利用P波初动资料求解汶川地震及其强余震震源机制解

通过查阅国家地震台网、各省区域地震台网和流动地震台网,以及IRIS数据中心给出的一些国际台站的数字波形记录,读取P波初动方向,利用格点尝试法计算了2008年5月12日汶川8.0级(MS)特大地震以及其后发生的部分强余震(44次)的震源机制解.这组震源机制解是对哈佛大学已公布的9个地震的最佳双力偶解的很好补充.

基于汶川地震序列震源机制解对龙门山地区构造变形模式的初步探讨

本文采用理论震源机制解的分析方法,以汶川地震序列震源机制解为约束,探讨龙门山地区构造变形模式及其与汶川地震序列的关系.通过有限元模拟,计算了龙门山地区不同构造变形模式下的构造应力场,得到了理论震源机制解,并与汶川地震序列实际震源机制解进行对比分析,初步探讨了该区构造变形模式对汶川地震序列的影响.结果显示,在龙门山地区,青藏高原内深部构造变形快于地表的构造变形模式下,区域构造应力场对应的理论震源机制解与汶川地震序列震源机制解的相符程度较高.这种一致性可能表明:(1)青藏高原内部深部构造变形快于地表,是龙门山地区比较合理的构造模式;(2)构造应力场是影响汶川地震序列震源机制的重要力学因素.

华北地区中部地震精定位与构造应力场研究

选取华北地区中部2008年1月至2012年12月741次地震事件的波形文件,读取P波初动极性以及P、S波震相到时。利用波形互相关技术,精确计算地震对到时差,结合读取出的震相到时数据,采用双差定位法,对这些地震进行了重新定位,获得了468个地震的精确重定位结果。相比于初始结果,精定位结果在平面分布上更为集中,沿断裂带分布特征更明显;深度也更为合理。在新河断裂附近,存在明显的地震集中条带,整体走向约为北偏东35°,通过剖面分析,发现该断裂倾角很高。依据地震精定位获取P波射线参数,利用P波初动极性,采用改进的格点尝试法,计算了区内单个地震震源机制解及小震综合断层面解,并结合已有的应力数据,综合分析了区内构造应力环境。结果表明,华北地区中部现今构造应力场保持稳定,为最大主应力轴北东东—南西西向,最小主应力轴北北西—南南东向的走滑型应力状态。

基于原地应力测量数据的中国大陆地壳上部应力状态研究

在两个水平主应力随深度呈线性增加的前提下,通过数学推导,建立了侧压系数、水平最大与水平最小主应力之比(σH/σh)以及剪应力相对大小μm等应力参数随深度变化的关系式.在此基础上,依据中国大陆1780条二维水压致裂和应力解除的原地应力测量数据,对多个应力参数随深度的变化进行了回归分析.结果显示,中国大陆地壳浅部的侧压系数随深度的变化呈完整的双曲线形态,通过稳定性检验说明,即使缺少较深的原地应力实测数据,只要有一定数量的测试深度超过1500m的数据,仍然可以得到比较可信的侧压系数回归分析结果,在整个脆性上地壳的物性参数没有本质变化的前提下,可以利用地壳浅部的侧压系数回归分析结果推断脆性上地壳的2个水平主应力的取值范围;相对于侧压系数,在中国大陆地表以下几千米深度范围内,σH/σh和μm的变化不大,更接近线性分布,σH/σh的拟合值在1.5左右,μm的拟合值在0.2左右,并且μm的线性集中程度更好.利用μm的大小来判断活动断裂的地震危险性具有一定合理性.

用格点尝试法求解P波初动震源机制解及解的质量评价

P波初动符号物理图像明确,是稳定的地震波信息.在资料充分时,可以较好地确定震源机制解.网格搜索法是目前流行的利用P波初动符号求解地震震源机制解的方法.不过,在实际观测资料不充分时,虽然较迭代算法优越,但网格搜索法依然有较大的不确定性.到目前为止,人们还没有找到合理的解决方案,极大地制约了这一类方法的应用.针对这一现状,本文在许忠淮提出的格点尝试法的基础上对网格搜索法进行了几个方面的改进.首先,采用新的加权方法计算加权矛盾比:权重因子包括反映初动符号质量的权重以体现资料质量的影响;不包括反映观测点与节面距离的权重以避免因节面附近资料权重的双重减小带来的系统偏差;通过减小震源球上密集资料点的权重以部分地抵消震源球上P波初动符号资料分布不均匀对可能解的影响.在通过加权矛盾比筛选可能的震源机制解时,把震源球分为面积相对均匀的网格进行解的搜索,避免了因网格划分不均匀所导致的平均解的计算偏差.针对资料不足情况下震源机制解会受控于个别观测点P波初动符号的情况,我们借鉴杰克刀(jackknife)技术,在可选解中增加了那些一个观测点被去除后的可选解,既对解的质量有了更好的把握,又增加了找到真解的可能性.进一步地,针对可选解存在多个解簇的情况,本文提出了通过聚类提供多组可选解的做法.最后,针对目前缺乏对解的合理评价体系的现状,提出了主要基于解的离散度并参考加权最小矛盾比对震源机制解质量进行评价的新方案.

汶川地震序列震源机制解研究

利用2008年5月12日至8月7日包括国家地震台网、地方区域地震台网和流动地震台网在内的1023个地震台站及IRIS台站的数字地震波形记录资料,读取P波初动极性,并采用改进的格点尝试法对汶川地震序列震源机制解进行求解,给出121个4.0级以上质量可靠的震源机制解。根据求解结果发现:汶川Ms 8.0级主震P波初动解为纯逆冲型;汶川余震序列震源机制解绝大部分是逆冲型或走滑型地震,并具有分段分布特征;其P轴方位有两个优势分布方向:北西西—南东东向和北东东—南西西向。

川滇地区活动块体划分与现代构造应力场分区研究综述

总结了30多年来川滇地区活动块体划分与现代构造应力场分区的主要研究认识,对二者之间的联系进行了初步讨论。对于川滇地区活动块体的划分,不同学者给出的宏观格局基本一致,但对其中一些次级块体的划分和边界断裂存在不同的认识。学者们对川滇地区现代构造应力场整体特征的认识较为一致,但对应力场的具体划分存在不同看法。川滇地区活动块体的划分格局基本确定了现代构造应力场的分区,但二者并不完全一致。开展这两方面的深入研究,对进一步认识川滇地区构造变形特征具有重要意义。

首都圈地区震源机制解及现今构造应力场时空变化特征研究

基于2009年1月至2017年11月首都圈地区发生的8 061个地震事件的23 293条P波初动极性数据,采用改进的格点尝试法计算了首都圈地区单次地震的震源机制解和小震综合断层面解。在初步分析这些数据的基础上,利用计算得到的单次地震的震源机制解和搜集到的已有历史地震的震源机制解数据,运用线性反演法对首都圈地区构造应力场的时空变化特征进行了研究。结果显示:(1)研究区的地震震源机制解类型以走滑型为主,正断型次之,这些地震震源机制解的P轴方位大都为ENE向和近EW向,与该地区的构造应力场方向基本一致,仅有个别地震的P轴方位为NNW向;(2)首都圈地区的构造应力场具有较好的一致性和连续性,最大主应力轴方位由西部的ENE向至东部的近EW向呈现顺时针旋转的趋势,应力类型整体上为走滑型,这与以往的研究结果相一致;(3)通过与已有研究结果相比较认为:京西北地区现今构造应力场是相对稳定的,最大主应力轴未呈明显改变;唐山地区和北京地区的构造应力场(最大主应力轴)在1976年唐山地震前后可能发生了变化,唐山地震后一年至今(1977—2017年)是否发生变化,依据现有的计算结果尚不得而知,需要更多的研究来进一步验证.

唐山及周边地区中小地震重定位及其构造特征

采用双差定位法对唐山及周边地区2009年1月至2015年10月发生的4 115个中小地震进行了重新定位,改进了初始定位精度,得到了更加准确的3 466个地震事件的震源位置信息,并对比分析了重定位后的地震与活动断裂的关系。结果显示:(1)研究区内地震主要集中在华北平原北部,并且以研究区东部的唐山震源区最为集中,从水平方向来看,小震事件更加集中于断裂带附近,呈现出较好的条带状分布特征,从地震震源深度来看,地震主要集中分布在5~15km深度范围内,且不同地震带区的小震震源深度分布特征存在差异;(2)张渤地震带小震主要发生在中上地壳,而渤海海域地震带的小震发震层为上地壳;(3)张渤地震带的小震震源深度由西向东呈现出逐渐变浅的趋势,且唐山断裂带东侧存在一个NE走向、倾角较陡的小震活动带。

汶川8.0级地震及其余震序列震源机制解分析

2008年5月12日发生的汶川8．0级特大地震位于我国南北地震带中段，根据中国大陆现代构造应力场分区的研究结果（谢富仁等，2004），地震发生的地点属于龙门-松潘应力区，该地区区域最大主压应力方向为北西西-南东东。对于汶川8．0级地震的震源机制解，国内外已开展了多方面的研究，美国哈佛大学、美国地质调查局（USGS）以及中国地震局地球物理研究所快速测报了汶川地震的地震矩张量反演结果。

中国及邻区水平最大主应力迹线的绘制与亟需解决的问题

中国及邻区现代构造应力场在空间分布上表现为大区域同一性与局域的非均匀特征，在时间上具有相对的持续稳定性。然而，中国现代构造应力场的格局明显受制于周边板块的动力学作用，东部的力源主要来自太平洋板块俯冲、菲律宾板块推挤的作用，西部的力源则来自印度板块向北碰撞欧亚大陆而产生的挤压。由于中国大陆地壳复杂的构造格局以及地壳固体介质的不均匀性.

青藏高原东缘龙日坝断裂带南段晚第四纪活动及其构造意义

因缺少详细的地质调查,关于龙日坝断裂带南段是否具有强烈的晚第四纪活动及其在青藏高原东缘应变分配中承担的作用目前尚不清楚。卫星影像解译和野外调查结果表明龙日坝断裂带南段仅东南支存在晚第四纪活动,全长约50km,总体以右旋走滑为主,兼有逆断分量,全新世以来右旋平均走滑速率约为0.6mm/a,平均垂直滑动速率约为0.4mm/a。龙日坝断裂带南段活动强度较中段明显偏弱,但具备发生M_W7级左右地震的能力,在距今约800年以来曾发生过地表破裂型事件。结合重定位地震结果来看,龙日坝断裂带西侧和龙门山断裂带地震活跃,之间的丹巴地区可能主要表现为褶皱变形而地震活动微弱。青藏高原东缘之下的滑脱面自川西高原到四川盆地从约15km逐渐变深至20km左右,而又变浅,约为10km,这种滑脱面的深度变化可能是龙门山隆升和孕震的驱动机制。这项研究有助于川西地区的地震危险性评价和深入理解青藏高原东缘的应变分配和隆升机制。

格点尝试法计算综合断层面解的置信区间分析--以赣南地区为例

为定量分析小震综合断层面解计算结果的可靠性,将Bootstrap抽样技术引入到格点尝试法的计算中,初步提出了对格点尝试法求解结果进行置信区间计算分析的思路和方法,即以2种方式来确定表示综合断层面解分布特征的样本集合:一种是以格点尝试法给出的可选解作为样本集合,另一种是引入Bootstrap抽样技术来获取的样本集合;然后借助分位数法对这2种样本集合(综合断层面解的P、B、T轴)的置信区间进行计算。针对赣南地区构造应力场研究成果相对较少这一状况,文中在回顾已有成果的基础上,利用近期的小震震源机制解数据,对赣南地区综合断层面解及其置信区间进行了计算分析。结果表明,2种样本方式均可以较好地获得主应力轴的置信区间;置信区间能够更好地定量展示格点尝试法计算结果的可靠性以及主应力轴的置信范围;赣南地区中间主应力轴近垂直(倾角95%的置信范围为45°～90°),最大和最小主应力轴近水平(倾角95%的置信范围分别为0°～40°、0°～20°),最大主应力轴方位为SEE向(方位95%的置信范围为110°～140°),最小主应力轴方位为NNE向(方位95%的置信范围为15°～45°),为走滑应力类型。该结果不仅与前人的计算分析结果相一致,并且前人给出的赣南地区应力方向均位于文中给出的置信区间内。

长宁地区复杂地震活动的力学成因分析

长宁地区地震活动复杂,发生在长宁背斜轴部的长宁MS6.0地震及其后续中强余震的震源机制与相距仅十几公里的南部向斜区内的中强震具有显著差异;这种差异仅仅是由于发震断层构造不同所造成的,还是孕育地震的应力场本身也存在局部变化?为了回答这一问题,本文在通过双差层析成像反演修正小震定位和波速结构的基础上,利用小震综合震源机制解方法获取了长宁地区地壳应力场的精细结构,并据此分析了其与中强震震源机制解的力学一致性.研究发现,长宁地区地壳应力场的最大主应力轴在整个区域内基本都处于近水平状态,其方位虽由北向南发生了一定角度的顺时针旋转,但也基本保持为近东西向;相比之下,应力类型在长宁背斜轴部和南部向斜区之间存在显著差异——前者为逆冲型,而后者为走滑型.同时,这两个局部区域的应力场与对应区域内的中强震震源机制解的吻合度较高,但与非对应区域内的中强震震源机制解的吻合度较低,甚至在力学上是相抵触的,表明区域应力场的局部改变是长宁地区复杂地震活动的必要力学基础.通过岩石力学估算,本文认为岩石泊松比的横向差异很可能是造成这种应力场局部改变的主要成因.此外,本文还对长宁MS6.0地震序列的发震构造进行了探讨,认为长宁背斜轴部在6~9 km深度内存在基底断层,而正是这种基底断层在区域应力场作用下发生错动导致了长宁MS6.0地震序列的发生.

2021年3月19日那曲M6.1地震震源区应力应变特征及其动力学意义

2021年3月19日在西藏那曲发生M6.1地震,震源区应力应变环境与应力演化对于理解该地震的孕育背景与发震机制具有重要的意义.地震发生后,快速收集震中周边的实测应力数据、震源机制解和GPS观测数据,开展区域构造应力场反演与应变率场解算.基于历史强震位错模型,利用PSGRN/PSCMP程序计算周边历史强震引起的M6.1地震震源处库仑应力变化.结果表明,那曲地震震中区域构造应力场的最大主压应力轴方位为北北东向,与发震断层面的走向近乎平行,使得地震表现为以正断活动性质为主的特征.最大主压应变率的方向与最大主压应力轴方位基本一致,地震处于最大剪应变率的梯度带上.1950年察隅M8.7地震的发生造成那曲地震震源处明显的应力增加,同震和震后应力变化分别为1.91×10^(4)Pa和8.27×10^(4)Pa.1411年当雄南M7 2/3地震以来9次历史强震的发生造成震源处累积库仑应力增加9.06×10^(4)Pa,意味着那曲M6.1地震是在印度板块与欧亚板块持续挤压的动力学背景下发生的,区域历史强震活动起到明显的促进作用.研究结果为认识那曲地震的发震背景和动力学机制提供理论依据.