Upper crustal anisotropy observed around the Longmenshan fault in the 2013 MS7.0 Lushan earthquake region

Based on the shear wave splitting analysis of the seismic recordings at 17 temporary stations and three permanent stations, we measured the shear wave splitting parameters (i.e., the polarization direction of fast shear wave and the time delay of slow wave) to perform a systematic analysis of the crustal seismic anisotropy around the Longmenshan fault in the 2013 M_S7.0 Lushan earthquake region. We observed apparent spatio-temporal characteristics in the shear wave splitting parameters. The spatial distribution of fast polarization directions showed a clear partitioning in the characteristics from northwest to southeast in the focal region, which changed from NW-SE to NE-SW. In the northwest of the focal region, the fast polarization direction was oriented to NW-SE, which was parallel to the maximum horizontal compressive stress direction. However, the NE-SW fast polarization direction in the southeast of the focal region was parallel to the Longmenshan fault strike. For station BAX on the Central fault in the middle of the focal region, the distribution of fast polarization directions showed a bimodal pattern, with one dominant in the NE-SW direction and the other in the NW-SE direction. With regard to the temporal variation, the time delays were large in the initial stage after the mainshock but then gradually decreased over time and tended to be stable in the later period. This indicated that stress in the focal region increased to a maximum when the main shock occurred, with the stress release caused by the mainshock and aftershock activity, and the stress gradually decreased after a period of time. The scatter of fast polarization directions was large after the main shock, but over time the scatter gradually decreased, indicating that the Lushan earthquake caused a large perturbation in the local stress field. As the stress gradually decreased and was adjusted by the aftershock activity, the perturbation gradually weakened.     

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．      

2017年九寨沟MS7.0地震震源区横波分裂变化特征

对2017年九寨沟M_S7.0地震序列的横波分裂的时空变化特征进行了分析.通过横波窗内S波质点运动图的分析,从九寨沟地震震源区各个地震台站的近震横波记录中提取了横波分裂的快波偏振方向和慢波延迟时间.观测结果显示,震源区各台站的上地壳各向异性在空间上存在分区特征,时间上有随时间的趋势性变化特征.空间上,位于震源区北部余震区内的3个台站中,发震断层东面的台站L5112和L5111只有一个突出的快波偏振优势方向（NNE向）,而西面的L6202台有两个快波偏振优势方向（除了NNE向,还有一个近EW向）,体现了余震区剧烈调整的地壳应力和构造复杂断裂的综合作用;余震区外的3个台站中,震源区东部靠近塔藏断裂（东）附近的JZG台的快波偏振优势方向为NW向,与塔藏断裂（东）的走向一致,南部的台站L5110和L5113的快波偏振优势方向为近EW向,与区域主压应力方向一致;余震区内各台站的平均慢波延迟时间大于余震区外各台站,反映了九寨沟地震孕育过程中余震区的应力积累强于其周边区域.时间上,快波偏振方向在主震后前期离散度较大,随着时间的推移,离散度在后期有逐渐变小的趋势;慢波延迟时间在主震后较大,但随着时间的推移,也表现出逐渐减小,趋于稳定.横波分裂随时间逐渐减小和趋于稳定的变化特征反映了九寨沟地震在孕震中积累的应力,随着主震和余震的发生而导致的应力释放和调整,应力大小和调整幅度逐渐减小,后期趋于稳定.     

2010年玉树7.1级地震震源区横波分裂的变化特征

本文对2010年玉树M_s7.1级地震序列的横波分裂的时空变化现象进行了研究.通过在横波窗内S波质点运动图的分析,从位于甘孜-玉树断裂带台站的地震记录中提取了S波分裂的快波偏振方向和快慢波之间的时间延迟.断裂带上3个台站的S波分裂的结果显示了NEE向快波偏振方向,与区域内最大主压应力方向基本一致.观测到了快、慢波到时延迟的趋势性变化,空间上,位于震源区甘孜-玉树断裂带的北支断裂上L6304和YUS台的到时延迟大于位于南支断裂上的L6303的结果,同时YUS台的到时延迟又大于L6304台的;时间上,YUS台的到时延迟在主震后迅速增大,持续一段时间后又减小.横波分裂现象主要由台站下方岩层中随应力分布排列的微裂隙控制,本文结果揭示了主震和余震过程中区域应力场的变化,玉树地震主震区的应力在主震后得到了释放,地壳应力向东南转移,导致了YUS台的到时延迟大于L6304台的;玉树地震的发震断裂是甘孜-玉树断裂的北支断裂,而南支断裂对其影响较小;YUS台附近的地壳应力在主震后得到了增强,随着余震活动导致的应力释放,后期应力减小.     

Variations of shear wave splitting in the 2008 Wenchuan earthquake region

Through the analysis of S-wave particle motion of local events in the shear wave window, the polariza-tion directions of the faster shear wave and the delay times between the faster and the slower shear waves were derived from seismic recordings at the stations near the fault zones. The shear wave split-ting results of seven stations in the area of Longmenshan fault zone reveal spatial variation of the po-larization directions of the fast shear wave. The directions at stations in the southeastern side of the Longmenshan fault zone (in the Sichuan Basin area) are in the NE direction, whereas the direction at station PWU (in the Plateau), which is in the northwestern side of the faults, is in the EW direction. Systematic changes of the time delays between two split shear waves were also observed. At station L5501 in the southern end of the aftershock zone, the delay times of the slower shear wave decrease systematically after the main shock. After the main shock, the delay times at station PWU were longer than those before the earthquake. Seismic shear wave splitting is caused mostly by stress-aligned microcracks in the rock below the stations. The results demonstrate changes of local stress field dur-ing the main-shock and the aftershocks. The stress in the southern part of Wenchuan seismogenic zone was released by the main-shock and the aftershocks. The crustal stresses were transferred to the northeastern part of the zone, resulting in stress increase at station PWU after the main-shock.     

利用剪切波分裂研究四川九寨沟MS7.0地震震源区的地壳应力场

本文讨论了2017年8月8日九寨沟M_S7.0 （M_W6.5）地震之后震源区的地震活动性,并针对震后九寨沟地区架设的4个流动地震台站记录到的地震波形数据进行了剪切波分裂参数的计算,分析了震源区地壳应力场的特征性变化。九寨沟M_S7.0地震的地震活动性表现为:8月8日主震后震源区地震活动明显增强,直至8月22日之后才有所下降,余震震级整体也呈降低趋势,震级多集中在M_S2.0以下。震源区4个流动台站的剪切波分裂结果表明:快波偏振方向近似为东西向,揭示了九寨沟地区的区域应力场方向为近似东西向;区域内慢波延迟时间的平均值为5.04 ms/km,慢波延迟时间在九寨沟M_S7.0地震之后降低,反映了随着余震的发生,地壳应力不断调整,应力持续释放,直至8月底地壳应力场逐渐趋于稳定状态。      

The characteristics of shear wave splitting in the source region of the April 20, 2013 Lushan earthquake

Using seismic data of the aftershocks sequence of the April 20, 2013 Lushan earthquake recorded by seismic temporary and permanent stations in the source region, with the visual inspection of particle motion diagrams, this paper preliminarily contains the polarization directions of fast shear wave and the time-delays of split shear waves at every station, and analyzes the crustal anisotropic characteristics in the source region. In the study area, the polarization directions at stations BAX, TQU, L132, L133, L134, and L135 are northeast, which is consistent with the strike of Dachuan–Shuangshi fault. There are two polarization directions at MDS and L131, which are northeast and southeast. The scatter of polarization directions suggests the complex stress field around these two stations where two faults intersect. For the normalized time-delays at every station, the range is 1.02–8.64 ms/km. The largest time-delay is from L134 which is closest to the mainshock, and the smallest one is from L133. The variations in time-delays show the decreasing at stations BAX, L134, and L135 because of the stress–relaxation after earthquake.     

2017年8月九寨沟MS7.0地震序列S波分裂特征

采用质点运动判别法与偏振分析法相结合的方法,测定了四川九寨沟7.0级地震余震序列的S波分裂参数:快波偏振方向和慢波延迟时间,获得了6个台站S波分裂参数结果:位于余震密集区的L6202台有2个快波优势偏振方向(NNE向和近EW向),在主震后1个月其快波偏振方向为近EW向,随着余震的发生应力得到释放,其快波偏振方向调整为NNE向;L5111台无明显的快波优势偏振方向,体现了该区域复杂的地质结构和主震后应力调整作用;L5112台的快波优势方向为NNE向,与岷江断裂走向大体一致;位于余震密集区东侧的JZG台快波偏振方向为NW向,与塔藏断裂的走向一致;位于余震密集区南侧的L5110和L5113台的快波优势偏振方向为近EW向,与九寨沟区域应力场方向基本一致;各台站的归一化平均慢波延迟时间在1.2~5.0 ms/km范围内,L6202、L5112台的平均慢波延迟时间明显大于JZG、L5110台,反映出余震密集区的应力积累强于其他区域。     

四川宜宾地区S波分裂特征

本文采用纵横比与偏振分析相结合的方法测定了2013年4月25日~2015年12月31日四川宜宾地区10个台站S波分裂参数,即快波偏振方向和慢波延迟时间。结果表明,华蓥山断裂两侧台站呈现不同的快波偏振优势方向,断裂带以西的台站偏振优势方向为NW向,与区域应力场方向一致;位于断裂带以东的台站优势偏振方向为NE向,与断裂走向一致。在地震密集分布区域内的CNI台的优势偏振方向为NE向,与台站附近的断裂带走向基本一致。研究区域南段的3个台站(JLI、YAJ、XWE)优势偏振方向近NS向。各个台站平均慢波延迟时间在3.07~11.95ms/km范围内,慢波延迟时间最大的台站是CNI台,距离2013年4月25日06时10分M_L5.2地震震中位置最近,这反映出震源区地震波各向异性程度较强。CNI台站的慢波延迟时间显示,在2015年2月7日M_L4.8地震前观测到慢波延迟时间有明显的上升趋势。     

2013年芦山M_S7.0地震产生的静态库仑应力变化及其对余震空间分布的影响

2013年4月20日芦山MS7.0地震发生在龙门山断裂带的西南段,距2008年汶川MS8.0地震仅约85km,时间上仅相隔5年.首先计算了汶川地震的静态库仑应力变化对本次芦山地震的影响,得出芦山地震是由汶川地震触发造成的(库仑应力上升了0.012 MPa);进一步计算了芦山地震与汶川地震这两次大地震共同产生的静态库仑应力变化.结果表明,芦山地震的余震受前面两次大地震的共同影响,而不仅仅是芦山地震单独作用的结果,超过85%的余震发生在两次地震共同产生的静态库仑应力变化增大的地方,而芦山地震本身触发不了本次的余震序列(仅48.7%的余震位于主震所产生的应力加载区).此外,计算结果表明芦山地震本身对周边断层影响较小,仅龙门山断裂带的东北段受到一定的加载作用;而由于汶川地震的作用,安宁河断裂、大凉山断裂、马尔康断裂、岷江断裂和虎牙断裂呈卸载趋势,仅鲜水河断裂东南段和龙门山断裂中段受到加载作用,这均会加速断层上新地震的发生.     

云南剑川近场横波特征及其与构造的关系

通过对1982年7月3日云南剑川Ms5．4级地震的余震震群近场记录的研究，为该地区存在横波分裂现象及上部地壳存在裂隙各向异性提供了直接的证据．剑川地区地震记录波形复杂，纵、横波视周期差异较大．横波快波偏振主要集中在NE45°和NW55°两个方向．7月20日ML4．8级强余震前后横波快波偏振取向变化显著，各台横波偏振方向震前彼此相对独立；震后整体上趋于有序．前者反映了地震发生前由于震源区应力集中在附近空间形成的应力分布的差异；后者显示出地震发生后由于震源区集中应力的释放带来的上述应力差异在一定空间范围的解除．该结果表明震源附近地区地震横波分裂特征不仅携带着地震处于相对平静期应力场的静态信息，而且也携带着地震发生前后应力场时、空动态变化的重要信息．文中还讨论了剑川地区构造对S波分裂的影响．     

新疆伽师强震群区的横波分裂与应力场特征

利用在新疆伽师地区布设的流动台阵记录到的地方震波形数据,研究了伽师强震群附近各台站横波分裂现象,给出了相应的快波偏振方向的平面场分布. 发现在台阵的塔里木盆地一侧,波偏振方向为近SN向,与塔里木盆地的区域主压应力方向一致,但在塔里木盆地北部边缘的褶皱变形带内,快波偏振方向变为近EW向,特别是在柯坪断裂附近,快波偏振方向与阿图什地震的震源断层方向基本一致. 由于快波偏振方向平行于主压应力方向,给出的快波偏振方向反映了相应的主压应力场特征. 结果表明,伽师强震群的成因很可能是塔里木盆地北缘横向非均匀变形造成的局部张性剪切应变能的释放.     

2003年巴楚-伽师6.8级地震序列及强余震的S波分裂特征研究

利用2003年2月24日新疆巴楚-伽师6．8级地震后架设在震中区的三个数字地震台记录资料，分析了余震的S波分裂特征，发现震中区余震的快波偏振方向总体表现为近南北向，与主震的主压应力方向较为一致。3月16日5．1和3月31日5．3级强余震前慢波延迟时间总体表现出逐步减小的特征。     

安庆4.8级地震的余震S波分裂研究

利用安徽数字地震台网安庆台记录的地震波形资料,运行Matlap S波分裂程序,对2011年1月19日安徽安庆4.8级地震的余震序列开展S波分裂研究。结果表明,快S波偏振方向有两个优势取向,分别为N73°E和N94°E,初步判断为区域应力场导致的EDA裂隙系各向异性结果。其中快S波N73°E偏振方向与区域应力场的主压应力方向N74°E基本相同,而快S波N94°E偏振方向稍有偏差,可能是由于4.8级主震产生的应力扰动引起的。慢S波延迟时间在0.82～10.92范围内变化,平均为2.84,主震后,延迟时间明显下降,可能反映了震后应力的释放过程,而几次较大余震前则处于上升高值状态,可能反映了较大余震前的应力积累过程。     

盈江MS6.1地震序列近场横波分裂研究

使用横波分裂系统分析方法(SAM), 对2014年5月30日盈江M_S6.1地震震区内多个近场流动台站记录到的大量波形数据进行横波分裂研究． 研究结果表明, 盈江M_S6.1地震序列的快S波偏振方向为近NS向, 与区域主压应力方向一致． 主震发生后, 由于震源区应力状态的调整, 卡场台(KAC)快S波偏振方向发生逆时针偏转, 勐弄台(MNO)快S波偏振方向离散度减小, 并且由于受到研究区内断裂的影响, MNO台偏振方向较KAC台偏振方向更加离散． KAC台和MNO台的慢S波时间延迟均表现出主震发生前短时间内突然减小, 震后逐渐增大的变化特征, 这意味着临震前震源区地壳应力的释放和震后地壳应力的增强, 预示了后续余震的持续发生． 地震序列时间延迟平均滑动曲线起伏振荡, 表明了余震的发生伴随着震源区地壳应力的不断调整．      

2003年云南大姚6.2级和6.1级地震余震S波分裂研究

利用2003年云南大姚6.2、 6.1级两次地震的余震资料对该区进行了S波分裂研究。 结果表明, 云南大姚地区的快剪切波偏振的优势方向约为N33°W, 与该区域的区域主压应力的方向一致。 通过对比6.2级余震和6.1级余震的偏振方向和延迟时间, 可以看到6.1级地震后明显的应力释放现象, 在几次强余震前, 均观测到延迟时间呈现增加的特征, 并且几次地震在即将发生之前的短时间内还观测到延迟时间有减小的现象, 这一现象符合震前应力长时间积累和短时间应力释放的结论, 时间延迟在强震前会出现下降具有重要的地震短临预测意义。 研究认为S波分裂参数可以反映区域应力场的动态变化信息, 为应力场研究与地震预测提供有用的信息。     

Shear wave splitting analysis of local earthquakes from dense arrays in Shimian,Sichuan

The Shimian area of Sichuan sits at the junction of the Bayan Har block, Sichuan-Yunnan rhombic block, and Yangtze block, where several faults intersect. This region features intense tectonic activity and frequent earthquakes. In this study, we used local seismic waveform data recorded using dense arrays deployed in the Shimian area to obtain the shear wave splitting parameters at 55 seismic stations and thereby determine the crustal anisotropic characteristics of the region. We then analyzed the crustal stress pattern and tectonic setting and explored their relationship in the study area. Although some stations returned a polarization direction of NNW-SSE, a dominant polarization direction of NW-SE was obtained for the fast shear wave at most seismic stations in the study area. The polarization directions of the fast shear wave were highly consistent throughout the study area. This orientation was in accordance with the direction of the regional principal compressive stress and parallel to the trend of the Xianshuihe and Daliangshan faults. The distribution of crustal anisotropy in this area was affected by the regional tectonic stress field and the fault structures. The mean delay time between fast and slow shear waves was 3.83 ms/km, slightly greater than the values obtained in other regions of Sichuan. This indicates that the crustal media in our study area had a high anisotropic strength and also reveals the influence of tectonic complexity resulting from the intersection of multiple faults on the strength of seismic anisotropy.     

2019年四川长宁MS6.0地震序列S波分裂变化特征

本文采用质点运动判别与偏振分析相结合的方法对2019年四川长宁M_S6.0地震震源区10个台站于2013年4月25日至2019年7月31日记录到的波形数据进行S波分裂参数测定,其中9个台站获取4条以上有效S波分裂参数。结果表明,震源区各台站的S波分裂参数不仅在空间上存在分区特征,还会随时间发生改变。快波偏振方向在空间上的分区特征大体为:位于震源区东南段的三个台站的快波偏振优势方向主要为NE向,与震源区东南段的主压应力方向基本一致;位于研究区西北段的台站,其快波偏振优势方向为近EW向,与震源区西北段的主压应力方向基本一致。但由于受到震源区地壳应力和复杂构造的共同影响,CJW,GXA和LQS三个台站都有两个快波偏振优势方向。快波偏振方向随时间的变化为:主震后各台站的快波偏振方向都出现离散度增大而后又逐渐趋于一致的现象;CJW台的快波偏振方向在主震前三个月发生了改变,体现了孕震过程中随着应力的不断积累,其各向异性特征由主要受构造控制转变为受应力控制。各台站的归一化慢波时间延迟随台站距主震和余震密集区距离的增加而减小,反映了长宁地震孕震过程中余震密集区的应力积累和释放明显强于周边区域。此外,主震发生前6个月左右CNI台的慢波时间延迟出现明显下降,地震发生后又迅速上升,反映出长宁地震震前的应力积累以及震后应力突然释放使上地壳中微裂隙的几何形态发生了改变。      

2011年安庆4.8级地震序列S波分裂研究

采用互相关系数法, 计算了2011年安庆M_S4.8地震的余震S波分裂参数。 结果表明, 余震序列的S波分裂现象明显, 快S波平均偏振方向在近NNW向, 与区域最大水平主压应力方向基本一致。 通过分析延迟时间随时间的变化趋势, 可以看出M_S4.8地震后有明显的应力释放现象。 在几次较大余震前, 观测到延迟时间呈现增加的特征, 并且其中一次余震在发生之前的短时间内还出现延迟时间减小的现象, 这一现象符合震前应力长时间积累和短时间应力释放的结论, 时间延迟在强震前会出现下降具有重要的地震短临预测意义。 研究认为 S 波分裂参数可以反映区域应力场的动态变化信息, 可以为安徽南部地区应力场研究与地震预测提供有用的信息。     

Crustal seismic anisotropy in Yunnan, Southwestern China

Using seismic data recorded by Yunnan Telemetry Seismic Network from January 1, 2000, to May 31, 2005, the polarization directions of fast shear waves are obtained at 15 seismic stations by SAM technique, which is a systematic analysis method on shear-wave splitting. The results show that predominant directions of polarizations of fast shear waves at most stations are mainly nearly in the N–S or NNW directions in Yunnan. The predominant polarization directions of fast shear waves at stations located on the active faults are consistent with the strike of active faults, directions of regional principal compressive strains from GPS measurement, and directions of regional principal compressive stress. A few of the stations show that polarization patterns of fast shear waves are more complicated or inconsistent with the strike of active faults and the directions of principal GPS compressive strains; these stations are always located at the junction of several faults. We conclude that the predominant polarization direction of fast shear waves indicates that the direction of the in situ maximum principal compressive stress is controlled by multiple tectonic aspects, such as the regional stress field and faults.