2023年10月24日甘肃肃北Ms5.5地震震源机制及发震构造

收集到青海和甘肃区域地震台网记录的宽频带地震波形和震相观测数据,利用ISOLA近震全波形方法对2023年10月24日甘肃肃北Ms5.5地震进行矩张量反演,得到震源机制解和矩心深度;通过双差定位方法获得地震序列精定位结果和时空分布特征,并结合该地区构造背景对发震构造进行分析。获得肃北Ms5.5地震震源机制解参数为:节面Ⅰ的走向、倾角和滑动角为170°、73°和108°,节面Ⅱ的走向、倾角和滑动角为300°、24°和42°,震源矩心深度为4km;重定位后,此次地震序列震中集中分布在长约22km、宽约10km的区域内,地震丛集的优势方向为NNW-SSE向。通过对震源机制解、定位结果、区域构造背景等进行分析,推测震源机制解节面Ⅰ为发震断层面,此次地震为发生在隐伏断层上的一次逆冲兼有走滑型地震事件,发震断裂与周边主要断裂的性质一致。

2013年前郭M_s5.8震群矩张量研究

2013年吉林前郭M_s5.8震群为爆发性震群,目前余震活动仍然在持续.基于吉林、辽宁、黑龙江、内蒙古四省地震台网记录的前郭震群波形资料,利用波形信噪比、震源类型、台站及速度模型组合的指标选择最佳的反演方案,应用矩张量的三种反演模式,对序列中5个M_s≥5.0地震进行矩张量反演研究,获得了全矩张量、偏矩张量和纯双力偶的矩张量.使用F-test对地震的三种模式的矩张量反演结果进行显著性检验来确定最佳反演模式.结果显示,5个地震的最优矩张量解均为全矩张量模式反演获得的结果,其双力偶分量仅有20%~65%,矩心深度位于地下3~4 km处,地震在Hudson震源类型图上的投影远离双力偶震源类型区域.这些结果表明,震源类型并非典型的构造地震,推断前郭地震可能是与人类活动有关的诱发地震.

2011年云南腾冲5.2级双震发震机理

本研究联合使用观测震相到时和波形互相关数据,采用双差法对2011年6月20日与8月9日发生在云南腾冲的5.2级双震及其余震序列进行重定位,并采用gCAP(generalized Cut and Paste)方法反演了该双震全矩张量解.结果显示,双震震中位于龙川江断裂的西侧,余震序列在深度上为一个倾斜的柱状体,且倾向腾冲火山区;6月20日和8月9日5.2级地震均表现为体积缩小的闭合型破裂,包含有显著的非双力偶成分,但后者包含的非双力偶成分相对明显减小.这些结果表明,云南腾冲5.2级双震及余震活动可能与火山下方的地壳岩浆作用密切相关,龙川江断裂为热物质向上运移提供了通道,而双震型地震的发生可能与首次地震的破裂体积缩小挤出的流体作用于断裂密切相关.

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震震源区断层系统的几何复杂性

地震精定位及震源机制反演能够提供发震构造信息,特别在地表无明显断层迹线的震源区,可有效揭示隐伏断裂的深部几何结构。文中采用双差定位方法对2021年5月18日—6月4日期间云南区域台网记录到的漾濞M_(S)6.4地震序列进行精定位,得到主震前4d和主震后14d共3233次地震事件的空间位置,并计算了漾濞震源区的b值;进一步利用云南和四川区域台网记录的波形数据,采用近震全波形反演方法得到了包括主震在内10个4.0级以上地震的全矩张量解,并反演得到震源区构造应力场。地震定位结果显示,前震序列和余震序列在时空分布上存在明显差异:前震主要在NW-SE方向呈条带状分布,且震中位置存在往返迁移现象;余震主要在NW和NE 2个方向分布,呈不对称共轭断层分布形态,在NW向地震带南端存在多组不同走向的余震分布,暗示震源区介质及断层几何结构的复杂性。b值随时间变化的结果显示,主震前b值已有上升趋势,表明震前震源区应力积累已开始逐步得到释放,可能和本次地震为前震-主震-余震的序列类型有关;而主震发生后b值的变化幅度较大,可能反映余震活动较为剧烈,应力释放变化较大。震源机制结果显示地震以走滑型为主,正断分量其次,并包含显著的非双力偶成分,可能表明震源区NW及NE向断裂交错分布,地震破裂并非简单地沿断层平面滑动。综合上述结果以及近SN向挤压、EW向拉张的应力场环境,我们认为漾濞M_(S)6.4地震序列的发震构造为位于宝山地块内部一条NW向的高倾角右旋走滑断裂,可能是与维西-乔后-巍山断裂平行的次级断裂,并且该断裂在南段包含多条NE向分支断裂。文中结果表明漾濞震源区断层系统几何结构的复杂性控制了地震序列时空分布范围及震源破裂的多样性。

2019年吉林宁江M_S5.1地震全矩张量反演及其发震机理初探

采用吉林、黑龙江、辽宁和内蒙古地震台网记录的地震波形数据,利用ISOLA近震全波形反演方法对2019年5月18日吉林宁江MS5.1地震进行全矩张量反演。结果表明,该地震的最佳断层面解节面Ⅰ走向304°/倾角81°/滑动角26°,节面Ⅱ走向210°/倾角65°/滑动角170°;最佳矩心深度6km,矩震级MW5.0。根据宁江MS5.1地震序列展布形态,推断节面Ⅱ可能为优势发震断层面,即本次地震的主控断裂为扶余-肇东断裂,和与其正交的第二松花江断裂共同控制着余震展布方向。全矩张量解在Husdon震源类型图上的投影显示本次地震具有明显的非双力偶成分,是1次体积增加的张性破裂。根据区域地质构造特征和震源区接收函数、电磁测深和地下热结构等地球物理研究结果,综合分析认为在西太平洋板块作用形成俯冲带的同时,也相应地产生了热物质上涌,这些地球物理过程可能会改变莫霍面形态,使其向上突起并作用于活动断层,从而形成此次吉林宁江MS5.1地震。

利用震源机制判别山西地区地震事件类型

采用gCAP方法反演2010~2019年山西地区87次天然地震、18次塌陷及9次爆破的全矩张量解。结果显示,gCAP方法在反演山西地区震源机制方面效果较好。2016-03-12山西盐湖M L4.8地震的断层错动方式为走滑兼正断,全矩张量解中包含非双力偶成分,属于体积缩小的内向闭合型破裂。对于山西地区的地震事件,可将全矩张量解中双力偶分量占比是否大于80%作为判别天然地震及非天然地震的依据。对于非天然地震事件,当参数ζ>0时为外向爆炸源,反之为内向闭合源。

水力压裂诱发的剪张型微地震震源机制矩张量反演方法

受井中接收器数量的限制以及井中监测张角小且方位单一等因素的影响,井中微地震监测信号的震源定位和震源机理分析结果有时不够准确。为此,研究了利用地表接收的P波初动振幅信息反演压裂裂缝震源机制解的方法原理,首先利用点源在均匀弹性介质中P波和S波的质点运动方程计算格林函数,然后通过理论模型计算振幅信息,最后测试、分析矩张量反演方法的应用效果,得到以下认识:①采用全矩张量反演时各向同性(ISO)分量相对补偿线性矢量偶极(CLVD)分量对误差不敏感,这是由于在矩张量分解时,ISO分量是矩张量特征值的线性函数,而CLVD分量是非线性函数;②观测系统对非双力偶(非DC)分量的反演结果非常重要,合适的观测系统可增加地震矩张量DC和非DC分量分析的可信度;③辐射花样可观测破裂面的几何分布和破裂机制类型,不同震源类型的辐射花样间存在差异,因此有限的震源球覆盖导致反演多解性。

2022年1月23日青海德令哈M_(S)5.8地震全矩张量反演及发震构造初步分析

基于青海和甘肃区域地震台网记录的宽频带地震波形和震相观测数据,利用近震全波形反演方法和双差定位方法分别对2022年1月23日青海德令哈M_(S)5.8地震进行全矩张量反演和地震序列重定位研究。矩张量反演结果表明主震为一次典型走滑型地震,最佳断层面节面Ⅰ走向78°、倾角88°、滑动角-22°,节面Ⅱ走向169°、倾角68°、滑动角-177°,矩心深度为9 km,矩震级为M_(W)=5.5。定位结果显示余震优势展布方向为NNW-SSE,长度约16 km,余震震源深度优势分布在7~12 km之间。综合分析表明,节面Ⅱ与余震精定位所勾勒出的断层面走向和倾向较为一致,推断NNW走向的断层面为可能发震断层面,认为德令哈地震是发生在祁连山断裂带的向W倾、倾角约为68°的右旋走滑断裂上。在印度板块向欧亚板块俯冲挤压作用下,青藏高原东北部构造块体应力不断积累,造成祁连山断裂带内断层失稳而发生此次青海德令哈M_(S)5.8地震。

黏弹性VTI介质微地震正演模拟与震源机制全波形反演

微地震矩张量能够描述储层岩石破坏的细节,有助于了解水力压裂储层的地质力学特征,震源机制矩张量反演对于非常规油气开发具有重要的作用.水力压裂通常在页岩油气储层中进行,震源区介质表现出速度和衰减各向异性,需要研究衰减各向异性介质中微地震信号的传播规律.基于观测到的微地震记录,通过波形反演能够获得矩张量,忽视震源区介质的衰减和速度各向异性会导致震源机制反演结果的误差.本文提出了一种考虑地层各向异性吸收衰减作用的震源机制全波形反演方法,对于黏弹性VTI介质,采用GPU并行的伪谱法计算合成地震记录,通过全波形反演方法匹配合成波形和记录波形,借助优化算法获得震源机制矩张量反演结果.本文通过实验测试验证了该方法的有效性,分析了震源区各向异性速度和衰减参数、噪声以及观测系统等对于微地震震源机制各分量及成分反演结果的影响,研究表明考虑模型中的黏弹性各向异性对于获得可靠的震源机制反演结果非常重要.

区域台网地震矩张量快速反演系统研究

基于美国内华达大学地震实验室的矩张量反演程序,采用JAVA和HTML语言,研发了一套近实时全波形矩张量快速反演系统,用于区域台网地震矩张量的快速产出.该系统由区域地震速报系统触发,能自动实现中等强度地震矩张量的快速反演,同时也包含人机交互模块,可进行人工校正,最终以网页形式对外服务.本文将系统运行以来成功反演的结果与USGS和中国地震局地球物理研究所的计算结果进行对比,验证了该系统的可靠性.

三峡库区秭归与巴东交界MS4.0地震矩张量及应力环境研究

三峡库区湖北秭归与巴东交界地区2013年以来发生5次M S4.0以上地震.本文基于湖北、重庆等省属13个测震台站宽频带波形数据,采用kiwi软件包和rapidinv12程序反演了这些地震的全矩张量解,结果显示所有地震双力偶解均为走滑兼逆断性质,两个节面走向、倾角、滑动角与P、T轴走向和倾俯角的一致性均较好,主压应力P轴NWW走向,倾角近水平,主张应力T轴NNE走向.与三峡库区现今构造应力场比较,这5次地震主压应力P轴与主张应力T轴的平均方向与其大体一致,并且节面1平均走向也与附近主要断裂:高桥断裂和周家山—牛口断裂走向大体一致,反映了这些地震受到区域现今构造应力环境的控制与影响.通过对地震矩张量的ISO+DC+CLVD分解显示,所有地震的ISO成分均低于10%,纯双力偶DC成分偏少而CLVD成分较多,主要与震源区地下浅层介质复杂的各向异性、多重剪切错动或液态下拉张错动有关.结合震源区局部特殊的岩层岩性结构和水文地质环境,分析认为库水长时期的侵蚀溶蚀与加卸荷载作用,有利于引起局部岩层强度降低,在特殊水位时段将触发岩层失稳而滑动破裂,这5次地震中CLVD成分较多正是这一复杂过程的重要体现.

基于面波数据的地下核爆炸的全元素矩张量反演方法

区域分层介质模型下,可以将地震波场描述为矩张量各分量作为权重的基本格林函数的线性组合,利用该理论地震波场可以反演实际天然地震或地下核爆炸的震源机制,反演结果中不同震源机制成分的比重,可以用来识别地下核爆炸,该系统方法越来越受到关注。给出了基于广义反射-透射系数方法的水平分层介质模型的地震波场正演公式,并对基于该公式的单台反演结果的准确性、稳定性、可靠性进行了理论分析,为利用该公式对实际地下核爆炸进行反演提供了理论基础,该方法对利用区域少量甚至是单站记录数据检测、识别地下核爆炸具有重要参考意义。

利用全元素矩张量反演方法识别地下核爆炸

将震源矩张量中的各分量作为权重因子,利用基本Green函数的线性组合可以对地震波场进行描述,本文利用水平分层模型下的广义反射-透射系数方法的地震波场正演公式,反演了苏联东哈萨克斯坦地下核试验场的7次地下核爆炸、3次震中位置相近的天然地震的震源矩张量,反演结果表明地下核爆炸震源明显含有爆炸源成分,同时包含双力偶成分(DC)和线性偶极补偿源成分(CLVD),且CLVD成分比重大,CLVD的存在可用层裂机制来解释;天然地震震源矩张量的反演结果表明,DC源为主要成分,符合剪切位错震源模式。

新疆伽师地区地壳三维速度结构及中强震震源机制揭示的区域孕震环境

为了详细探讨伽师震区上地壳精细速度结构与地震活动的关系,基于新疆数字地震台网提供的震相观测报告和宽频带波形数据,使用双差层析成像方法获得了伽师地区(76.5°E~78.0°E,39.3°N~40.3°N)2009年以来地震精定位结果和较高分辨率的三维V_(P)、V_(S)和V_(P)/V_(S)结构,并分析了2020年伽师M_(S)6.4地震序列中M_(S)≥5.0地震的全矩张量解,综合研究区域内地震时空分布特征、震源机制和速度结构等信息,探讨伽师震源区发震构造及孕震环境.结果表明,研究区重定位后的地震分布与已知断裂相关性差.2020年伽师M_(S)6.4地震序列呈NNW和近EW向2个优势方向分布,其余震在震后48 h内主要在距主震约20 km处近EW向的奥兹格尔他乌断裂上及其附近展布;序列中4次中强地震全矩张量解显示出具有明显的非双力偶成分,均为体积缩小的压性破裂;伽师地区地壳速度结构存在明显的不均匀性:2020年伽师M_(S)6.4地震震中位于P波高速体内、S波高速体边缘及低波速比区域,且在中下地壳存在大范围的S波低速异常.结合周边地质构造及前人研究结果,我们认为,2020年M_(S)6.4主震的发震构造为柯坪塔格推覆体中的近EW向隐伏逆断裂,与其共轭的NNW向隐伏断裂也参与了整个伽师M_(S)6.4地震序列的发震过程.伽师地区强震频发是塔里木盆地向南天山持续俯冲挤压,触发推覆构造和盆山交界处若干隐伏断裂活动的构造运动结果,速度结构所揭示的介质横向不均匀性也造成震源破裂机制的多样性.