基于小震定位与震源机制解信息的阿尔金断裂带东段构造转换研究

阿尔金断裂带东段地区的造转换及其动力学机制研究一直是地学工作者关注的焦点.本文利用双差定位法获取研究区域2008—2017年间6013次地震事件的精确定位数据;整理筛选前人震源机制解36个,并采用P/S波振幅比方法计算获得221个以及CAP方法获得25个震源机制解信息.选择野马河—大雪山断裂作为研究区构造转换研究的突破口,综合小震定位数据与震源机制解信息,并开展野外地质调查进行验证,清晰刻画出该断裂的深部构造形态以及现今的运动特征：由阿尔金断裂带向祁连山方向过渡,断层产状由近直立逐渐转变为倾向南,倾角变缓,震源机制解由走滑性质为主转变为逆冲性质为主,是一个连续渐变的过程,为研究区的构造转换研究提供了直接证据.     

茅山断裂带及邻区地震震源机制解计算及应力场反演

利用2001年1月~2014年4月江苏及邻区数字地震波形资料,采用P波、S波初动和振幅比联合求解方法计算了茅山断裂带及邻区149次中小地震震源机制解。震源机制解特征分析表明,研究区中小地震震源类型以走滑型为主,兼有一定比例的正断层类型,而逆冲型相对较少,P、T轴优势方向分别为NEE-SWW、NNW-SSE向。利用149次地震的震源机制解,采用自助线性应力反演(LSIB)方法反演了研究区应力张量。结果显示,最大主应力S_1方位角为254.2°,俯角为2.6°,最小主应力S_3方位角为163.9°,俯角为9.5°。为了进一步印证所得应力张量的可靠性,又利用1970年以来M_L≥3.5地震震源机制解再次反演,所得结果中最大主应力S_1方位角为252.4°,俯角为8.4°,最小主应力S3方位角为160.4°,俯角为12°。2份不同的震源机制解资料反演所得应力张量十分接近。应力张量结果表明,茅山断裂带及邻区处于以NEE-SWW向水平压应力和NNW-SSE向水平张应力为主的现代构造应力场中。     

震源机制解的系统聚类分析：以海城地震序列为例

目前用于多个震源机制解的对比分析方法,对大样本往往难以奏效,我们借助模式识别中系统聚类的基本思想,结合震源机制解自身的表达方式,定义以两个解的P轴夹角与T轴夹角之和为距离,采用最短距离和最长距离两种方法编制了系统聚类软件。聚类结果可按不同的要求确定类型的多寡。对同类机制解,利用矢量合成的方法计算各应力轴的平均位置,据此确定该类解的平均震源机制解空间取向。为了检验该软件的可行性和可靠性,以海城地震序列中M≥4的24个震源机制解为例,进行了系统聚类分析。在和已有文献的分析结果相对照时发现,本软件可用定量的方法给出原作者已指明的序列机制特点,并显示一些以往没有指出的重要特征。     

赣南地区小震震源机制分析

利用从震源向上射出的直达P、S波引起的地动位移振幅比求解震源机制,得到赣南及近邻地区58个ML2.0~4.2地震的震源机制解。对震源机制解P、T轴参数进行l0°间隔归一频数分析,得到如下结论:①本区地震断层以走滑型为主;②震源机制P轴方位主要分布在270°～330°间,平均方位为287°,P轴倾俯角以小于30°的近水平优势分布,这一结果与区域NWW-SEE水平挤压为特征的构造应力场相吻合。     

东昆仑断裂带玛曲—玛沁段大震危险性分析和探讨

在巴彦喀拉块体边界地震活动和构造分析的基础上,从地震活动空间图像、时间序列演化两方面对巴彦喀拉块体北边界东昆仑断裂带玛曲—玛沁空区的大震危险性进行探讨。与以前震例进行对比发现当前甘青川交界区域已形成与共和大震前相似的平静区,活动性参数计算表明东昆仑断裂带玛曲—玛沁段有逼近的大震危险性。     

宁夏中部小震震源机制解研究

本文利用宁夏区域台网共27个台的宽频带数字地震记录,采用CAP方法和Snoke方法反演了宁夏中部19次ML3.0以上地震震源机制解。结果显示:东侧牛首山-罗山-固原断裂带和中部的烟洞山断裂带主要以右旋走滑为主,带少量逆冲分量,与实际主控断层的情况一致;西侧的中卫-同心断裂带以左旋走滑为主;19次地震的CAP法计算结果中的16次地震机制解走向在105~189o之间,另有2次为350o和353o,和断层走向基本一致。综合应力场研究结果表明该区域地震产生的震源区构造变形是近北东向发生压缩,近北西向发生相对扩张。对比2种方法计算结果发现,Snoke方法计算结果不理想。分析认为,一方面,宁夏台网台站间距较大,分布不理想;另一方面,识别小地震的初动及振幅比时存在误差。因此,对于西部台站稀疏地区CAP方法计算小震震源机制结果更为可靠。     

渤海海峡及邻区现代小震震源机制解分析

以震源机制解资料推演并分析了渤海海峡及其周围地区现代构造应力场的总体特征、分区差异及地震破裂性质。认为构造应力场在某些局部与大区域之间有一定差异,而主张应力轴方位参数一致性稍好些,约在３３０°～３６０°之间,取向为北北西;构造应力场存在分区差异,尤以南北纵向差异明显;由于研究区内包含了地质构造和新构造活动性质各异的多个构造单元,地震破裂方向一致性较差     

小震震源机制解反演芦山断层倾角

断层的几何形态控制着上盘地层的变形特征,断层运动模型的地球物理与大地测量反演依赖于断层几何参数的给定,而在几何参数中,断层倾角参数对反演结果的影响最为显著.为探索芦山地震与地表同震位移的关系,本文以分布在芦山地震断层周围的地震震源机制解为起算数据,运用地震矩张量理论反演得到芦山地震断层面倾角的平均值为42°.为了进一步精细化断层的几何结构,根据震源机制解分布的差异特征,沿断层走向与断层面宽度方向将其划分成为3×3断层模型.经计算发现断层南段、中段、北段的倾角均随深度增加而减小,在同一深度上,断层中段的倾角小于南段和北段的倾角,在8～12 km深度时,从南到北断层面的倾角分别为66.29°、51.10°、55.22°,在12～16 km深度时,从南到北断层面的倾角分别为44.67°、34.95°、43.40°,在16～20 km深度时,从南到北断层面的倾角分别为42.00°、29.93°、31.11°.分别采用单一平面模型(1×1)与分段分层模型(3×3)计算地表同震位移,发现两个模型的计算结果具有较好的一致性.相对单一平面模型(1×1)而言,分段分层模型(3×3)的计算结果与GPS观测值符合性更好,由此表明本文给出的细化后断层更接近断层的真实形态.     

山西地区中小地震震源机制解系统聚类分析

运用P、S波最大振幅比计算得到2007年至2010年山西地区347次中小地震震源机制解,进行系统聚类分析。结果表明,山西地区小震错动方式以走滑型的正断层活动为主,伴有少量的斜滑、逆冲类型。     

沈阳及其附近地区小震复合震源机制解

在收集了沈阳及其附近地区 (12 1°30′～ 12 4°30′E ,4 1°～ 4 3°N)已有地震震源机制解成果的基础上 ,利用MAPSIS系统提供的P波初动求解方法 ,求解了 1974年 12月～ 2 0 0 1年 12月期间 ,该区域小震复合震源机制解 (平均解 )。结果表明 ,研究区主压应力轴P轴集中分布在NEE SWW方向 ,主张应力轴T轴集中分布在NNW SSE方向 ,这与本地区区域应力场的方向一致。     

1997～1998年伽师强震群小地震震源机制解系统聚类分析

用P、S波最大振幅比法计算1997~1998年伽师强震群MS2.5~3.7小地震震源机制解,对小地震震源机制解进行系统聚类分析。结果表明,伽师小地震主要以走滑和正断层为主,与该时段发生的伽师6级强震具有相似的断错性质。1997年伽师小地震主压应力P轴方位为北东或近南北向,与1997~1998年6级强震主压应力P轴方位一致。1997年4月6日6.4级和1998年8月2日6.1级两次6级正断层地震前出现地震空段现象。     

用小震震源机制解分析龙羊峡水库及邻近区域应力场特征

兴海及邻近区域2012年1～2月连续发生了24次ML2级以上地震,该系列地震分布于龙羊峡水库周围。试图通过周边台站记录到的初动信息进行小区域应力场分析,计算了22次地震的震源机制解。通过数据分析,认为龙羊峡水库对邻近区域小地震的震源机制解的特征有一定的影响。     

PRELIMINARY APPLICATION OF FOCAL MECHANISM SOLUTIONS OF SMALL AND MEDIUM-SIZE EARTHQUAKES TO FAULT STABILITY ANALYSIS IN THE SOUTHEASTERN TIBETAN PLATEAU

Analysis of stress state of faults is helpful to understand crustal mechanical properties and seismicity. In the paper, we invert the horizontal crustal stress field in the southeastern Tibetan plateau using focal mechanism solutions of small and medium-size earthquakes, and apply them to estimate the stability of regional major faults. Firstly, we collect focal mechanism solutions of small and medium-sized earthquakes in the southeastern Tibetan plateau. The dataset includes more than 1 000 focal mechanism solutions in the past twenty years. Magnitudes of these earthquakes vary from M3.0 to M6.0. Most of the focal mechanism solutions were determined using waveform inversion technique. Although most of focal mechanism solutions in the southeastern Tibetan plateau are strike-slip faulting, their spatial pattern is different in sub-regions. Normal faulting earthquakes mainly occurred in the western Sichuan region, reverse faulting earthquakes mainly occurred in the boundary zone between the Tibetan plateau and the South China craton, and strike-slip faulting earthquakes mainly occurred in the central and southern Yunnan region. Next, we settle on a mesh with grid spacing of 0.5° in longitude and latitude in the region and invert the horizontal crustal stress field at each grid point. Spatial variation of the maximum principal stress axis in the southeastern Tibetan plateau shows a clockwise rotation around the eastern Himalaya syntax. The azimuth of maximum compressional stress axis is about 88.1° in the western Sichuan region, about 124.6° in the South China craton, and about 21.6° in the western and southern Yunnan region. The azimuth of regional maximum compressional stress is nearly parallel to the direction of terrain elevation gradient, and that of the minimum compressional stress is nearly parallel to the tangential direction of the topographic elevation contours. The spatial pattern reflects the control role of gravity spreading of the Tibetan plateau on the regional horizontal stress field. Finally, we analyzed regional fault stability based on these collected focal mechanism solutions. The fault instability parameter (I) is defined based on the Mohr-Coulomb criterion and indicates the degree of fault approximating to rupture. The instability parameters on fourteen major faults in the southeastern Tibetan plateau were calculated. Our results show that the stability of the Lianfeng-Zhaotong Fault is the lowest before 2014 in the region, which indicates the fault zone is close to rupture at that time. Our results provide a new useful tool to assess regional seismic potential using dense focal mechanism solutions.     

新疆4次中强地震前小震震源机制变化特征

采用点源位错模型、层状介质速度结构,利用地震波垂直向记录的直达P珔、S珔波最大振幅,计算小地震震源机制。通过系统聚类,利用矢量合成方法,计算得到各类解的平均震源机制解。采用上述方法,针对2003年以来新疆北天山西段和中天山地区4次中强地震前,震源区周围中小地震震源断错性质和P轴方位的变化进行分析。结果显示,中强地震前2～3年中小地震震源机制解类型随机分布,震前1年表现出明显的优势分布特点,主压应力P轴方位发生较明显的偏转变化。     

东昆仑断裂带东段强震形势分析

围绕东昆仑断裂带强震构造背景及巴颜喀拉断块动力学环境,分析了1900年以来断块边界强震活动及强震周期性特征,探讨了东昆仑断裂带东段的强震危险性。     

紫坪铺水库区小地震震源机制研究

用紫坪铺水库专用台网的地震记录测定紫坪铺水库区262次小震震源机制参数,结果表明:节面I的优势方向与断裂走向展布一致性很好;库区地震断层有逆断层、正断层、左旋和右旋走滑断层,走滑断层占45%;库区断层66%陡峻,35%几近直立;受水库蓄水的影响,2006年7月1日后以走滑断层活动方式明显增多,水库地震群时段走滑断层活动方式表现突出     

SPATIO-TEMPORAL STRESS FIELD VARIATION IN THE CENTRAL LONGMENSHAN FAULT ZONE AFTER THE 2008 WENCHUAN EARTHQUAKE FROM FOCAL MECHANISM SOLUTIONS OF SMALL EARTHQUAKES

We determined the focal mechanism solutions(FMS)of aftershocks of the 2008 Wenchuan earthquake using the waveform data recorded by the Western Sichuan movable seismic array. We further obtained the spatio-temporal variation of the stress field by inverting the stress tensors from these data. The results show that the FMSs of the small earthquakes are primarily reverse faulting with considerable number of normal and strike-slip. The proportion of reverse type earthquakes clearly increases with time, and the spatial distribution of the FMSs is closely related with local geology and the characteristics of the deep faults. The stress tensor inversion results reveal that the orientations of the maximum horizontal compressive stress(S_H)shortly after the mainshock in each area are mainly in EW to NWW-SEE directions, while in the area along Xiaoyudong-to-Lixian aftershock branch it is in NE-SW direction in shallow crust. This implies that the stress field at the early stage after the Wenchuan earthquake is mainly controlled by the dynamic stress change caused by the rupture propagation, and the conspicuous factor determining the S_H direction is the characteristics of the rupture plane. Temporal variations of the stress tensors show that the stress regimes at depth changed from a mixture of reverse and strike-slip faulting to pure reverse, implying that local Coulomb stress caused by the main shock is released through strike-slip faulting and gradually recovers into the background stress field. The change of stress in the shallow subsurface follows that in the deep subsurface with observable time delay.     

东昆仑活动断裂带西大滩段断层气(Rn,CO2)的释放特征

通过在东昆仑活动断裂带西大滩段进行断层气测试,首次获取了该断裂带中Rn和CO2的释放量。在2004年开挖的2～3m深的探槽内,氡浓度可达20732Bq.m-3,氡发射率可达433mBq.m-2.s-1,远高于在地表的氡浓度505～2380Bq.m-3与氡发射率7～28.19mBq.m-2.s-1(地表氡发射率均值为14.7mBq.m-2.s-1,与世界平均值相当)。从而我们推断该断裂具有从上部第四系覆盖物到深部花岗岩之间的良好连通性。在地表CO2的析出率平均值为18.9g.m-2.d-1,与通常的背景值相当,在探槽中和距离断层1km的地方没有明显的空间变化,但是在断层北侧3km处的一个近乎直立的千枚岩小山上,CO2的析出率却很高,为421g.m-2.d-1,同时该处氡的发射率也高,达503mBq.m-2.s-1,因此,有必要在该断裂附近进行长期监测