地壳剪切波分裂研究及地震定位误差对剪切波分裂分析的影响

地壳介质的各向异性主要是由大量充满液体的微裂隙的定向排列引起的, 剪切波穿过这种含有微裂隙的介质时会产生分裂。 剪切波分裂参数与地壳介质的物理性质有关, 与区域应力场有关。 在地壳剪切波分裂研究中, 地震的定位误差对剪切波分裂参数有影响。 本文简单介绍了几种影响定位精度的因素; 并对定位误差特别是深度方向的误差所引起的时间延迟变化进行了讨论, 比较了不同大小的深度误差对归一化后的时间延迟的影响, 定量分析结果显示, 深度定位误差对慢剪切波时间延迟影响很大。 剪切波分裂分析方法有多种, 本文还对不同的剪切波分裂分析方法做了简介。     

用剪切波分裂研究台湾北部地壳各向异性

研究主要使用台湾北部13个地震台站记录到的1991年7月～2002年12月的波形数据,采用剪切波分裂SAM分析方法,对台湾北部地区的剪切波分裂特征进行了研究.发现位于宜兰盆地内的台站的快剪切波优势偏振方向为近E-W方向,而位于山脉(西部麓山带、雪山山脉和中央山脉)的台站的快剪切波优势偏振方向为NNE向或NE方向.位于海...     

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。     

张家口—渤海地震活动带中东段地壳剪切波分裂研究

张家口—渤海地震活动带是我国华北地区一条重要的地震带。该区域的主压应力场方向为近ＥＷ 向。本文利用２００５年９月—２０１０年９月首都圈地区地震台站记录到的数字波形资料,采用ＳＡＭ 方法（剪切波分裂系统分析法）,研究讨论张家口—渤海地震带中东段地壳介质各向异性的空间分布特征。结果显示：张渤活动带中部及以东区域总体的优势方向明显,为近ＥＷ 方向。横跨张渤活动带两侧的快剪切波优势偏振方向的空间分布显示,地震带北侧燕山隆起区内、地震带范围内和地震带南侧华北盆地内的快剪切波优势偏振方向均为近ＥＷ 方向,差异不大。     

张家口—渤海地震活动带中东段地壳剪切波分裂研究

张家口—渤海地震活动带是我国华北地区一条重要的地震带.该区域的主压应力场方向为近EW向.本文利用2005年9月-2010年9月首都圈地区地震台站记录到的数字波形资料,采用SAM方法(剪切波分裂系统分析法),研究讨论张家口 渤海地震带中东段地壳介质各向异性的空间分布特征.结果显示:张渤活动带中部及以东区域总体的优势方向明显,为近EW方向.横跨张渤活动带两侧的快剪切波优势偏振方向的空间分布显示,地震带北侧燕山隆起区内、地震带范围内和地震带南侧华北盆地内的快剪切波优势偏振方向均为近EW方向,差异不大.     

辽宁区域地震台网的地壳剪切波分裂研究

主要利用辽宁区域地震台网8个台站记录到的1999年6月至2004年12月的波形数据,采用剪切波分裂SAM分析方法,对辽宁地区的剪切波分裂特征进行了研究。发现大部分台站的快剪切波优势偏振方向为NEE(近EW)向,与原地主压应力方向一致,也与华北北部的区域构造应力场方向一致。然而,辽宁中部的SJ台站和东部的KD台站的快剪切波优势偏振方向分别为近NS向和NW向,与其他台站的结果有差异,可能是受到复杂的局部构造的控制和影响,这2个台站的结果还需要更多资料的证实。根据GPS、地震和地球物理等其它资料,对该地区断层的区域分布、主压应力以及剪切波分裂参数的空间分布特征进行了讨论     

河南小浪底水库库区地震剪切波分裂研究

采用河南小浪底水库数字地震台网2009—2016年的地震观测资料,结合双差重定位结果,利用剪切波分裂系统分析方法,获得了小浪底水库库区8个数字地震台站的剪切波分裂参数.研究表明,小浪底库区地震主要分布在库区中段的石井河断层附近,呈团状散布;该区域的剪切波快波平均偏振方向为100.4°±45.0°,慢波平均时间延迟为(2...     

秦岭造山带及其两侧区域地壳剪切波分裂

本文分析了陕西区域地震台网2006年1月到2015年7月的近震波形资料,采用剪切波分裂系统分析方法（SAM）,获得了秦岭造山带及两侧区域17个台站的快波偏振方向和慢剪切波时间延迟.结果显示,剪切波分裂参数具有明显的分区特征.鄂尔多斯内部和渭河盆地的台站表现出NE-SW和NEE-SWW向的快波偏振方向,与华北地块区域主压应力方向一致;鄂尔多斯西南部,处于多个地块过渡区,积累了大量的应变,该区快波偏振方向较为复杂,反映了该区复杂的区域构造;南秦岭以勉略缝合带为界,北部为秦岭微板块,南部为扬子地块北缘.秦岭微板块地区台站快剪切波优势偏振方向为NWW-SEE向,与华南地块应力方向一致;扬子地块北缘地区台站表现出NE-SW向的快波优势偏振方向,可能受到青藏高原向东北扩张的影响.本文得到的快剪切波优势偏振方向与秦岭造山带被商丹缝合带和勉略缝合带分割的构造划分方案一致.研究区内,扬子地块北缘地区慢剪切波时间延迟最大,可能反映该区各向异性强于其他区域.本文的研究结果为进一步了解区域应力场特征和动力学过程提供了重要参考.

     

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.

     

乌海地区剪切波分裂研究

根据乌海地区构造环境,采用SAM方法研究乌海地区地壳各向异性特征,使用乌海地震台2014年1月至2020年6月数字地震波形进行分析。根据65个有效地震记录,得到乌海地区剪切波分裂参数,其中快剪切波平均优势偏振方向为NE63.1°±46.4°,慢剪切波平均时间延迟为（1.13±0.66）ms/km。乌海地震台快剪切波偏振显示出4个优势偏振方向,分别为NE、EW、NNE、NNW向。将得到的各向异性结果与研究区应力场和地质构造进行分析,认为研究区周边复杂的剪切波分裂变化是主压应力场、原地主压应力、断裂带分布共同作用的结果。     

Temporal variations of shear-wave splitting in field and laboratory studies in China

Observations of shear-wave splitting at seismic stations above a swarm of small earthquakes on Hainan Island, China, and other examples world-wide, suggest that the time-delays of split shear-waves monitor the build up of stress before earthquakes and the stress release as earthquakes occur. Rock physics experiments on marble specimens also show variations of shear-wave time-delays with uniaxial pressure analogous to the field observations. The rock experiments show an abrupt decrease in time-delays immediately before fracturing occurs. Similar precursory behaviour has been observed before earthquakes elsewhere, and is believed to be important for two reasons. Precursory changes in shear-wave splitting could be used for short-term forecasting, but of greater importance may be the information such behaviour provides about the source processes in earthquake preparation zones.     

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.

     

四川锦屏水库地区地壳剪切波分裂特征及蓄水影响初探

利用雅砻江流域地震台网2011年8月1日至2014年12月31日期间及四川省地震台网1个地震台站2008年5月1日至2015年8月31日期间记录的地震观测波形资料,采用剪切波分裂分析得到了四川锦屏水库地区中上地壳各向异性参数,即快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟.结果显示,研究区内台站的快波优势偏振方向存在明显的局部特征,左侧4个台站的快波优势偏振方向与区域主压应力方向比较一致,右侧台站优势偏振方向各异.研究发现,台站MLI的快波偏振方向变化与水库水位的变化具有很好的相关性,在2013年7月,水库水位急剧升高到约1800 m后,台站的快波偏振方向也发生了90°变化,这是一种被称为90°翻转（90°-flip）的现象.蓄水导致的应力增加（以及可能的渗水）产生的高孔隙压影响了剪切波分裂特征.

     

四川紫坪铺水库库区地震剪切波分裂研究

本研究利用四川紫坪铺水库数字地震台网2004年8月17日~2008年5月11日的地震观测波形资料,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川紫坪铺水库库区8个数字地震台站的快剪切波偏振结果.结果表明,紫坪铺库区台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;台站的快剪切波偏振优势方向与区域主压应力方向或活动断裂走向一致;快剪切波偏振方向变化可能与汶川大地震前区域应力场的增加和龙门山断裂带微破裂增加有关,慢剪切波时间延迟的变化与四川紫坪铺水库水位升降变化相关.     

On shear-wave splitting in the Los Angeles basin

Three-component seismograms at the three USC stations, PVP, GFP and DHB, have been examined. Most earthquakes, with magnitudes ranging from 1.4 to 5.0, within a period from 1985 to 1988, show evidence of shear-wave splitting. The preferred polarization of the first split-shear wave arrivals at PVP is nearly in N-S which is consistent with both regional maximum horizontal compressive stress direction and local subsurface fault strike, showing that shear-wave splitting is caused by liquid-filled cracks or fractures associated with the N-S faulting. The polarizations of first shear wave arrivals at GFP are roughly divided into two almost perpendicular directions, ENE-WSW and NNW-SSE, which are parallel or perpendicular to the strike of the geology or topography near the station. Because GFP is near the foothills of Santa Monica Mountains, the shear-wave arrivals may be disturbed by topographic irregularities and by subsurface dipping interfaces. Two examples at DHB clearly display shear-wave splitting. Their polarizations of shear wave are in the direction of N-S, which agree with the fragmentary surface and fracturing direction there. From some relatively reliable delay times, the crack densities at three stations are given, that is, 0.025 at PVP, 0.020 at GFP and 0.045 at DGB. No systematic change of shear-wave polarization is discovered in this study.     

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.

     

青藏高原东北缘上地幔地震各向异性:来自SKS、PKS和SKKS震相分裂的证据

基于青藏高原东北缘甘肃区域台网41个宽频带地震台站的远震记录资料,通过PKS、SKS和SKKS震相的剪切波分裂分析,获取了台站下方介质的各向异性分裂参数,得到该地区上地幔各向异性分布图像,并结合GPS速度场和地壳剪切波各向异性分析青藏高原东北缘各向异性形成机制及壳幔各向异性特征.分析结果认为,在阿尔金断裂带西侧,各向异性快波偏振呈NWW-SEE方向,与断裂带走向有一定夹角,与塔里木盆地向柴达木盆地俯冲方向一致,说明该地区上地幔物质变形主要受古构造运动的影响,属于"化石"各向异性.在祁连山-河西走廊构造区,XKS快波偏振呈NW-SE方向,一致性较好,与区域断层走向方向相同;由区域小震的地壳剪切波分裂分析得到的地壳剪切波快波偏振在该区域呈NE-SW方向,与相对于稳定欧亚大陆GPS运动速率一致,地壳和地幔快波偏振方向的差异表明壳幔变形可能有不同的形变机制.在陇中盆地及其周缘,由于处于活跃青藏地块与稳定鄂尔多斯地块之间的过渡带,相对于其他区域具有更加复杂的构造背景,地壳快波偏振和地幔快波偏振总体上呈NWW-SEE方向,说明壳幔变形机制可能相同;但不同台站结果之间存在一定离散性,推测是由于受局部构造特征差异性造成.     

张家口—渤海地震带与山西地震带交汇区的地壳剪切波分裂

张家口—渤海地震带(简称张渤地震带)与山西地震带交汇区域(113°E~117°E,39°N~42°N)是华北地区北部三个构造单元华北沉降、燕山隆起和太行山隆起的交界处.本文采用张渤带西端的流动地震台网和华北地区北部的区域数字地震台网的地震波形数据,使用SAM方法对该区域地壳介质剪切波分裂参数进行研究.结果表明,北部的燕山隆起地区的快剪切波偏振方向为近EW向,这与华北地区北部的区域应力场方向基本一致.南部的太行山隆起地区,快剪切波偏振方向为NE—NNE,可能与太行山隆起的断裂带走向有关,与山西地震带北部NNE—NE向的断层走向一致.位于研究区域中部的隆起与沉降边界区,快剪切波偏振方向则表现的比较复杂,可能是复杂的局部地质构造引起的.     

华夏地块东南部地壳地震各向异性特征初步研究

本研究采用SAM剪切波分裂分析方法,使用福建区域数字地震台网记录到的（1999年01月～2003年12月）的波形资料,挑选符合剪切波窗口条件的记录,得到华夏地块东南部地区23°N～29°N,116°E～120°E）10个台站的剪切波分裂参数. 研究结果表明,该区域快剪切波平均偏振方向为NW109.4°±42.6°,慢剪切波平均时间延迟为2.5±1.5(ms/km),快剪切波平均偏振方向对应该区的水平主压应力方向. 闽东台站NW方向的快剪切波偏振优势方向揭示了NW向的水平主压应力和NW走向断裂的构造意义. 两个闽西台站NE方向的快剪切波偏振优势方向与区域水平主压应力方向不一致,与NE走向的断裂一致,体现了局部构造和局部应力场的复杂性. 本研究证实,位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振方向的优势方向与断裂走向一致,位于海边或岛上的台站的快剪切波偏振方向较为离散,主要是受到不规则表面地形和断裂交汇的影响. 慢剪切波延迟时间的空间分布特征,显示沿海地区慢剪切波延迟时间变化较大,而内陆地区则较为平缓.