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分形应力对设定地震构建的影响——以郯庐断裂带为例

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中国科学：地球科学 2024年第5期54卷 1714-1724页

作者：胡峰姚华建余厚云卢泽昱侯杰议罗松邵志刚陈晓非中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站合肥230026 南方科学技术大学地球与空间科学系深圳518055 中国地震局地震预测研究所北京100036

郯庐断裂带作为我国东部著名的深大断裂带,沿途经过安徽、江苏、山东,并进入我国东北,提高其断层附近的地震危险性认识至关重要.本文选择郯庐断裂带新沂-泗洪段7.5级潜在震源区,开展设定地震模拟.根据板内大地震统计规律约束断层破裂长... 详细信息

郯庐断裂带作为我国东部著名的深大断裂带,沿途经过安徽、江苏、山东,并进入我国东北,提高其断层附近的地震危险性认识至关重要.本文选择郯庐断裂带新沂-泗洪段7.5级潜在震源区,开展设定地震模拟.根据板内大地震统计规律约束断层破裂长度和宽度,设定随深度变化的背景正应力,通过调整初始剪切应力找到符合设定地震震级的应力条件.考虑到这里7.5级的设定地震破裂长度长达120km,对比了水平均匀应力模型和自相似分形应力扰动模型,发现水平均匀应力模型对应的震源时间函数类似Haskell模型结果,而添加自相似分形应力扰动后则更符合实际地震情景.对比了四种不同应力条件下的动态破裂模型和地表震动场,发现自相似函数特征长度越短,对应应力非均匀程度越高;而对于震中在宿迁附近的7.5级地震,震中以北的新沂-郯城处在9度烈度区,受断层北侧宿迁附近低速区和峰值滑移速率影响,北侧震动较南侧更强.对于研究区域内可以根据需要选择相应台站进行反应谱分析,提高抗震设防能力.

关键词：设定地震分形应力郯庐断裂带动态破裂地表震动

密集台阵背景噪声成像揭示郯庐断裂带潍坊段地壳浅层速度结构及变形特征

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地球物理学报 2023年第2期66卷 558-575页

作者：靳佳琪罗松姚华建田晓峰中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学技术大学蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽蒙城230026 中国地震局地球物理勘探中心郑州450003

郯庐断裂带是中国东部最重要的一条走滑断裂带,历史上发生过多次破坏性大地震,而潍坊段(沂沭断裂带北部)有历史记录的地震较少,未来发生大地震的可能性尚不清楚.因此,研究潍坊段地壳浅层精细结构,将对该地区的地震危险性评估提供重要的... 详细信息

郯庐断裂带是中国东部最重要的一条走滑断裂带,历史上发生过多次破坏性大地震,而潍坊段(沂沭断裂带北部)有历史记录的地震较少,未来发生大地震的可能性尚不清楚.因此,研究潍坊段地壳浅层精细结构,将对该地区的地震危险性评估提供重要的参考模型,同时也将有助于深入了解郯庐断裂带潍坊段的动力学过程.我们利用302个短周期流动台站组成的密集台阵在2017年8-10月期间记录的垂向分量连续背景噪声数据,通过预处理、计算噪声互相关函数、手动提取频散曲线并进行质量控制,共得到17614条0.6~6 s周期的Rayleigh波相速度频散曲线.然后基于面波直接成像法反演了该区域地下0~7.5 km的三维各向同性和方位各向异性横波速度模型.研究结果显示,断裂带东边界条带状低速异常从近地表延续至地下4 km深度,表现出明显的高低速异常过渡的构造边界特征.地壳浅部的速度结构与地表构造单元一致性较好,其中凹陷区和隆起区分别显示低速和高速异常.0~4 km深度的快波方向主要为NNE向和NE向,且集中分布在低速异常区,可能与断裂带的左旋走滑有关.4~7.5 km深度,研究区出现大范围的NEE向和近EW向快波方向,可能与白垩世地壳NWW-SEE向伸展变形和现今华北地区最大主压应力场(NEE-SWW向和近EW向)的共同作用有关.潍坊凹陷处0~4 km呈现特殊的环绕凹陷边界的“圆环状”快波方向,可能与新生代岩浆活动形成的熔岩沿凹陷边界溢流和断裂带受EW向挤压作用而发生右行平移有关.

关键词：郯庐断裂带沂沭断裂带背景噪声成像地壳浅层结构方位各向异性变形

2021年5月漾濞M_(S)6.4地震序列发震机理的应力分析

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地球物理学报 2023年第4期66卷 1448-1459页

作者：李振月李俊伦姚华建王宝善中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站合肥230026 中国地震局地球物理研究所北京100081

为了从应力的角度解释2021年5月漾濞M_(S)6.4地震序列的发震机理,本文开展了包括刻画断层结构,反演震源区应力场,研究应力场对断层的加载作用以及地震序列中较大地震对断层活动的库仑应力影响等4个方面的研究,具体的认识为,(1)相比于前... 详细信息

为了从应力的角度解释2021年5月漾濞M_(S)6.4地震序列的发震机理,本文开展了包括刻画断层结构,反演震源区应力场,研究应力场对断层的加载作用以及地震序列中较大地震对断层活动的库仑应力影响等4个方面的研究,具体的认识为,(1)相比于前人工作中利用区域台阵定位结果刻画的断层结构,结合布设在漾濞震源区的实时地震监测台阵捕捉的7905个余震位置和沿断层均匀分布的16个M3.5以上地震的震源机制,我们刻画了漾濞地震序列发震断层的精细结构:漾濞地震序列最主要的特征为NW向和NE向两组断层共同破裂,NW向断层为右旋走滑破裂,NE向断层为左旋走滑破裂;(2)利用震源区1°×1°范围内的90个历史震源机制反演了震源区的背景应力场,得到震源区为近南北向水平挤压,东西向水平拉张的走滑型应力状态,应力方位的不确定度很小,而主应力相对大小(R)的不确定度很大,为0.2~0.8;(3)分析了漾濞地震序列两组发震断层的稳定性,发现两组发震断层均为应力场作用下最易失稳的断层.此外,发生在两组断层上地震的震源机制分别与两个最易失稳断层的震源机制相似,说明了背景应力对断层行为的控制作用;(4)两组断层都在失稳的边缘,任一组断层上的较强地震活动产生的应力扰动都可能推动另一组断层造成失稳,因此两组断层的活动存在着复杂的相互影响,我们对此亦进行了库仑应力的计算和验证.

关键词：漾濞地震序列震源机制应力断层稳定性应力触发

从地球内部到空间环境的综合地球物理观测与科学研究

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中国科学院院刊 2022年第6期37卷 846-855页

作者：姚华建薛向辉王宝善黄显良吴华章安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站蒙城233500 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 安徽省地震局合肥230071

安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站的主要任务是开展地震、重力、形变、电磁等多种固体地球物理观测与研究,以及开展中高层大气和电离层多物理量的近地空间环境观测与研究。地球内部到外部空间的综合地球物理观测对认识地球本体... 详细信息

安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站的主要任务是开展地震、重力、形变、电磁等多种固体地球物理观测与研究,以及开展中高层大气和电离层多物理量的近地空间环境观测与研究。地球内部到外部空间的综合地球物理观测对认识地球本体和近地空间环境的结构、形成与演化,以及各种自然灾害的孕育发生规律及预警和预报具有非常重要的意义。通过不同尺度地球物理台阵观测资料,获得了郯庐—大别构造带多尺度结构、变形和孕震构造特征。基于近地空间环境观测数据,揭示了中高层大气与电离层的精细结构和变化机制。这些研究为区域地震监测和地震灾害研究、近地空间环境监测和空间灾害研究等提供了重要的基础。

关键词：地球内部地球空间环境郯庐—大别构造带中高层大气电离层

基于邻域算法的瑞利面波垂直-水平振幅比及频散曲线联合反演及应用

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地球物理学报 2016年第3期59卷 959-971页

作者：袁艺姚华建秦岩中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室合肥230026 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽亳州233527

瑞利面波垂直-水平振幅比(或ZH振幅比)是一个随频率变化的函数,对于台站下方浅层地壳结构非常敏感,且具有和频散资料不同的深度敏感核,是传统频散反演方法的一个很好的补充,从而可以将基阶瑞利面波的ZH振幅比和面波频散数据联合起来更... 详细信息

瑞利面波垂直-水平振幅比(或ZH振幅比)是一个随频率变化的函数,对于台站下方浅层地壳结构非常敏感,且具有和频散资料不同的深度敏感核,是传统频散反演方法的一个很好的补充,从而可以将基阶瑞利面波的ZH振幅比和面波频散数据联合起来更好地反演获得观测台站下方的速度结构.本文提出了基于邻域算法的面波频散曲线与ZH振幅比联合反演方法,我们进行了基于理论模型的模拟测试,证明了联合反演是一种更为可靠的反演方法,且能更好地约束浅层地壳结构.相比于频散曲线单独反演,联合反演不仅可以精确反演获得地壳的Vs结构,对分层地壳的Vp/Vs也能很好地约束.然后我们将联合反演算法应用于实际测量数据,获得了中国西南昆明台(KMI)下方更为准确的地壳横波速度结构及Vp/Vs模型.

关键词：联合反演邻域算法瑞利面波相速度频散 ZH振幅比地壳结构

用压缩感知方法研究大地震的破裂过程——方法与研究进展

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中国科学技术大学学报 2013年第11期43卷 907-921页

作者：姚华建中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室蒙城地球物理国家野外科学观测研究站

通过观测方法来研究大地震的破裂过程是认识地震破裂物理规律最重要的手段之一.本文较为详细地介绍了基于稀疏反演理论的压缩感知方法及其在研究大地震破裂过程中不同频率能量释放的时空分布中的应用,着重介绍了采用压缩感知算法所获得... 详细信息

通过观测方法来研究大地震的破裂过程是认识地震破裂物理规律最重要的手段之一.本文较为详细地介绍了基于稀疏反演理论的压缩感知方法及其在研究大地震破裂过程中不同频率能量释放的时空分布中的应用,着重介绍了采用压缩感知算法所获得的俯冲带特大逆冲型地震与频率及深度相关的能量释放过程,并讨论了该过程与随深度变化的同震断层滑移量和早期余震分布之间的关系.这为认识俯冲板块表面随深度变化的摩擦性质和俯冲带大地震的破裂规律提供了重要的观测结果.最后本文讨论了通过观测手段研究大地震破裂过程的现状和未来,并展望了压缩感知算法在研究地震破裂能量释放及其他地震学和地球物理学领域中的应用.

关键词：地震破裂过程压缩感知算法地震能量释放俯冲带逆冲大地震

郯庐断裂带庐江至肥东段浅层地壳方位各向异性结构研究

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郯庐断裂带庐江至肥东段浅层地壳方位各向异性结构研究

鲜水河断裂带八美-康定段精细速度结构及强震孕震环境

2022年中国地球科学联合学术年会

作者：李成姚华建安徽理工大学中国科学技术大学

郯庐断裂带是贯穿中国东部的深大断裂,它的构造活动与整个中国东部人类的生存和安全发展息息相关。针对郯庐断裂带庐江至肥东段上地壳方位各向异性结构仍不清晰的问题,本项目使用沿郯庐断裂带庐江至肥东段约300个流动密集地震台站的连...

郯庐断裂带是贯穿中国东部的深大断裂,它的构造活动与整个中国东部人类的生存和安全发展息息相关。针对郯庐断裂带庐江至肥东段上地壳方位各向异性结构仍不清晰的问题,本项目使用沿郯庐断裂带庐江至肥东段约300个流动密集地震台站的连续背景噪声信号和频散数据,提取了面波群速度和相速度频散曲线,使用深度上方位各向异性的直接反演方法,构建庐江至肥东段的上地壳从地表至地下3km深度的精细三维横波速度结构和方位各向异性结构模型。

关键词：

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国科学:地球科学 2023年第9期53卷 1982-2001页

作者：赵艳李俊伦徐健姚华建朱高华杨宏峰张金玉鲁人齐中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室合肥230026 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室青岛266071 香港中文大学地球系统科学系中国香港999077 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

2022年9月5日鲜水河断裂带康定-磨西段发生了泸定MS6.8地震,造成了较为重大的人员伤亡.鲜水河断裂带八美-康定段距此次泸定地震震中仅数十公里,历史上多次发生中强地震,是川滇菱形块体东边界的重点危险区之一.因此,详细研究该区域的强... 详细信息

2022年9月5日鲜水河断裂带康定-磨西段发生了泸定MS6.8地震,造成了较为重大的人员伤亡.鲜水河断裂带八美-康定段距此次泸定地震震中仅数十公里,历史上多次发生中强地震,是川滇菱形块体东边界的重点危险区之一.因此,详细研究该区域的强震孕震环境以及泸定地震对该区域的影响具有重要意义.2022年7~8月,本研究在该区域布设了由200余个短周期地震仪组成的密集台阵,利用收集的30余天数据开展了高分辨率的地震背景噪声面波成像,获得了台阵区域地壳浅部8km深度之上的高分辨率三维横波速度结构模型.主要结果表明:(1)鲜水河断裂带八美-康定段整体呈条带状低速异常特征,反映了鲜水河断裂作为川滇菱形块体边界的热剪切走滑运动的特征;折多塘断裂及南色拉哈断裂之间的折多山岩体低速异常特征突出,可能是折多山深部存在岩浆热源以及折多山近期的快速隆升共同作用导致局部高温异常的结果.(2)在八美段中古区域附近4km以深存在一个约10km宽的高速异常体,对应了历史中强震的空区,表明了该块体对中强震破裂起到一定的阻碍作用.(3)八美-康定段沿鲜水河断裂带的速度结构差异性表明了该地区的温度差异性,揭示了八美段和康定段孕震强度存在差异的原因;色拉哈断裂、折多塘断裂分布在高低速交界处,具备强震风险性.(4)库仑应力计算表明泸定地震对该区域形成了较为显著的应力加载,可能缩短南色拉哈断裂、折多塘断裂及鲜水河雪门坎段的孕震周期,对穿过该区域的川藏铁路构成潜在威胁.

关键词：鲜水河断裂带八美-康定段泸定地震密集台阵背景噪声成像中强震孕震环境

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宁夏石嘴山震群的微震匹配定位及其发震构造

地震地质 2017年第4期39卷 735-753页

作者：曾宪伟姚华建莘海亮宁夏回族自治区地震局银川750001 中国科学技术大学地球与空间科学学院地震与地球内部物理实验室合肥230026 中国地震局地球物理勘探中心郑州450002

采用新发展的匹配定位(M&L)方法检测与定位2014年2月28日宁夏石嘴山M_L4.4震群地震目录中遗漏的微小地震事件,共检测定位34次地震,是宁夏台网定位地震数目(13次)的近3倍;地震数明显增多,地震目录完整性明显改善,为更科学合理地研究震群... 详细信息

采用新发展的匹配定位(M&L)方法检测与定位2014年2月28日宁夏石嘴山M_L4.4震群地震目录中遗漏的微小地震事件,共检测定位34次地震,是宁夏台网定位地震数目(13次)的近3倍;地震数明显增多,地震目录完整性明显改善,为更科学合理地研究震群活动过程和发震构造提供了可能。利用CAP方法反演得到的主震最佳双力偶解为节面Ⅰ:走向354°,倾角70°,滑动角166°;节面Ⅱ:走向89°,倾角77°,滑动角21°;矩震级为M_W3.9;震源以走滑错动为主带有少量逆冲分量。结合主震双差定位结果和震源机制最佳拟合深度,认为主震深度为7~8km,属于浅源地震。结合银川盆地深地震三维成像研究成果,认为主震及最大余震发生于上地壳内的可能性较大,其余地震则主要发生于沉积层底部或者是上地壳结晶基底的顶部。震群活动时空演化图像显示,震群整体分布呈现近SN向展布,余震主要集中于主震以北区域,并呈现较明显的由南向北逐步延伸的态势,随着余震向北发展震源由深部向浅部迁移。地震深度剖面投影图像及主震震源机制解结果均显示发震断层E倾,倾角较大,表明石嘴山震群发生于贺兰山东麓断裂的可能性较大。地震地表投影图像显示震中分布延展至贺兰山东麓断裂北端终止点以北,由此推测贺兰山东麓断裂存在继续向北延伸的可能。

关键词：匹配定位双差定位震源深度石嘴山震群发震构造