斯块体阻挡作用,导致了交汇区地壳介质各向异性程度增加.以海原断裂带到六盘山断裂带为界,其两侧区域的各向异性差异性明显,揭示了应力与介质特性的差异,暗示其邻近区域,特别在海原断裂带东端到六盘山断裂带与鄂尔多斯块体西缘交汇区域,可能有较高的强震危险背景.本研究还对该区域的地壳和上地幔的耦合问题进行了初步讨论.     

邢台地区地壳各向异性特征初步研究

邢台地区处于华北平原地震带中南段, 是华北地区活跃的地震活动区。 本研究根据该地区的构造环境, 采用SAM方法研究地壳各向异性特征, 通过对邢台地区台站的数字波形进行分析, 初步得到邢台地区的剪切波分裂参数, 该地区的快剪切波平均偏振方向为73.9°±40.2°, 慢剪切波平均时间延迟为(2.74±1.54) ms/km。 结果表明, 快剪切波平均偏振方向与华北区域最大主压应力场方向基本一致, 但是受到局部断裂的制约, 部分台站下方的快剪切波的偏振方向显示为NWW方向。     

利用莫霍面Ps震相研究中国东北地区地壳各向异性

利用中国东北地区布设的65套宽频带数字地震仪2009年6月—2011年6月记录的远震事件, 用时间域最大熵谱反褶积方法提取接收函数, 并用改进的剪切波分裂分析方法对该区地壳介质各向异性参数进行研究, 获得了该区地壳介质各向异性图像. 结果表明, 该区地壳介质各向异性快波偏振方向大致为北西向, 快慢波时间延迟在0.15—0.3 s之间; 但有7个台站下方地壳各向异性快波方向表现为北东向, 可能与当地复杂构造有关. 该区地壳各向异性快波偏振方向与主压应力场方向近乎垂直, 与板块移动方向基本一致, 与SKS/SKKS各向异性快波方向也基本一致. 推断本研究区地壳介质各向异性反映了该区的主张应力方向, 且主要各向异性来源于中下地壳, 暗示了壳-幔垂直变形的一致性.      

青藏高原东北缘中上地壳介质各向异性及其构造意义

青藏高原东北缘(94°E—105°E,32°N-40°N)是高原北东向扩张的前沿地带,亦是研究高原生长过程的重要区域.本文利用青海省数字地震台网(2008-2014年)共7年的地震目录和波形数据,首先使用双差定位获取精定位震源位置,在此基础上,挑选位于S波窗口内(射线入射角≤45°)的地震事件,依据S波分裂分析方法(SAM),获取研究区域内共26个台站的S波分裂参数.研究结果表明:地处多个块体交汇部位的西宁及其周缘,地壳各向异性呈现两个优势偏振方向,表明该区中上地壳应力环境由区域主压应力场和活动断层共同约束;玉树地震序列的地壳各向异性优势偏振方向与区域主压应力场一致.