运用MTfit和MSATSI研究某煤矿微地震的震源机制和应力场

微地震监测对矿山安全至关重要,它可以为煤矿安全提供预警。首次将MTfit和MSATSI技术应用于东滩煤矿63_(上)06工作面微地震分析,选取53个关键事件,反演震源机制,并确定最大水平主压应力方向,得到了采矿活动与震源机制和岩层破裂之间的关联。结果表明,六采区微地震震源机制主要表现为正断和逆断型,显示出明显的CLVD成分,并且拉张和压缩破裂在本煤矿震源机制中占主导地位。同时,应力场分析可圈定最大水平主压应力方向,明确围岩的构造应力状态,为理解工作面开采引发的岩体破裂和应力重组提供了新的视角。

构造应力化学——慢地震震源机制解的一种可能途径

慢地震震源机制研究主要建立在脆性变形基础上。然而高纵、横波速度比、异常高泊松比等特征表明其震源区物质黏度较大,更易发生塑性变形。固体力学研究认为塑性变形的起点是位错,塑性应变能无法释放。分子尺度上,原子通过化学键结合形成矿物结构。应力化学研究显示机械力可以直接作用于化学键,化学键断裂时体系位于能量高位。塑性变形的位错机制可能始于化学键的变化,再通过断裂、重组,形成亚颗粒、细粒化,能量的转化过程可能是机械能首先转化为体系内能,即原子势能;随着加载继续,原子势能突破化学键的束缚,转化为塑性应变能。化学键的重建会释放能量,塑性变形过程中可能会释放一部分化学能,这是否与慢地震有关,是个值得探索的科学问题。

2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震震源机制解

使用区域台网资料,采用CAP方法反演了2023年12月18日甘肃省积石山6.2级地震的震源机制解,结果显示,该地震为逆冲型地震,与GCMT、 GFZ和USGS的震源机制解基本一致。震源机制解节面Ⅱ的走向与积石山东缘断裂大致相同。

锦屏一级水电站库区中小地震震源机制解与局部应力场特征

利用四川及邻区数字地震台网2013—2018年的波形资料,基于CAP和HASH方法反演得到锦屏一级水电站(以下简称锦屏水库)库区及周边M_(L)≥2.5地震的震源机制解,根据DRSSI方法计算得到库区局部应力场信息,结合该区域的地质资料,从震源机制参数和局部应力场变化等方面讨论了水库加卸载对该区域地震活动的影响.取得的主要认识如下:(1)库区地震活动类型以走滑型为主,不同加卸载阶段震源机制类型存在一定差异,库区蓄水前期震源机制类型呈现多样性,蓄水后期与区域背景场趋于一致;(2)库区应力场最大主应力方向以NNW-SSE向为主,分时段结果显示,蓄水后期局部应力场最大主应力方向由NNW向逐渐发生偏转至NW向;(3)库区周边的地质构造和岩性条件有利于库水的渗透,蓄水后重力载荷和流体渗透的共同作用导致岩体断层面库仑应力的变化,从而呈现出库区蓄水前后中小地震活跃程度的显著差异特征.

2023年11月—2024年2月中国内地地区M≥4.0地震震源机制解测定

本文利用中国地震台网记录的宽频带波形资料,采用近震全波形反演方法得到2023年11月1日—2024年2月29日发生在中国内地地区的M≥4.0共62次地震震源机制解。结果显示逆断型45次,走滑型13次,正断型3次,未知型1次。

国家地震烈度速报江苏子系统震源机制解产出分析

国家地震烈度速报与预警系统江苏子系统震源机制解参数速报集成了TDMT_INV方法,可直接读取震相进行震源机制解反演计算并产出。为验证该方法获得震源机制解的准确性,选取2024年1月17日江苏东台3.0级地震和2023年12月7日江苏赣榆海域3.8级地震这2次3级以上地震,采用TDMT_INV、CAP和FOCMEC方法计算其震源机制解,分析三种方法所得结果差异。东台3.0级地震位于江苏预警站网网内,三种方法都可获得较为稳定的震源机制解结果;赣榆海域3.8级地震位于江苏预警站网网外,TDMT_INV方法仍可获得较为稳定的震源机制解结果。

川滇菱形块体东边界震源机制与应力场特征

文中利用四川、云南、重庆、青海、甘肃地震台网以及西昌密集台阵和巧家密集台阵的数字地震波形资料,采用CAP全波形反演方法及HASH初动极性和振幅比方法,获得了川滇菱形块体东边界区域3 951组M L≥1.0地震的震源机制。进而基于以上震源机制,采用阻尼区域应力场反演算法(MSTASI)和Vavrycuk的迭代联合反演方法获得了研究区的构造应力场分布特征、主要活动断裂的应力性质和摩擦系数。结果显示,研究区震源机制P轴、T轴以及最大主应力轴σ1和最小主应力轴σ3总体上倾角较小,揭示了近水平的挤压或剪切应力环境。σ1以NW-SE和NWW-SEE向为主,从北到南有顺时针旋转的趋势,应力性质以走滑型为主,局部兼有逆冲型和拉张型,整体分布特征与区内走滑型边界断裂活动性质一致。R值具有明显的空间差异,鲜水河断裂-龙门山断裂-安宁河断裂交会地区R值相对较高,有明显的挤压特征;鲜水河断裂带、安宁河断裂带北段和小江断裂带的R值均在0.25~0.5之间,表现为NE-SW向挤压和NW-SE向拉张,拉张应力可能远小于挤压应力;大凉山断裂带北段和则木河断裂带的R值均在0.5~1之间,表现为NW-SE向压缩和NE-SW向拉张,且挤压应力大于拉张应力。研究区域主要断裂的摩擦系数也有差异:安宁河断裂带和大凉山断裂带北段的摩擦系数相对较低,在0.75以下,鲜水河断裂带、则木河断裂带及大凉山断裂带南段的摩擦系数偏高,在0.80以上。川滇菱形块体东边界活动断裂带上的构造应力相对较高,尤其是鲜水河断裂带和小江断裂带的应力更高,需要关注其地震危险性。

2022年四川马尔康6.0级震群序列震源机制特征分析

采用近震全波形矩张量方法反演了2022年四川马尔康6.0级震群序列22次地震的震源机制解,结果显示:这22次地震全部为走滑型,断层面走向呈NNW和NE两个优势方向,断层面倾角近似直立,滑动角分布在0°和180°附近,P轴优势方位为NWW-SEE向,倾伏角接近水平,表明此次地震事件主要受区域NWW-SEE向水平挤压应力场控制。3次5级以上地震震源机制均与序列其他地震的总体震源机制差异较小,说明序列震源机制较为一致。结合精定位结果综合分析认为:马尔康震群属于多断层面触发性震群,3次5级以上地震是不同断裂的破裂事件,其中5.8级和6.0级地震发震断层面走向为NNW,为左旋走滑破裂事件;5.2级地震发震断层面走向为NE,为右旋走滑破裂事件,3个发震断层均以走滑错动为主,断层面近似直立。

2022年平山4.3级地震震源机制及发震机理

基于震中附近地震台站波形资料,采用CAP方法得到平山4.3级地震的震源机制解和矩心深度,同时利用sPL震相对震源深度进行了精确测定。结果显示:平山4.3级地震震源机制双力偶解节面Ⅰ走向311°、倾角43°、滑动角33°;节面Ⅱ走向196°、倾角68°、滑动角128°;P轴方位角259°、倾角15°,表现为NEE-SWW向的挤压应力状态,与华北地区构造应力场方向基本相同。结合区域应力状态和地质构造活动,推测其发震断层为一条兼有走滑性质的逆断型隐伏断裂。

不同方法求解3级地震震源机制解准确性分析

本文采用TDMT_INV、FOCMEC和CAP 3种方法对网缘、网外和网内地震震源机制解进行计算,并对3种方法所得结果进行对比分析。研究发现,TDMT_INV方法的结果稳定性高度依赖于震相准确性,但只需5个台站参与定位即可获得相对准确的震源机制解。对于网外地震,3种方法都无法反演稳定的震源机制解;对于网缘地震,CAP方法受台站分布的影响较大,使用时需谨慎。若波形质量好、信噪比高,可使用FOCMEC方法进行计算,若无清晰的P波初动可使用TDMT_INV方法进行计算;对于网内地震3种方法所得结果较为一致,但TDMT_INV方法可快速获得震源机制解。

基于震源机制和地震定位研究2022年山西古交M_(L)4.1地震的发震构造

2022年2月20日山西太原古交市发生了M_(L)4.1地震,古交及周边县市震感强烈。此次地震的震中位于历史地震相对稀少、煤矿资源丰富的吕梁隆起区,其发震断裂尚不明确。为了更好地认识这次地震的发震构造,文中利用山西省测震台网的近震波形资料反演了地震的震源机制解,并获得最佳矩心深度。反演结果显示,古交地震是一次左旋走滑型地震事件,矩震级为M_(W)3.96,最佳双力偶解为:节面Ⅰ,走向90°、倾角86°、滑动角-19°;节面Ⅱ,走向182°、倾角70°、滑动角-175°;最佳矩心深度为3km,属于极浅源地震。地震序列重定位结果显示震中的优势展布方向近EW,与区域内断层基本为NE走向的分布格局差异显著。利用聚类分析方法得到古交地震的发震断层面中心解,结果显示断层的走向为91°,倾角为70°。另外,古交地震序列的应力降显著偏小,低于同区域背景地震至少1个数量级。结合实地调研的矿区生产情况和区域地质构造,认为古交地震序列的发震机制可能与震源区附近的煤田开采活动有关,开采活动致使局部应力改变,从而导致先存隐伏断层活化,进而触发此次地震。

2024年3—6月中国大陆地区M≥4.0地震震源机制解测定

本文利用中国地震台网记录的宽频带波形资料,采用近震全波形反演方法得到2024年3月1日—6月30日发生在中国大陆地区的M≥4.0共59次地震震源机制解。结果显示逆断型18次,走滑型33次,正断型7次,未知型1次。

基于构造应力场的震源机制解发震断层面识别——以辽宁海城、营口及周边地区为例

为探讨基于构造应力场的震源机制解发震断层面识别方法在辽宁地区的适用性。采用P波初动方法计算并收集了辽宁地区253个震源机制解。参照震源机制水平应变花面应变对其进行分类。在反演震源区构造应力场的同时,给出判定的震源机制解发震断层面。结果表明:辽宁地区的地震多为走滑型和正断型。构造应力场最大主应力优势分布方位为NEE向,倾伏角多为水平或近直立;中间主应力方位离散,倾伏角较陡;最小主应力以NNW向为主,倾伏角较小;总体上属于张应力占主导的走滑应力体系。识别出195个震源机制解发震断层面符合主要发震控震构造特征及安德森断层形成力学理论。对于中强地震准确性显著,对于小震也能保证一定的可靠性。证明在辽宁地区应用该方法是可行的。

2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震震源机制及其对周围区域的应力影响

为研究2023年甘肃积石山6.2级地震对周围地区的应力影响,本文首先根据各个机构和学者提供的震源机制数据确定了本次地震的震源机制中心解。节面Ⅰ:走向159.08°,倾角40.57°,滑动角112.46°;节面Ⅱ:走向310.52°,倾角53.05°,滑动角71.88°。此次地震为逆冲型地震。将当地的应力体系投影到震源机制中心解的两个节面上,得到相对剪应力分别为0.797和0.951,可以看出该地震是区域构造应力场作用下的一次正常能量释放。拉脊山北缘断裂呈NNW走向,SWW倾向,倾角为45°~55°,与震源机制中心解的节面Ⅰ较为一致,判断拉脊山北缘断裂为此次地震发震断裂。基于该地震破裂模型及均匀弹性半空间模型,计算此次地震对周边地区产生的同震位移场及应变场。体应变在震中呈现拉张,距离震中较远的东北和西南两侧呈现轻微拉张,震中周边呈现压缩,东侧压缩表现更为突出。水平位移场表现为在震中西北侧和小部分东南侧的物质向外涌出,而东北侧和西南侧的物质涌入震中;与水平位移场相对应,垂直位移场在震中表现为隆升,而四周表现为略微沉降。

深部地质洞穴塌缩的地震学证据——川东褶皱区深部的逆冲兼塌缩型地震的震源机制求解

地下深部有大型洞穴吗?本文通过地震学方法推测地下7 km左右仍存在较大的地质洞穴.本研究中使用了完整矩张量反演方法(波形拟合gCAP方法)分析了2016年12月27日在重庆市荣昌区发生的M_(L)4.7地震,得到其完整震源机制的矩张量解,波形拟合度很高.反演结果显示此次地震较为特殊,震源机制是逆冲兼塌缩型,地震矩心深度在地下7 km深处.根据震源机制的结果,加之此地震位于背斜褶皱附近,本文推断此地震的发生是背斜褶皱部的断层发生逆冲,继而导致了褶皱部的地质空洞稳定被打破,发生了垮塌和塌缩.震源机制的结果显示地震矩张量主要是水平分量,而垂直分量较少,此结果和当地构造应力很吻合.研究结果显示了完整矩张量震源机制反演方法对复杂地震的研究是很有效的手段.此外,本区域页岩气钻井深度很深,而且有水压致裂作业,推测地震可能被注水压力所诱发.

采用2021年青海玛多地震序列震源机制节面聚类确定发震断裂几何形态

地震断裂带形状是活动构造和地球动力学的重要资料。2021年发生的玛多地震序列提供了丰富的震源机制资料,为统计震源机制节面并估计玛多地震发震断层面形状提供了很好机会。文章对地震的震源机制资料进行基于密度的聚类来确定断层的几何形态。首先对收集到的玛多地震序列的震源机制解进行中心解求解,从而获得更为精准的数据,然后对其进行DBSCAN方法的聚类分析,得到断层的走向为113.5°,倾角为88.2°,通过震源机制反演应力场,并将应力场投影到断层上,得到断裂带的相对剪应力和相对正应力分别为0.84和-0.79,剪应力强度较大,滑动角为-0.72°。结果表明玛多地震是发震断裂受NE-SW的挤压和NW-SE的拉张,形成了较大的剪切力,从而促使近东西的江错断裂发生左旋走滑错动所致。

漾濞6.4级地震前后震源机制一致性时空演化特征

利用CAP方法反演2021年漾濞6.4级地震震源机制,并基于云南地区2015~2022年M≥3.0地震震源机制解结果,采用叠加应力场反演方法反演漾濞6.4级地震前后不同时段的应力张量方差空间分布特征;采用云南地区2013~2022年M≥3.0地震震源机制解结果分析震源区附近震源机制一致性参数的时序变化特征。结果表明:漾濞6.4级地震性质为右旋走滑型,矩震级M_(W)6.03,矩心深度5.8 km,节面Ⅰ走向39°、倾角75°,滑动角-16°;节面Ⅱ走向133°、倾角75°、滑动角-164°。应力张量方差空间演化特征显示,漾濞6.4级地震震源区附近应力张量方差经历了一个低值-显著升高-震前下降形成新低值-震后显著升高的变化过程。应力张量方差时间演化特征显示,漾濞6.4级地震震源区附近应力张量方差在地震前1~2 a达到最高值,后持续下降,下降至最低值后发生转折并趋势回升,整体呈正“V”字型,地震发生在正“V”字型转折后趋势回升阶段。应力张量方差的时空演化特征具有一致性。

从震源机制中准确识别发震断层面对重构应力场的意义

基于震源机制的应力场反演,需要从震源机制的两个节面中准确地识别出发震断层面,然后通过拟合发震断层面的滑动方向获得应力场.然而,目前的技术和方法不能保证能够从所有的震源机制中准确地识别出发震断层面.因此,用于应力场反演的断层数据中会参入小部分辅助断层面,这部分假断层的存在会造成重构的应力场与实际应力场产生多大程度的偏离?本文通过合成实验揭示出,从部分震源机制中错误地选择断层面可能会造成重构的应力场方向和主应力相对大小(R)与实际产生较大偏离,重构应力场的偏离程度主要与实际的应力R值、错误选择断层面的震源机制所占的比例以及震源机制中包含的噪声大小这三个因素有关.当实际的应力R值为中间值附近时,只有准确地选择断层面才能准确地重构R值,当实际的应力R值较小时,准确地选择断层面有助于准确地重构应力方向,故准确地从震源机制中选择断层面可以保证在不同的背景应力场下都能准确地重构应力场方向和R值,这对于根据重构的应力场合理解释构造运动具有重要意义.

2023年3月临城M_(L)3.9地震震源机制解及构造应力场特征

采用CAP方法反演了2023年3月25日河北临城M_(L)3.9地震的震源机制解和震源深度,同时收集了河北地区2001—2023年间的M_(L)≥2.0地震震源机制解,通过主应力轴分区特征及采用线性阻尼逆推方法(DRSSI)来反演区域构造应力场特征。结果显示:临城地震是左旋-走滑型地震,地震矩震级为MW=3.6,发震断层为节面I,走向271.0°、倾角62.0°、滑动角−30.0°,是一条EW向隐伏断层;研究区域内的震源机制解以走滑型为主,P轴主体呈NEE-SWW向、T轴呈NWW-SEE向;P、T轴倾伏角大都在30°以内,陡倾伏角较少,主要呈近水平向,受水平构造应力的影响;研究区最大主压应力方向以NNE和NE为主;冀南地区及中部的衡水、沧州地区出现应力轴的方向偏转,可能与太行山山前断裂复杂的构造环境有关。

2013-2022年滇西北地区M_(s)≥3.0地震震源机制解及应力场特征分析

采用CAP方法得到滇西北地区2013年1月-2022年5月259次3级以上地震震源机制解,采用阻尼参数方法反演应力场,并结合漾濞M_(s)6.4地震震群对滇西北地区震源机制特征进行分析与讨论。结果显示:①滇西北地区震源机制多为走滑类型,部分为正断型,震源深度较浅,大多为高倾角地震;P轴方向自北向南显示为NNW向、NW和NE向,表现出顺时针偏转趋势,P轴、T轴均有较小的倾伏角,地震震源应力作用以水平为主。②滇西北地区应力场类型以走滑型为主;研究区北部德钦—中甸断裂附近为拉张型,主压应力轴方向主要为NW向,该区域受到了强烈的拉张作用;东北部大理—丽江断裂附近有走滑型和拉张型分布,拉张型在西南侧,主压应力轴方向主要为NNW向;大理地区红河断裂附近为走滑型和过渡型,主压应力轴方向为NNW近NS和NNE向;区域西南瑞丽—保山腾冲地区应力场为走滑型,主压应力轴方向主要为NE向。整体上,主压应力轴自北向南呈顺时针旋转,在大理地区红河断裂附近顺时针旋转显著转变,由NNW逐渐转变为NNE。③维西—乔后断裂附近多次5级以上地震发震构造存在相同特征,即发震构造均为维西—乔后西侧隐伏断裂或者次生断裂,2022年震源机制变化或许和断裂附近应力变化调整有关,分析认为应进一步研究和重视该区中强地震活动。