新疆伽师强震群区的横波分裂与应力场特征

利用在新疆伽师地区布设的流动台阵记录到的地方震波形数据 ,研究了伽师强震群附近各台站横波分裂现象 ,给出了相应的快波偏振方向的平面场分布 .发现在台阵的塔里木盆地一侧 ,波偏振方向为近SN向 ,与塔里木盆地的区域主压应力方向一致 ,但在塔里木盆地北部边缘的褶皱变形带内 ,快波偏振方向变为近EW向 ,特别是在柯坪断裂附近 ,快波偏振方向与阿图什地震的震源断层方向基本一致 .由于快波偏振方向平行于主压应力方向 ,给出的快波偏振方向反映了相应的主压应力场特征 .结果表明 ,伽师强震群的成因很可能是塔里木盆地北缘横向非均匀变形造成的局部张性剪切应变能的释放 .

伽师强震群震源破裂特征的初步分析

为深入研究 1 997年新疆伽师地区连续发生的强震群的震源破裂特征 ,利用全球数字地震台网 (GDSN)宽频带数字资料及区域台网资料 ,较详细地研究了伽师强震群的震源机制及震源破裂特征 .结果表明 :伽师强震群的震源机制解主要有走滑和正倾两种破裂类型 ,其共同特点是主压应力轴方向沿北北东向 ,主张应力轴沿北西向 ,与区域构造应力场方向存在差异 ,具有明显局部特征 ;从震源破裂特征来看 ,伽师强震的滑动尺度、上升时间和持续时间均较小 ,震源破裂面积不大 ,是由一点向四周快速扩散的脆性破裂 ,无明显伸展方向 ;伽师强震群的破裂断层面为北东向 ,与震源深度梯度变化带、地壳接触变形梯度变化带、等烈度线以及地震扩展方向吻合 ;伽师强震群是在近南北向挤压环境下 ,在震源区附近剪切和张扭应力作用下发生的多次沿北东向的脆性快速破裂 。

新疆伽师强震群区三维地壳上地幔S波速度结构及其地震成因的探讨

１９９７年１月２１日至４月１６日（北京时间）新疆伽师地区连续发生了７次６级以上 强烈地震．为了深入研究该强震群形成的构造背景，我们在伽师强震群区及其邻域大约 １１ ０００ｋｍ~２的范围内布设了由 ３０台宽频带数字地震仪组成的流动地震台阵，台站的间距约５－ １０ｋｍ．利用远震体波接收函数的叠加偏移分析及其非线性反演技术，研究了台阵下方０－ １００ｋｍ深度范围内地壳、上地幔的三维Ｓ波速度结构．结果表明：１）Ｍｏｈｏ界面的深度在塔里 木盆地一侧为４０—５２ｋｍ，而在靠近天山一侧的褶皱变形区为６０—７６ｋｍ，南天山山前折皱变形 区的地壳厚度明显增大，地壳内部产生了明显变形；２）塔里木盆地北缘存在明显的不均匀性， 塔里木盆地与天山之间的接触变形关系显示了塔里木盆地向北北西方向的挤压作用，台阵下 方壳幔界面的地形与地表的地貌特征有较好的相关性，山前弧形褶皱带的形成与地下深部结 构及挤压作用有关；３）伽师强震群分布在壳幔界面梯度带的上方，该震群的成因可能与震源 区附近的隐伏断裂活动有关；４）由于震源处于褶皱变形区的地壳上部，相应的剪切模量较小， 这可能是伽师强震群应力降明显偏低的主要原因．伽师强震群的形成不但与塔里木盆地的

新疆伽师强震群的震源破裂特征

利用国内外短周期P波初动符号及全球数字地震台网 (GDSN)的宽频带数字记录资料 ,研究了 1997年 1月 2 3日至 1997年 11月 4日伽师强震群的震源机制解和伽师强震群中的 5个强震、后续地震及其周边地震的震源破裂过程。从震源机制解来看 ,伽师强震群主要有走滑和正倾两种破裂类型 ,主压应力轴方向主要为NNE向和近垂直 ,而主张应力轴为NW向并近水平 ,与区域构造应力场方向存在差异 ,具有明显的局部特征。从破裂过程看 ,伽师强震群的破裂过程相对简单 ,破裂面积不大 ,上升时间较短 ,是由一点向四周快速扩散的脆性破裂 ,无明显的伸展方向 ,与阿图什地震完全不同。研究结果表明 ,伽师强震群与震源附近的地壳结构在垂向和横向上的非均匀变化有着密切关系 ,而阿图什地震与塔里木盆地的现今构造运动关系密切。伽师强震群是在震源区附近地壳上部垂向和水平向力共同作用下发生的多次沿NNE向的快速脆性破裂 。

伽师强震群区上地壳三维速度层析成像

以伽师强震群为中心布设了一个 5 0km× 6 0km范围的三维人工地震透射临时台阵 ,接收来自不同方位的 8次爆破激发产生的地震波 ;利用所记录到的莫霍界面临界反射P波、S波走时 ,采用模型不分块反演技术 ,重建台阵下方上地壳三维P ,S波速度扰动图象 ,以及vP/vS 扰动分布图象 ;并结合伽师震群的地震活动分布 ,对该震群的成因进行了分析 .结果表明 ,研究区上地壳存在明显的不均匀性 .自 12km深度开始 ,在与震群震中相应的位置上 ,明显出现沿北北西向的高P波速度块体 ,在它的周围为相对低速分布 ,这种结构上的差异是伽师强震群发生的最直接原因 ;vP/vS 在相同的位置上为高值分布 ,则表明由于介质相对软弱可能造成震源体抗剪强度下降 .

伽师强震群区上地壳三维速度层析成像——人工爆破和天然地震的联合反演

伽师震区位于天山褶皱、帕米尔构造弧与塔里木块体三个构造单元的交接地带,近年来该区发生了一系列的强震活动.为进一步获得该震区详细的地壳速度结构,本文利用人工爆破和天然地震资料联合反演的方法,对1997年新疆伽师震区布设的三维人工地震透射台阵和流动地震台网的资料进行处理,重建了台阵下方上地壳三维速度扰动图像,并结合地震活动分布,对伽师强震群的地震成因作出进一步分析.结果表明研究区上地壳速度结构在纵向和横向上具有明显的非均匀性,随着深度的逐渐加深,震区下方以萨如锡为中心的低速异常体逐步被高速异常体所替代.自12 km深度开始,在与强震群震中相应的位置上,明显出现沿北北西向的高P波速度异常体,在其周围为相对低速分布,呈现出低速条带环绕高速条带的分布格局,VP/VS在相同的位置上也表现为高值分布.这种结构上的差异可能与伽师强震群发生有密切关系.16 km深度的P波速度层析图表明,伽师强震群发生在地壳相对高速扰动区内或是高速扰动向低速扰动过渡的边缘,壳内高速体的存在为强震的孕育和发生提供了重要基础.

伽师强震群区震源细结构的深地震反射探测研究

穿过伽师强震群的深地震反射剖面提供了研究区从地表直至莫霍界面的地壳细结构图像．探测结果表明：研究区上、下地壳分界面埋深约20-30km，莫霍界面埋深约52～58km．上地壳内部存在着两种截然不同的反射图像．上地壳上部为沉积盖层，厚度约8-9km，盖层内部反射成层分布，显示了稳定而连续的沉积特点；上地壳下部则为“反射透明”背景下存在的叠层状反射带．下地壳内部呈现明显的反射性质，具体体现在上、下地壳分界面和莫霍间断面都表现为具有一定持续时间的多循环反射叠层结构特征．时间剖面上所有反射事件由北东向南西下倾的整体图像直观地反映了塔里木盆地地壳变形而向西昆仑下插入的事实．剖面47km桩号附近，上地壳下部至壳幔过渡带以上地壳范围内存在一条高倾角的深断裂，具有走滑性质，本研究认为该深断裂与1997年伽师强震群的发生密切相关，推断它为伽师强震群的发震构造．而时间剖面上壳幔过渡带反射的连续性则说明该断裂没有向下穿过莫霍面．存在于上地壳上部的两条高倾角的浅部断层可能对应于地质推测的麦盖提一下苏洪断裂带，它们与位于其下方的地壳深断裂构成了伽师强震群可能的深、浅构造关系。

新疆伽师强震群区上部地壳细结构的高分辨折射地震探测研究

2004年4月在伽师强震群区完成了一条高分辨折射地震探测剖面．我们采用有限差分反演和哈格多恩原理折射波前成像方法进行了处理，得到了该地区上部地壳细结构图象．结果显示上部地壳结构总体上横向比较均匀，纵向分层明显．该地区地壳顶部11km以上可分为4层：顶部约400m以上为浅表盖层，P波速度约1．65～1．8km／s，该层为较松散的风化层；第二层为纵向强梯度层，P波速度在1．8～4．5km／s之间，纵向梯度约1．2km·s^-1／km，其厚度在2．96～3．0km之间，其底界面几乎水平；第三层的厚度有较大变化，其埋深从东北向西南逐渐变深，西南端层厚约6．5km，东北端减薄为5．5km．该层的上部和下部又表现为不同的速度结构特征，其上部速度较均匀，平均P波速度约4．8km／s，下部相对于第二层来说为一弱梯度层，梯度约0．35km·s^-1／km，P波速度在5．1～6．25km／s之间．该层的底界为结晶基底，其结晶基底西南深东北浅，形成一个向天山方向上翘的斜坡，似乎显示出坚硬的塔里木块体在插入天山下时受阻的上部地壳结构特征；第四层比较均匀，速度约为6．3km／s．在4km深度左右有一横向速度异常变化，推断可能与隐伏的麦盖提断裂及下苏洪一麦盖提断裂有关，但未见这些断裂延伸至地表及穿过基底的结构特征．伽师强震群的发震构造至少应位于11km深度以下的中下地壳之中．

伽师强震群地震动特点与震源机制关系的研究

１９９７年１至４月，新疆维吾尔自治区伽师县境内发生了７次６级以上强震群。在此期间布设了由４个临时台站组成的地面加速度观测台网，共得到６级以上强震记录５７条．本文给出这次强震群的烈度分布图和震源机制，研究了这批强震记录的相关谱特性及其与震源机制的关系。此外，还研究了这些地震的地震动与宏观烈度的对应关系以及地震动随震中距的衰减曲线。

由震源谱推断1997年新疆伽师强震群破裂特性

分析了 1 997年伽师强震群中 1 2次 MS≥ 5.0地震的 P波和 S波位移谱 ,用遗传算法和目测法联合计算了这些地震 P,S波震源谱的拐角频率 ,并由此推算出这些地震的震源尺度和静态应力降 (以下简称应力降 ) .根据观测震源谱拐角频率的方位性变化特征 ,对相关地震的破裂方向进行了估算 .主要结果如下 :1伽师强震群中 6级强震的震源破裂尺度在 1 0～1 6km,5级地震的破裂尺度在 6～ 1 0 km,个别 5级地震的破裂尺度超过 1 0 km;2伽师强震群中 ,中、强地震的应力降均在 0 .1 MPa左右 ,这种显著偏低的应力降特性表明 ,该强震群震源区积累的应力释放缓慢 ,这意味着伽师强震群活动还将持续相当长时间 ;3应力降大小与相应地震震级大小存在统计正相关关系 .同时还可清楚地看出 ,正断层型地震的应力降整体低于走滑型地震的应力降 ;4伽师强震群中 6级强震的震源谱拐角频率有一定的方向性 ,震源谱拐角频率方位分布图显示出这组强震的破裂机制较为复杂 ,无一致的破裂方向 .

新疆伽师强震群区的InSAR观测研究

利用欧空局提供的ERS1／2 SAR数据，结合美国NASA的高精度SRTM数字高程模型DEM，获得了1996～1999年间伽师强震群部分地区的差分干涉图像。结果表明，该地区同期的地震活动及地壳形变主要受东西向和北东东向断层的影响，柯坪断裂带南北两侧块体的差异运动量约为5mm／a（LOS方向），其中1998年8月2日Ms6．0地震和27日Ms6．6地震可能与隐伏断层无关。

伽师强震群的深部动力学条件

根据天山造山带及其两侧的塔里木盆地和准噶尔盆地的岩石圈二维速度结构、二维密度结构、二维电性结构、壳幔过渡带的详细结构以及大地热流和震源深度的分布,再结合对新疆西北部的蛇绿岩带、高压变质带和岩浆岩分布的综合分析,建立了天山造山带的地球动力学“层间插入消减”模型。该模型认为,塔里木板块的中上地壳在库尔勒断裂附近向天山造山带的中下地壳层间插入;而下地壳连同岩石圈地幔向天山造山带的上地幔俯冲消减。在天山的西段(哈萨克斯坦境内),费尔干纳地块由北向南插入到南天山之下约180km的深处,在其东段(中国境内),塔里木盆地由南向北插入南天山之下。这两个具有不同方向的下降板片的接触部位为费尔干纳走滑断裂。我国的伽师、喀什、乌恰地震区均落在这两个具有不同俯冲方向板块的结合部位附近,有着特殊的深部构造背景。南、北两大板块的双向挤压必定产生强大的应力,在地震区附近,这种应力的积累与释放具有4个显著的特点:(1)板片的俯冲消减速度约高达每年22mm左右;(2)应力的积累与释放速率加快;(3)应力释放较容易;(4)应力释放较为集中。这4个特点可能是伽师地区在较短的时间内连续发生数次强震的构造因素。

新疆伽师强震群区基底界面结构特征

用射线分布分析法对伽师强震群区的高分辨折射地震剖面资料进行了更进一步的分析处理,得到了伽师强震群区更完整的基底界面结构特征.结果表明,在伽师强震群区地壳上部存在两个明显的结构界面:第一个界面的结构连续、完整,其埋深变化不大,在2.6～3.3km之间,为一向天山方向逐渐抬升、近平直的倾斜界面;第二个界面的埋深变化较大,在8.5～11.8km之间,为古老的塔里木盆地结晶基底.在约37km桩号附近结晶基底有近2.5km的深度突变,推断可能是伽师强震群区超基底断裂所致.以该断裂为界,结晶基底分为西南、东北两段.每段内界面的埋深变化不大,西南段的埋深约11.5km,东北段的埋深约为8.5～9.0km,该段在从西南向东北整体抬升的背景上略有上隆,反映出在塔里木地块西北缘特殊的构造环境下上部地壳的变形特征.

新疆伽师强震群震源应力环境分析

本文基于能量辐射系数 (Ag)和环境剪应力 (τ0 )讨论了伽师强震群发生的应力环境背景。 1988年以来 11年的环境剪应力τ0 值表明 ,伽师震群发生在相对低的应力环境下 ,1992年以来 8年的能量辐射系数Ag 值显示震源区介质强度较弱 ,震中位于介质性质发生变化的过渡区。同时 ,震源区 (喀什 )能量辐射系数Ag 自 1994年 5月起系统性地降低 ,较好地显示了 1996年 3月 19日至 1998年 8月 2 7日期间震源区发生的 10次强震前 (包括 1996年 3月 19日阿图什6 9级地震 )震源区介质性质的前兆性异常变化 ,本文由此对伽师强震群的成因进行了讨论。

利用尾波包络线反演方法研究伽师强震群区地壳的非均匀结构

以单次散射模型、球形辐射源、一维线性速度模型为基础计算理论包络线,通过尾波归一化方法把理论与观测包络线结合起来形成非线性方程组,用迭代最小二乘方法反演伽师强震群区的散射系数空间分布.结果表明,伽师强震群区下方中上地壳中存在明显的非均匀结构.在10～25km各深度图像上,研究区中部都存在一低散射系数区,这个低散射系数区在10km、15km深度被高散射系数区包围,在20km深度仅其东侧存在高散射系数区.1997年的7次Ms≥6.0级地震发生在研究区中部的低散射系数区内或低散射系数区向高散射系数区过渡带的低散射系数一侧.

1997-1998年伽师强震群震源区应力场特征

利用1997-1998年伽师强震群中强地震震源机制系统聚类及震源区应力场反演,得到以下主要结果：（1）伽师强震群中强地震主要以走滑和正断层为主,伽师震源区主压应力方向为NNE或近NS向,与相邻的柯坪块体区域构造应力场方向不一致;伽师强震群的破裂面沿NEE方向,属左旋破裂;（2）4-5级中强地震应力场反演得到最大主压应力轴为NNE向,最小主压应力轴为NWW向,中等主应力轴倾角为65°,比较直立;（3）伽师强震群震源区应力场在强震前后经历了一系列变化。最后对所得结果进行了一定的讨论。

利用钻孔应变资料预报新疆伽师强震群

介绍了利用钻孔应变资料预报１９９７年新疆伽师强震群的基本情况，分析了钻孔应变异常的基本特点．伽师地震前距震中２５０ｋｍ的乌什钻孔应变趋势变化一反常态并且短临阶段的应变值出现突跳．

伽师强震群序列的破列特征

分析了伽师强震群序列中 1 3次 5级以上地震的震源机制解资料 ,其中有 8个走滑型地震、5个倾滑型地震。走滑型地震的北北西向节面与 MS≥ 5.0级地震震中分布的斜列线一致 。

伽师强震群活动过程的应力触发作用研究

2003年2月24日位于1997～1998年伽师震区东南约20km的新疆巴楚-伽师地区发生了Ms6．8地震，其余震丰富、强度大。1997—1998年伽师强震群的发生是否会对2003年巴楚-伽师Ms 6．8地震产生触发作用？ 1996年阿图什发生Ms 6．7地震，时隔10个月距其70km处又发生了伽师强震群，1996年阿图什地震的发生是否有利于1997-1998年伽师强震群的发生？1997-1998年伽师震区接连发生9次6级以上地震，伽师强震群中各强震之间会产生怎样的影响？针对上述问题，本文结合伽师周围地区地震活动特征分析研究了自1996年阿图什Ms 6．7地震及1997～1998年伽师强震群至2003年巴楚-伽师Ms 6．8地震在整个伽师强震群活动过程中的应力触发作用。研究结果表明：1996年阿图什Ms 6．7地震在一定程度上有利于1997—1998年伽师强震群的发生；伽师强震群中先发生的6级地震产生的累加静态库仑破裂应力变化对后续6级地震有一定触发作用；1997—1998年伽师强震群折合为1次地震产生的静态库仑破裂应力变化表明，其对2003年巴楚-伽师Ms 6．8地震触发作用明显。

1997年伽师强震群生成机理研究

应用改进了的主地震定位法对1997年伽师强震群进行了重新定位,发现伽师强震群5级以上中强地震成明显的北北西右阶雁形分布,由此推断在伽师震源区可能存在一北北西向的发震构造,研究震群的平均震源机制解表明:伽师震源区平均P轴方向为北北东向,平均T轴方向为近东西向,平均B轴方向是近直立的,由地震产生的震源区构造变形是近南北向发生压缩、近东西向发生相对扩张,分析伽师震群主要地震的震源谱发现,伽师震群地震的应力降显著偏低,这可能是伽师震群长时间活动的主要原因之一。最后对发生在一组右阶雁形构造上的震群各事件间的相互作用进行了讨论,指出发生右阶雁形构造中的地震的应力降偏低是可能的。