利用“重复地震”估算丽江-宁蒗断裂带的深部滑动速率

利用云南数字地震台网1999~2006年的波形资料来研究丽江-宁蒗地区的地震活动和滑动速率. 双差法重新定位后的地震图像展示了丽江和宁蒗地区的地震活动存在明显差异, 在研究时段内76%以上的地震发生在该断裂带南部的丽江地区; 震源深度分布与研究区的深部构造较为相符. 通过波形互相关分析, 识别出92组相似地震对和70组多重相似对, 大部分相似地震活动表现为非周期性, 重复间隔从数分钟到数百天不等. 基于两组“重复地震”估算出深部约23 km处的滑动速率约为5 mm/a, 这一结果和地质资料以及同时期GPS资料结果相符, 可能是真实的构造运动反映.     

机载激光雷达技术与海原断裂带的精细地貌定量化研究

高分辨率、高精度的地形资料是活动断裂研究的基础,机载激光雷达测距(light detection and ranging,LiDAR)系统的出现为精确高效获取精细地貌形态提供了新的解决方案.本文基于海原断裂带机载LiDAR扫描项目所获得的地形数据,发现1920年海原地震在哨马饮区段的同震位移,并测量得到水平同震位移约为8.6 m,垂直同震位移约为0.8 m.另外,还得到哨马饮冲沟累积位移量精确值,结合前人测定的阶地年龄,估算海原断层全新世以来的水平方向滑动速率为4.0±1.0 mm/a,抬升的垂向速率下限为0.4±0.1 mm/a.海原断裂带机载LiDAR实验表明,基于LiDAR数据的精细地貌定量化研究可以准确获取同震位移和累计位移,减少滑动速率的不确定性,得到之前难以计算的垂直运动速率,从而加深对断裂带地震活动性和复发周期的认识,理解全新世以来的断层活动特性.     

郯庐断裂带渤海段晚更新世以来的浅层构造变形和活动性

郯庐断裂带是我国东部一条重要的断裂带, 在华北地区也是一条地震活动带. 利用在渤海最新获得的总长约4000 km的高分辨率浅层地震资料, 对郯庐断裂渤海段晚更新世以来的变形特征和活动性进行了研究. 结果表明: 郯庐断裂带在渤海海域呈不连续展布, 由14条北东-北北东向的次级断裂组成, 总体呈北北东走向; 断裂带宽度由南向北变窄, 莱州湾和渤中海域断裂带结构相对复杂, 主要由褶皱和倾向相同或相反的更次一级张性断裂组成, 背斜顶端通常发育微型对称性地堑; 辽东湾内断裂带结构相对简单, 主要有倾向相同或相反的更次一级断裂组成. 断裂与地层的切割关系显示, 辽东湾内郯庐断裂的最新活动时间为晚更新世晚期(Q₃末), 而在莱州湾和渤中海域, 断裂的最新活动时间为全新世早期(Q₄初), 并和地震活动有明显的对应关系. 统计计算结果显示, 晚更新世以来郯庐断裂带的垂向位移量为6~11 m, 渤中海域具有较大的平均垂向滑动速率, 向南北两侧变小; 不同时期的垂向滑动速率显示, 郯庐断裂带在2个时期具有>0.06 mm/a的活动速率, 分别为23~10, 85~65 ka BP. 运动学上, 晚更新世以来断裂带主要表现为张性正断作用. 综合构造变形、活动性和地震活动, 渤海内的郯庐断裂带可划分为莱州湾段、渤中段和辽东湾段.     

用数值模拟格林函数方法合成近源地面运动地震图

用数值模拟计算所得小地震波形代替经验格林函数法中的观测小地震波形, 合成1995神户地震震源附近强地面运动理论地震图. 数值模拟计算的小地震波形, 称为计算格林函数地震波形或计算小地震波形. 数值模拟小地震波形计算是在两维适当高精度速度结构条件下用拟傅里叶变换微分求解波动方程进行的. 拟傅里叶数值模拟中使用了快速, 高精度, 高稳定性的错格实数傅里叶变换微分算子. 在合成神户大地震的综合理论地震图的计算中, 首先根据震源谱的拐角频率与地震断层长度的关系确定出的数值模拟所得格林函数地震波形的地震矩和相当震级. 再将这些计算的小地震波形用经验格林函数的方法合成神户地区地震断层附近部分台站的理论地震图. 合成近源地面运动地震图时使用了多重震源破裂过程模式. 结果表明综合理论地震图与作为目标地震的1995年神户M7.2地震的观测波形吻合得很好. 它意味着该方法对于在缺少地震观测的地区进行地震学研究和强地面运动预测是十分有效的.     

中国大陆地震震源深度及其构造含义

对中国大陆地震的震源深度资料作了系统研究.震源深度的研究,对于探索地震孕育和发生的深部环境,地震能量集结、释放的活动构造背景,以及地壳内部构造变形及其力学属性等都有非常重要的意义.以1970年1月～2000年5月期间中国大陆ML≥2.0级并给出深度的31282次1和2类精度的浅源地震为基础,研究了深度分布特征,并采用网格滑动平均方法,统计了网格内地震的平均深度.结果表明,中国大陆平均深度为（16±7）km,东部地区为（13±6）km,西部为（18±8）km,东部比西部平均偏浅5km.我国大陆地震深度最大的地区是新疆西南部地区,即塔里木地块的西端和西南缘.震源深度与构造分区的关系密切,青藏活动地块震源深度平均为（33±12）km.新疆活动地块为（21±10）km,华北为（14±7）km;东北为（11±5）km;华南为（10±4）km.完整地块边界上的地震较深,其中最明显的是塔里木盆地的西南缘、北缘;准噶尔盆地的南边缘,阿拉善地块的南边缘;鄂尔多斯地块的东、西两侧以及四川盆地的西边缘.在新生性的破裂带上地震偏浅,如滇西南地震带及张渤地震带.另外,还根据我国震源深度分布特征,讨论了壳幔（主要是地壳）力学行为、变形属性和破坏方式.     

GPS观测的2015年尼泊尔M_S 8.1级地震震前应变积累及同震变形特征

2015年4月25日,在印度板块与欧亚板块交界区的喜马拉雅地震带上发生了尼泊尔MS 8.1级大地震.震前GPS速度场和应变率场显示,喜马拉雅地震带整体表现为15.94±1.82 mm/a的压缩特征,同时还具有分段活动特征.此次地震发生在速度场顺时针旋转和逆时针旋转的分界带,该处最大主压应变率的量值在喜马拉雅地震带并非最大.GPS观测的同震位移场揭示了尼泊尔MS 8.1级地震引起的地壳变形特征,分别有9和6个测站观测到明显的水平向和垂向同震位移,其水平分量的运动方向整体表现为南向运动,位于震中东南侧的3个测站垂直分量表现为上升,其余测站为下降.中国境内距离震中最近的5个测站的垂向同震位移显示,此次地震造成珠穆朗玛峰的沉降量约为4mm.依据GPS观测到的同震位移场,利用非负最小二乘方法反演震源断层面上的滑动分布.反演结果表明最大滑动量为6.84 m,滑动量较大的区域分布在加德满都附近及其以北区域的下方,这可能是造成加德满都地区具有较大破坏的原因之一,该滑动分布模型能够很好地解释GPS观测到的同震位移.利用此滑动分布模型计算的地震矩为8.21×1020 N m,对应的矩震级为MW7.9.     

二滩电站地震危险性的评价

本文根据地震地质现场调查,结合地震活动性、地壳形变、地震影响场、深部构造等几方面的资料,对坝区的地震危险性进行了较全面的系统的综合分析研究,提出了二滩电站的地震基本烈度为Ⅶ度的意见。     

现代黑子观测的太阳黑子活动的周期性

黑子数、黑子面积数和黑子单元面积数表征太阳黑子活动. 对这三个指数的1874年5月至2004年5月的每月平均值进行小波分析来研究现代黑子观测的太阳黑子活动的周期性, 详细分析了它们的总功率谱和局部功率谱, 并考虑了结果的统计意义. 主要结果为: (1) 黑子数和黑子面积数的局部小波功率谱很相像, 这表明黑子数和黑子面积数的周期性是很相似的. 黑子单元面积数的局部功率谱和上述二者的局部功率谱较相似, 但细节更丰富. (2) 黑子活动的主要周期有三个, 一是约为10.6年(黑子单元面积数的周期略高, 为10.9年), 这个周期在所考虑的时间范围内都是统计上有意义的, 另两个可能的周期是约为31年的周期和约为42年的周期, 它们的总功率谱的置信度低于95%, 但高于平均红噪声谱. 其他周期是没有统计意义的. (3) 这三个周期的局部功率在所考虑时间范围的后期高于早期. (4) 太阳黑子活动的周期性在这三个量的表现为, 总功率谱和局部功率谱均三者大体相似、细节上有差别.     

全球定位系统测定的尼泊尔M_w7.8级地震同震位移

据尼泊尔境内的连续GPS观测资料显示,2015年4月25日的尼泊尔M_w7.8级地震造成尼泊尔向南移动,最大位移量达到了1.88 m.利用国家重大科技基础设施项目"中国大陆构造环境监测网络"、中国气象局中日合作JICA项目及加州理工学院在尼泊尔境内所建的连续GPS观测资料,分析了此次地震对中国大陆构造形变场的震时动态响应及同震影响.结果显示,地震造成中国西藏地区毫米至厘米级的同震水平位移,最大值在震中北东方向,震中距220 km的珠峰站,约为30 mm,波及范围远至1500 km之外的高原东北部的祁连山地区.1 Hz的高频GPS数据分析表明,震中距1200 km内的站点记录了弹性震波和永久变形的叠加和破裂方向效应等丰富信息.通过分析中国境内地震活动频度并对比2011年日本宫城地震发现,本次尼泊尔地震并未造成中国境内微震活动显著增加,同震过程对中国西藏部分地区、川滇地区及南北地震带断裂带的应力扰动和构造加载有限,与其震级相对较小有关.     

外核顶部刚性薄层探测

核幔边界作为固态地幔和液态外核的分界面, 是地球深部最重要的间断面, 界面两侧地震波速度和密度存在显著差异. 研究表明, 该界面上部的D”层存在较强的不均匀性和各向异性. 研究人员利用地震学的方法, 发现在某些区域D”层下部存在超低速区; 近年来更有某些学者提出外核顶部某些区域可能存在一个刚性(固体)薄层, 其剪切波速度约为1 km/s, 并认为形成该层的物理机制是在外核冷却过程中, 物质分异产生轻元素聚集在外核顶部从而发生固结. 分析了斐济-汤加地区深地震在美国4个主要台网(USarray, BK, US, CI)上记录到的PKKPbc波形, 发现存在前驱波, 从而证明非洲下部外核顶部可能存在核刚性层. 通过波形拟合确定了该核刚性层的厚度约为1 km. 非洲下部核刚性层与前人利用P4KP和ScP波形在其他区域得到的刚性层模型较为一致. 核刚性层的存在可能对核幔间的物质、能量、角动量耦合起到重要的影响.     

地球自转速率变化与中国大陆地震韵律的关系

近二十多年来,地球自转速率变化和地震活动之间的关系已有许多文章讨论过。许多人都注意到地球自转加速期和减速期中的地震活动特征。有证据表明,有的地震带在加速期易发生地震,而有的则相反,在减速期易发地震。我国许多学者对中国大陆及邻近地区的地震活动的研究发现,这个地区的地震活动存在近20年的周期,10年左右为活跃期,另10年左右为     

2022年青海门源Mw 6.6地震的发震断层及孕震构造模式

2022年1月8日青海门源盆地北缘发生Mw 6.6地震,震源机制反演表明此次地震属于左旋走滑事件.震后10 d内,近600个余震被检测到,最大余震为M 5.1级.此次地震发生在祁连-海原左旋走滑断裂系统的冷龙岭段,该断裂段全长127 km,由古地震研究确定的特征地震大小在Mw 7.3～7.5.为了更为全面理解此次地震的震源机制以及当地孕震模式,我们分析了地震波形,获取了主震和17个Ms≥3.0余震的震源机制与矩心深度.利用升、降轨道SAR数据获取的像元偏移数据和同震干涉相位(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)确定了两条地表破裂带的位置,并利用InSAR数据反演了主震的滑动模型.研究发现,此次地震破裂带对应于冷龙岭断裂西段和托莱山断裂的阶区,发震断层存在3个形变中心,最大滑动量约为4 m,出现在冷龙岭断裂上,形变中心深度为4 km.滑动模型显示释放了累计能量～1.58×10¹⁹Nm,约合矩震级Mw 6.68,与本文利用地震学方法得到的Mw 6.58接近.结合区域活动构造特征、1986和2016年两次门源地...     

利用GPS 位移反演日本Mw 9.0 仙台地震及Mw 7.9 强余震静态位错模型

基于GPS 观测的M_w 9.0 日本仙台地震同震形变及震后8 h 的地表形变, 考虑分层介质模型的影响, 反演了主震及震后8 h 的断层的位错分布. 结果显示, 主震位错对应的矩震级为M_w 8.98, 最大同震位错量可达23.3 m, 在震中区显示出纯逆冲特性, 震中两侧断层错动显示出一定的走滑分量. 另外, 约90%的地震能量发生在40 km 深度以上. 而由震后8 h 的地表形变反演的结果显示, 这一期间释放能量约相当于一个M_w 8.13 的地震, 位错主要分布在主震破裂的西南区域, 最大位错量约1.5 m, 破裂峰值区与M_w 7.9 强余震有明显的对应关系, 暗示震后8 h的断层错动主要是由M_w 7.9 强余震引起的. 另外, 主震破裂的深部延伸面在震后0.2~0.4 m 的滑动可能主要是无震余滑.     

滇西北丽江盆地北部区第四纪时期的左旋剪切拉张

丽江盆地北部区具有锯齿状断裂的典型特征, 几何形态上呈现出明显的“追踪张”特点; 在运动方式上, 既有拉张伸展, 又有左旋剪切. 其中, 平均左旋剪切位移分量为1950 m, 平均拉张位移分量为1730 m. 在活动时代上, 盆地的左旋剪切拉张开始于中更新世. 以距今800 ka计算, 可以获得平均左旋剪切位移速率为2.44 mm/a, 平均拉张速率为2.16 mm/a. 丽江盆地北部区不同区段的地质构造表现证实了构造地貌学分析结果, 符合具有剪切位移分量锯齿状断裂的运动学特征. 对丽江盆地北部区左旋剪切拉张运动学特点的认识, 为川西北活动块体顺时针转动模型以及正确理解金沙江-红河断裂带在第四纪时期的作用、地位提供了直接证据.     

唐山Ms7.8级地震前中小地震与地球自转的关系

临近强震发生前,震源区变得极不稳定,在震中附近地区的中小地震活动或许会对微小的应力变化敏感.为了考察1976年7月28日河北唐山Ms7.8级地震发生前,震中附近地区是否存在与地球自转速率变化显著相关的地震活动,利用舒斯特(Schuster)统计检验方法,根据1970年1月~1976年6月期间发生的ML≥2.0级地震,研究了地球自转与唐山Ms7.8级地震前发生在其破裂区及其附近地区中小地震之间的相关性.检验结果用P值来评估,P值越低表示相关性越显著.就不同震级范围内的地震分析了P值随时间的变化,发现唐山Ms7.8级地震前ML≥2.5级地震存在低于1%的P值,80%的地震发生时地球自转速率季节性变化处于加速状态.进一步分析了较大空间范围(33°~44°N,113°~122°E)内,在研究区内P值处于最低值期间的空间分布,发现低于2%的P值集中分布在唐山Ms7.8级地震破裂区的东北端部.另外,唐山Ms7.8级地震发生时,地球自转速率刚经历了1次季节性变化的加速过程,处于极大值附近.因此,地球自转加速对唐山Ms7.8级地震的发生可能起到了促进作用.     

结合台阵策略的震相拾取深度学习方法

深度学习的突破性发展及其在地震学领域的初步应用,为有效处理和利用地震资料提供了可能.震相拾取是地震资料处理中的基础性工作,目前已经提出了很多基于深度学习的震相拾取方法,取得了很好的效果.但是,为了满足地震学研究中处理连续地震记录的需要,尚需对方法进行进一步的改进.本研究针对性地设计了结合台阵策略,单独识别P波和S波的长时窗震相拾取深度学习模型PP(phase picker)及其训练方式,提出了具有实用性的震相拾取方法APP(array-assisted phase picker).利用阿里余震AI捕捉大赛和Hi-net数据进行测试的结果表明,模型能够有效地在连续波形上拾取体波震相并具有很好的泛化能力.通过比较该模型与其他模型(较短时窗的模型和同时识别P波、S波的模型)的拾取效果,验证了模型设计的合理性.具体的测试样例显示,该方法能够正确地处理地震密集的波形数据并能避免典型噪声的影响.将该方法运用到内蒙古地区台网的观测数据中,检测到了人工目录中98.1%的地震,地震拾取总数为人工目录数的30倍,进一步表明本研究方法具有很好的实用性.     

伊豆-小笠原地区岩石圈软流圈边界地震学证据

岩石圈软流圈边界(lithosphere-asthenosphere boundary,LAB)是上地幔内具有负速度梯度的地震间断面.开展对俯冲带区域LAB的地震学探测有助于进一步理解岩石圈与软流圈的相互作用以及与板块俯冲相关的地球动力学过程.本文收集了2002~2014年发生于伊豆-小笠原地区的3个深源地震(400~600 km)的垂向宽频带波形资料,利用线性倾斜叠加方法对波形数据进行处理后获得了相对走时-慢度域的灰度图和叠加波形图,并成功提取了s_P震相在LAB反射的前驱震相s_(LAB)P,该震相的极性与s_P相反,幅度比为0.17~0.21.基于改进的一维速度模型IASP91-IB计算获得了近源区6个s_(LAB)P震相反射点的分布.研究表明伊豆-小笠原岛弧下方LAB深度位于58~65 km,平均深度为62 km,起伏变化较小(7 km).与菲律宾海构造稳定地区研究结果相比,伊豆-小笠原岛弧地区海洋岩石圈出现了明显减薄的现象,其应与西太平洋俯冲板块在地球深部持续释放的挥发分物质导致了软流圈出现部分熔融以及弧后地幔楔内小尺度对流的强侵蚀作用密切相关.     

云南景谷地震震源深度:新生断裂脆韧性转换带深度探讨

地震深度能够约束地壳流变结构,成熟断裂的脆韧性转换带深度为10km左右,而存在于古老稳定地块的新生断裂上,地壳脆韧性转换带深度在地壳浅部数千米处.但是构造活动区新生断裂的相关研究较少,2014年10月7日云南景谷M_w6.1地震为此提供了一个较为难得的案例.本文使用基于Pn/Pg相对定位方法和CAP(cutand paste)方法分别反演得到了景谷主震和2次5级以上余震的震源起始破裂深度和矩心深度.主震的起始深度为9.5km,矩心深度为5.0km,主震破裂于深部然后向浅部发展,而2次余震可能表现为圆盘式破裂,其震源矩心深度与起始深度较为接近.综合大地电磁测深结果和区域流变结构,发现3次地震的深度与电性高低阻分界面和岩石强度拐点深度接近,由此可以认为这一新生断裂的脆韧性转换深度约为10km.此次景谷地震研究结果表明,构造活动强烈区新生断裂的脆韧性转换带深度与成熟断裂类似,不同于古老稳定地块新生断裂的流变结构.     

天山和塔里木盆山接合部地壳上地幔速度结构研究

通过在天山地区布设宽频带数字流动台阵, 利用观测获得的远震体波波形资料, 采用接收函数方法, 得到天山造山带和塔里木盆地北缘结合部0~80 km深度范围的二维S波速度剖面. 研究结果表明: 研究区域的地壳上地幔速度结构存在显著的垂向和横向变化, 垂向速度结构存在4个速度界面, 其中结晶地壳可分为上中下三部分, 中上地壳内普遍存在低速层. Moho界面深度变化范围在42~52 km, 在剖面北端存在4~6 km错动, 北深南浅, 显示出向北俯冲的态势, 推测为塔里木向天山下俯冲的前沿. Moho界面在塔里木盆地北缘表现为一级速度间断面, 库尔勒以北主要表现为速度梯度带. 通过地壳上地幔精细速度结构和深部盆山接触变形关系研究, 揭示了天山-塔里木盆山接合部南北向挤压变形增厚的动力学特征, 为建立盆山耦合大陆动力学模型提供基础依据.     

致密砂岩层系多尺度波耗散规律及双重分形结构模型

了解地层岩石的多尺度非均质性特征对不同频率弹性波响应的影响,对基于地震资料解释与反演地下介质属性至关重要.本文联合采用超声波实验(550 kHz)、声波测井(约10 kHz)和地震勘探(约30 Hz)手段,对鄂尔多斯盆地延长组致密岩石开展观测,估算了不同频率下致密砂岩中的纵波传播速度和衰减.超声波观测结果显示,随着围压增大,孔隙度对衰减的影响有变小的趋势,而黏土含量的影响随围压增大而增大.不同频率范围内,波速和衰减随孔隙度或黏土含量的变化趋势基本一致.测量结果中值及分布特征显示,从超声波到地震频段,纵波速度趋于下降,而衰减却有增大趋势.从超声波到声波频段,速度减小更为显著,中值减小了362 m/s;而测井速度与地震观测结果较为接近.衰减在声波和地震频率之间的差异更为明显.为解释多尺度观测数据,提出了描述孔隙介质中裂隙和黏土尺寸具有自相似分布特征的双重分形结构模型.模型预测与实验结果对比揭示了相关储层黏土包体和裂隙的分形特征.本研究可为进一步解释复杂岩石宽频带波频散和非弹性现象提供理论模型.