四川盆地荣县—威远—资中地区发震构造几何结构与构造变形特征:基于震源机制解的认识和启示

四川盆地荣县—威远—资中地区属于历史弱震区,然而2019年相继发生多次破坏性地震事件.本文基于四川区域地震台网宽频带地震仪记录波形资料,利用CAP（Cut and Paste）波形反演方法,获得了2016年以来发生在荣县—威远—资中地区的26个M_S≥3.0地震的震源机制解、震源矩心深度和矩震级,对该区域发震构造几何结构与变形特征及构造应力场特征进行了初步分析.主要获得如下认识：（1）26个M_S≥3.0地震的震源矩心深度在1.5~5 km之间,平均深度3.4 km,表明事件发生在上地壳浅部沉积层内;震源深度分布揭示发震断层面倾向SE、缓倾角.（2）26个地震的震源机制全部为逆冲型,表明发震构造整体为逆断层性质.节面优势方位NNE-NE,结合走向与倾角统计结果,本文推测发震构造可能为威远背斜南翼一系列倾向SE、走向NNE-NE的缓倾角盲冲断层.（3）P、T、B轴优势方位单一,表明研究区域处于相对简单的构造应力环境.区域应力场反演获得的最大主压应力轴σ₁方位NW-SE,近水平,与目前已知的该区域构造应力场水平主压应力方向一致,反映区内构造活动主要受区域构造应力场控制;其明显有别于四川盆地南缘2019年6月17日长宁M_S6.0地震余震区NE-SW向的最大主压应力轴方位也揭示出四川盆地构造应力场具有明显的分区特征.（4）26个地震整体的应变花表现为NW-SE向挤压白瓣形态,表明区内发震构造整体呈NW-SE向纯挤压变形模式,明显有别于2019年长宁M_S6.0地震序列NE-SW向挤压兼具小量NW-SE向拉张分量的构造变形模式,进一步表明四川盆地构造变形模式也具有明显的分区特征.

     

四川盆地荣县—威远—资中地区发震构造几何结构与构造变形特征:基于震源机制解的认识和启示

四川盆地荣县—威远—资中地区属于历史弱震区,然而2019年相继发生多次破坏性地震事件.本文基于四川区域地震台网宽频带地震仪记录波形资料,利用CAP （Cut and Paste）波形反演方法,获得了2016年以来发生在荣县—威远—资中地区的26个M_S≥3.0地震的震源机制解、震源矩心深度和矩震级,对该区域发震构造几何结构与变形特征及构造应力场特征进行了初步分析.主要获得如下认识：（1）26个M_S≥3.0地震的震源矩心深度在1.5~5 km之间,平均深度3.4 km,表明事件发生在上地壳浅部沉积层内;震源深度分布揭示发震断层面倾向SE、缓倾角.（2）26个地震的震源机制全部为逆冲型,表明发震构造整体为逆断层性质.节面优势方位NNE-NE,结合走向与倾角统计结果,本文推测发震构造可能为威远背斜南翼一系列倾向SE、走向NNE-NE的缓倾角盲冲断层.（3）P、T、B轴优势方位单一,表明研究区域处于相对简单的构造应力环境.区域应力场反演获得的最大主压应力轴σ₁方位NW-SE,近水平,与目前已知的该区域构造应力场水平主压应力方向一致,反映区内构造活动主要受区域构造应力场控制;其明显有别于四川盆地南缘2019年6月17日长宁M_S6.0地震余震区NE-SW向的最大主压应力轴方位也揭示出四川盆地构造应力场具有明显的分区特征.（4）26个地震整体的应变花表现为NW-SE向挤压白瓣形态,表明区内发震构造整体呈NW-SE向纯挤压变形模式,明显有别于2019年长宁M_S6.0地震序列NE-SW向挤压兼具小量NW-SE向拉张分量的构造变形模式,进一步表明四川盆地构造变形模式也具有明显的分区特征.     

四川威远及邻区中小地震活动特征及地壳精细结构研究

利用2019年以来在四川荣县-威远布设的密集地震台站,以及部分固定台站记录到的近震资料,采用双差层析成像方法获得了高分辨率的浅层地壳三维速度结构和震源位置.重定位结果显示,研究区内中小地震多数呈南北向条带状分布,与已知地表断层的分布无明显关联.地震震源深度主要集中在2~5 km深度之间.研究区中小地震活动与速度结构变化具有相关性,在5 km以浅,地震多分布在S波高速异常区;在7~10 km深度范围,地震多发生在P波和S波的高、低速异常转换带.综合重定位和速度剖面结果,推测研究区内沉积层厚度约4~6 km,而一些中强地震多发生在结晶基底顶部.在研究区深部,黄桷坡断层以北地震区比荣县地震区具有更高的P波速度,在相似的应力状态下,力学性质更强的黄桷坡断层以北地区更难以破裂,可能是该地区更晚发生地震的缘由.

     

2019年四川荣县MS4.9地震序列监测与活动特征研究

通过对荣县M_S4.9地震震中及附近地区地震监测、地震地质、地震活动背景和区域地震活动性的分析表明,荣县M_S4.9地震震前经历了区域地震平静至活跃、再发震的过程,该序列为正常的震群型,震中区及其附近的华蓥山断裂地震带和马边地震带的震后地震学参数均正常。荣县M_S4.9地震发震断裂为荣县-威远基底断裂,华蓥山断裂带及其附近地区2018年开始的5—6级地震活跃与川西地区东昆仑断裂带2017年8月九寨沟M_S7.0强震的发生存在呼应关系。      

辽西地区地震活动再研究

辽西(含辽蒙交界处)1988年2月25日彰武附近发生了一次较大地震(M_L5.2),1990年上半年沿辽西NE向构造带上又出现小震活动呈加强趋势。之后,相对平静达10个多月。这究竟意味着什么?是较大地震发生前的平静过渡,还是辽西地震形势有所缓解?针对这一问题,本文把几年来对该区所做的一些研究结果作一介绍。     

四川威远—荣县工业开采区地壳电性结构研究

利用大地电磁测深方法(MT)探测了威远—荣县工业开采区的电性结构,并据此推断了穿过剖面的断层的位置和深部延伸状况,探讨了开采区地震活动性的控制因素.在探测中,在开采区的北部布设了2条长度约90 km的EW向展布以及1条穿越威远背斜的长度约100 km的NW-SE向展布的MT剖面.利用带地形的非线性共轭梯度法进行了反演,获得了这3条剖面的电阻率分布图.结果表明,开采区约5 km以浅区域的电阻率较低(10~30 Ωm),且存在着电阻率很低(< 5 Ωm)的多个孤立的局部区域.在5 km以深,西/西北部为高阻区,且由西向东、由北向南存在变薄的趋势,东/东南部为低阻区,电性结构比较均匀.电阻率图像还揭示了3条剖面经过的区域内的主要断层的形态和延伸状况,除长山镇断层的下端埋深可能超过了20 km外,其他断层向下延伸深度可能不超过5 km.断层可能不是开采区内地震活动的主控因素.

     

中卫—同心活动断裂带现代构造应力分布特征及地震破裂危险区判定

采用弹性模型对中卫—同心活动断裂带在区域现代构造应力场作用下的应力分布特征进行数值模拟,并在此基础上应用岩石破裂危险度KR及断层滑动危险系数KF两个判别指标对该断裂带未来地震破裂危险区进行判定。结果显示该活动断裂带上的应力分布具有明显的分段性,大致以红谷梁和同心为界分为三个区段。地震破裂危险区段主要位于红观观至红谷梁东区段,在地震发生时起始破裂区位于中卫南—碱沟,破裂向两侧扩展,向东很快衰减,而向西破裂扩展范围较大,可达红观观。     

活动断裂的可变破裂尺度地震行为与级联破裂模式的应用.

初步揭示出中国大陆地区活动断裂的地震破裂尺度可变行为,即在同一断裂部分不同轮回的破裂规模是不同的,因而地震强度也随时间变化．这种变化的趋势不具必然性．根据定义的相对破裂规模,统计表明：两相继轮回的破裂规模相同的概率最小．当前一轮回的破裂规模为小时,后一轮回的趋于大的概率为0.48;当前一轮回的破裂规模为中时,后一轮回的趋于小和大的概率分别为0.69和0.25;当前一轮回的破裂规模为大时,后一轮回的趋于大的概率为0,而趋于小和中的概率分别为0.36和0.64．笔者引入并完善了级联破裂模式,用于描述同一断裂部分破裂尺度的可变性和复杂性．在总结已发生过级联破裂的走滑活动断裂基本特征的基础上,提出这类断裂的级联破裂分段的原则．作为应用举例,对川西安宁河断裂带的一部分进行了级联破裂分段,并进而评估了未来地震的可能强度以及其对应的概率．     

九江—瑞昌地区显著地震动态库仑破裂应力变化分析

为了探究九江—瑞昌地区内的地震活动是否存在动态应力触发关系,本文选用多层黏弹性介质模型,计算了2005年九江—瑞昌M_S5.7地震和2011年瑞昌—阳新M_S4.6地震产生的动态库仑破裂应力变化。结果显示:九江—瑞昌M_S5.7地震产生的动态库仑破裂应力变化,能触发其北东方向的53次地震;瑞昌—阳新M_S4.6地震发生后15天内,小震活动增强区及九江—瑞昌M_S5.7地震震源区的多次地震活动,可能与其动态应力触发作用有关。      

2017年九寨沟7.0级地震断层破裂尺度初步研究

本文利用2017年九寨沟7.0级地震的余震序列数据,结合震源机制解确定的地震断层面,研究了地震断层的破裂尺度。基于余震序列在断层面上的投影,分析直接余震和间接余震以及不同起始震级条件下余震区的长度和震源深度分布,估算了地震断层破裂面的破裂长度和破裂深度,并探讨了地震断层破裂对地震烈度分布的影响。研究结果显示,九寨沟7.0级地震断层的破裂长度约33—35km,破裂深度约23—26km;地震断层破裂对Ⅷ度区分布有明显的控制作用,地震断层破裂长度接近Ⅷ度区的长度。     

威远MS 5.4地震序列活动特征与成因分析

通过对威远M_S 5.4地震背景与活动特征研究,表明自贡地震监测中心加强流动监测提高了威远M_S 5.4地震序列地震参数的精度和地震信息报送的准确性。威远M_S 5.4地震前经历了区域地震平静至活跃、再发震的过程,威远M_S 5.4地震为一般主—余型地震,其ρ、b值异常可能反映了其后将发生资中M_S 5.2地震。威远M_S 5.4地震序列及其附近的华蓥山断裂地震带和马边地震带震后时间扫描地震学参数均正常,威远M_S 5.4地震区近期再次发生更大地震的可能性较小;并认为威远M_S 5.4发震断裂为荣县—威远基底断裂,华蓥山断裂带及其附近荣县—威远—资中地区2018年开始的4—6级地震活跃与川西地区东昆仑断裂带2017年8月8日九寨沟M_S 7.0地震的发生存在呼应关系。     

川滇地区主要活动断裂的活动特征及其近十年的地震活动性

以近10几年的地震目录为基础,对川滇地区主要断裂带GSHAP地震危险性评估的预测结果与近十几年来的实际地震活动性进行了对比。结果表明,小江断裂以东的昭通地区以及滇西内弧带中段的哈巴和玉龙雪山东麓断裂带近年来的地震活动性较强,与GSHAP的评估相符;龙门山断裂带和怒江断裂以西的盈江地区近年的地震活动性较强,其活动性在GSHAP中被低估;而在GSHAP中确定的高危地区,如澜沧江断裂、小江断裂、红河断裂、鲜水河断裂周边区域,近十几年内的构造活动低于预期,如红河断裂与澜沧江断裂近年来的地震活动性较弱,而怒江断裂只在南端的保山等地区有较强的地震活动性。     

2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义

野外调查表明,青海玉树MS7.1地震发生在青藏高原中部甘孜—玉树断裂的玉树段上,在玉树县结古镇至隆宝镇之间产生了一系列包括剪切破裂、张剪切破裂、压剪切破裂、张性破裂及其不连续岩桥区出现的鼓包或陷落坑(拉分盆地)、高寒地区特有的冰裂缝等地表破裂单元,它们斜列组合成整体走向约300°、长约65 km、最大同震左旋位移2.4 m的地表破裂带,具有变形局部化的基本特征.玉树地震地表破裂带整体上可划分为长约15 km的结隆次级地表破裂带和长约31 km的结古次级地表破裂带,两者呈左阶羽列,其间无地表破裂段长约17 km,对应于MW6.4和MW6.9两个次级地震事件.地表破裂类型、基本组合特征等显示出甘孜—玉树断裂两盘块体的运动方式以纯剪切的左旋走滑为主,从一个方面反映了青藏高原物质存在着向东的逃逸和挤出现象.     

广西北海地区地震活动研究

分析了广西北海地区地震活动的特征,认为北海地区历史地震和现代地震活动水平较高。通过对1970-2004年北海地区b值和缺震时间进行扫描分析,认为b值高值异常和缺震低值异常可能是该区中强地震的前兆异常。     

豫北地区地震活动性研究

利用豫北地区1485年至今M≥4.7级地震和1970年以来ML≥3.0级地震资料,采用了地震活动韵律、6级地震的减震效应、P轴方向变化等方法,对豫北地区,特别是聊兰地震带近几年地震活动特点进行了分析,并剖析了其与1983年菏泽6.0级地震震前异常的差异。     

走滑活动断裂的障碍体与地震破裂的关系

系统收集了中国大陆走滑活动断裂带上障碍体（阶区）与地震破裂的资料,探讨了障碍体止裂尺度与地震破裂的关系及其分段意义。统计分析表明,走滑活动断裂带上地震的震级与障碍体的阶距、阶距与次级段长度具有较好的线性关系。障碍体的阶距可以作为判定地震破裂止裂尺度的极重要标志,是进行破裂分段的前提和基础。     

地震活动和大地构造的特征尺度

系统的研究结果表明,相继发生的三个7级以上强震震中所决定的地块优势跨度为22.28°—25.74°.在全球范围内,特别是大陆地区普遍存在跨度20°—30°的多边形结构,其短轴跨度平均21.48°,长轴跨度平均25.54°.这种多边形结构称为特征构造域.每一特征构造域是一个相对独立的构造活动单元,它常常对应于一个巨型地块或巨型地貌单元,而特征构造域的边界则对应于重要的地质地貌分界线.通过求解地幔对流的守恒方程,得出了自组织对流胞具有六角形结构的结果,其短轴(对边之距)跨度为22.36°,长轴(对角之距)跨度为25.88°.所以有理由认为地壳活动块体的这一特征尺度(20°—30°)是上地幔自组织对流胞在地壳中的反映.     

四川石棉—西昌地区地震区划研究

本文基于对石棉—西昌地区全新世断层活动与地震活动在时间上、空间上、强度上不均匀性的认识,结合四川省近廿年来对该区地震趋势估计,采用地震危险性概率分析方法,编制了此区50年超越概率10%的地震烈度和地表基岩水平峰值加速度区划图。区划结果表明,烈度和加速度的最高值均位于冕宁以南—西昌一带,这与该段全新世地表破裂最强烈、断错地貌和古地震遗迹相对集中、强震活动频繁具有较好的一致性;区划图等烈度线和等加速度线的总体分布形态近呈南北,与断裂走向基本一致。     

川南威远地区中小地震震源机制解及应力场特征

基于四川省威远地区密集流动台站从2019年12月1日至2020年6月30日期间收集到的42个M_L3.0—4.5中小地震事件,采用Hypo2000定位法进行精定位,并利用HASH(Hardebeck&Shearer)法反演得到其中31次地震的震源机制解,之后利用阻尼区域应力反演方法计算了研究区的应力场参数。结果表明：中小地震主要分布在威远背斜南翼SSE向墨林场断层的两侧,震源深度集中在10 km以内,均为浅源地震;震源机制解类型以逆冲型为主,断层错动类型较为复杂,根据震源机制解结果,推测墨林场断层两侧存在一系列盲冲断层及正断型断层,同时研究区浅层地层中还可能存在其它小的隐伏断层或破裂;区域应力场为逆冲兼走滑型,其最大主应力轴σ₁方位为103°,倾角为1°,最小主应力轴σ₃方位为192°,倾角为51°,与震源机制解主要类型具有较好的一致性。     

我国大陆及其邻区现代构造滑移线—地震活动格架

我国大陆及其邻区地震活动带的空间展布似乎符合对数螺线的空间图象,而且呈现有规则的空间“网络”结构,可根据弹性力学理论,运用印度板块与欧亚板块相碰撞,在喜马拉雅弧产生强大的板块边界作用力在中国大陆及其邻区的广泛分布来解释。这些对数螺线正是在这种统一应力作用下,形成的构造滑移线,即最大剪应力和剪应变集中区带。可以认为,主要地震活动区、带和现代构造运动的发生、发展都与这些构造滑移线及这些构造滑移线所形成的大大小小的菱形断块相互作用有关。强烈地震不但往往发生在构造滑移线上(或附近),尤其是它们的交汇部位,而且顺滑移线迁移和在不同滑移线之间跳迁和呼应。我国大陆及其邻区地震活动的主要特征以及前兆敏感点似乎都可由上述观点得到解释,并由此观点出发可对潜在震源区、带提出一种新的预测途径和方法。