中国大陆岩石圈有效弹性厚度与强震构造区力学特征研究

研究中国大陆强震区岩石圈力学特性对理解该区强震孕育环境及发生机理具有重要意义。岩石圈有效弹性厚度(Te)及初始载荷比(F)与大陆岩石圈力学特征紧密相关。本文利用导纳和相关函数联合反演方法以及贝叶斯最优参数估计方法,基于全球最新的WGM2012重力异常数据、ETOPO1地形数据和CRUST1.0模型的Moho面深度数据,计算中国大陆岩石圈有效弹性厚度(Te)和初始载荷比(F)。通过对比分析,探索该地区岩石圈Te、F、Te梯度和F梯度对强震孕育环境的影响作用。本文发现,强震构造区岩石圈一般具有较低的Te值、较高的Te和F梯度值。结果表明,岩石圈综合力学强度较低且力学强度和内部载荷变化剧烈的地区,往往更有利于强震的孕育。

基于机器学习的长宁地震三维断层面几何特征建模

结合长宁地区大量的地震精定位数据和其它研究成果,利用监督分类和聚类分析等机器学习算法,基于地震簇的形态特征和地震震源机制解,编写了一套自动化提取三维破裂面形态特征的程序,获取了长宁地区地震破裂面的精细结构,可为相关研究提供可参考的发震构造模型。结果显示通过聚类分析最终获取了四个地震簇,结合对应的震源机制解节面信息,最终拟合出四条破裂面,其中:长宁背斜上的破裂面沿狮子滩背斜下部的高速体呈NW−SE方向展布,破裂面平直,倾角较陡,倾向SE;建武向斜内部的三条破裂面,主要分布在向斜两翼,规模较小,走向分别为NW,NNE和NNW,从外部包围了建武向斜核部的高速体,破裂面的展布方向与该地区三个主要震源机制解节面的产状一致,其中新城镇附近的NNW向破裂面切割深度较深,约为20 km,且倾向ENE,倾角约为70°。此外,结合地质构造背景和速度结构等反演结果推断,地震破裂面主要存在于先期形成的构造薄弱带或断裂带,例如背斜的核部和向斜的翼部因节理面贯通所形成的薄弱带以及高速体周围的软弱带,在构造应力的加载和工业开采下更容易微破裂成核,形成典型的发震构造。

伽师6.4级地震前后震源区视密度变化及其构造意义

2020年1月19日新疆维吾尔自治区伽师县发生6.4级逆冲型地震,发震构造为柯坪断裂,震中位于重力监测网内部。文中首先介绍塔里木盆地西缘的重力观测网络系统的基本情况;其次结合“以场求源、场源结合”的思想,利用地震前后2013—2020年塔里木盆地西缘地区的重力重复测量数据,基于贝叶斯重力平差方法得到的点值序列和时变重力信号的场源反演方法,给出等效源反演方法的基本原理和研究区的场源监测能力,并针对实际重复重力观测数据进行测试,反演得到重力时空场源变化特征,获得了研究区地壳内部区域性重力场源动态变化及该区的地震前后多期场源视密度的结构特征;最后,结合2020年伽师6.4级地震发震构造区的重力场变化过程进行了分析和讨论。研究认为:塔里木盆地西缘的重力测网对于伽师M_(S)6.4地震震中周边的场源参数具有较好的分辨能力,地震前区域重力测网在2017年开始出现显著的区域性重力场变化,场源视密度呈现出与柯坪构造系一致的NEE条带特征;在地震前后,场源的视密度出现由正转负的变化过程,震后这种视密度变化与构造走向一致的特征更加明显,且扩展至整个柯坪断裂系范围,说明这些由重力监测获得的场源变化信号与此次地震事件及构造控制的场源环境变化密切相关。文中的研究方法和成果可为时变重力场源特征研究和地震重力前兆信号的分析与解释提供有重要价值的震例参考;同时,对于认识孕震区和断裂带周边的地壳构造运动模式具有重要指示意义。

四川南部中强地震震源区三维密度结构特征对比分析

近年来,在四川南部地区相继发生了2019年6月17日的长宁M_(S)6.0地震、2021年9月16日的泸县M_(S)6.0地震.本文结合研究区陆地实测重力数据与WGM2012布格重力异常模型获得融合布格重力异常,以已有的速度结构模型为参考,利用贝叶斯原理构建密度参数的后验分布模型,通过MCMC方法提取后验样本,获得该区域的地壳三维密度结构.在反演结果的基础上,对比了1936年马边M_(W)6.7和M_(W)6.8双震、1974年大关M_(S)7.1地震与长宁、泸县两次地震的震源区深部物性结构特征,发现马边和大关两次地震震源区深部密度结构不均匀性较强,长宁地震震源区深部具备一定的不均匀性,但在泸县地震震源区深部没有发现明显的密度异常体.研究认为:相比于马边、大关这类构造地震,长宁地震具有类似的地震深部构造物性特征,而泸县地震此类特征不明显.

云南流动重力测网数据质量及场源分辨能力评估

首先对云南流动重力测网2018~2020年陆地时变重力数据进行精细化处理,基于测期准同步的绝对重力数据,引入贝叶斯重力平差方法对多台CG-5型相对重力仪的格值系数进行优化估计,同时获取了多台仪器的非线性漂移特征;其次,利用重力段差、段差残差及互差相关性分析来评估数据质量,开展绝对重力交叉检验,量化了仪器漂移率变化及格值系数不准引起的误差;最后,在设定场源异常体参数情况下,采用球面六面体单元构建不同分辨率的重力异常扰动模型进行检测板测试,并通过等效源反演方法对场源体进行恢复,进而评估了测网的场源分辨能力.结果表明:贝叶斯平差方法能有效降低CG-5型相对重力仪的非线性漂移及格值系数偏差带来的不确定性,进而提高平差数据精度;测网在主要块体边界带及断裂附近的场源分辨能力以0.50°×0.50°为主,而在测点密集的小江断裂带、红河断裂带北段等区域,其场源分辨能力达0.25°×0.25°.研究结果能提供高精度的陆地时变重力数据,优化测网布局,且有助于更好地研究地震重力监测、地壳垂直运动、地下水变化和地球内部物质运移等地球物理学问题.