伽师强震群区上地壳三维速度层析成像——人工爆破和天然地震的联合反演

伽师震区位于天山褶皱、帕米尔构造弧与塔里木块体三个构造单元的交接地带,近年来该区发生了一系列的强震活动.为进一步获得该震区详细的地壳速度结构,本文利用人工爆破和天然地震资料联合反演的方法,对1997年新疆伽师震区布设的三维人工地震透射台阵和流动地震台网的资料进行处理,重建了台阵下方上地壳三维速度扰动图像,并结合地震活动分布,对伽师强震群的地震成因作出进一步分析.结果表明研究区上地壳速度结构在纵向和横向上具有明显的非均匀性,随着深度的逐渐加深,震区下方以萨如锡为中心的低速异常体逐步被高速异常体所替代.自12 km深度开始,在与强震群震中相应的位置上,明显出现沿北北西向的高P波速度异常体,在其周围为相对低速分布,呈现出低速条带环绕高速条带的分布格局,V_P/V_S在相同的位置上也表现为高值分布.这种结构上的差异可能与伽师强震群发生有密切关系.16 km深度的P波速度层析图表明,伽师强震群发生在地壳相对高速扰动区内或是高速扰动向低速扰动过渡的边缘,壳内高速体的存在为强震的孕育和发生提供了重要基础.     

2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温

气候潮汐循环说和海震调温说,阐明了冷气候、强潮汐和强震相互对应的物理机制,对2000年地球进入拉马德雷冷位相后的气候预测有重大科学意义.中国连续18年暖冬的终结是2000年地球进入拉马德雷冷位相和印尼发生地震海啸的合理结果.规律表明,在拉马德雷冷位相时期,全球强震、低温、飓风伴随拉尼娜、全球性流感伴随厄尔尼诺将越来越强烈.在20世纪50~70年代,强沙尘暴年与流感爆发年一一对应,沙尘暴可能传播禽流感。     

Numerical Simulation of the Graben-Forming Process in Southern Xizang

I.INTRODUCTION It iS generally accepted that the stress state in the upper crust and upper mantle in the southernQinghai—Xiz~g Plateau is essentially extensional(Molnar and Tapponnier,1978;Chen and Molnar,1983:Armijo et a1.,1986).Data offocal.mechanism     

郯庐断裂带中段中上地壳介质非均匀性

利用山东省和江苏省数字地震台网24个台站的269个小震记录, 采用散射S波包络展宽法对郯庐断裂带中段中上地壳小尺度介质非均匀性进行了研究. 结果表明: 郯庐断裂带中段中上地壳介质呈现强烈的横向非均匀性, 该断裂带为不同强度、 不同尺度介质非均匀体分布的边界; 强弱介质非均匀性边界往往与深部构造发育具有较强的相关性; 中强震孕育与强弱非均匀体的分布有关, 地震多发生在强弱非均匀体的过渡带上. 郯庐断裂带中上地壳介质非均匀分布特征可能与苏鲁超高压变质带、 深部构造及岩浆活动有关.      

Foreshocks of strong earthquakes

The specific enhancement of ultra-low-frequency (ULF) electromagnetic oscillations a few hours prior to the strong earthquakes, which was previously mentioned in the literature, motivated us to search for the distinctive features of the mechanical (foreshock) activity of the Earth’s crust in the epicentral zones of the future earthquakes. Activation of the foreshocks three hours before the main shock is revealed, which is roughly similar to the enhancement of the specific electromagnetic ULF emission. It is hypothesized that the round-the-world seismic echo signals from the earthquakes, which form the peak of energy release 2 h 50 min before the main events, act as the triggers of the main shocks due to the cumulative action of the surface waves converging to the epicenter. It is established that the frequency of the fluctuations in the foreshock activity decreases at the final stages of the preparation of the main shocks, which probably testifies to the so-called mode softening at the approach of the failure point according to the catastrophe theory.     

山西五台山地区地壳深部结构特征研究

利用穿过山西断陷带及五台山区的宽角反射/折射地震测深剖面所获得的资料对该区地壳结构进行研究,结果表明：五台山地区地壳呈明显的分层结构,上下地壳的分界是以壳内较为连续可靠的反射波P3所反映的界面为标志的,上地壳的厚度为23～28km,莫霍界面的深度为39～43km,五台山区是本区M界面最深的地区;地壳结构非均匀变化强烈的地区发生在五台山及其邻近地区,上地壳内较大范围低速异常体的存在和壳内强反射波组的出现可视为地壳深部岩浆活动的一种标志;壳内界面的中断、Pm波的局部不连续和地壳深断裂的存在等诸多现象均表明该地区地壳结构发生了强烈的挤压、变形和构造活动,从而形成了该地区复杂的地形地貌和地壳深浅部异常的结构特征.     

Lg波Q值随震源深度的变化作为地壳本征衰减深度的判据

Lg波的Q_Lg值是描述区域地壳结构及介质衰减特性的重要参数之一,Q_Lg层析成像被广泛应用于地壳衰减结构横向不均匀性的研究中.但是,对Q_Lg在垂直方向上的不均匀性的研究较少.当发现一个地区发生Q_Lg值低时,我们希望进一步了解这种介质衰减深度.本文通过数值模拟合成地震图的方法,通过分析不同震源深度和介质模型计算Q_Lg,判断Lg波发生主要衰减的深度.研究结果显示：（1）当震源深度浅时,上地壳介质衰减对于Lg波Q值的影响明显比下地壳的影响更大.而震源深度深时,两者贡献基本相当;（2）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,η值逐渐减小;如果下地壳介质衰减强,η值先增大后减小;但如果下地壳存在低速层,则η值持续增大;（3）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,Q₀逐渐增大;反之如果下地壳介质衰减强,则Q₀逐渐减小.因此,我们可以通过调查某一区域不同深度地震的Lg波衰减规律,来判断这一地区的地壳介质衰减情况.     

壳内多震层孕震环境研究进展

壳内多震层的介质结构及其内、外环境是制约地震（尤其强震）在该层内孕育、发生的重要因素。现今多震层孕震环境研究所取得的主要进展如下：多震层位于上地壳下部至中地壳,岩石组合为角闪岩相（上部为绿片岩相）变质岩和花岗质岩石;多震层具有相对高速、高密度、高阻的介质结构,其下部对应脆 韧变形转换带和最大剪切应力带;多震层（或强震震源）之下存在壳内低速 高导体;多震层应力场具有区域性分区特点,壳内地震活动截止温度约３００～４００℃;多震层内震源断层具有区域性特点,不同地区震源断层可能具有不同的孕震机制;“坚固体孕震模式”对地震预报具有一定的指导作用     

伽师强震群区震源细结构的深地震反射探测研究

穿过伽师强震群的深地震反射剖面提供了研究区从地表直至莫霍界面的地壳细结构图像.探测结果表明：研究区上、下地壳分界面埋深约20～30 km,莫霍界面埋深约52～58 km.上地壳内部存在着两种截然不同的反射图像.上地壳上部为沉积盖层,厚度约8～9 km,盖层内部反射成层分布,显示了稳定而连续的沉积特点;上地壳下部则为“反射透明”背景下存在的叠层状反射带.下地壳内部呈现明显的反射性质,具体体现在上、下地壳分界面和莫霍间断面都表现为具有一定持续时间的多循环反射叠层结构特征.时间剖面上所有反射事件由北东向南西下倾的整体图像直观地反映了塔里木盆地地壳变形而向西昆仑下插入的事实.剖面47km桩号附近,上地壳下部至壳幔过渡带以上地壳范围内存在一条高倾角的深断裂,具有走滑性质,本研究认为该深断裂与1997年伽师强震群的发生密切相关,推断它为伽师强震群的发震构造.而时间剖面上壳幔过渡带反射的连续性则说明该断裂没有向下穿过莫霍面.存在于上地壳上部的两条高倾角的浅部断层可能对应于地质推测的麦盖提—下苏洪断裂带,它们与位于其下方的地壳深断裂构成了伽师强震群可能的深、浅构造关系.     

西秦岭—东昆仑及邻近地区地壳结构——深地震宽角反射/折射剖面结果

在青藏高原东北缘,穿过阿尼玛卿缝合带东端完成了一条637 km的近南北向深地震宽角反射/折射剖面.获得的地壳结构剖面表明,该地区Moho界面埋深48～51 km,北浅南深,横向变化不大,而地壳内部构造在不同的地质构造块体差异明显.在下地壳内出现的两组能量较强的P₃、P₄波组,反映了研究区下地壳的反射性质和多层结构特征.阿坝弧形断裂以南和阿尼玛卿缝合带附近壳内界面变形强烈,壳内低速异常结构明显,特别是在缝合带下方20 km以下的中下地壳异常的低速结构可以解释为存在延伸至中下地壳的破碎带构造特征.在剖面南段反映西秦岭褶皱带至松甘块体相应的地震记录出现复杂、强烈的中下地壳反射和相对较弱的Moho反射震相是该地区地壳结构的明显特征.     

用瑞利波研究新疆塔里木盆地地壳分层结构及QR值

利用新疆塔里木盆地附近喀什和高台地震台所记录到的天然地震面波资料,研究了该地区的地壳结构,并测定了瑞利波Q_R值。 结果表明:塔里木盆地地壳为多层结构,地壳厚度约60公里,其中沉积层厚度约为10公里,是造成塔里木盆地的面波群速度异常低的主要因素。同时,地壳中部有一低速层;长周期瑞利波Q_R值偏低,反映了地震波在该区的地壳下部和上地幔的强衰减。     

岩浆与构造作用对洋壳厚度的影响——以西北印度洋为例

洋中脊及邻区洋盆的洋壳厚度能很好地反映区域岩浆补给特征,对于研究洋中脊内部及周缘岩浆活动和构造演化过程具有很好的指示意义.西北印度洋中脊作为典型的慢速扩张洋中脊,其扩张过程与周缘构造活动具有很强的时空关系.本文利用剩余地幔布格重力异常反演了西北印度洋洋壳厚度,由此分析区域内洋壳厚度分布和岩浆补给特征.研究发现,西北印度洋洋壳平均厚度为7.8 km,受区域构造背景影响厚度变化较大.根据洋壳厚度的统计学分布特征,将区域内洋壳分为三种类型:薄洋壳(小于4.5 km)、正常洋壳(4.5~6.5 km)和厚洋壳(大于6.5 km),根据西北印度洋中脊周缘(~40 Ma内)洋壳厚度变化特征可将洋中脊划分为5段,发现洋中脊洋壳厚度受区域构造活动和地幔温度所控制,其中薄洋壳主要受转换断层影响造成区域洋壳厚度减薄,而厚洋壳主要受地幔温度和地幔柱作用影响,并在S4洋中脊段显示出较强的热点与洋中脊相互作用,同时微陆块的裂解和漂移也可能是导致洋壳厚度差异的原因之一.     

北京南部地壳精细结构深地震反射探测研究

为了研究北京平原区的地壳结构特征、断裂的空间展布、断裂活动性以及深浅构造关系,在北京平原区的南部完成了1条长90 km的深地震反射剖面.探测结果表明,该区地壳以双程反射时间(TWT)6～7 s的强反射带Tc为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～19 km,下地壳厚约16～17 km,Moho界面深度约为34～35 km.该区结晶基底起伏变化较大,上、下地壳分界面和Moho界面都是一个具有一定厚度的过渡带.上地壳反射层位丰富,断裂构造发育,构造形态清晰.在夏垫断裂西北,剖面揭示了4～5组能量较强的反射震相,表现为典型的隆起区特征;在夏垫断裂东南,上部为一套向东南倾伏的密集强反射层,下部为一套形态各异、结构复杂的强反射层,这些反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为11 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角较陡,向上切穿了上、下地壳分界面,延伸到上地壳沉积盆地的底部,向下切穿了壳幔过渡带,与上部断裂和沉积盆地构成了独特的组合关系.     

中国大陆震源机制深度变化反映的地壳-地幔流变特征

大陆岩石层流变性质是一个重要而又没有完善解决的问题：既存在支持Moho面附近为强地幔-流动弱地壳模式的实验和观测事实，也存在支持流动弱地幔-强地壳模式的观测事实. 本文利用哈佛震源机制矩张量解及有关震源深度资料，对我国震源机制随深度的变化进行分析，发现虽然表浅地震震源机制主应力轴倾角接近水平或竖直，但中、下地壳和上地幔震源机制主应力轴倾角则多样化. 这与某些存在柔性下地壳软弱层地区具有孕震层下缘震源机制主应力轴也接近水平或竖直的特征明显不同. 它可能表明上述两种壳-幔流变模式在我国均存在，对我国岩石层流变性质还需要分区进行更细致的多方面研究.     

Study on Fine Crustal Structure of the Sanhe-Pinggu Earthquake （M8.0） Region by Deep Seismic Reflection Profiling

Two near-vertical deep seismic reflection profiles (140km-long, 24-fold) were completed in the 1679 Sanhe-Pinggu earthquake (M8.0) region. The profiles ran through the Xiadian fault and the Ershilichangshan fault. The profiling result shows that the crust in this region is divided into the upper crust, the lower crust and the crust-mantle transitional zone by two powerful laminated reflectors: one at the two-way travel-time of about 7.0s (21 km), the other at about11.0～12.5s (33～37km). Crustal structure varies significantly in vertical direction. The shallow part is characterized by obvious stratification, multilayers and complexity. The upper crust on the whole features reflection “transparency“, while the lower crust features distinct reflectivity. Crustal structure also varies a lot in the lateral direction. The main fracture in this region is the deep fault under the Xiadian fault. This deep fault is steeply inclined (nearly vertical), and is supposed to be the causative fault of the Sanhe-Pinggu MS.0 earthquake. The two profiles respectively reveal the existence of local strong reflectivity in the lower crust and the lower part of the upper crust, which is assumed to be a dike or rock mass formed by the upwelling and cooling down of materials from the upper mantle. Magmatic activity in this part brought about differences in regional stress distribution, which then gave rise to the formation of the deep fault. That is supposed to be the deep structural setting for the Sanhe-Pinggu M8.0 earthquake.     

武清-北京-赤城二维地壳结构和构造

对武清—北京—赤城剖面段的人工地震测深资料,利用常规地震测深方法进行处理与计算,目的是查明该地区二维地壳速度结构和构造的基本特征、断层的空间展布特征和深浅部地质构造环境等.结果表明,不同区域的地壳速度结构在纵向和横向上均具有明显的非均匀性.地壳呈层状结构,地壳厚度由武清的31.0 km向北西至延庆逐渐加厚为40.0 km.在北京下方壳内界面起伏较大,莫霍面在北京的北西方向有一急剧加深,在约20 km范围内M面起伏变化达5.0 km. 根据地震波动力学与运动学特征,以及二维地壳速度等值线和地震界面起伏变化等特征,沿剖面推测了5条地壳浅部断裂.     

帕米尔东北侧地壳结构研究

1998年在帕米尔东北侧伽师及其周边地区完成了两条深地震宽角反射/折射剖面. 结果表明,西昆仑、塔里木和天山在地壳速度结构、构造特征上显示出较大差异. 塔里木块体具有稳定地块的地壳结构特征,地壳平均速度较高(6.5km/s). 向南进入西昆仑,地壳明显增厚,厚度可达0km左右,且地壳平均速度偏低(6.0-6.2km/s),偏低的地壳平均速度主要来源于相对低速度的下地壳结构,反映了西昆仑褶皱系下地壳介质的特征. 向北进入天山后,地壳同样明显增厚,但增厚的程度低于西昆仑下,约为50-55km. 天山地壳同样具有明显低的平均速度(6.2km/s),显示了天山地壳相对"软"的特征,但天山地壳偏低的平均速度来源于广泛分布于中地壳的低速度层和速度偏低的下地壳. 在印度块体向北强烈推挤的作用下,该区地壳遭受强烈的不均匀变形,塔里木块体向南插入西昆仑下,向北插入天山下,形成了该区强烈地震频繁发生的深部构造环境.     

应用层析成像技术研究华北地壳速度结构

利用华北地区１６９个地震台站记录的１９８４￣１９９５年的１６９６个地震的Ｐ波到时资料,重建了华北地区地壳三维速度图像,不同深度的速度图像表明：地壳中地震波速度的横向不均匀性显著,上地壳的速度分布与地有已知构造特征相联系;太行山山前断裂带是切割到地壳底部的深断裂带,２５ｋｍ深度普遍存在速度间断面;地壳底部起伏明显;强震孕育发生与其周围介质的不均匀性和土地幔的隆起或凹陷密切相关。     

Crustal structure of northeastern Tibetan plateau and Ordos block: Waveform interpretation of the Maqen-Jingbian seismic refraction profile

The Maqen-Jingbian wide-angle seismic reflection and refraction experiment was carried out in 1998, which aims at determining detailed structure in the crust and top of the upper mantle and understanding structural relation between the northeastern Tibetan plateau and the Ordos block. The 1-D crustal models inferred by waveform inversion show strong variations in crustal structure, which can be classified into four different types: ① an Ordos platform with the Proterozoic crust and two high-velocity layers in the northeast section, ② a transitional crust between the northeastern Tibetan plateau and the Ordos block across the Haiyuan earthquake zone, ③ the Qilian orogenic zone in the central part, and 4 the Qinling orogenic zone in the southwestern section. The Moho depth increases from ~42 km to ~62 km from the NE part to the SW part of the profile. The crystalline crust consists of the upper crust and lower crust in northeastern Tibetan plateau. There is an obviously low P-wave velocity layer dipping northeastward, which is 12–13 km thick, at the bottom of the upper crust in Qinling orogenic zone and Haiyuan earthquake zone. The lower crust is characterized by alternating high and low P-wave velocity layers. Beneath Ordos block, i.e., the NE part of the profile, the crust shows quite a smooth increase in P-wave velocity down to the Moho at a depth of about 42 km.     

利用转换波新成果研究燕山地区地壳构造、地壳运动和孕震条件

本文根据转换波近年得出的地壳构造最新资料,结合地表地质的研究成果,探讨了燕山地区地壳构造和地壳运动的基本特征,同时着重分析了怀来—宁河段北西西向地震活动带的构造特征、活动方式及其两侧的差异,进而提出了本区强震的深部构造标志,并讨论了强震孕育过程及可能的潜在震源区等问题,为研究首都圈的地震预测、预报提供基础资料