利用接收函数研究河北及邻区地壳厚度与泊松比分布特征

本文收集了河北及邻区174个宽频带地震仪2007年1月至2011年12月记录到的全球范围内体波震级6.0以上、共488个远震波形资料。利用H-k叠加搜索方法得到河北及邻区143个台站下方接收函数、地壳厚度和泊松比值分布特征。结果表明,河北及邻区地壳厚度具有明显的分块特征并与区域构造背景有较好的相关性,泊松比值在0.25上下变化,与全球的泊松比估计值相当。河北及邻区地壳厚度以太行山山脉为界呈现出东薄西厚的特征并与地表地形起伏呈正相关;山西地震带南北地壳厚度存在明显差异,大同、宁武及安泽盆地地区泊松比值超过0.3;张—渤地震带的地壳厚度自东向西逐渐增厚,泊松比值则表现为相对较强的横向变化。华北平原带的薄地壳和低泊松比值特征可能与华北克拉通拆沉作用相关联。

青藏高原东部基于噪声的面波群速度分布特征

通过收集青海、甘肃、四川三省的76个地震台记录的2008年1—12月三分量的连续噪声数据,利用噪声面波层析成像的方法获得了青藏高原东部的面波群速度分布特征。首先采用多重滤波方法提取了1 000多条台站对5～50 s的三分量面波群速度频散曲线,然后将研究区域划分为0.2°×0.2°的网格,利用O ccam方法反演了瑞利波(R-R)和勒夫波(T-T)的群速度分布。反演得到的群速度分布特征与地表地质和构造特征表现出较好的相关性,清晰地揭示了地壳内部的横向速度变化。层析成像的结果显示在短周期(8～20 s)内,拥有较厚的沉积层的四川盆地表现为明显的低速特征,而青藏高原东部则表现为较高的群速度分布特征;随着周期的增加(>20 s),群速度的分布特征呈现出与短周期相反的特性,青藏高原东部下方的速度远远低于四川盆地,这可能与青藏高原东部中、下地壳低速层相关联,同时也意味着研究区域的地壳结构具有明显的横向不均匀性。在群速度分布图上,龙门山不仅是四川盆地与青藏高原的地形和构造分界带,同时也对应着高群速度与低群速度的过渡带。

华北东部基于背景噪声的壳幔三维S波速度结构

收集了华北东部地区的190个宽频地震仪记录的自2010年1月至2011年12月共24个月的垂直分量(Z分量)连续噪声数据,采用FTAN(Frequency-Time Analysis)方法从15 700多条台站对路径中提取可用的面波群速度和相速度频散曲线,将研究区域划分为0.2°×0.2°的网格,利用O'ccam方法反演得到研究区内7~40s周期内的面波群速度和相速度分布。然后,使用面波在各个网格节点下方的纯路径频散反演研究区一维S波速度结构,再通过线性插值获取了华北东部地区的三维S波速度结构。结果显示S波速度分布特征与地表地质和构造特征表现出较好的相关性,能清晰地揭示出地壳内部的横向速度变化;在中上地壳(深度<25km),拥有较厚沉积层的华北盆地和分布在山间的第四纪沉积盆地表现为低速特征,而基岩广泛出露的太行山和燕山隆起区呈现出大面积的高速异常;随着深度的增加(>30km),下地壳上地幔顶部的S波分布特征呈现出与浅部相反的特性,拥有较薄地壳的华北盆地表现为高速,而拥有较厚地壳的太行山及燕山隆起区S波速度相对较低。三维s波速度剖面结果显示:华北平原带的唐山—河间—邢台—磁县一线和渤海湾地下10~20km存在低速异常区。大同地区地下20~30km的S波速度出现低微的速度逆转可能与该区壳一幔的热物质分布相联系。S波速度分布显示,太行山不仅是华北平原与太行山的地形和构造分界带,同时也是1个明显的速度转换带。

利用背景噪声互相关方法研究唐山地区地震波速变化

本文使用唐山地区部分数字地震观测台网2013年1月~2015年12月的连续背景噪声记录,采用波形互相关方法来监测研究区地下物性介质随时间的变化特征。首先采用背景噪声互相关技术获取台站间的经验格林函数,然后通过观测台站对之间参考经验格林函数和当天格林函数中直达的瑞利波走时偏移来计算台站对之间的瑞利波速时空变化。结果显示,在2013年1月至2015年12月期间,大部分台站对的瑞利波速度未发生明显改变,预示着唐山地区中上地壳的物性介质处于相对稳定阶段。但是,部分台站对之间的瑞利波速在2015年9月14日昌黎ML4.7地震前出现上升变化,而震后随着时间的流逝又慢慢恢复到背景值附近波动。目前,虽然难以确定瑞利波速的震前上升变化跟震源区的应力积累过程有直接关系,但这种现象值得持续关注和深入研究。

基于背景噪声研究河北及邻区群速度分布特征

通过收集河北及邻区190个宽频地震仪记录的自2010年1月至2011年12月共24个月垂直分量的连续噪声数据,利用噪声面波层析成像的方法获得了河北及邻区的面波群速度分布特征。首先采用多重滤波方法提取面波群速度频散曲线,然后将研究区域划分为0.2°×0.2°的网格,利用O’ccam方法反演得到河北及邻区7~34s周期范围内的瑞利波群速度分布图。结果表明,群速度分布特征与研究区地表地貌和地质构造表现出较好的相关性,能清晰地揭示地壳内部的横向速度变化。在短周期（7~25s）内,拥有较厚的沉积层的盆地表现为明显的低速特征,而太行山及燕山隆起地区则表现为较高的群速度分布特征;在长周期（﹥25s）,群速度的分布特征表现出与短周期相反的特性,拥有较薄地壳的平原地区表现为高速,而拥有较厚地壳的太行山和燕山隆起区域则表现为相对低速。山西带北段和河北平原带中、下地壳存在明显的低速层。在群速度分布图上,太行山不仅是华北盆地与太行山的地形和构造分界带,同时也对应着高群速度与低群速度的过渡带。研究区的多数强震分布在高低速过渡地带之间偏向高速一边,且发生地震较多的地区中下地壳都存在明显的低速异常。

河北地区地震时空演化特征分析

收集河北及邻区1970年1月—2015年11月的地震目录，通过分析张家口—渤海—威海地震构造带和河北平原地震构造带上地震的时空演化图像来研究河北地区中强地震前小震的活动特征。结果表明，张家口—渤海—威海地震构造带的小震在唐山7．8级地震前出现1～2年的稀疏现象，且震源区约50 km范围内出现2～3年的小震空段，该构造带4级以上地震在时间和空间上表现出“收缩—平静—扩张”和“分段活跃”的现象；河北平原地震构造带内的邢台老震区在发生中强地震前，震源区小震时空分布图像存在“密集—稀疏”的异常活动现象；张家口—渤海—威海地震构造带自1999年张北5．6级地震之后，地震的时空分布未出现明显的密集和稀疏现象。自2014年开始，在河北平原地震构造带的邢台老震区，小震出现相对“稀疏”异常，应给予关注。

各向异性双相介质弹性波场褶积算法数值模拟

从各向同性介质中波场数值模拟的褶积微分算子法出发,推导出了各向异性双相介质中波场传播数值计算的褶积新算法。将常见的二阶微分Biot波动方程用等效的一阶速度-应力双曲方程表示,其中未知的波场向量包括固相和流体的速度分量和应力分量,由此对方程的时间项使用交错网格差分方法计算,而对空间项则采用褶积微分算法进行求解。对各向异性双相介质在单层介质模型和双层介质模型中的波场特征进行了研究。研究的结果显示,在两层介质分界面上当地震波产生反射时能观测到两类纵波和横波,并且在衰减系数大的介质里慢纵波很难见到。

利用紫坪铺台阵资料确定2008年汶川M_W7.9地震起始破裂位置

2008年5月12日发生在龙门山断裂带的汶川MW7.9大地震是我国自1976年唐山7.8级地震以来最大的破坏性地震,造成69 180人死亡、374 008人受伤、17 406人下落不明和1 000多万人口受灾,财产损失更是不计其数。震后,大量学者对本次大地震的孕震机制进行了研究,并取得了一系列的研究成果。虽说,这些研究让人们对汶川地震的震源机制有了较全面的认识,但是在地震的发震时间和震源深度上却存在争议。例如,汶川地震震源深度位于6—20 km范围内,而发震时刻在14:27:57 s至14:28:04 s之间。因此,汶川地震起始破裂参数还有待进一步的研究。

晋冀蒙交界区瑞利波速随时间变化特征

以冀晋蒙交界区为研究中心,利用2010年1月—2013年5月冀晋蒙交汇区部分数字地震观测台网资料,通过波形互相关,获取研究区内台站对之间瑞利波速度随时间的变化特征。结果表明,背景噪声互相关方法获取的相对地震波速度变化可用于监测地壳内部物性介质的变化,但在一定程度上受到季节变化影响。研究区瑞利波速度2011—2012年波动较大,可能是该时段环太平洋区强/大地震活动引起华北区应力场调整变化的反映,2013年后瑞利波速度变化基本在零值附近波动,表明研究区地下介质物性变化处于相对稳定阶段。

一次显著的远场水位短临异常

2012年2月2日辽宁营口发生了M4.3和M4.1地震。震前距震中468km的河北省黄骅井水位出现了显著的短临下降异常变化,异常过程演化与震级较小的营口地震序列发展具有完整的可对比性。本文从地质、构造、震源机制等方面,分析判断该异常与构造活动应有一定的相关性,是一次显著的远场水位短临异常。

唐山地区波速比变化特征研究

选取唐山地区2008~2018年震相数据,利用单台多震和达法和多台多震和达法分别计算波速比,结合研究区内的地震活动对波速比的变化特征进行研究。结果显示,多台多震和达法得到的波速比结果较为稳定,而单台多震和达法得到的结果变化幅度大,显示更多细节;唐山地区ML≥4.5地震发生前单台波速比存在不同程度的异常,异常台站的方位与地震具有一定的对应性。

河北及邻区平均波速比变化特征分析

用和达法计算河北及邻区地震波速比并按照不同震级不同窗口作滑动平均。通过对唐山地区波速比变化特征与中强地震对应关系的定性分析,发现M_L≥1.5地震波速比曲线与M_L≥4.0的地震对应较好,提出异常指标进行定量统计得到该区波速比异常与地震的对应关系和预报效能;按照同样的思路对河北另外3个地区进行分析,发现各分区波速比异常既有共性特征也有差异。

唐山老震区40年地震时空演化特征分析

基于唐山老震区40年的小震目录,利用传统的余震时序分析法,分析了余震序列的时间演化特征;依据强度分级原则,分析了不同强度的地震空间图像的时间演化特征。基于小震目录,分析了1996年以来的小震密集图像特征。参考多年来唐山地震的研究成果,对余震时空演化特征与构造关系进行了深入分析。结果表明:1976年唐山7.8级地震的余震序列,随着时间推移,其地震强度逐步减弱,地震频度逐渐降低;余震强度的起伏明显,主震发生后36年仍有5.0级地震发生;地震空间分布图像在1996年前后具有明显的差异分布特征。

华北地区M_L4级地震平静的分析

结合华北地区MS≥6级地震活动的韵律特征进行了地震幕的划分,并统计分析了华北地区（33°~43°N,108°~125°E）1980年以来出现ML4级地震平静与中等地震的对应情况,主要结论如下：（1）华北地区目前处于第五地震活跃幕的相对平静时段,目前6级地震已经平静16年多,随时可能进入新的地震活动幕;（2）ML4级地震平静对中强地震的前兆意义与当前地震活动所处地震幕的不同阶段有关,在1980—2000年ML4级地震平静与M5级及以上地震有较好的对应关系;2000年之后ML4级地震平静与ML5.2级及以上地震对应关系较好;（3）2013年11月23日山东莱州ML5.0级地震打破华北地区ML4级地震平静189天,虽然在预报期限内没有ML5.2级以上地震,但是2014年4月1日发生黄海ML5.1级地震,鉴于目前震群活跃,仍要警惕华北地区出现更大地震的危险。

2012年唐山M_L5.2地震前后的速度结构对比分析

针对2012年5月28日唐山ML5.2地震发生在老震区5级地震平静17年的背景,且其震级与唐山大地震序列强度衰减趋势相比明显偏高这一现象,采用双差层析成像方法,以2年为时间间隔对唐山地区2010年5月~2016年5月的地震数据进行反演,获得该区2012年唐山ML5.2地震前后地壳的三维地震P波和S波速度的空间分布,结合此次地震的精定位震源参数,对比分析地震前后震源区地下介质波速的变化特征。研究结果发现此次地震发生前,震中处在高低速过渡带的位置,震后震中附近的波速出现一定程度的降低。

利用远震接收函数反演山西地区台站下方的地壳厚度及泊松比

利用2008—2013年山西数字地震台网远震宽频带记录波形资料,运用H-Kappa叠加方法得到各台站下方的地壳厚度和波速比。研究结果表明,山西地区地壳厚度存在明显的差异。研究区内地壳平均厚度约39km,南北地壳厚度变化幅度较大,其中SHZ（上皇庄台）地壳厚度最大为43km,ANZ（安泽台）地壳厚度最小为36km,南北两端差异达7km。泊松比值在0.24~0.31之间变化,与全球的泊松比估计值相当。山西的地壳厚度与地表地形存在着明显正相关,而地壳厚度和泊松比则呈现负相关的关系。

基于背景噪声初步研究河北及邻区的剪切波速度结构

本文根据2010年1～12月河北及邻区的83个宽频地震仪12个月连续噪声记录,分析了河北及邻区瑞利面波的群速度频散曲线并反演了主要分区内的典型路径剪切波速度结构。首先采用多重滤波方法提取了台站对5～50s的面波群速度频散曲线,然后用Herrmann线性反演方法反演了剪切波速度结构。结果表明,群速度频散曲线及剪切波速度分布特征与地表地质和构造特征表现出较好的相关性,清晰地揭示了地壳内部的横向速度变化。在短周期(8～20s),拥有较厚的沉积层的平原地区表现为明显的低速特征,而隆起地区则表现为较高的群速度分布特征:随着周期的增加(>20s)速度的特征有所改变,30s之后由于受地壳厚度的影响,两者的速度差异逐渐缩小,在中下地壳波速度随深度增加而增大。同时,研究发现在研究区域内西南方向的噪声源占主导作用。

2016年1月9日怀来震群序列震兆意义综合分析

利用P波初动计算了2016年1月9日河北怀来震群中最大M_L3.4地震的震源机制解,根据余震分布确定主断层面走向151°,倾角83°,滑动角11°。该震群的发震构造为NW向的黄土窑—土木断裂,是局部应力场调整作用下与怀涿盆地北缘断裂共同作用的结果,依据震群序列参数判定为非典型前兆震群。近年延怀盆地地震活动水平较低,表现出断层闭锁特征,其震群序列特征显示为非前兆型,对短期发生强震的指示意义不大。

晋冀蒙交界地区小震围空图像分析

通过对晋冀蒙交界地区小震动态图像扫描识别,发现该区存在3个相互交叉的ML2.0和ML3.0地震空区。通过对该区的构造背景、空区特性、演化过程以及震例进行分析,来综合判定空区的危险性。结果表明,ML2.0地震空区分别被打破已经8个月和18个月,表明其已失去对中强地震的短期预测意义,ML3.0空区可能为孕震空区,对晋冀蒙交界地区的中强地震具有一定的预测意义。

河北及邻区地震平静与几次大震的关系

针对河北及邻区2013年以来的地震平静现象,依据汶川8.0级、昆仑山口8.1级和日本9.0级地震前后我国M_L5.0以上地震活动空间图像分布特征,结合华北地震第四活动期内华北地区5级、6级地震时序特征,以及日本海沟地震与华北地震的相关统计关系,研究认为,河北及邻区近年的地震平静现象应属于正常的平静时段。