龙滩水库库区地震活动与水位的互相关分析及孔隙压力扩散系数估算

对广西壮族自治区龙滩水库库区2013年3月1日至2019年10月31日的地震数目与水位进行互相关计算,得到了地震活动对库区蓄水响应的延迟时间为37天,并通过替代数据检验确认了其可靠性。37天的延迟时间说明在水位达到峰值后地震活动开始快速增强,可能暗示着现阶段库水流体作用的影响主要局限在库区内。根据延迟时间和地震深度分布,以及周期性边界条件下孔隙压力扩散方程的解,在不考虑孔隙压力扩散与应力耦合时得到孔隙压力扩散系数D=(8.66±4.11)m2/s;在考虑孔隙压力扩散与应力耦合时得到扩散系数D=(1.72±0.82)m2/s。后者在物理上更为合理,说明现阶段孔隙压力扩散与应力耦合可能是诱发龙滩库区水库地震的主要因素。

基于概率密度函数表示的地震计自噪声模型

不同型号地震计的自噪声水平直接影响了地震观测数据的质量,并进一步限制了利用地震数据解决地球科学问题的能力。长久以来,由于受到观测条件的限制,准确地测量和比较不同型号地震计的自噪声水平颇具挑战。文中利用马陵山地震台4个月的连续地震波形,基于概率密度函数的表示方法计算了7个型号地震计的自噪声功率谱密度曲线。对于超宽频带地震计CMG-3T-360,在微震频带(0.1~1Hz),水平方向的自噪声明显高于垂直方向,这可能是地震计水平方向相对方位未对齐导致的计算偏差;在低频段(<0.03Hz),水平方向显著偏高的自噪声可能源于大气压的变化。短周期地震计JS-S02的自噪声水平在频率为0.15~7Hz时低于全球新低噪声模型(NLNM)。宽频带地震计TDV-60B和甚宽频带地震计TDV-120VB在垂直方向的自噪声水平基本一致。宽频带地震计JS-60和甚宽频带地震计JS-120的自噪声水平在微震频段接近或低于CMG-3T-360。当频率为0.008~0.08Hz时,JS-120水平向NS通道的自噪声水平高于CMG-3T-360功率谱密度68%的置信区间。

汶川地震科学钻探3号井孔附近微震震源参数确定及其意义

基于微震监测仪器频带及波形记录的时频特征,我们筛选出汶川地震科学钻探3号井孔周围微震台阵2012年记录的218个t_s-t_p<1 s的微震.通过盖戈法与和达法相结合确定微震震源的几何参数,发现这些微震分布大体呈NE-SW展布,与龙门山断裂带的走向基本一致.无论是采用《地震台站观测规范》中的量规函数(量规函数GF)还是李学政等(2003)的量规函数(量规函数LXZ),近震震级均与矩震级呈现出较好的线性关系,向震级小的一端延伸时都表现为M_L<M_W,但采用李学政等的量规函数时该趋势更加明显.同时采用Brune和Boatwright震源谱衰减模型对观测震源谱的拟合表明拐角频率具有模型依赖性:基于Brune模型拟合得到的拐角频率大于基于Boatwright模型得到的拐角频率.无论基于哪一种模型,矩震级与拐角频率、破裂半径的对数线性关系均较弱,与应力降、视应力的对数则存在较好的线性关系.这些关系不支持应力降、折合能量、视应力为常数的观点,表明微震与大地震的震源物理过程存在差异.视应力与应力降成比例,比例系数小于0.5,表明破裂动力学模式符合SavageWood模式.近震震级与矩震级拟合关系Mw=a+bM_L中b的大小与应力降和地震矩的关系有关,△σ∝M_0~γ,则b=1/(1+γ),因此从b的大小可以粗略地判断应力降与地震矩的关系.本文对应于γ≈1的情况,与基于量规函数LXZ得到的近震震级与矩震级关系中系数b=0.53吻合,这说明仅从辐射能量的角度考虑量规函数LXZ较量规函数GF准确.

大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的瑞雷波和勒夫波相速度层析成像

采用与作者2014年发表的"大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的勒夫波群速度成像"文章相同的资料,用频时分析提取5000余条瑞雷波和4000余条勒夫波相速度频散曲线,反演得到了8-32 s的瑞雷波和勒夫波相速度分布图像.结果显示,瑞雷波与勒夫波相速度分布具有很好的一致性.8s的相速度分布与地表构造特征相吻合,造山带与隆起区均表现为高速,盆地因其规模不同而显示不同程度的低速.随着周期的增大,大别-苏鲁的高速带由强变弱,但始终存在.16-24 s的高速可能主要受到中地壳高速的控制,而32 s的高速则可能与上地幔顶部的高速有关.比较大别造山带与苏鲁造山带的平均频散曲线,发现大别造山带和苏鲁造山带的勒夫波频散曲线均高于AK135模型计算的理论频散曲线,而瑞雷波则没有这一现象.这可能意味着两个地区有比较强烈的径向各向异性.

大别-苏鲁及其邻近地区基于背景噪声的勒夫波群速度成像

大别-苏鲁造山带是中国大陆东部地区最重要的构造之一.为了研究该地区的地壳上地幔速度结构,本文收集了国家数字地震台网和中国区域地震台网的山东、河南、安徽、江苏和湖北等省的144个宽频带地震台连续两年(2009年5月—2011年5月)的水平向地震记录(E分量和N分量)数据,首先对台站对之间E--E,E--N,N--N和N--E分量进行互相关,然后分别对这4个互相关分量采用相位权重叠加法进行叠加,最后旋转到横向分量(T--T)获得勒夫波经验格林函数(EGF);用频时分析(FTAN)方法获得4 000余条勒夫波群速度频散曲线,并进一步反演得到了周期为6—40s的勒夫波群速度分布图.结果表明,周期为6—10s的勒夫波群速度分布与地表构造特征相吻合.大别造山带、苏鲁造山带、湖北西部隆起均表现为高速;华北盆地发育,表现为大面积的低速;江汉盆地、南襄盆地、合肥盆地等因其规模不同而显示不同程度的低速.在周期为6—30s的勒夫波群速度分布图上,大别和苏鲁地区均显示高速,已有的研究结果中地壳的低速并没有得到反映.其原因一方面可能与勒夫波群速度纵向分辨不高有关,另一方面高压变质岩深度分布可能比已有研究结果给出的要深.6—30s的分布图上郯庐断裂带及其邻近地区表现为不同程度的高速,可能与该地区白垩纪以来处于拉张构造体制,地幔物质受到扰动,造成物质上涌有关.

广西龙滩水库地壳Q_S二维成像

本文收集了广西龙滩水库地震监测台网2006年9月至2016年12月精定位后的3 382次ML≥0地震的数字波形资料,采用二维衰减成像技术获得了龙滩水库库区的Q_S二维分布图像。结果显示:龙滩水库库区Q_S的横向不均匀变化明显,Q_S低值区围绕着库区近似呈环形分布;在Q_S低值分布区附近,大多为河流与断裂带的交汇处;Q_S低值分布主要对应于透水性较强的岩性地区。以上现象表明Q_S低值分布受水、断裂、岩性等3种因素的影响,由此初步推断库水可能沿着断裂上的岩石破碎带及节理、裂隙发育地区和具有较强透水性岩层区域向下渗透,使得岩石孔隙中充满流体,内摩擦增大,地震波剧烈衰减,从而使Q_S值大幅下降。结果还表明:大多数地震发生在Q_S高、低值过渡区域,这种"软"、"硬"介质的交界处,容易积累应变能,孕育地震。这是由于当Q_S高、低值过渡区域受到水的加载作用及其对裂隙边界的润滑作用,发震断层的抗剪强度降低,使滑动容易产生,从而诱发地震。

天津某工业公司机械振动激发波的特征分析

对天津某重型工业公司机械产生振动的不同点的地面振动加速度进行测量。首先测定该机械振动的振级,为振动影响评价提供依据;其次采用频谱分析确定机械诱发振动的优势频率为5.1Hz、5.6Hz及12.5Hz;再利用相关分析计算各点与振源附近点(O点)的相关系数并讨论相关系数产生差异的原因;最后采用地震学的面波法测量该公司与受影响工厂间的面波群速度及对应波长:5.1Hz、5.6 Hz、12.5 Hz对应的群速度分别为86 m/s、97 m/s、105 m/s,对应的波长为16.8 m、17.4m、8.6m,为机械振动的减隔振设计提供基本参数。

基于倒谱的2015年天津港“8·12”爆炸分析

本文通过对记录到2015年天津港"8·12"爆炸的32个台站的三分量数字地震波形进行倒谱分析,得到了以下结论:(1)2个主要爆炸的发生时间间隔约为32.3s;(2)爆炸-2发生在爆炸-1的西北侧约353°处;(3)依据这些记录的倒谱,无法判定在爆炸-1前是否还存在微小的爆炸。以上结论均与前人研究成果吻合。由于倒谱叠加采用的是全波形,对滤波频带不敏感,因此,在检测发生在同一地点的多次爆炸或其它类似事件(如核爆)上有一定的优势。

龙门山断裂带科学钻探3号井孔附近微震近震震级与矩震级的关系及意义

通过震源谱拟合得到龙门山断裂带科学钻探3号井孔附近218个微震的矩震级,并分别基于《地震台站监测规范》的量规函数(量规函数GF)和李学政等(2003)的量规函数(量规函数LXZ)计算了这些微震的两种近震震级。基于回归分析得到了两种近震震级与矩震级的关系,并讨论了此关系可能隐含的意义。近震震级与矩震级拟合关系M_W=a+bM_L中系数b的取值与应力降Δσ和地震矩M_0的关系相关,b=1/(1+γ)等价于Δσ∝M_0~γ,本文对应于γ=1的情形。由于动态应力降在数值上与静态应力降差别不大,这种关系同样适用于折合能量和视应力,因此仅根据拟合关系M_W=a+bM_L中b的大小就可以判断地震矩与应力降、折合能量及视应力的关系。基于量规函数LXZ得到的近震震级与能量震级更为接近,且两者在与矩震级的拟合关系M_W=a+bM_L中有相同的b,接近于0.5,这既印证了从b的大小来判断应力降与地震矩关系的论断,也说明从能量的角度来看量规函数LXZ优于量规函数GF。

汶川地震断裂带科学深钻井孔附近微震观测问题及微震数据转换

为了配合汶川地震科学深钻,弄清楚钻孔附近浅层的断层面结构,中国地震局地球物理研究所分别在四川省绵竹市天池乡和四川省绵阳市南坝镇布设15套南非矿山地震研究所(IMS)生产的矿山地震仪。分析矿山地震仪天然微震监测中仪器布设、数据采集和数据处理等方面遇到的问题,介绍与该仪器对应的数据的文件格式,并实现该数据与通用地震数据格式SAC二进制格式的转换。

鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境与2014年康定M_S6.3地震

2014年11月22日16时55分在四川省甘孜藏族自治州康定县发生的6.3级地震,结束了鲜水河断裂带近30多年以来没有较大地震发生的历史,其潜在的地震危险性再次引起国内外地学工作者的关注.为了研究鲜水河断裂带南东段深部孕震环境和探求康定MS6.3地震的成因,本文先利用四川区域数字地震台网和康定地区及周边所布设的流动地震台阵在2009年1月1日至2014年12月5日期间所记录到7397次区域地震事件的99287条P波到时资料,反演得到了鲜水河断裂带南东段上地壳范围内不同深度的三维P波速度结构特征;再对康定震区及周边的重力、航磁数据进行视密度、视磁化强度反演,得到了壳内不同深度密度的横向变化信息和视磁化强度的分布特征;在此基础上综合研究鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境.研究结果表明,雅江—九龙一带的低速区与泸定—宝兴高速区的速度结构特征表明了鲜水河断裂带南东段两侧壳内物质存在显著的横向介质差异,康定MS6.3地震发生在该高低速异常区的分界线上;结合康定MS6.3地震的1028个余震序列的精确定位结果可以看出,重新定位后的余震沿着鲜水河断裂带南东段呈条带状分布,且震源深度优势分布层位深度为8~15km,该余震序列的空间分布特征与鲜水河断裂南东段的深部介质条件密切相关.鲜水河断裂带南东段特有的视密度和视磁化强度异常分布特征反映了康定地区东西两侧块体的基底性质存在明显差异,康定—石棉及其以东地区所表现出的磁异常高和重力高的位场特征,反映该区域由强磁性、高密度物质组成,而康定MS6.3地震就发生在康定—石棉重力梯度变化带上、雅安—泸定磁性穹窿区的西边界线上.随着川青块体向南东方向滑移,受到四川盆地西缘边界刚性基底对川青块体的强烈阻挡,加剧了康定—石棉及其以东地区基底岩层的褶皱变形并产生了强烈的应力积累,所积累的应力突然释放导致了康定MS6.3地震的发生,这正是此次鲜水河断裂带南东段康定地区强震孕育和发生的深部构造环境和介质特征.根据本文对鲜水河断裂带南东段深部孕震环境的综合研究成果可知,石棉段处于重磁异常梯级带上且其北东侧表现出的高密度、强磁性和高波速等物性特征有利于区域应力的相对集中,因此,鲜水河断裂带南东段石棉地区的地震活动趋势和地震危险性背景值得进一步关注和研究.

基于Love波相速度反演南北地震带地壳上地幔结构

收集了南北地震带区域地震台网中292个地震台站2008年1月至2011年3月期间的地震波形数据,由频时分析方法提取了Love波相速度频散曲线,经过反演得到了研究区内的Love波相速度分布.根据Love波纯路径频散,采用线性反演方法对0.25°×0.25°的网格点进行了一维S波速度结构反演,利用线性插值获取了南北地震带地区的三维S波速度结构.结果显示了松潘—甘孜地体和川滇菱形块体地区的下地壳具有明显的S波低速层分布,该异常分布特征支持解释青藏高原隆升及其地壳物质运移的下地壳流模型.在100至120km深度上,川滇菱形块体西北部呈现较强的S波高速异常,这可能是印度岩石圈板块沿喜马拉雅东构造结下插至该区域所致,该区域下地壳的低速软弱物质与上地幔的高速强硬物质形成了鲜明对比,暗示了地壳和上地幔可能具有不同的构造运动和变形方式,这为该区域的壳幔动力学解耦提供了条件.

蒙古中南部地区基于天然地震的勒夫波相速度层析成像

借助中蒙国际科技合作项目获取的宽频带地震台阵观测数据,采用小波变换频时分析技术提取了蒙古中南部地区901条双台间基阶勒夫波相速度频散曲线.通过对该曲线进行二维反演,重构了蒙古中南部地区12—80s周期内横向分辨率约为50km的勒夫波相速度分布图.结果显示,蒙古中南部地区相速度分布存在一定的横向不均匀性.短周期内(12—20s),相速度分布受地表地形的控制,杭爱—肯特山盆表现为高速异常,乌兰巴托盆地、中戈壁带及南戈壁带均表现为低速异常;中等周期内(20—40s),研究区相速度分布形态与短周期类似,但横向不均匀性强度减弱;中长周期内(40—70s),南戈壁带和杭爱—肯特山盆为低速异常,中戈壁带为高速异常,整个区域表现出南北低速异常夹中部高速异常的形态,与瑞雷波中长周期速度分布形态显著不同.结合中戈壁带分布大量新生代火山岩,推测研究区域内存在较强的径向各向异性.

利用波形互相关方法识别分析灌县-安县断裂重复地震

以中国地震台网中心地震目录中的事件为模板地震,通过滑动窗口的波形互相关方法对布设在灌县—安县断裂周边17个流动地震台的连续地震记录进行处理,识别ML0.0以上的重复地震.然后使用结合波形互相关技术的双差算法对这些地震进行重定位,获得了243次地震的重定位结果.结果表明:在研究时段内,灌县—安县断裂的地震活动性呈减弱趋势;地震震源的优势分布深度为5—15km,震源深度剖面显示地震呈高角度向西倾斜分布;地震震中沿NE向分布,与龙门山前山断裂的走向基本一致;研究区内南、北两段的地震活动性及b值存在差异,这可能与龙门山断裂带中段区域应力方向由南到北发生的WNW向到ENE向转换的构造作用密切相关.

基于背景噪声研究大别-苏鲁及其邻区的瑞雷波群速度结构

大别-苏鲁造山带是中国大陆东部地区最重要的构造带之一.为了研究该地区上中下地壳的速度结构,选用国家数字地震台网和中国区域地震数据台网5省(山东、安徽、江苏、河南和湖北)连续两年(2009年5月—2011年5月)的垂直向地震记录,进行背景噪声互相关处理,叠加得到了台站对间的面波经验格林函数.采用多重滤波法提取了近4 000条频散曲线,并反演得到了研究区10—25s的瑞雷波群速度分布结果.通过分析大别-苏鲁及其邻区的瑞雷波群速度结构图像,发现不同构造块体具有不同的瑞雷波群速度结构:1研究区内的郯庐断裂带及其周边地区包括鲁西地块和胶北地块上中下地壳均表现出明显的高速异常,可能是在拉张环境下岩浆岩上涌,导致高速、高密度的变质岩在地壳富集而形成;2苏鲁高压变质带的瑞雷波速度在10—25s周期内明显高于其它地区,其上中下地壳均表现出较高的群速度结构特征,认为苏鲁高压变质带至少延伸到下地壳,而大别造山带在10s时表现出高速特征,但在15—25s没有明显的高速特征,故无法从其结果中判断大别高压变质带的垂向延伸范围;3华北板块上中下地壳均表现为低速特征,体现了研究区内华北板块的大陆地壳减薄特征.

2012年彝良M_S5.7和M_S5.6地震序列重定位和震源机制解特征

利用地震科学探测台阵在云南、贵州地区的17个流动台站的地震记录,采用双差定位法对2012年9月7日云南彝良MS5.7和MS5.6地震及其余震序列(ML≥1.0)进行重定位.在获得精确的震源位置后,采用CAP法反演了MS≥4.0地震的震源机制解.结果显示,彝良MS5.7主震位于(27.509°N,103.971°E),震源深度为9.7km,震源机制解节面Ⅰ走向251°、倾角66°、滑动角150°,节面Ⅱ走向354°、倾角63°、滑动角27°;彝良MS5.6主震位于(27.563°N,104.034°E),震源深度为10.0km,震源机制解节面Ⅰ走向235°、倾角39°、滑动角147°,节面Ⅱ走向352°、倾角70°、滑动角56°.反演结果显示断层的几何形态、余震分布特征、震源机制解特征及构造应力场等均有很好的一致性.综合断层的运动学特征、地震活动规律和地质构造背景,推测彝良地震的发震断裂为昭通断裂带的前缘断裂,即NE走向的石门断裂.导致震区受灾严重的主要原因是由于彝良地震震源深度较浅,能量释放多发生在地壳浅部所致.

郯庐断裂带南段及邻区地震b值的空间分布特征

郯庐断裂带是位于中国东部地区的一条主干断裂带,切穿了中国东部不同大地构造单元,控制着东部地区的构造活动。本文收集中国地震台网中心1970~2010年的地震目录,将研究区划分成1°×1°的网格,分别求出每个网格的b值,最后得出研究区b值的空间分布特征。研究结果发现：郯庐断裂带及周边地区为低b值区,由于郯庐断裂附近的小震活动性比较弱,因此低b值可能反映了研究区内大震周期长的特征;断裂带两侧的苏鲁和大别造山带的b值分布特征与高压超高压变质带相似;华北中央造山带地区为高b值区,地震大多沿断裂带分布,地震频度高。通过结合已有地质和地球物理研究,发现b值的分布与岩性或介质物性参数的分布有一定的对应关系,说明研究区内的b值分布（即地震活动特征）与该地区地壳介质不均匀性密切相关。

大别苏鲁地区背景噪声成像与汶川地震科学钻探井孔附近微震定位

1大别苏鲁地区背景噪声成像大别苏鲁造山带是中国东部最重要的构造之一。为了研究该地区的地壳上地幔结构，本文收集了国家数字地震台网和中国区域地震台网山东、河南、安徽、江苏和湖北5省151个宽频带地震台两年的连续三分量记录（2009年5月～2011年5月），采用背景噪声成像技术对该地区进行了成像。背景噪声成像是近年来发展起来的一种无源被动成像方法，将任意两个台站的噪声记录互相关叠加就能获得台站间的格林函数（GF），不需要等待地震的发生。因而，任意两个台站之间可以获得一条频散曲线，相对传统面波对地震方位的依赖，该方法可以获得足够大的射线密度，得到分辨率较高的成像结果。

北京测震台网台基背景噪声特征

利用Welch算法,选取北京市测震台网28个测震台站地震连续波形中不同时段的无震记录,计算其台基噪声功率谱并进行背景噪声特征的统计分析,结果表明:北京市测震台网各台基噪声背景优势频率各有特征,高低频段噪声功率谱曲线差异大。在1~20Hz频段内,北京地区的背景噪声高值区出现在中心城区附近,低值区出现在北部的琉璃庙、密云和南部的上方山等台站,主要受人为噪声影响;在0.008~0.1Hz频段内,北京所有地区差异不大。

多地震叠加提取双台间面波频散信息

利用中国HIA台和哈撒克斯坦BRVK台的甚宽频地震仪记录的2011年日本MW9.0大地震及3次MW6—7强余震数据,采用互相关法提取了双台间的瑞雷波群速度频散曲线.研究发现,对于同一台记录的大地震和强余震激发的瑞雷波,其主要能量的周期范围明显不同,MW9.0大地震面波主要能量周期长(70s以上),而强余震面波的主要能量周期相对较短(10—50s).单独利用大地震数据无法提取60s以下的群速度频散,而单独利用强余震数据无法提取100s以上频散.将双台记录的特大地震、强余震数据进行互相关叠加,可以提取出较为可靠的宽频带瑞雷波群速度频散曲线(10—200s).