郯庐断裂带中南段及邻区基于背景噪声的瑞利波群速度层析成像

本文收集了郯庐断裂带中南段及邻区省属和市县地震台网共261个宽频带地震台站2015年1月至2016年12月间的垂直向连续波形资料,利用长时间序列背景噪声互相关法提取台站对之间的经验格林函数,采用时频分析法提取瑞利面波混合路径频散曲线.通过质量控制和严格筛选后得到了15627条路径上的群速度频散曲线,重新构建了郯庐断裂带中南段及邻区瑞利波5～50s、分辨率为0.75°×0.75°的群速度分布图像.分析研究了6个周期的群速度分布图像和3条不同方向的纵向周期剖面,这些图像揭示了郯庐断裂带中南段及邻区地壳上地幔速度结构具有横向分块和纵向成层的非均匀性特征.结果表明,短周期(6s、10s)的群速度分布与地表地质和构造特征密切相关.拥有较厚沉积层的苏北盆地、合肥盆地及河淮盆地等显示为低速,而基岩广泛出露的鲁西隆起、大别—苏鲁造山带、扬子克拉通及华南褶皱系则呈现出大面积的高速异常.随着周期的递增(15s、20s),群速度分布受地表地质构造的影响逐渐弱化.受地壳厚度和莫霍面附近的速度差异影响,大别和苏鲁地区在较长周期(25s、30s)群速度图上表现出相对较低的速度,这可能与这些地方Moho面埋藏较深有关.纵向剖面显示,苏鲁—大别造山带及其高压、超高压变质带不仅在浅地表具有基本相同的地形地貌和构造特征,地壳内也有着极为相似的Rayleigh波群速度分布特征.壳内群速度分布总体上表现为上凸下凹状,形状似一"哑铃".上地壳具有上凸下凹的形态、相比邻区具有较高的群速度值;中地壳低速;下地壳上凸下凹且埋藏较深,反映出具有陆陆碰撞造山的残留山根特征.苏鲁及大别两地自浅地表至上地幔具有相似的Rayleigh波群速度分布不仅为二者被左旋走滑的郯庐带平移错开提供了佐证资料,同时也为郯庐带的形成与演化提供了地震学依据.     

苏锡常断裂的第四纪活动性

苏锡常断裂是长三角地区一条重要的NW向隐伏断裂。文中利用浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测方法,对苏锡常断裂的展布特征及其第四纪活动性进行了系统研究。浅层地震勘探成果表明:在苏州地区,苏锡常断裂南支整体倾向NE,倾角约60°,基岩断距3～5m,以正断活动为主;在常州地区,苏锡常断裂北支以正断活动为主,倾向S,倾角约55°～70°,基岩断距4～12m。在地震剖面上,苏锡常断裂的各个断点都以断错基岩面为特征,第四系内部层位断错不明显。苏州东桥镇场地上,苏锡常断裂南支断错的最新地层为下更新统上部;常州朝阳路场地上,苏锡常断裂北支断错的最新地层为中更新统底部。综合判断苏锡常断裂的最新活动时代为中更新世早期。苏锡常断裂在前第四纪总体以左旋正断活动为主,早更新世后则在多处转变为左旋逆断性质,第四纪内部层位断错量约3m,判断苏锡常断裂最大潜在地震震级为6. 0级。     

郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部Pn波速度与各向异性

为着重探讨郯庐断裂带鲁苏皖段的分段特征及其深部结构特征,本研究搜集增加了研究区内近几年的Pn震相数据.经挑选后采用了由2163个地震和301个台站构成的9156条射线,重新反演构建了郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区上地幔顶部Pn波速度及方位各向异性分布.尔后,将速度反演结果与地形地貌、大地热流、强震活动及地壳厚度等进行了综合对比和分析;此外,还将Pn波各向异性与地震各向异性其他观测手段的结果展开了对比和讨论.反演结果的可靠性和分辨能力较前文有所提高,研究区上地幔顶部的非均匀性特征揭露得更为清楚,尤其是由Pn波速度揭露的郯庐断裂带分段特征与地质构造特征吻合得更佳.结果表明:(1)Pn波高、低速的分布与地形地貌呈负相关的关系,即山地隆起区呈低速分布,而平原地区表现为高速异常.(2)Pn波速度沿郯庐断裂带的分布具有明显的分段特征,本文的研究结果支持郯庐断裂带在研究范围内的上地幔顶部可细分为4个亚段.由上地幔顶部Pn波速度揭示的郯庐带分段特征与前人根据郯庐断裂带各段的地表地质构造特征给出的分段结果吻合,深、浅耦合的现象表明郯庐断裂带是一条贯穿地壳、深抵Moho面的幔源深大断裂带.(3)Pn波速度与大地热流呈负相关的关系.(4)Pn波速度的分布与强震的发生具有一定的关联性,强震大部分发生在Pn波高、低速过渡地带或者低速区域的地壳内.(5)在南黄海海域新发现一条NNE-SSW向展布的弱高波速异常带,该异常带被强震震中清晰地勾勒了出来,据此推测其下方存在一条切割Moho界面的幔源深大断裂.(6)Pn波各向异性的强弱与地质构造的活动性相关,活动性越强则各向异性强度越大.(7)由地震台站的时间延迟分布可以看出,研究区地壳厚度总体上自SE往NW逐渐增厚;最大厚度位于渤海湾盆地的北西部和西部.     

薄覆盖层地区隐伏断层及其上断点探测的地震方法技术——以废黄河断层为例

通过在同一条测线上应用三种不同地震勘探手段(共偏移距地震反射法、横波反射法与高分辨率折射法)联合反演的方法,获得了测线控制地段内废黄河断层的确切位置、上断点埋深以及速度分布图像.探测结果表明:在薄覆盖层地区的断裂调查中,上述三种技术手段的联合反演要比单独使用其中任何一种手段更加可靠,并能从不同角度查明断层的位置、性质及其特征,为钻孔联合剖面位置的布设和钻孔深度的设计提供地震学依据.经高精度钻孔联合地质剖面证实,三种地震勘探方法反演得到的主要地层界面和构造特征都与钻孔联合地质剖面吻合较好.试验表明了上述三种地震勘探方法在基岩面埋深较浅地区联合反演的可行性以及地震勘探与钻孔联合地质剖面相结合的工作方法的有效性.     

汶川Ms 8.0级地震震源区地壳深部结构研究

2005年10月至2007年4月,我们在松潘-甘孜、龙门山地块布设的流动地震台阵观测剖面正好经过地震震源区映秀,这为研究地震震源区深部结构提供很好的机会.观测剖面自成都龙泉山,途经都江堰、卧龙,终止于新都桥,全长约400km,台站间距5～10km,34个流动宽频带地震仪共记录到该时间段内5.5级以上远震事件542个,大于等于6.0级为195个.利用该观测剖面记录到的远震P波波形资料,采用接收函数方法来研究汶川Ms8.0级地震震源区地壳深部结构,结合地震构造背景的分析,探讨引起这次地震的动力学模式,并由此认识汶川地震的孕育与成因机制.根据震源区地表破裂和余震分布及深部结构的综合分析,可以划出震源区下方的地震断裂带.主要研究结果表明:1)根据界面分布特征,发现松潘-甘孜地块及龙门山推覆体中在20～60km深度存在一个厚度约15～20km的低速中地壳,而四川盆地地壳内不存在低速层.该中地壳内的低速层,是引起中上地壳的推覆运动的滑脱层.2)Moho面自扬子盆地(36～42km)跨龙门山(50km)到松潘-甘孜腹地(62～65km)逐渐加深,跨鲜水河断裂又变浅(60km),说明横跨扬子盆地-龙门山-松潘-甘孜地块的该断裂带是地壳厚度的陡变带.该结果揭示了松潘-甘孜地块与扬子地块是碰撞接触模式,龙门山的推覆构造就是上地壳逆冲的结果.     

欧亚大陆及西太平洋边缘海地区瑞雷波群速度结构与各向异性分布

根据欧亚大陆及西太平洋地区102个数字化台站记录的近万次地震事件的长周期垂直向瑞雷波资料,利用时频分析方法测量并筛选后共得到11213条质量较高的基阶瑞雷波群速度频散资料.纯路径频散的反演中同时计算方位各向异性,反演获得了欧亚大陆及西太平洋边缘海地区(10°E—150°E,10°S—80°N)8—200s共28个周期的瑞雷波群速度及各向异性空间分布图象.瑞雷波高分辨率层析成像表明,30—60s周期,以青藏高原为中心呈极低速分布;100—120s周期,速度差异幅度较大,在东亚东部及西太平洋边缘海,自北向南显示出一条宽2500—4000km,长约8000km的巨型低速异常带.相对海洋来说,欧亚大陆各向异性强度较弱且快波方向较复杂.由于受到印度板块与欧亚板块的碰撞,中国大陆西部的各向异性强度明显大于东部.     

江苏高邮、宝应MS4.9级地震现场震害调查与破坏原因研究

江苏高邮、宝应Ms4．9级地震在极震区造成了数10间农村民居不同程度和不同方式的破坏,出现人员伤亡。震后对地震灾害现场进行震害调查与破坏原因研究,典型的震害特征包括砖砌体、砖木和砖混结构房屋局部倾倒、墙体贯通开裂、房顶瓦片掀翻和烟囱倒塌等。农村民居遭到破坏的主要因素包括：选址不当、施工质量较差、砂浆强度不够、缺少圈梁和构造柱等。同时,分析了竖向地震作用和鞭梢效应等地震效应,讨论了砖砌体和砖混结构抗震设计的加固方法和改善抗震性能的构造措施等,为农村民居的抗震设防和减轻震害损失等提供参考。     

龙门山中央断裂南段盐井—五龙断裂的浅层地球物理方法探测

在2008年5月12日汶川MS8.0地震和2013年4月20日芦山MS7.0地震中,龙门山中央断裂南段的盐井—五龙断裂均未发现地表破裂现象,加之该断裂浅层地球物理资料极度匮乏,在一定程度上限制了对龙门山断裂带南段地震危险性的评价和发震能力的评估。针对龙门山中央断裂南段的盐井-五龙断裂经过区段的主要乡(镇)所在地多为宽度不大于300m的山间峡谷地区,且探测场区存在交通条件不便、场地工作面狭窄等问题,在浅层地震反射波法探测工作中采用小道间距、小偏移距、多道短排列接收和共反射点多次覆盖观测的地震数据采集方式,并经数据处理后获得地震反射剖面图像。浅层地震探测定位结果结合高密度电阻率成像断面、探槽开挖和钻孔联合剖面资料,共同揭示了NE向的盐井—五龙断裂在宝兴县五龙乡东风村一带精确的空间展布位置、产状规模和近地表构造形态。探测结果表明盐井—五龙断裂于五龙乡北东风村西河两岸的T1阶地处隐伏通过,性质为倾向NW的逆冲断裂,近地表倾角50°~60°,上断点埋深19m。该断裂断错宝兴西河T2、T3阶地,西河右岸T1阶地断裂通过处两侧基岩的断距6~8 m,其破碎带及其影响带宽度约30m。本文浅层地球物理探测成果可对判定盐井—五龙断裂的近地表构造活动提供可靠的地震学证据,也为地震重灾区(宝兴县城)的灾后工程选址重建、地震危险性评价和制定抗震防灾规划提供了科学的基础资料。     

基于聚类经验模态分解（EEMD）的汶川MS8.0强震动记录时频特性分析

在2008年5月12日汶川MS8.0地震中,四川数字强震台网共获取了133组三分向加速度记录. 本文选取了一些不同断层距的台站所获取的强震动记录进行了处理和分析．在数据处理中,采用基于聚类经验模态分解（EEMD）提取信号时频特性的方法,有效获得了信号能量的时频分布,提取了中心频率、 Hilbert能量、最大振幅对应的时频等特性,并与傅里叶变换、小波变换进行了对比研究．研究结果表明, 对非线性的强震记录采用聚类经验模态分解（EEMD）能抑制经验模态分解（EMD）中存在的模态混叠问题;与傅里叶变换和小波变换相比发现, HHT边际谱在低频处幅值高于傅里叶谱;与小波变换受到所选取的母波强烈影响不同, HHT直接从强震记录中分离出固有模态函数（IMF）,更能反映出原始数据的固有特性, Hilbert谱反映出大部分能量都集中在一定的时间和频率范围内,而小波谱的能量却在频率范围内分布较为广泛．因此,基于EEMD的HHT在客观性和分辨率方面都具有明显的优越性,能提取到更多强震加速度记录的时频特性．      

金坛-如皋断裂北东段浅层地震勘探新证据

NE向的区域性深大断裂——金坛-如皋断裂为苏北坳陷区和南通隆起区的分界断裂。为了调查金坛-如皋断裂北东段的空间位置、性质和断裂构造特征并重新厘定其活动性,文中在石油地震勘探剖面提供的金坛-如皋断裂北东段大体空间位置及反射标志层的基础上,布设了4条浅层人工地震勘探剖面,对金坛-如皋断裂北东段进行了高分辨率地震反射成像,获得了测线控制范围内清晰的地下结构和断裂构造成像结果。结果表明,金坛-如皋断裂北东段并非单一的一条断层,而是由2条N倾、NEE走向的正断层组成的断裂带。浅层地震叠加剖面揭示活动性更强的南支上断点埋深235～243m,断错了下更新统底界,结合测线周边的钻孔资料推测其最新活动时代为第四纪早更新世(Q1P)。文中的研究结果为确定金坛-如皋断裂北东段的位置及其活动性评价提供了可靠的地震学资料。