云贵高原东南部地壳各向异性初步研究

云贵高原东南部地区位于贵州西南部及广西西北部。 我们选用中国地震科学台阵一期在广西、 贵州区域内的50个流动台站记录的2011年6月至2013年3月的地震波形资料, 运用剪切波分裂系统分析方法(SAM), 得到了可用于分析的10个台站地震资料, 获得剪切波分裂参数即快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟。 结果表明, 云贵高原东南部地区的地壳各向异性呈现南北分区的特点。 广西西北部地区的快剪切波优势偏振方向为NW—SE, 与华南地块主压应力方向一致。 贵州西南地区位于扬子板块和华南褶皱系右江褶皱带的过渡带, 其快剪切波优势偏振方向近NE—SW, 与华南地块主压应力方向近似垂直, 反映出区域内复杂的构造背景及应力环境。 将云贵高原东南部慢剪切波时间延迟与川滇地块以及华夏地块东南部对比可知, 云贵高原东南部地壳介质各向异性程度更接近于华南地块。     

青藏高原东北缘地壳各向异性的构造含义

青藏高原东北缘记录了印度—欧亚大陆板块碰撞和汇聚的远场效应,且仍正处于侧向生长阶段.而地壳各向异性则反映了高原地壳的形变特征.为此,本文主要利用甘肃数字地震台网(2001年1月—2010年10月)波形记录资料,采用SAM方法进行剪切波分裂研究,得到青藏高原东北缘地壳各向异性的平均剪切波分裂参数及剩余地震各向异性参数,两个参数分别反映了区域构造和应力场特征及局部构造和局部断裂特征.研究结果表明:快剪切波2个优势偏振方向分别为NE47.72°±21.83°和121.65°±22.07°,慢剪切波平均时间延迟为2.63±1.31ms·km-1.快剪切波平均偏振方向反映了该区域的水平主压应力方向,快剪切波偏振方向的第二优势取向揭示了NWW的局部构造意义,表明应力环境受本区NWW深大断裂带的影响.各个台站的剩余快剪切波偏振方向的优势取向与断裂走向一致,表明活动断裂控制着剩余快剪切波偏振方向.剩余慢剪切波时间延迟变化反映了断裂引起地震各向异性程度,形变具有区域特征.     

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.     

鄂尔多斯块体西缘地壳介质各向异性:从银川地堑到海原断裂带

通过收集鄂尔多斯块体西缘固定地震台网2010年6月至2017年8月的近场地震资料,选择符合剪切波分裂分析的14个台站记录的共137个有效事件波形,得到了剪切波分裂参数,即快剪切波（简称快波）偏振方向和慢剪切波（简称慢波）时间延迟.结果表明,研究区的快波偏振方向和慢波时间延迟具有明显的分区特征,快波偏振方向主要与构造应力场方向或者断层走向大体一致.鄂尔多斯西缘紧邻块体边界的台站,快波偏振方向自北向南呈现NS、NNE、NE向的变化,与青藏高原东北缘主压应力方向变化基本一致.银川地堑东西两侧的快波偏振方向有差异,东侧区域主要受青藏高原NNE向挤压和黄河-灵武断裂共同影响,而西侧区域可能受到阿拉善块体与鄂尔多斯块体之间的NW方向的主张应力和阿拉善块体内部应力分布的影响;鄂尔多斯块体、阿拉善块体与青藏高原的交汇区快波优势偏振方向为NE向,与青藏高原东北缘主压应力方向一致;海原断裂带及以南区域快剪切波优势偏振方向为WNW向,与断裂走向基本一致,较好的说明了海原断裂带为活跃的活动断裂.构造与断裂分布都是控制快波偏振方向的主要因素,走滑断裂上的台站快波偏振方向与断裂走向一致,表明这些台站主要受到断裂的强烈影响;走滑断裂附近的个别台站快波偏振方向呈现与构造应力场一致的方向,表明几乎没有受到断裂的影响.鄂尔多斯、阿拉善与青藏高原的交汇区平均时间延迟高于其他地区,反映了青藏高原在NE向运动过程中,受到稳定的鄂尔多斯块体阻挡作用,导致了交汇区地壳介质各向异性程度增加.以海原断裂带到六盘山断裂带为界,其两侧区域的各向异性差异性明显,揭示了应力与介质特性的差异,暗示其邻近区域,特别在海原断裂带东端到六盘山断裂带与鄂尔多斯块体西缘交汇区域,可能有较高的强震危险背景.本研究还对该区域的地壳和上地幔的耦合问题进行了初步讨论.     

基于密集流动地震台网资料研究古冶—滦县地区上地壳各向异性

自唐山地区发生7.8级地震以来,古冶—滦县地区一直为唐山地震的余震频发区.该地区断裂和地质构造十分复杂,这些断裂的破碎程度有哪些差异?这是地震学家所关心的问题.本文使用在古冶—滦县地区布设的密集流动地震台网2020年8月—2021年7月近一年的波形记录,采用剪切波分裂原理通过对古冶—滦县地区上地壳各向异性研究来揭示这些问题.得到以下结论：(1)古冶—滦县地区快剪切波平均偏振方向为NE86.2°±27.8°,慢剪切波平均时间延迟为2.37±1.25 ms·km^-1.快剪切波偏振第一优势方向为ENE向,与区域背景主压应力方向一致;第二优势方向为NE向,该方向揭示了研究区域断裂主要以NE向为发育的构造意义.(2)唐山断裂带附近台站快剪切波偏振方向均显示出NE向的第二优势方向,与断裂走向一致.断裂附近台站慢剪切波时间延迟较高,各台站时间延迟差异较小,表明区域各向异性程度较强,断裂沿NE向破碎程度较强且破碎均匀.(3)滦县—乐亭断裂和卢龙断裂附近台站快剪切波偏振方向显示出复杂性,表明两条活动断裂的交汇在地壳内部产生了复杂的地壳破裂裂隙结构.断裂附近台站慢剪切波时间延迟较高,...     

基于地壳介质各向异性分析湖北及周边地区应力特征

利用湖北及周边地区数字地震台网2007年12月1日—2013年12月31日的地震观测波形资料,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了该地区18个数字地震台站的快剪切波偏振结果。结果表明,湖北地区少部分地震存在S波分裂现象,18个台站的快剪切波偏振优势方向为NE、近NS方向,并无明显的第一优势偏振方向,说明该区台站应力场可能为区域构造背景应力环境与局部断裂诱导的各向异性综合效应;复杂的局部构造会影响剪切波分裂结果,造成偏振优势方向与主要活动断裂走向不一致或与区域主压应力相差较大的现象。     

天山构造带及邻区地壳各向异性

天山构造带位于中国大陆西北部,是典型的岩石圈陆内缩短造山带.本文利用新疆区域数字地震台网2009年1月至2014年12月的近场小地震波形资料,采用剪切波分裂分析对天山构造带及邻区的地壳各向异性特征进行研究,获得了研究区域内39个台站的快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟.剪切波分裂参数的空间特征显示,研究区上地壳各向异性具有分区性,各向异性特征与局部构造、地壳介质变形和应力分布有关.天山构造带的快剪切波偏振呈现出两个优势方向的特点,第一优势方向大致平行于台站附近断裂和天山构造带的走向,与断裂构造和应力的综合影响有关,另一个优势方向反映了主压应力的直接作用.北天山山前断裂带东段的断裂弯折部位和南天山局部地区的剪切波分裂参数与东、西两侧不同,与准噶尔盆地、塔里木盆地的南北向挤压作用密切相关.快剪切波偏振优势方向的剧烈变化揭示,在准噶尔盆地和塔里木盆地双向挤压隆起的过程中,天山构造带产生了强烈的局部不均匀变形.塔里木盆地西侧快剪切波偏振具有两个优势方向,一个为NNE方向,与帕米尔高原受到印度一欧亚板块碰撞产生的北向挤压作用有关,另一个为NW方向,指出了塔里木盆地区域主压应力方向.准噶尔盆地北部也存在NE和NW两个快波偏振优势方向,主要与断裂的影响有关.天山构造带区域内的慢剪切波时间延迟总体上低于塔里木盆地西侧和准噶尔盆地北部,同时慢剪切波时间延迟的结果也进一步证实了天山构造带的局部强烈变形.     

云南地区地壳介质各向异性——快剪切波偏振特性

通过对云南遥测地震台网2000年1月1日——2003年12月31日4年资料的分析, 使用剪切波分裂SAM综合分析方法,获得了云南地区10个数字地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明, 云南地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为近N——S或NNW方向; 位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振优势方向与活动断裂的走向一致;与GPS主压应变方向一致,与区域主压应力方向基本一致;少数台站的快剪切波偏振较为复杂,或与活动断裂的走向及GPS主压应变方向不一致. 这样的台站总是位于几个断裂的交会处,反映了复杂的断裂背景和复杂的应力分布特征. 快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向,受到区域应力场和断裂分布等多种因素的控制.      

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1800m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.     

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.     

海南东北部地区地壳地震各向异性特征初步研究

基于海南省地震台网2000～2013年的区域地震波形数据,用剪切波分裂系统分析方法（SAM）获得了海南琼东北部地区“九五”数字台网中2个台站的剪切波分裂参数。结果表明,快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向。七星岭台NE方向的快剪切波偏振优势方向与区域水平主压应力场方向不一致,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;青山岭NNE向的快剪切波偏振优势方向揭示了NNE走向断裂的构造意义。同时,本研究证实,位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向,与对所选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,并且快剪切波偏振优势方向较为离散,反映了该区域复杂的断裂构造和应力分布特征。     

海南东北部地区地壳地震各向异性特征初步研究

基于海南省地震台网2000~2013年的区域地震波形数据,用剪切波分裂系统分析方法(SAM)获得了海南琼东北部地区"九五"数字台网中2个台站的剪切波分裂参数。结果表明,快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向。七星岭台NE方向的快剪切波偏振优势方向与区域水平主压应力场方向不一致,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;青山岭NNE向的快剪切波偏振优势方向揭示了NNE走向断裂的构造意义。同时,本研究证实,位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向与对所选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,而快剪切波偏振优势方向较为离散则反映了该区域复杂的断裂构造和应力分布特征。     

汶川地震余震序列的地震各向异性

利用2008年5月12日汶川地震震源区及周边地震台站记录的余震序列资料,使用剪切波分裂系统分析法,分析了汶川地震发震构造龙门山断裂带及周边地区的地壳各向异性特征,推断了地壳最大主压应力方向及空间分布特征.研究结果表明：大致以安县为界,位于龙门山北东段的台站快剪切波的偏振方向为北东向,与断裂带走向一致;而位于龙门山西南段的台站快剪切波的偏振方向为北西向,与断裂带走向垂直;这个特征同样揭示出龙门山断裂带西南段逆冲、北东段带有明显走滑性质的特征.研究还显示,靠近龙门山与鲜水河、安宁河小江断裂交汇区附近的台站快剪切波的偏振方向表现比较离散,这可能是由震源区局部的复杂地质构造引起,与该地区复杂的主压应力方向特点一致.     

四川区域地震台网的剪切波分裂研究

通过对成都数字地震台网2000年5月1日——2006年12月31日6年多资料的分析,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川地区8个地震台站的快剪切波偏振结果. 结果表明,四川地区大部分台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向,大多数与对选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,或与区域主压应力方向一致. 但复杂的局部构造会影响剪切波分裂结果, 造成台站的快剪切波偏振优势方向与主要活动断裂走向不一致, 或与区域主压应力相差较大的现象.      

2013年芦山MS7.0地震序列S波分裂特征

本文测定了2013年4月20日芦山M_S7.0地震震源区及其附近台站的S波分裂参数,包括快波偏振方向和慢波延迟时间,最终得到了40个台站的S波分裂结果．结果显示:在地震主破裂区内观测到的快波优势取向为NE向,与余震分布的长轴方向一致;位于双石—大川断裂以西台站的快波偏振优势方向为NW向,与区域最大主压应力轴方向一致;位于荥经断裂附近台站的快波偏振优势方向为NW向,与该断裂走向一致．快波偏振优势方向随时间的变化结果显示:主震前位于地震破裂区附近的TQU和BAX台站的快波偏振优势方向均呈NE向;主震后TQU台站的快波偏振优势方向为近EW向,而BAX台站的快波偏振优势方向则不突出,反映出芦山地震主震前快波偏振方向受控于龙门山断裂带,而主震后受构造应力场的作用更加明显．此外,各台站的慢波延迟时间为1.25—5.40ms/km,在余震覆盖密集区域,台站的慢波延迟时间均大于3.0ms/km,反映出震源区的各向异性程度较强．芦山主震后,各台站的延迟时间随时间变化持续减小,反映出震源区地壳应力随余震活动逐渐减小．      

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.     

吉林省前郭地区地震各向异性的初步探讨

2013年11月吉林省前郭地区连续发生地震,本文利用11月1日到24日前郭地区6个流动地震台站记录的地震波形数据资料,使用剪切波分裂分析方法初步获得了每一个台站的剪切波快波偏振方向和慢波延迟时间,并初步探讨了研究区域地壳应力的分布.快波偏振方向主要为北西向和北东向,但是在整体上北西向的一致性较好,北东向的结果较为零散,反映了研究区域内复杂的应力特征.北西向的各向异性方向与发震断裂的走向垂直,与地震在空间上的展布方向一致.北西向的快剪切波偏振方向与地表运动速度场的方向也是一致的.快波偏振方向的分布与逆冲兼走滑的震源机制解结果基本吻合.慢波延迟时间的结果在0.85~6.93 ms·km^-1范围内.M_S5.3、5.8级地震前后慢波延迟时间的特征性变化反映了地壳应力的积累,以及随着地震发生应力的释放.     

南极长城站地壳和上地幔各向异性分析

利用我国第24次和第25次南极科学考察队于2008年2月—2010年3月南极长城站记录到的地震事件数据进行剪切波分裂研究. 选取近震事件对Sg波进行剪切波分裂计算,结果表明快波偏振方向有两个,分别为北东向和近南北向; 慢波延迟时间的范围为1.45—5.17 ms/km,平均值为3.54 ms/km.同时选取长城站记录到的远震数据SKS波震相进行剪切波分裂计算,得出上地幔快波偏振方向优势取向为北东向, 慢波延迟时间平均值为1.60 s. 剪切波分裂结果显示长城站地区地壳和上地幔具有明显的各向异性, 并显示长城站地区地壳与上地幔快波偏振方向几乎平行,表明壳幔变形的一致关系.另外,地壳和上地幔各向异性的快波偏振方向不仅与长城站附近的海沟方向平行,同时也与绝对板块的运动方向平行.该结果进一步说明了绝对板块的运动是构成上地幔各向异性的主要原因.      

利用莫霍面Ps震相研究中国东北地区地壳各向异性

利用中国东北地区布设的65套宽频带数字地震仪2009年6月—2011年6月记录的远震事件, 用时间域最大熵谱反褶积方法提取接收函数, 并用改进的剪切波分裂分析方法对该区地壳介质各向异性参数进行研究, 获得了该区地壳介质各向异性图像. 结果表明, 该区地壳介质各向异性快波偏振方向大致为北西向, 快慢波时间延迟在0.15—0.3 s之间; 但有7个台站下方地壳各向异性快波方向表现为北东向, 可能与当地复杂构造有关. 该区地壳各向异性快波偏振方向与主压应力场方向近乎垂直, 与板块移动方向基本一致, 与SKS/SKKS各向异性快波方向也基本一致. 推断本研究区地壳介质各向异性反映了该区的主张应力方向, 且主要各向异性来源于中下地壳, 暗示了壳-幔垂直变形的一致性.