霍山地区地壳浅部精细结构及地震活动关系探讨

<正>1研究背景霍山地区位于大别山东北缘,东紧邻郯庐断裂带（图1）,是安徽境内地震活动最集中、最活跃的地区（图2）。历史上5级以上地震多沿NE向土地岭—落儿岭分布,最大地震为1917年霍山61/4级地震。近百年来,5级以上强震活动较弱,但有仪器记录以来中小地震活跃,并集中分布在土地岭—落儿岭与NW向青山—晓天断裂的“十字型”交会处。现今小震活跃区和历史强震区与断裂展布密切相关,但地震分布又具有明显的空间差异。郑兆苾等（1999）研究发现,霍山地区小震活动具有准周期活跃特征,     

基于PI算法的青藏块体强震回溯性研究

利用中国地震台网中心提供的1970—2019年8月全国地震目录,在分析青藏块体最小完备震级的基础上,应用PI算法,选取空间网格尺度0.2°×0.2°,截止震级为M_L3.0,目标震级≥M_S6.0,预测时间窗设定为10 a、5 a、3 a不同时间尺度进行回溯性研究,并对预测结果进行ROC检验。结果表明,预测时间窗内的强震基本发生在PI算法所得异常区域附近,且预测结果明显优于随机概率法;PI算法对青藏块体中长时间尺度的强震具有一定的预测效能,而且将预测时间窗设定为3 a时,预测效能较好。此外,定性分析了活动块体边界带“目标”地震与地震热点丛集间的关系,发现青藏块体M_S≥6.0地震与活动块体边界带地震热点间的对应关系较好。在实际应用中,将PI算法计算结果与活动块体边界带结合起来考虑强震相对危险区域时,该研究结果具有一定的参考价值。     

“霍山震情窗”动力学背景及预测意义分析

安徽“霍山震情窗”作为华东地区的应力敏感部位,能够以微震、小震活动的形式反映区域应力场的变化。本文基于应变能释放方法对“霍山震情窗”的动力学背景进行了研究,结果表明该震情窗易受青藏块体强震活动的影响,从而出现开窗异常,其异常变幅相对较大;此外,震情窗所处区域应力场的波动变化也会导致开窗异常,其异常变幅则相对较小。上述2 种动力学背景的开窗异常对华东地区中强地震均具有较好的预测意义。此外,在实际应用中应关注多种动力学背景的共同影响可能导致的开窗异常。     

霍山"震情窗"地区流动地磁S异常与华东中强地震相关性的研究

以霍山“震情窗”地区流动地磁测线的S值变化,预测霍山“震情窗”相关地区－华东地区中强地震,研究结果表明：“震情窗”地区流动地磁测线的S值异常与距离霍山“震情窗”R＜500km的华东中强地震有明显的相关性。     

安徽省大别山地区"4大水库"引起的水库地震对"霍山震情窗"的影响

以"霍山震情窗"的地震质为背景,讨论安徽省大别山地区"4大水库"的水位变化,引起的水库诱发地震,对"霍山震情窗"中提取更多前兆信息的影响.在科学地排除水库地震活动"穴"对"霍山震情窗"影响的同时,用地震活动窗的思想,客观反映孕震区附近的构造应力场信息,在华东及安徽省附近中强地震前后应力状态的差异性.     

2017年8月8日九寨沟7.0级地震长波辐射异常特征

通过距平方法,研究2017年8月8日九寨沟7.0级地震前震中所在区域（95.00°—110.00°E,25.00°—45.00°N）长波辐射时空演化特征,研究结果表明:①2017年7月,去除背景之后的长波辐射场在震区附近出现显著增强现象,增强区域基本走向与地质构造走向一致,其主体区域沿着巴颜喀拉块体南缘边界带,重要分支横跨巴颜喀拉块体,直接延伸至九寨沟7.0级地震震中;②紧邻九寨沟7.0级地震震中的4个格点在去除背景变化后的长波辐射时序曲线变化特征基本一致,即在2017年7月出现显著大于其他月份的现象。     

华北地区的应力场及其与地震活动的关系

本文的目的是从已经搜集到的各种资料勾画出华北地区应力场的轮廓,并进而从应力场的角度讨论华北地区地震活动的主要特征。这里说的华北地区,是指地质上的一个块体。北界是阴山构造带,大体取北纬42°线;南界是秦岭大别山构造带;西界是贺兰山、六盘山构造带,大体取东经105°线;东界目前还不甚清楚,但至少要在海域。     

利用区域地震体波走时评价华北地区三维地壳速度结构模型

本研究利用国家地震台网131个地震台站2009—2016年记录的1 749次近震的初至P波和S波走时数据,与采用快速行进方法正演计算得到的华北地区4个三维地壳速度模型对应的走时数据进行对比,通过统计分析的方法,评价这4个速度模型与真实地下结构的近似程度。结果表明:4个速度模型在大范围内存在较高的一致性,在整个研究区内（111°E—119.5°E,37°N—42°N）,Shen等的模型（简称“S模型”）相对优于Fang等的模型（简称“F模型”）和Duan等的模型（简称“D模型”）,Laske等的Crust1.0模型（简称“C模型”）相对较差。我们认为该结果与上述几个模型所使用的数据及其分辨率有关。对于研究区域内的构造单元,D模型在燕山褶皱带西南部、太行山山前构造带西北部和沧县隆起区表现较好,F模型在太行山隆起区中部、沧县隆起北部、黄骅凹陷区和燕山褶皱带表现较好,S模型在西部地块、山西凹陷区、太行山山前构造带和冀中凹陷区表现较好,C模型无明显连片表现较好区域。      

日本东北MW9.0地震的PI模型参数设置与预测效能回溯性检验

以日本局部地区（32.0°N—46.0°N,136.0°E—148.0°E）为研究区域,应用图像信息（PI）方法,获得了不同计算参数模型下包含2011年3月11日日本东北M_W9.0地震的多组预测窗热点图像。以0.5°×0.5°和1.0°×1.0°的网格尺度和5—10年预测窗长为主要参数变量,并以R值和受试者工作特征（ROC）方法检验不同参数模型下PI方法的预测效能。结果表明,多组参数模型下M_W9.0地震所在预测窗内,其震中所在网格及其摩尔邻近网格均曾出现热点图像,表明PI方法可对日本东北M_W9.0地震作出预测。综合R值评分和ROC检验分析可知,网格尺度相对较大、预测窗长相对较长的模型,其预测效果更好。      

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。     

大别造山带西段宽频带数字地震台阵观测与地壳上地幔结构

2001年5～11月,在大别造山带西段的新县、红安地区（31 °20～3°50′N,114°30′-115°E）架设了宽频带数字地震流动台阵．采用接收函数方法对台阵记录的高质量远震P波数据进行反演,获得了大别造山带西段的S波速度剖面和地壳上地幔精细结构．研究结果显示,研究区的地壳厚度整体上较薄,约为32～38km,莫霍面自南向北倾斜．在台阵北缘对应桐城一桐柏剪切带处,莫霍面发生错断,断距达到4-6km,显示桐城．桐柏剪切带为早中生代扬子板块与华北板块碰撞的古缝合带的南界．在上地幔顶部存在向北倾斜东西向延伸的s波低速带,显示出大别山造山带与毗邻华北块体之间的拼合关系．在台阵南部下地壳底部存在高速体,这可能和拆沉作用以后,发生大规模拉张作用相伴随的幔源基性岩浆在下地壳下部的底侵作用有关．     

鄂尔多斯块体西南缘地区震源机制解与构造应力场特征分析

计算了2001年1月至2018年9月鄂尔多斯块体西南缘地区（33°—38°N,103°—109°E）M_L≥3.0地震的震源机制,分析了该区域震源机制解特征,在此基础上,采用平均矩张量技术反演了该区域的构造应力场特征。结果表明,研究区震源机制类型以走滑型和逆冲型为主,其空间分布基本与区域构造动力背景和断裂性质一致,少量不符合区域构造性质的震源机制则反映了局部地质构造的复杂性。区域构造变形主体为NE向压缩,NW向相对扩张,反映了青藏高原块体对鄂尔多斯块体的直接作用。     

＂霍山窗＂地区现代构造应力场研究

应用Snoke于2009年提出的利用P、SV和SH波的初动和振幅比联合计算震源机制解的方法,得到“霍山窗”地区1980年以来62次中小地震的震源机制解.基于大量的震源机制解资料,根据应力张量平均法反演得到“霍山窗”地区的平均构造应力场;结果表明,其与震源机制参数统计结果一致,表现为近EW向的水平挤压和近NS向的水平拉张作用.计算单个震源机制解力轴与平均应力场主应力轴的差异,即震源机制的一致性参数θ,进而分析θ随时间变化特征及其与华东地区中强震的关系;结果表明,“霍山窗”地区震源机制的一致性参数θ对华东地区相应中强震似有一定的指示意义.     

东大别山构造带六安—英山地磁剖面观测与地震研究

本文以东大别构造带内六安—英山地磁剖面磁异常数据为基础,结合研究区域地质学和地震学研究成果,反演给出研究区域居里面埋深及地下介质磁性结构模型.通过对磁异常变化特征曲线、介质磁性结构模型分析发现:东大别构造带北部磁异常较强且波动较大、地下磁性结构特征相对复杂,北淮阳地区磁异常较弱、地下介质结构成叠瓦状形态分布,合肥盆地磁异常曲线变化平缓、埋深较深,为连续均匀的磁性基底,结果较好地反应了合肥盆地、北淮阳、东大别构造带北部之间的差异;"霍山地震窗"地壳下方6～12km处存在显著地磁性差异,结合东大别构造带内70年代以来地震和历史强震,对"霍山地震窗"地震活动性与地下构造、场源关系进行了研究,初步探讨了其动力学成因.     

中国中部的地壳及上地幔构造

本文利用中国数字地震台网的资料,对昆仑山—柴达木盆地—秦岭—大别山纬向构造带的地壳及上地幔构造进行了研究。沿这一构造带沉积层平均厚度为8km,剪切波速度β=2.62km/s,壳内平均速度较低,为3.5km/s左右,在下地壳还存在低速层。地壳平均厚度为48km,自东而西相差不很大。上地慢低速层在70—90km深处开始出现。这种构造特征有别于地台和高原,具有块体间的过渡性质,表明这是中国地壳块体中的一个独立构造单元。     

郯庐断裂带鲁苏皖段地壳速度结构的分段特征及其地质意义

本文采用天然地震近震走时反演地壳三维速度结构的方法获得了郯庐断裂带鲁苏皖段及附近地壳(30°N—37°N,113°E—122°E)三维速度结构.对地壳内分层速度结构的分析发现,郯庐断裂带鲁苏皖段存在速度的分段特征.郯庐断裂带鲁苏皖段浅层35.3°N以北,34.5°N—35.3°N间,33°N—34.5°N间呈现的速度分段和地表出露地层有关,与地质上安丘段、莒县—郯城段,新沂—泗洪段三个破裂单元相对应,且和各段的地震活动相呼应,表明郯庐带新沂到泗洪段可能是断裂的闭锁段.郯庐断裂带鲁苏皖段地壳速度结构自浅至深分为三段,大体位置是:南段(32.5°N—33°N以南),中段(32.5°N—33°N至35°N—35.3°N),北段(35°N—35.3°N以北).上地壳分段与苏鲁超高压变质岩带的插入有关,中、下地壳速度分段则可能和火山岩滞留有关.地壳各层速度结构不同段的速度差异反映了构造块体的速度差异,表明各构造块体在地壳下部仍有差异,郯庐带西侧速度总体高于东侧,反映了不同构造块体的形成和组成差别,也说明了该断裂带可能延伸到莫霍面.而不同深度的分段性可能反映了不同地质演化过程.     

霍山窗中小地震视应力的时空特征研究

利用安徽台网记录的2000—2016年数字化地震波形资料,对"霍山窗"地区视应力水平进行估计,反演分析得出视应力平均为0.010 8 MPa,以此作为该区域的背景应力水平;同时,通过对华东地区2000年以来符合震级和距离条件的地震进行时空特征分析,发现:(1)在"霍山窗"出现4组视应力高值异常之后的2年内,华东地区有3次发生了对应地震,以此推断"霍山窗"中小地震视应力水平与华东地区中强震可能存在着一定的对应关系;(2)"霍山窗"视应力空间分布显示高值区主要位于磨子潭-晓天断裂,靠近磨子潭-晓天断裂与落儿岭-土地岭断裂交汇区域,值得进一步关注。     

安徽中部地区上地壳二维Pg波速度成像分析

利用1976—2014年安徽、江苏、河南、浙江省56个台站记录的近震数据,共提取4 922条Pg波震相走时数据,对安徽中部地区上地壳速度结构进行了二维层析成像反演。反演结果显示:安徽中部地区Pg波速度为6.50 km/s,其横向速度变化为-0.24~0.24 km/s,研究区速度异常分布范围较好地吻合于地表构造单元形态,速度分布特征还反映出不同构造单元在地质演化中存在构造机理和物质组成方面的耦合现象。大别山高压、超高压变质带下方不存在大规模的高速体。"霍山窗"等几个地震高发区均位于高、低速度异常区的边界地带,说明地壳速度的转换带亦是构造上的不稳定带,易于发生应力的转换和能量集聚,造成该地区小震频发或引发中强地震。     

鄂尔多斯块体东北缘地区震源机制和应力场特征研究

选取鄂尔多斯块体东北缘地区(38.5°—42.0°N,109.5°—116.0°E)2008年1月—2018年4月144个ML≥2.5地震事件,利用振幅比和P波初动联合求解震源机制解的方法(FOCMEC方法),得到鄂尔多斯块体东北缘地区(晋冀蒙交界区域)地震震源机制解.利用阻尼区域应力反演方法(MSATSI软件)将研究...     

安徽霍山震群与华东地区强震关系的初步研究

近年来,不少专家、学者都在探讨震群与大地震的关系。有人认为霍山震群是预报华北强震的“窗口”。但是作者研究认为,霍山震群活动与华东地区发生的强震有较好的对应关系。本文介绍了这一研究结果。本文所指的华东地区的范围是北纬31°—36°,东经115°15′—121°30′。在这个范围内自1974年以来共发生6次中强地震(表1)。它们距霍山地区不超过500公里。将这几次地震