邢台震区深部构造与强震孕育关系的探讨

将地壳介质视为马克斯威尔体,运用三维有限元方法,探讨分层地壳结构中存在高速体、低速体和深部断裂时,地壳应力的集中及应力集中随时间演化的特征．计算结果表明:① 由于地壳的非均匀性,在高速体内形成高平均应力集中条带,在高速体内和深部断裂附近形成水平最大剪应力（以下简称最大剪应力）高集中区．平均应力扰动值随时间的变化趋势,导致在漫长的地质年代内,平均应力在地壳内有趋向一致的变化趋势．最大剪应力扰动值随时间的变化,导致低速体内的剪切应变能向高速体内转移;② 当地幔以1 cm/a速率上隆时,平均应力扰动值随时间的变化比较复杂,高速体和低速体的边界已不是那么明显．在高速体内沿狓方向的两个边区,最大剪应力扰动值随时间更加高速地增长,这种应力演化更有利于实现低速体内的剪切应变能向高速体内转移;③ 在深部断裂带的下半段附近,平均应力和最大剪应力扰动值随时间的变化趋势,导致在较长时间内积累较高的剪应力,最后引起深部断裂失稳和沿断层方向的加速蠕滑;④ 深部断裂沿断层方向的加速蠕滑,可以使深部断层两侧地表面垂直位移的变化,与邢台地震震前一年的地表面垂直位移变化趋势非常一致．深部断裂的加速蠕滑可能是震前地表垂直位移异常变化的原因之一．      

邢台地震区地壳速度结构特征与强震孕育发生的关系

运用三维有限单元法,探索地壳结构的非均匀性对地壳应力场的影响．假定分层地壳结构中镶嵌高速块体,低速块体,高、低速块体３种情况,分别计算壳内平均应力与水平剪应力的变化图像．结果表明：高速块体单独存在可导致高应力在高速体内的局部集中,并在其边缘和四个角区形成应力的高度集中,有利于强震的孕育和发生;低速体单独存在时,由于低速体本身不能积累应力,而其上部的应力集中程度不大,难以形成强震;高、低速体的同时存在则有利于高应力在高速体内的高度集中和在高速体外的地壳上、下部的相对集中,形成对大地震孕育、发生更加有利的条件．本文结果与邢台地震序列的空间分布图像吻合甚好．     

邢台强震区的深部构造对强震孕育影响的三维数值模拟

为了研究地壳结构特征与强震孕育的关系,运用三维有限单元法,计算了邢台地震区壳内应力场的扰动状态。结果表明:地壳内深、浅断裂的存在,造成沿直立断层带的应力相对集中和不同部位的变化。在其上部出现平均应力和水平剪应力的增加,中下部出现平均应力的减小和水平剪应力的增加。前者有利于弹性位能的高度集中和主破裂的发生,后者有利于主破裂前蠕滑的发生。地壳内高速体、低速体、深断裂、莫霍面隆起是孕育强震的主要构造因素,但影响程度,范围、形式不同,高速块体是应力增强的体;直立断层带上及其邻近应力集中程度最高,应力变化梯度最大,是产生震前预滑及主余震发生的有利部位;莫霍面隆起加剧高速体内的应力增强,加大断层带上的应力变化梯度而有利于地震的孕育和发生。     

邢台地震前地壳形变异常的可能性物理机制

将地壳介质视为麦克斯威尔体 ,运用差分法和三维有限元方法 ,探讨了邢台分层地壳结构模型 （含高速体和低速体及深大断裂 ）中深部断裂加速蠕滑时 ,平均应力、水平最大剪应力和地表面垂直位移随时间演化的特征 ,计算结果表明 :（1 ）在地壳中上部 1 1km处 ,深部断裂的加速蠕滑急剧加速了水平最大剪应力的增加速率 ,可达数百倍 ,深部断裂的加速蠕滑是邢台强地震成核过程的开始 ,可实现地壳下部的能量向地壳中上部快速转移 ;（2 ）深部断裂的加速蠕滑引起的地面垂直位移变化与邢台地震震前的地表面垂直位移变化非常一致 .说明邢台地震震前地壳表面垂直方向的位移不仅与岩石的膨胀有关 ,而且可能与地壳内深部断裂的加速蠕滑密切相关 .     

华北盆地强震孕育的动力学机制研究

强震活跃区通常出现在地壳变形剧烈的地区.但是,华北盆地地壳变形速率小,而破坏性强震却十分频繁.文中利用有限元方法对华北盆地发震断层下方可能存在的速度异常体进行了力学分析,计算结果显示：无论这个异常区是低速异常还是高速异常,在水平构造力的作用下（无论是挤压还是引张力作用）,应力及应变能密度都在空间某些区域积聚.根据本文的工作及前人的研究结果,认为华北盆地强震孕育的物理机制如下：华北克拉通在减薄、破坏过程中,浸入的岩浆或上涌的地幔物质经过漫长的地质时期演化,成为低速异常体.当断裂带下面存在这种低速异常体时,水平向构造力的作用,会使异常体上方应力集中、应变能积聚.当异常体上方的应力水平达到某种限度,介质发生破坏.在破坏过程中,异常体释放的能量,使断裂带上的应变能集聚速度加快;另一方面,异常体的破坏使断层的闭锁面积减小.随着外部构造应力的持续加载,当发震断层上的应力及能量积累达到一定极限,断层产生错动,发生强震.同时,文中结果还显示,断层在从闭锁、积累能量到解锁、发生强震的过程中,其下方的低速异常体起着重要的推进作用.     

唐山,邢台地震序列特征与三维速度结构的关系：兼论强震群型 …

以唐山,邢台地震区的层析成像（ＳＴ）的结果为基础,分析了两次强震序列特征与三维速度结构的关系,研究结果表明：（１）地壳内高速体,低速体的相间分布及尺度较大的高速块体的存在是孕育发生两次强震离列的共同基础;（２）壳内高速体,低速体的规模,深度及其内部的非均匀性是影响序列特征的重要因素,（３）唐山震区的高速体深度小于邢台震区,这是造成唐山地震序列的震源优势深度和震源最大深度小于邢台地震序列的主要原因,     

丽江7.0级地震震源环境及其破裂过程讨论

本通过对丽江Ｍｓ７．０地震发生环境和破裂过程的分析讨论，得到以下认识：丽江地震发生在滇西北裂陷区北部块体内，这是一个由三组深断裂切割包围的三角形断块，断块内发育有裂陷盆地（大具－丽江裂陷盆地）；该区除了水平应力作用外，还有很强的来自地幔物质上隆引起的垂直应力作用；主余震分布在地壳一个由相对低速区包围的高速区内。地壳介质结构横向非均匀性－地壳高速块体的存在，可能是丽江地震震源成核的重要成因。丽江７     

青藏东南缘背景噪声的瑞利波相速度层析成像及强震活动

为研究青藏东南缘的速度结构及其与地震的关系,本研究使用云南区域地震台网的55个宽频带地震台站连续地震背景噪声数据,采用双台站互相关方法获得瑞利面波经验格林函数,提取相速度频散曲线,根据面波层析成像反演得到云南地区周期5~34 s范围内相速度分布图像.反演结果揭示研究区地壳及上地幔速度结构存在明显横向不均匀性.短周期(5~12 s)相速度异常与研究区内沉积层厚度、结晶基底埋深等区域地质构造有密切的关系;16~26 s周期内由红河断裂、小江断裂和剑川断裂围成的"川滇菱形块体"内呈现大范围的低速异常,至30~34 s时"川滇菱形块体"下方又变为高速异常,纵观整个范围川滇菱形块体内相速度的变化情况,暗示中下地壳处的低速异常区很可能就是青藏高原下地壳流的通道.1970年以来的地震活动显示,云南区域强震活动空间分布不均匀,具有比较显著的块体活动特点,但大多数集中在上地壳,除滇中块体外,地震主要发生在高低速分界面和低速异常区,震级一般不超过7级.在深度15~30 km范围内,5级以上强震的数量很少,但7级以上地震却集中在这个深度范围,主要发生在高低速分界面并更深入到相对高速的异常体内.     

唐山、邢台地震序列特征与三维速度结构的关系——兼论强震群型地震的预测问题

以唐山、邢台地震区的层析成像（ST）结果为基础,分析了两次强震序列特征与三维速度结构的关系．研究结果表明:① 地壳内高速体、低速体的相间分布及尺度较大的高速块体的存在是孕育发生两次强震序列的共同基础;② 壳内高速体、低速体的规模、深度及其内部的非均匀性是影响序列特征的重要因素;③ 唐山震区的高速体深度小于邢台震区,这是造成唐山地震序列的震源优势深度和震源最大深度小于邢台地震序列的主要原因;④ 宁河地震区的高速体较唐山 滦县地区高速体的深度大,是造成宁河地区最大震级及其震中烈度偏低的重要原因．这些结果对强震群型地震的主要地震及晚期强余震预测都有帮助．      

天水地震区Q值结构

计算了天水地震区人工地震测深两条纵测线时间域里Ｐ波最大振幅随距离的衰减速率的变化，反演出Ｐ波的衰减特征．计算了二维Ｑ值分布，给出了沉积层、上地壳、中地壳、下地壳及低速层中的Ｑ值块状分布图，并对不同的构造单元给出了平均Ｑ值柱状分布图．     

华北地壳岩石波速类型及其地质意义

根据结晶岩的矿物成分、成因类型与高压室温下波速绝对值的关系,以及高温高压下岩石波速与物相变化的关系,把岩石分为７种波速类型。在一定的构造条件下,根据岩石波速随地壳深度的变化关系,提出了岩石级数的定量概念,它反映了岩石的酸性（或基性）程度,并可根据地震测深值获得相应深度下综合岩石的平均级数。在此基础上,对华北地壳的组成,角闪岩在壳内的生成和存在条件,地壳内石英岩的相和壳内低速层的成因等问题进行了讨论     

滇西地区地壳三维精细结构成像与构造特征研究

利用滇西及周边地区中国地震台网固定台站，中国地震局地球物理研究所和中国科学院地质与地球物理研究所的临时密集台阵的地震观测数据，使用具有一致性约束的双差地震层析成像方法，联合反演了滇西地区50 km以上深度V_P、V_S和V_P/V_S的三维精细结构模型.结果显示，在本研究区域范围内，地震主要集中在高速体的薄弱区域或高低速体过渡带偏向高速体的一侧，空间分布与速度结构之间表现出了很好的对应关系.低速异常体的分布情况非常复杂，受断裂构造限制十分明显，最大控制深度甚至达到了上地幔顶部.本文的地壳结构模型显示，滇西地区的莫霍面深度东西向变化幅度较小，而北南向由深变浅，且起伏变化较大，最深处大于55 km,最浅处约为29 km.波速比存在明显的壳幔边界转换带，在地壳内部变化范围为1.5～1.9,在上地幔顶部均在1.9～2.1之间，且与莫霍面的变化趋势一致.在腾冲火山区下方存在早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难以挥发的高密度残留体表现的高速体、尚未固结的岩浆囊或部分熔融物质的低速异常体和延伸至上地幔顶部的热流通道.大...     

汶川MS8.0地震：地壳上地幔S波速度结构的初步研究

2008年5月12日我国四川省汶川地区发生了震惊世界的M_S8.0地震.历史上,同类地震在大陆内部极为罕见.该地震深部构造背景的研究对理解其成因极为重要.本文利用中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区布设的大规模密集流动宽频带地震台阵记录的远震P波波形数据和接收函数非线性反演方法,得到了沿北纬31°线的19个台站下方120 km深度范围内的S波速度结构及台站下方地壳的平均泊松比.该观测剖面穿越了主震区,总长度约为420 km. 我们的结果揭示了川滇地块、松潘-甘孜地块和四川盆地三个不同地块构造差异.上述三个地块的地壳结构特征可以概括为：（1）四川盆地前陆壳幔界面向西侧倾斜并有较为明显的横向变形,地壳厚度存在46～52 km的横向变化,中下地壳S波速度存在横向变化,地壳平均泊松比值较高（0.28～0.31）,但在龙门山断裂带附近,显示了坚硬地壳的特征,地壳平均泊松比仅为0.2;（2）松潘-甘孜地块地壳厚度由西侧靠近鲜水河断裂的60 km,向东减薄为52 km,在14～50 km深度范围内存在S波速度2.75～3.15 km/s的楔状低速区,其厚度由西侧的～30 km向东逐渐减薄为～15 km,相应区域的地壳平均泊松比高达0.29～0.31; （3）鲜水河断裂西侧,川滇地块地壳结构相对简单,地壳厚度为58 km,并在26 km深度存在约10 km厚度的高速层,地壳内平均泊松比约为0.25;（4）汶川大震区在12～23 km深度上具有近乎4.0 km/s的S波高速结构,而其下方的地壳为低速结构,地壳平均泊松比0.31～0.32,汶川大震的余震序列主要分布在高速介质区域内. 本文的结果表明松潘-甘孜地块的地壳相对软弱;而且并不存在四川盆地向西侧的俯冲.我们认为在青藏高原东向挤压的长期作用下,四川盆地强硬地壳的阻挡作用可导致松潘-甘孜地块内部蓄积很大的应变能量以及上、下地壳在壳内低速层顶部边界的解耦,在龙门山断裂带附近形成上地壳的铲形逆冲推覆.汶川大地震及其邻近区域所具有的坚硬上地壳和四川盆地的阻挡作用为低应变率下的高强度应力积累创造了必要条件,而松潘-甘孜地块长期变形积累的高应变能构成了孕育汶川大地震的动力来源.     

玉树地震震源区速度结构与余震分布的关系

利用玉树震区21个应急流动地震台站和青海省地震台网固定地震台站的观测数据,采用双差层析成像方法,对2010年4月14日至6月15期间发生的地震进行了重定位,并反演得到了玉树地震震源区的三维速度结构.重定位结果揭示余震主要沿NW向成窄带状分布在断层的两侧,表明脆性破裂应力释放主要集中于一个狭窄的区域内.在西北端,余震偏离玉树—甘孜断裂分布,在SW向也有分布,推测可能与南西向次级断裂有关.双差层析成像得到的速度结构在浅部与地表地质构造相一致,中上地壳的速度结构显示巴颜喀拉地块为高速异常,羌塘地块为低速异常.玉树地震余震分布与特定的速度结构存在相关性：主震发生在高低速过渡带偏高速体的一侧,余震主要分布在高速体外围,高速体内部几乎没有余震分布.一般说来,中上地壳的高速体通常具有较高的强度,可以积累较强的孕震能量.主震发生后,高速体内积累的弹性能量向周边释放,可能是导致高速体周边余震发生的主要原因.     

华北盆地边缘及邻区地壳S波速度结构及其地震孕育机制

利用分布在华北盆地及其周边(113°E—121°E,34°N—41°N)72个固定地震台站记录到的2009年和2010年远震地震波形记录,提取多频段P波接收函数,反演了台站下方的S波速度结构,并结合该区域1970—2016年的地震目录分析了反演结果.华北盆地周缘及邻区中下地壳普遍存在低速异常,首都圈地区Moho深度约在33 km左右,台站下方在4~10 km的深度范围内一般都存在2~5 km厚的高速层,紧随高速层之下又出现了2~6 km厚的相对低速层;在太行山隆起向华北盆地的过渡区,地壳结构较为复杂,Moho面深度变化较大,自西向东深度变浅,且太行山隆起区内明显存在壳内低速层,而接近华北盆地处的地壳内存在轻微的速度扰动异常(即低速层);鲁西隆起地区Moho深度在31~34 km之间,在大地热流高值区地壳高低速异常明显.基于华北盆地周缘地区地震在地壳高低速层均有分布,而分布在低速层内的地震事件相对较多,比较符合曾融生等(1991)提出的"双层破裂震源模型",即地幔热物质上侵导致了中下地壳的低速软弱层形成,并在软弱层处产生了附加的水平剪切力,进而其破裂诱发地震,同时将部分应力传递给上覆高速硬包体,为高速异常体内地震的触发积累能量.华北盆地周缘低速异常体的分布是该区域地震频发的重要诱因.     

中国强震前兆地震活动图像机理的三维数值模拟研究

建立了含有母体岩石、硬包体和随机分布的小裂纹的三维有限元模型，计算了包体和各层实体中的应力分布. 利用最高应力破裂准则、释放破裂单元刚度生与死的方法，模拟强震前岩石的破裂和小震的空间分布特征. 结果表明，文中三种模型都显示出强震前在孕震体即包体附近出现了高应力集中单元. 它们是形成小震空区、条带和地震空间丛集图像的基础. 随机裂纹的存在，有利于在孕震体（包体）外的裂纹端部应力集中，先发生小震，形成包围孕震包体的前兆地震活动图像，而包体中的应力逐渐增加，为发生强震提供了条件. 包体的形状和几何位置是影响强震前兆地震活动图像形态的重要因素. 引入材料的黏弹性，导致了其中应力随时间迅速减小和弹性层某些部位应力随时间的增加. 但在本文设定的构造模型框架和介质参数下，下层黏弹性的存在对上层母体的应力随时间的增加影响不大.     

2003年民乐M_S 6.1级地震前后Pg波速度横向变化特征

本文研究着眼于与民乐地区地震活动有紧密关联的地壳深度(≤20km),利用1987-2008年的Pg波到时数据反演了河西走廊及其周边地区的中、上地壳速度横向变化结果以及速度横向动态变化结果.分析表明:(1)河西走廊过渡带为低速区,北祁连褶皱带为高速区;(2)地震位于低速体南边与高速区相交的部位,且震前6年,震中边侧逐渐出现速度显著升高区;(3)研究区北东-南西的主压应力方向与两个速度升高区呈现出的延伸方向具有很好的一致性,这说明了在主压应力方向上更容易积累应力的合理性;(4)主震的静态应力变化与震后Pg波速度的横向动态变化有较好的对应关系.     

青藏高原东南缘地壳结构及云南鲁甸、景谷地震深部孕震环境

通过联合解释青藏高原东南缘地区Rayleigh波群速度频散和固定地震台站的远震接收函数,构建了青藏东南缘3维地壳剪切波速度模型。结果表明研究区地壳结构具有强烈的横向不均一性。该区地壳厚度变化强烈(30~65km),其总体趋势是东南浅、西北深。研究显示该区存在2个明显的壳内低速异常带,其中中地壳(15~20km)低速带主要分布在腾冲、川滇菱形块体内部;而25~40km深度范围的中、下地壳低速带主要出现在研究区的北部,而在四川盆地和研究区南部则普遍缺失。鲁甸地震所在地震带的上地壳表现为高速异常,中、下地壳范围内存在2个显著的壳内低速带。鲁甸地震主震及其多数余震分布在高速的上地壳之中。与之不同,景谷地震序列及其所在思茅-普洱地震带下方没有显著的壳内低速带的出现,但其上地壳则表现为S波低速异常,该上地壳低速异常可能与地壳强烈破碎及断层/微裂隙中的流体有关。     

利用接收函数研究渭河地堑及其周边地壳结构

利用接收函数方法对横跨秦岭造山带、渭河地堑及鄂尔多斯块体的15个地震观测台站下方的地壳结构进行研究分析,结果表明三种不同类型（造山带型、拉张盆地型和稳定克拉通型）的构造单元的地壳结构和物质组成存在明显的差异．秦岭北缘平均地壳厚度为37．8km,泊松比为0．247,相对偏低的泊松比表明地壳物质长英质组分增加．鄂尔多斯块体南缘平均地壳厚度为39．2km,泊松比为0．265,偏高的泊松比与鄂尔多斯下方古老的铁镁质结晶基底以及浅部沉积有关．通过接收函数正演计算表明低速的、厚度较大的松散沉积层对Mohorovicic不连续面（Moho）的震相具有较大影响,是渭河地堑内部台站的接收函数Moho转换震相不清楚的主要原因．S波速度结构反演结果表明渭河地堑上覆松散沉积层,其厚度约为4-8km,该沉积层使得位于渭河地堑内台站的接收函数Moho震相复杂．另外渭河地堑下方中下地壳位置存在一高速区域,该高速体可能与渭河断裂系统的活动有关．     

包体模型应力集中的定量研究

本采用二维弹性介质圆形包体模型,运用连续介和学理论求解出包体内外的应力场、位移场、平均应力、最大剪应力以及能量密度的解析解,从而讨论了硬、软件包体的应力集中特征;