天山地震带的地壳结构与强震构造环境

以中国西北地区的地震层析成像为基础,研究了天山地震带深部结构的基本特征．结果表明,天山地震带的地壳中部为低速的韧性滑脱层,南天山的断裂深度超过莫霍面,北天山的断裂深度一般只到地壳中部;天山莫霍面的深度一般大于５０ｋｍ,壳－幔边界由宽而缓的速度过渡带构成,中强地震主要位于盆山边界地壳中下部位波速变化较大的区域．帕米尔、南天山和塔里木之间存在一个北北东方向的低速带,乌恰和伽师地震分别位于该低速带东、西两侧的梯度带附近．推测帕米尔、南天山和塔里木之间的相对运动是导致低速带内部物质发生形变并在边界附近产生破裂的主要原因,地幔热物质的侵入对该地区的构造活动起到了重要的动力学作用．     

天山地震带的地壳结构与强震构造环境

以中国西北地区的地震层析成像为基础,研究了天山地震带深部结构的基本特征．结果表明,天山地震带的地壳中部为低速的韧性滑脱层,南天山的断裂深度超过莫霍面,北天山的断裂深度一般只到地壳中部;天山莫霍面的深度一般大于５０ｋｍ,壳－幔边界由宽而缓的速度过渡带构成,中强地震主要位于盆山边界地壳中下部位波速变化较大的区域．帕米尔、南天山和塔里木之间存在一个北北东方向的低速带,乌恰和伽师地震分别位于该低速带东、西两侧的梯度带附近．推测帕米尔、南天山和塔里木之间的相对运动是导致低速带内部物质发生形变并在边界附近产生破裂的主要原因,地幔热物质的侵入对该地区的构造活动起到了重要的动力学作用．     

天山—帕米尔结合带的地壳速度结构及地震活动研究

利用流动地震台阵记录的地震数据,通过地震层析技术反演了天山—帕米尔结合带的P波速度结构,揭示出地壳结构的非均匀特征及其与地震活动的对应关系. 分析结果表明,天山和西昆仑的双向挤压导致塔里木西部边缘地壳严重变形,在山前地区形成基底隆起带,地壳深部则被断裂分割成为若干块体,有的块体可能卷入造山带内部;喀什坳陷地壳深部结构相对完整,变形程度较弱;天山和西昆仑的地壳结构显示出缩短增厚的波速特性,在与塔里木接壤的局部地区,壳幔边界附近存在热物质的侵入迹象. 大部分地震都发生在塔里木西部边缘的壳内高速块体周围,推测块体之间的相互作用和应力调整是导致天山—帕米尔结合带频繁发生地震的主要原因,伽师地震则与构造变形由天山向塔里木内部扩展以及该地区的地壳非均匀结构有关.     

天山东北部地震的重新定位和一维地壳速度模型的改善

根据布设在乌鲁木齐市活断层探测区内的流动宽频带地震台阵,结合区域地震台网的走时数据,利用3种不同的定位方法对新疆天山东北部地区(E85°30′～ 88°30′,N43°00′～44°40′) 2004年8月至2005年8月发生的599个地震进行了重新定位.通过比较不同方法的结果合理性,确定了适合于当地震源精定位的程序,并改善了一维地壳速度模型.结果表明:联合使用流动地震台阵和区域台网的资料,显著提高了研究区的地震定位能力,精定位后震中分布图像更加集中,展示出了天山东北部地区更为明显的与活动构造相关的条带状地震活动分布图像,除了一些与已知断层相关的地震事件外,还发现一些有待证实的活断层.     

天山地震带地壳应力状态

地球动力作用取决于地球内部因素，但对某些地质原则问题（例如，构造现象的全球特征和同步性并未能很好地解释）。所以，为了论证这些作用，许多学者提出了第二种假说－宇宙能源对地球的作用。宇宙因素加入了地球内部能量形成过程，在地球内部随时间积累起来的能量只引起较小的应力，这些应力加上地球内部应力继续快速作用，对构造活动韵律起调速作用。对于月球，构造作用力是被动的，宇宙力在现代断层形成时起主要作用。本文研究了     

新疆北天山地区Ms≥2.0地震震源参数的重新测定

基于新疆32个测震台站记录到的28701条P波和S波震相到时数据,利用双差地震定位法重新测定新疆北天山地区(42.5°~45°N,82°~89°E)1988年4月至2003年6月间发生的1348次MS≥2.0地震的震源位置。为尽量得到全部地震的重新定位结果,本文结合双差地震定位法对资料的要求和所用资料情况,添加了437次1.5≤MS<2.0的地震震相到时数据参与定位计算。重新定位后得到了1253次MS≥2.0地震的重新定位结果,占全部MS≥2.0地震的93%,其中,MS≥3.0的地震全部得到了重新定位结果,并对没有得到重新定位结果的95次2.0≤MS<3.0地震的原因进行了分析。得到重新定位结果的1253次地震的均方根残差的平均值由重新定位前的0.83s降到0.14s,震源位置的测定误差(2倍标准偏差)在E-W方向平均为0.993km,在N-S方向上平均为1.10km,垂直方向平均为1.33km。分析重新定位结果得出,重新定位地震的震源深度较定位前有明显收敛,集中分布在5~35km,94.3%的地震震源深度分布在5~35km,68.2%的地震震源深度分布在10~25km,地震的平均震源深度为19km。     

华北地震场和源地壳形变前兆研究

文中用实测资料和构造物理学观点论证了华北中、强地震前孕震形变场(断层活动系统)的存在和它的运动学与力学机制,并用有限元法加以检验;讨论了形变场、源前兆之间的关系和它们的前兆特征;给出了可操作的剪切破裂指标S(t),用断层滑动速度和剪切应变速度较好地表达了某地的地震破裂危险性;最后,提出了华北形变场活动的长期稳定性和周期性(约12年)。     

中西天山现今地壳形变特征及地震危险性分析

自新生代以来,由于受印度板块对欧亚板块强烈碰撞和持续挤压的远程效应影响,天山造山带重新活动并再次隆升,成为欧亚大陆内部规模最大的再生造山带。GPS观测结果显示,跨天山（74°E～76°E）的现今地壳缩短速率约为20mm／a,几乎占印度板块与欧亚板块汇聚缩短总量的一半。     

天山北缘的地壳结构和1906年玛纳斯地震的地震构造

长86km、南北向横跨乌鲁木齐坳陷的深地震反射剖面，揭示了北天山山前地壳的薄皮构造特征．共深度点叠加剖面的石河子以南部分显示了天山北缘平行山体的第一和第二排背斜构造．与双程时间分别为2.5～3.0s和5.5～6.0ｓ的反射事件对应的滑脱构造，将地壳深部构造与地表逆断裂 褶皱构造联系在一起．玛纳斯断裂以铲形方式向下延伸，在2.5ｓ左右深度归并于第一滑脱面，向南与清水河断裂汇合．在5.5～6.0ｓ深度上为与玛纳斯下背斜相连的主滑脱面．它们最终汇集到准噶尔南缘断裂．石河子以北的坳陷沉积深度达12～14km．沿剖面的莫霍界面深度在准噶尔盆地为45ｋｍ 左右，往南加深至50ｋｍ．对该区域内的深地震测深剖面和布格重力异常资料的分析结果，与深反射剖面的地壳结构图象具有一致性．深地震反射剖面通过1906年玛纳斯7.7级地震宏观震中区，共深度点叠加剖面用于推断玛纳斯7.7级地震与北天山山前地壳构造之间的关系:玛纳斯地震属于一类褶皱地震，其发震构造是由准噶尔南缘断裂、清水河逆冲断裂、滑脱面和玛纳斯浅部断坡组成的断层系．      

中天山和塔里木盆地下方地幔转换带顶部P波速度结构探测

本文基于中国数字地震台网记录到的2016年1月12日发生于兴都库什-帕米尔地区的中源地震P波宽频带波形资料,利用P波三重震相方法研究了中天山和塔里木盆地北部410 km间断面起伏形态及间断面附近P波速度结构.通过波形拟合,我们发现中天山和塔里木盆地北部410 km间断面下沉约10 km;410 km间断面上方存在由塔里木盆地向中天山P波速度异常逐渐减小的约70 km厚的低速层（-3%~-1%）.该低速层可能是地幔转换区物质上涌并部分脱水熔融及热效应共同作用的结果.另外我们发现中天山东北部约10~100 km深度范围内存在局部低速异常（约-6%）,其很可能是上涌的软流圈物质.

     

中更新世以来北天山的向北扩展

利用深部地球物理结果与浅部地质调查结果进行对比,并基于DEM的地貌分析,研究了中更新世以来北天山向北扩展的造山过程.中更新世以来,北天山地壳中存在南倾的低角度滑脱面,滑脱面之上,逆断裂和褶皱带组成的山前活动构造带整体向北滑脱并缩短变形.中更新世早期,气候暖湿,基岩山脉剥蚀强烈,在山前形成了大规模的洪泛平原.中更新世中期以来,持续的构造活动一方面使山前盆地卷入变形,另一方面使盆地遭受分隔,天山北麓地壳以阶梯式的形式自南向北逐步抬升.中更新世中期约600 ka以来,气候越来越干旱,山前盆地地表仅遭受了轻微剥蚀,地壳抬升全部转换为自南向北的地表隆起,隆起的北部向天山靠拢,隆起的南部逐渐成为山系,与天山相连,北天山得以向北扩展.中更新世以来的掀斜隆起造成山麓至盆地高差达1000多米的坡面,为30 ka以来的河流下切提供了坡度条件,造成了深达300多米的河流强烈下切.     

用余震确定2008年汶川M_w7.9地震的震源位置与发震时刻

利用同一地点的2个地震在相同台站记录的P波到时差是一个常数这一原理,找到了与汶川主震位置相近的余震,并利用台站距震中近,且记录波形清晰、完整的优势,对余震进行了定位,依此确定了汶川主震的位置和发震时刻.结果是震中位于31°1.26′N、103°22.50′E;震源深度7.9km;发震时刻(北京时间)为2008年5月12日14时27分58.80秒.     

2016年M6.2呼图壁地震发震构造及其对天山构造带隆升的启示:来自中近场钻孔应变观测的证据

天山山脉在新生代经历了强烈的构造隆升和地壳缩短作用,其周缘发生的地震活动是了解这一构造模式的窗口.对2016年呼图壁地震的发震构造有两种解读：向南倾斜的低角度逆断层和向北倾斜的高角度逆断层.中近场四台钻孔应变仪记录到了本次地震的同震响应,本文采用均质模型对IGP-CEA和USGS震源机制解进行模拟,结果显示发震断层为向北陡倾的反冲断层,15个原始方位和8个N-S、E-W方位观测值全部与预测值一致.对比天山北缘常见的低角度逆冲断层,反冲断层对构造隆升的贡献更有效,以断层倾角70°和19°计算,二者对隆升和缩短贡献比例分别为2.89：1和1：2.76.这一结果表明天山构造带内部的反冲构造同样具有单独发震的可能性,它们对天山现今的隆升高度同样起着不可忽视的作用.

     

Denudation intensity and control in the Chinese Tian Shan: new constraints from mass balance on catchment‐alluvial fan systems

Tectonics and climate are usually seen as the main controlling factors of denudation rates, which seem to rise with the tectonic activity and to decrease when the climate becomes drier. However, the low denudation rates observed in semi‐arid to arid contexts are generally measured on orogenic plateaus where the respective influence of the flat relief and the dry climate cannot really be unravelled. The Chinese Tian Shan was chosen as a case study. In the northern piedmont of this mountain range, a series of well‐preserved Quaternary alluvial fans offer the opportunity to perform a mass balance study at the scale of several catchment areas and several hundreds of thousands of years. Based on a geometrical reconstruction of these fans, the volumes of sediments exported out of 10 drainage basins during the Middle–Late Pleistocene (from ～300 to ～12 kyr) and the Holocene (from ～12 kyr to present) have been estimated. From these volumes, an average denudation rate of ～135 m/Myr was determined in the Tian Shan Range for the last 300 kyr. In agreement with other mass balances performed in the same area, the typical denudation intensity of the northern Tian Shan is thus of a few hundred meters per million years at most, regardless of the space and time scales considered. From a comparison with denudation rates in other mountain ranges throughout the world, we suggest that a dry climate can dramatically limit the denudation intensity even in active orogenic systems with a high topographic gradient like the Tian Shan. As a result, the time required to reach equilibrium between denudation and rock uplift in these systems could be extremely long (i.e. of more than several million years). Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

西南天山地表三维位移场及断层位错模型

利用1992—2012年间西南天山GPS观测和2003—2009年EnviSAT卫星InSAR图像,构建西南天山与塔里木盆地间(喀什坳陷)震间变形的三维位移场,约束区域内滑脱断层运动模型.结果显示:位于喀什坳陷基底与沉积盖层间埋深为12~18 km的主滑脱断层进入西南天山(迈丹—喀拉铁克断裂带以北)沿高角度断坡深入天山底部至23~33 km,并北倾1°~2°延伸至天山内部,从完全闭锁到自由蠕滑,滑动速率9~10 mm·a-1.依据断层位错模型,1902年阿图什M8大地震可能从铁列克断层根部23 km左右开始破裂,沿高角度断坡断层扩展25~30 km的距离至科克塔木背斜南翼托特拱拜孜—阿尔帕雷克断裂.1902年阿图什地震可能导致阿图什背斜下方埋深2~12 km的高角度断坡断层以2~3 mm·a-1速率持续蠕滑,蠕滑过程释放的应力等价于一次Mw6.7左右的中强地震,西南天山及喀什坳陷基底滑脱断层控制了西南天山及前陆地带的现今变形和地震活动.     

Constraining the crustal structure under the central and western Tian Shan based on teleseismic receiver functions and gravity anomalies

The Tian Shan is a vast range that spans several countries in Asia. Understanding its evolutionary history may provide valuable insights into intracontinental orogenic dynamics. In this study, we explored the crustal characteristics of the Tian Shan and their relationships to the tectonic evolution of the region. A new H-stacking method that combines the P receiver function and gravity anomalies was used to estimate the thickness and ratio of P- to S-wave velocities (v_P/v_S) for 91 broadband seismic stations in the central and western Tian Shan. Our results revealed significant lateral variations in crustal thickness and v_P/v_S. A ~45-km-thick crust and an intermediate-high v_P/v_S (~1.74–1.84) were found in the Kazakh Shield and Tarim Basin, which we interpreted to indicate a mafic crystalline basement and lower crust. The central Tian Shan varied greatly in crustal thickness (40–64 km) and v_P/v_S ratio (1.65–2.00), which may be due to crustal shortening, mafic underplating, and crustal melting. In contrast, we observed a relatively thin crust (42–50 km) with an intermediate v_P/v_S ratio (~1.78) in the western Tian Shan. The differences in the crustal structures between the western and central Tian Shan imply that the Talas-Fergana Fault may be trans-lithospheric.     

京西北地区地震重定位分析

利用双差地震定位方法,针对京西北地区(39.5°—41.5°N,113.5°—116.5°E)2008—2016年记录的地震进行重新定位,最终得到1819次地震精定位结果。分析表明:地震密集区域多集中分布在NE和NW向断裂交汇区域,成条带的地震走向更加清晰,成簇性地震分布更加收敛,体现了断裂对震中分布具有较强的控制作用;震源深度优势分布主要集中在4—14 km范围,表明京西北地区地震主要发生在的中上地壳;震源深度剖面显示,在不同的地震密集区,孕震深度有一定差别,揭示了断裂的深部展布特征,反映了一些地区深部发震构造的复杂性。     

Optical dating of aeolian and fluvial sediments in north Tian Shan range,China: Luminescence characteristics and methodological aspects

Loess and fluvial sand are important materials for dating river terraces and alluvial fans. This study focuses on the methodological aspects of dating loess and fluvial deposits from the northern flank of the Tian Shan range, China, using sand-sized quartz and potassium (K) feldspar. Luminescence characteristics of quartz and K-feldspar were studied for searching suitable dating procedures. Our results indicate that 1) most quartz aliquots were contaminated by feldspar, and were dated using a post-infrared optically stimulated luminescence (post-IR OSL) procedure. A Fast ratio acceptance threshold of 15 can be applied to select these aliquots with post-IR OSL signals dominated by quartz OSL; 2) the multi-elevated-temperature post-IR IR stimulated luminescence (MET-pIRIR) procedures are applicable for K-feldspar. A test dose of ∼30% of the natural dose is appropriate for dating of older (>10 ka) samples. An Age (T, t) plateau test can be used to evaluate the dating results; 3) for the loess samples, both quartz and K-feldspar were well bleached and are suitable for dating. Dating using K-feldspar is preferred for its higher efficiency; 4) for the fluvial sand samples, only the quartz grains were fully bleached. Single-aliquot dating of quartz gives reliable ages.     

门源地区地壳三维体波速度结构及地震重定位研究

本文使用甘肃、青海数字地震台网及中国地震科学探测台阵记录到的门源地区地震的P波和S波到时资料,应用双差层析成像方法联合反演了该地区的地壳三维速度结构和震源位置参数.结合地质构造背景,研究了门源M_S6.4地震孕育发生的深部介质环境及该地区速度结构与地震活动性之间的关系.结果表明：反演之后地震的走时残差均方根显著降低,重定位后的地震在垂直方向上呈现出与断层位置有关的条带状分布.门源地区地壳速度结构存在明显的不均匀性,浅层P波和S波速度结构与地表地质构造及地形特征密切相关.研究区内地震活动性与地壳速度结构具有很强的对应关系,地震主要分布在高速异常区域及其边缘.门源M_S6.4地震震中附近的P波和S波速度结构表现出明显的高速异常,且在震源区下方存在P波低速层,这种特殊的构造条件可能是导致此次地震发生的重要原因.