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.

     

2008年汶川MS8.0地震前龙门山—岷山构造带的地震活动性参数与地震视应力分布

本文利用四川区域台网最近30多年的地震资料,计算了2008年四川汶川MS8.0地震前沿龙门山—岷山构造带的多个地震活动性参数(包括震级-频度关系中的a、b与a/b值,复发间隔Tr值),同时,计算了震前2年多的时间内ML≥3.5地震的视应力. 在此基础上分析了地震活动性参数值和地震视应力的空间分布与汶川主震破裂范围、MS≥5.0余震分布的关系. 主要结果表明:①汶川地震前,沿龙门山—岷山构造带的地震活动性参数与地震视应力的分布均存在显著的空间差异. 其中,龙门山断裂带中-北段的绵竹—茂县段与江油—平武段具有远低于区域平均值的显著异常低b值、低a值、相对较高a/b值以及较小复发间隔Tr值的参数值组合,反映这两个断裂段在汶川主震之前已处于高应力闭锁状态,且发生强震的概率明显高于其他段落. 这两个段落成为汶川主震破裂的中心段落和破坏严重的地段; ②汶川地震前,位于前述两断裂段之间的龙门山断裂带北川段具有较高的b值与a值、较低a/b值的参数值组合,显示出应力积累水平不高的状态. 汶川主震后,北川断裂段的余震强度与频度均偏低,缺少MS≥5.0的余震; ③地震活动性参数与视应力显示汶川地震之前龙门山断裂带南西段的应力积累水平明显低于中-北段,这种差异可能与汶川主震破裂沿断裂带中-北段呈北东向单侧扩展有关. 另外,地震活动性参数值组合也反映龙门山断裂带南西段近期发生大地震的可能性较小.     

Causes and solutions of overshoot and undershoot and end swing in Hilbert-Huang transform

Introduction Hilbert-Huang transform (HHT) is a great break in processing nonlinear and non-stationary data and can be successfully used in many science domains. There are mainly two parts in this method. The first part is to decompose the original data into several intrinsic mode functions (IMF) with the empirical mode decomposition (EMD). IMF components are derived from the original data directly according to the local characteristics in the data under some rules, so that IMF are poste…     

由地震活动参数分析龙门山-岷山断裂带的现今活动习性与强震危险性

根据最近28年的区域台网地震资料,利用b值空间分布及断裂带分段的多地震活动参数值的组合方法,结合历史强震背景,分析了沿川北龙门山-岷山断裂带不同断裂段的现今活动习性,并初步判别出了潜在的强震危险段落。研究结果表明:龙门山断裂带中-南段存在6个具有不同现今活动习性的段落,其中,绵竹-茂县段处于相对高应力背景下的频繁中-小震活动状态,被认为是龙门山断裂带上未来最可能发生强震的地段;江油-平武段处于相对高应力背景下的稀疏中-小震活动状态,未来有可能发生中强地震。而岷山断裂带中的岷江断裂段和虎牙断裂段,以及叠溪隐伏逆断层地区均具有相对偏低的应力水平,可能与其不久前分别发生过大地震和强震有关,未来不太长的时期内复发大地震的可能性较小。     

大凉山次级块体及邻区震源机制解与区域应力场特征分析

基于Cut-And-Paste(CAP)全波形拟合反演震源机制解方法和阻尼线性逆推法(DRSSI),采用分区域选取地壳速度模型的形式,计算得到大凉山次级块体及邻区(101.5°~104.5°E,26.5°~30.5°N)震源机制解和区域应力场。结合构造地质、GPS观测数据等已有研究资料综合分析认为,大凉山次级块体及邻区震源机制解主要以走滑和逆冲机制为主,其空间分布特征与地质构造活动性质较吻合;区域应力场方向与GPS速度场运动方向基本一致,优势方向为NW-SE和NWW-SEE向,整个区域主要以走滑和逆冲性质为应力特征。震源机制解和区域应力空间分布特征表明大凉山次级块体在川滇块体、巴颜喀拉块体和华南块体三者联合作用的影响下形成了现今的应力格局,川滇块体相对向SE滑移以及青藏高原物质的E、SE向逃逸为大凉山次级块体及其周围地区强烈变形及大尺度位移的主要动力来源。     

由初至P震相重新定位2017年九寨沟地震序列的主震与ML≥3.0余震并分析发震构造

综合利用区域台站和流动台站(近台)的记录,基于初至P震相重新测定了2017年九寨沟序列M_S7.0主震和M_L≥3.0余震的震源位置,并利用较高精度的定位结果分析余震分布与地震构造的关系,解释发震断裂带的结构.获得的新认识有:(1)九寨沟主震震源深度为16km,位于余震带中段的南缘;余震主要分布深度为4～17km.(2)沿余震带的走向,余震分布与主震同震位错大小的分布明显相关.余震带中段8～16km深度存在的余震稀疏区与同震位错的高值区相吻合,应是发震断裂带主凹凸体的部位,也是主震时应变释放较充分的部位;余震带南东段10～18km深度的余震密集区对应了同震位错的亏损区之一,三次M_L≥5.0余震都发生于此;余震带西北段在5～10km之下既缺少余震,又属同震位错的亏损区,可能与那里多条断裂的交汇或合并造成的构造复杂性有关;余震带中-北西段3～5km深度的也缺少余震,也对应了浅部的同震位错亏损区.(3)证实了九寨沟地震的发震构造为虎牙断裂带北段,同时新揭示出发震断裂带表现为由主断裂和分支断裂构成的、向上分叉的花状结构,尺度约为4.5km宽(最大)、35km长,主断裂朝SW陡倾.这些反映主震破裂可能不只受控于单一的断裂,而有可能是沿主断裂发生主破裂,而沿分支断裂发生次要破裂.另外,本文对发震断裂带结构的分段解释,是遵循构造地质学原理去综合震源排列、震源机制解、地表断层已知位置、相邻剖面断层解释结果等信息的分析结果,而不仅仅依据余震的密集分布进行推断.     

四川盆地内部少震与弱震区MS≥4.5地震预测意义分析

自2008年汶川MS8.0地震发生以来,四川盆地内部及盆地边缘发生了一系列MS≥4.5地震,部分地震发生之后,四川及邻区又发生了MS≥6.0强震。2019年6月17日四川长宁MS6.0地震后,对四川盆地内部及盆地边缘MS≥4.5地震的预测意义进行了研究和疏理。通过给定不同的预测规则,对上述MS≥4.5地震的预测效能进行了统计检验,结果表明:仅四川盆地内部,以三台、梓潼等区域为代表的历史少震与弱震区MS≥4.5地震对四川及邻区未来半年内发生MS≥6.5地震具有显著的预测意义。     

基于数据驱动的时间序列b值计算新方法(TbDD):以2021年云南漾濞Ms6.4地震序列为例

时间序列的b值在天然地震和工业开采诱发地震的危险性分析中具有重要的应用潜力,但长期以来受到计算规则设置的人为主观性、计算结果的可靠性和时序对突变识别精度不高等问题影响,制约了不同结果的可比较性和共识性科学认识的提炼.本文借鉴基于数据驱动(data-driven)的地震活动参数计算思路,采用连续函数形式的OK1993模型、时间轴随机段落划分、贝叶斯信息准则模型选择等技术环节,构建了基于数据驱动的时间序列b值计算新方法TbDD.利用合成地震目录的理论测试,并分别与固定地震数目的窗长和步长、固定地震数目的步长和累积窗长等传统的固定窗口法进行了比较研究.结果表明,TbDD方法可较好地还原合成地震目录的b.值输入参数,在计算规则设置的客观性和对b值突变过程的准确识别上具有明显优势.此外,我们还对新近发生的2021年5月21日云南漾濞Ms6.4地震序列进行了实际案例应用.结果显示,此次序列的b值在Ms6.4主震前为0.7左右、震前20 h出现了约0.1幅度的下降,表明在序列发生前震区的差应力水平较高.而b值在Ms6.4主震发生后起伏明显、逐渐增加至0.8左右,这一现象可能与震区在主震后早期较为剧烈的应力调整有关.进一步针对随机模型的数量以及时间轴的随机段落划分设置对TbDD方法b值计算结果的影响程度进行了测试,发现b值受随机模型数量影响较小、具备较强的稳定性,时间轴的随机段落划分设置可影响b值时序微观起伏变化的识别.本文发展的TbDD方法在对时间序列b值计算的准确性、余震趋势跟踪的高精度要求,以及工业开采诱发地震风险管控等领域有较好的应用潜力,所获得的2021年云南漾濞Ms6.4地震序列的b值计算结果也对理解此次地震序列的孕育过程有参考价值.     

梓潼地区地震活动异常调查

2012年6月底至7月初,在梓潼县交泰乡过去弱地震活动区连续发生多次小震,地震事件引起四川省地震局的高度重视,为此,四川省地震局组成异常落实工作组就地震事件开展现场落实.本文基于区域地震活动特征及序列特征,对区域地震危险性进行了初步分析,认为该区域地震活动增强与汶川地震具有密切关系,地震可能是汶川地震的发生改变了紧邻龙门山断裂带的四川盆地及边缘地区的应力状态所致.因此,分析认为该地区近期小震活动性丛集可能与汶川地震震后区域应力场调整有关.     

汶川MS8.0地震余震震源机制时空分布特征

本文利用CAP波形反演方法,获取了汶川M_S8.0地震序列中312个具有较高信噪比波形资料的4级以上余震的震源机制解和震源深度. 基于震源深度空间分布与震源机制时空分布,分析了主震后余震区断层行为特征与应力场时空变化,并对龙门山断裂带中北段的发震断层面几何形态进行了初步探讨. 获得的主要认识如下:(1)余震震源深度分布存在显著的空间分段差异. 绵竹以西的余震区南段与平武以东的北段余震深度范围大于中段(绵竹-平武段),但深度小于5 km的5级以上超浅源地震主要分布在明显偏离龙门山断裂带走向的理县NW向分支与余震区北端NNE向分支,而中段余震主要分布在7~19 km深度. (2)余震机制类型存在明显的时空差异. 余震区中段逆冲型地震占绝对优势,理县NW向分支余震则以走滑型为主,机制类型随时间变化不显著. 沿龙门山断裂带走向的余震区南段,早期(2008年8月底前)逆冲型地震比例高于走滑型、晚期走滑型地震比例显著升高并超过逆冲型;而余震区北段早期走滑型地震占绝对优势、晚期逆冲型地震比例大幅上升且超过走滑型. 南、北两段余震机制类型比例的显著变化,可能是余震区两端断层调整性运动的表现. (3)节面走向及P轴方位优势方向均存在显著的空间差异. 南段NWW向P轴方位与区域应力场一致,中段及理县NW向分支P轴优势方向NEE,而北段具NWW和NEE两个优势方向,这种差异反映了余震活动除了受区域应力场控制外,还受到主震引发的局部应力场的控制. 节面走向的多方位分布则反映不同走向的构造参与了主震后的余震活动. (4)沿龙门山断裂带走向,余震区南段具深部缓倾角、浅部高倾角的铲形断面特征;中段深部倾角均值较稳定、浅部倾角均值随深度减小而增大;北段倾角均值相对稳定,显示其断面几何形态相对简单. 上述不同区段倾角均值随深度的变化揭示龙门山断裂带中北段断层面几何形态复杂.