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祁连山中部地壳各向异性研究:来自远震接收函数的证据

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地学前缘 2022年第4期29卷 265-277页

作者：周鹏哲高锐叶卓中山大学地球科学与工程学院广东广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519080 中国地质科学院地球深部探测中心北京100037

青藏高原的隆升由印度-欧亚板块的碰撞而驱动,其生长演化,特别是从内到外的扩展机制仍尚存争议。祁连山地处青藏高原向东北扩展的前缘位置,其地壳结构与各向异性对于理解青藏高原向北扩展的生长机制具有重要意义。祁连山中部是青藏高原... 详细信息

青藏高原的隆升由印度-欧亚板块的碰撞而驱动,其生长演化,特别是从内到外的扩展机制仍尚存争议。祁连山地处青藏高原向东北扩展的前缘位置,其地壳结构与各向异性对于理解青藏高原向北扩展的生长机制具有重要意义。祁连山中部是青藏高原东北缘地壳遭受挤压强烈变形的区域,已有的研究已经揭示出地壳内部非耦合不均匀变形的几何行为,揭露其对应机制是亟待探索的前沿科学问题。此前该区域的各向异性研究大多基于面状台网数据,台站间距大,无法反映横跨祁连山地壳各向异性的精细变化。为此,本研究选用一条密集线性地震台阵,使用H-κ-c叠加方法,得到了横过祁连山中部的地壳厚度,泊松比以及地壳各向异性的横向变化。结果显示,在中祁连以及南祁连北部地壳厚度最大,平均泊松比最低,反映了地壳加厚过程中铁镁质下地壳的丢失以及长英质中上地壳的水平缩短。此外,偏长英质成分的泊松比值也不支持地壳流在该区域存在。在祁连山内部,地壳各向异性快波的偏振方向与地壳向外扩展方向一致,而与地幔各向异性快波方向近垂直,揭示了壳幔变形可能是解耦的。而在地壳较薄的南祁连和北祁连南部区域,快波方向与古缝合线的走向一致,说明早古生代的构造格局仍对现今的祁连山缩短隆升产生影响。

关键词：祁连山地壳各向异性接收函数 H-κ-c叠加

安宁河—则木河断裂带及邻区中上地壳各向异性及其含义

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地球物理学报 2023年第11期66卷 4533-4551页

作者：刘庚吴晶周聪倪泰山魏梦怡王松中国地震局第二监测中心西安710054 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 云南省红河州地震局云南蒙自661199 四川省地震局成都地震监测中心站成都611730

本文采用剪切波分裂分析方法,使用安宁河—则木河断裂带及邻区的42个流动和固定地震台站2013年1月到2019年12月的近震波形记录,获得了各个台站的剪切波分裂参数结果.由于区域主压应力场以及局部地质构造的影响,该区快波偏振方向的空间... 详细信息

本文采用剪切波分裂分析方法,使用安宁河—则木河断裂带及邻区的42个流动和固定地震台站2013年1月到2019年12月的近震波形记录,获得了各个台站的剪切波分裂参数结果.由于区域主压应力场以及局部地质构造的影响,该区快波偏振方向的空间分布具有明显的分区特征:以冕宁为界,安宁河北段石棉—冕宁段周边表现出NW-SE快波优势偏振方向,与华南地块主压应力方向一致,表明区域应力场对中上地壳各向异性起主要约束作用;安宁河南段冕宁—西昌段周边表现出差异性的局部快波优势偏振方向,为NE-SW,与其他区域明显不同,揭示了该区具有局部构造特征和应力环境;则木河断裂带北段快波优势偏振方向与安宁河北段优势偏振方向一致,为NW-SE向,表明区域最大主压应力方向的优势作用.安宁河北段的石棉—冕宁段附近台站,在康定MS6.4和石棉MS4.5地震前后,快波偏振方向均有变化,暗示中上地壳各向异性特征受到地震应力积累与释放过程的影响.此外,位于安宁河断裂和则木河断裂交界处的西昌地区(XC27台),既是构造交汇区,也是各向异性特征分段的边界,具有最大的慢波时间延迟,说明该区构造复杂、各向异性程度最强,值得关注;木里县(MLI台)、普格县(PGE台)、鲜水河断裂和龙门山断裂交汇处(HCP台)以及美姑县(XC36台)均具有较高的慢波时间延迟,且快波偏振方向与周围台站不同,考虑到这些台站位于断裂带交汇或分段的端部,亦是值得关注的地方.

关键词：安宁河-则木河断裂带地壳各向异性剪切波分裂主压应力

基于密集流动地震台网资料研究古冶-滦县地区上地壳各向异性

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基于密集流动地震台网资料研究古冶-滦县地区上地壳各向异性

作者：李枭防灾科技学院

学位级别：硕士

在地壳中广泛存在的微裂隙,是地壳各向异性的主要来源。剪切波对各向异性环境极为敏感,分析剪切波分裂是研究地球介质各向异性的重要手段之一。当剪切波通过地球内部各向异性介质时会发生分裂,通过计算剪切波分裂参数便可以研究地壳介... 详细信息

在地壳中广泛存在的微裂隙,是地壳各向异性的主要来源。剪切波对各向异性环境极为敏感,分析剪切波分裂是研究地球介质各向异性的重要手段之一。当剪切波通过地球内部各向异性介质时会发生分裂,通过计算剪切波分裂参数便可以研究地壳介质各向异性。地壳介质各向异性结果不仅可以反映原地地壳应力环境和区域构造特征,对研究断裂活动性及破碎程度也具有重要意义。古冶-滦县地区位于华北平原北部,地处冀渤坳陷和阴山-燕山断裂褶皱带的结合处。自唐山地区发生7.8级地震以来,古冶-滦县地区一直为唐山地震的余震频发区。该地区断裂和地质构造十分复杂,这些断裂的破碎程度有哪些差异?1976年的唐山地震序列是否改变了此处的应力场?这些问题都是地震学家所关心的问题。本文使用在古冶-滦县地区布设的密集流动地震台网2020年8月-2021年7月近一年所记录的波形数据,采用剪切波分裂原理对古冶-滦县地区上地壳各向异性进行研究来揭示这些问题。得到以下结论:(1)古冶-滦县地区快剪切波平均偏振方向为NE86.2°±27.8°,慢剪切波平均时间延迟为2.37±1.25ms/km。快剪切波偏振第一优势方向为ENE向,与区域背景主压应力方向一致;第二优势方向为NE向,该方向揭示了研究区域断裂主要以NE向为发育的构造意义。(2)唐山断裂带附近台站快剪切波偏振方向均显示出NE向的第二优势方向,与断裂带走向一致。断裂带附近台站慢剪切波时间延迟较高,各台站时间延迟较均匀,表明区域各向异性程度较强,断裂沿NE向破碎程度较强且破碎均匀。(3)滦县-乐亭断裂和卢龙断裂附近台站快剪切波偏振方向显示出复杂性,表明两条活动断裂的交汇在地壳内部产生了复杂的地壳破裂裂隙结构。断裂附近台站慢剪切波时间延迟较高,各台站时间延迟差异较大,表明区域各向异性和断裂破碎程度较强,且破碎不均匀。(4)丰台-野鸡坨断裂和榛子镇断裂附近台站快剪切波偏振方向与区域主压应力方向接近,慢剪切波时间延迟最小,表明断裂对其附近台站快剪切波偏振方向影响不大,区域各向异性和断裂破碎程度较弱,断裂内部裂隙可能存在愈合的现象。此外,本文还针对1976年唐山Ms7.8地震后在断裂上出现的尖端效应是否对唐山断裂带北段应力场产生了影响作出了讨论,认为唐山断裂带北段应力场并没有发生改变。本研究结果不仅反映了断裂分布的复杂程度与地壳各向异性的关系,还揭示了地壳各向异性在不同破碎程度断裂上的差异。

关键词：古冶-滦县地区地壳各向异性剪切波分裂构造应力断裂破碎程度

鄂尔多斯块体北缘与西缘地区地壳各向异性特征

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地球物理学报 2020年第6期63卷 2230-2247页

作者：张晖高原石玉涛陈安国翟浩魏建民内蒙古自治区地震局呼和浩特010010 中国地震局地震预测研究所北京100036

本研究使用内蒙古自治区数字测震台网2010年1月至2017年10月区域小地震的波形记录资料,采用SAM方法,进行了地壳剪切波分裂的分析,得到鄂尔多斯块体北缘与西缘地区地壳介质地震各向异性的初步研究结果.根据15个台站161个有效地震记录的分... 详细信息

本研究使用内蒙古自治区数字测震台网2010年1月至2017年10月区域小地震的波形记录资料,采用SAM方法,进行了地壳剪切波分裂的分析,得到鄂尔多斯块体北缘与西缘地区地壳介质地震各向异性的初步研究结果.根据15个台站161个有效地震记录的分析,鄂尔多斯块体北缘与西缘地区的快剪切波平均偏振方向为NE44.4°±38.4°,慢剪切波平均时间延迟为1.7±1.6ms·km^-1.研究区域的快剪切波偏振显示出两个优势方向,一个是NE方向,另一个是近NS方向.区内的逆冲凸起与走滑正倾断层构造对剪切波分裂产生了直接的影响,造成了剪切波分裂参数的复杂分布,反映了剪切波分裂参数受到区域应力和构造共同作用的影响.鄂尔多斯块体北缘的快波偏振特征有NE和近NS两个优势偏振方向,其东区与西区的快剪切波偏振表现出明显不同的特征.东区的第一快剪切波优势偏振方向为NE,第二快剪切波优势偏振方向为近NS;西区的第一快剪切波优势偏振方向为近EW,第二快剪切波优势偏振方向为近NS.鄂尔多斯块体北缘的区域背景主压应力方向可能总体上为近NS方向,但空间分布有差异,东区NE方向的优势偏振与西区近EW方向的优势偏振更可能反映了断裂与构造的影响.鄂尔多斯块体西缘的快剪切波偏振特征显示出非常清楚的NE向的优势偏振方向,近NS向的优势偏振方向则不太明显,反映出该地区复杂构造对各向异性分布的影响.慢波时间延迟呈现出西低东高的特点,时间延迟的高值出现在鄂尔多斯块体北缘的东部,时间延迟的这种西低东高的各向异性强度变化,可能反映了区域构造活动西强东弱的特性.

关键词：鄂尔多斯块体地壳各向异性剪切波分裂

青藏高原东南缘三江地区上地壳各向异性初步研究

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地球物理学报 2020年第3期63卷 1104-1116页

作者：吴鹏高原陈安国石玉涛中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所(地震预测重点实验室) 北京100036 河北省地震局邯郸中心台河北邯郸056001 河北省地震局测震专业仪器系统检测评估与观测场地遴选创新团队石家庄050021

三江地区位于青藏高原东南缘,川滇菱形块体的西侧.受陆-陆板块碰撞作用的影响,构造活动强烈,地震活动频繁.为研究该区的应力环境、构造特征及二者间的关系,本文使用三江流动线性地震台阵SL-Array(2016-12—2017-05)和国家固定地震台网(2... 详细信息

三江地区位于青藏高原东南缘,川滇菱形块体的西侧.受陆-陆板块碰撞作用的影响,构造活动强烈,地震活动频繁.为研究该区的应力环境、构造特征及二者间的关系,本文使用三江流动线性地震台阵SL-Array(2016-12—2017-05)和国家固定地震台网(2015-01—2017-12)记录到的地震波形资料,运用剪切波分裂分析技术研究三江地区上地壳各向异性研究.计算得到该区域快剪切波优势偏振方向为NNW向,与区域主压应力方向一致.结果显示各向异性特征有分区性,以维西—乔后断裂和小金河—丽江断裂为界,将线性台阵划分为A、B和C三个区域.A区快波优势偏振方向表现出与区域主压应力方向的一致性.B区局部构造复杂,快波优势偏振方向表现为近NS向.C区结果比较离散,无明显快波优势方向.自西向东,研究区域快波优势偏振方向表现为NNW至近NS向的变化趋势.计算得到研究区域慢剪切波时间延迟为2.8±1.7 ms·km^-1,其中B区最大,A区最小,反映了该区地壳介质各向异性强度的不均匀分布,也揭示了区域构造复杂程度与地震各向异性强度的关系.

关键词：青藏高原东南缘三江地区地壳各向异性剪切波分裂

按方位叠加接收函数分析青藏高原东南缘的地壳各向异性

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地球物理学报 2017年第12期60卷 4537-4556页

作者：韩明李建有徐晓雅胡家富云南大学地球物理系昆明650091 昆明南方地球物理技术开发有限公司昆明650231

在各向异性地壳中,来自Moho的P-to-S转换波(Pms)的到时不仅取决于入射角和地壳厚度,而且还随地震事件方位角而变化.地处青藏高原东南缘的川滇地区,地壳变形十分强烈.本文利用川滇地区的108个固定台站记录的远震三分量地震波形数据提取... 详细信息

在各向异性地壳中,来自Moho的P-to-S转换波(Pms)的到时不仅取决于入射角和地壳厚度,而且还随地震事件方位角而变化.地处青藏高原东南缘的川滇地区,地壳变形十分强烈.本文利用川滇地区的108个固定台站记录的远震三分量地震波形数据提取台站下方的P波接收函数,并把接收函数被校正到了同一参考震中距处(例如67°).然后按后方位角10°为间隔将接收函数叠加成一道信号以增强信噪比,并从叠加信号里拾取不同后方位角对应的Pms相的观测到时.在快波极化方向和分裂时间构成的解的平面上,能使观测到时与理论到时之差最小的点即为所求的分裂参数的位置.合成地震图和实际观测数据的实验表明,这个方法不但稳定性较好,而且误差估计也较小.我们从108个台中获得了96个Pms相的分裂参数,结果表明,川滇地区地壳各向异性十分强烈,Pms相分裂时间在0.05s±0.06s到1.27s±0.10s之间,平均值为0.54s±0.12s.地壳各向异性的快波极化方向与地表GPS速度场的差异性表明,印支块体的上下地壳之间是解耦的,而川滇菱形块体北部、松藩—甘孜和四川盆地的上下地壳之间是耦合的.然而,川滇菱形块体南部,地壳变形主要受控于小江断裂和金沙江—红河断裂.

关键词： P波接收函数地壳各向异性 Pms相分裂方位叠加青藏高原东南缘

青藏高原东北缘甘东南地区地壳各向异性特征及构造意义

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地球物理学报 2019年第9期62卷 3340-3353页

作者：邵若潼沈旭章张元生中国地震局兰州地震研究所兰州730000 中山大学地球科学与工程学院广州510275

本文利用径向和切向接收函数确定地壳各向异性的方法,处理了布设在青藏高原东北缘甘东南地区、横跨西秦岭北缘等断裂的24个密集宽频带流动台站远震资料,得到了研究区地壳各向异性特征.结果显示,平均快波方向呈现NW-SE、NWW-SEE及NNW-SSE... 详细信息

本文利用径向和切向接收函数确定地壳各向异性的方法,处理了布设在青藏高原东北缘甘东南地区、横跨西秦岭北缘等断裂的24个密集宽频带流动台站远震资料,得到了研究区地壳各向异性特征.结果显示,平均快波方向呈现NW-SE、NWW-SEE及NNW-SSE,平均分裂时间0.56s.甘东南中部及北部地区快波方向与GPS速度方向、前人利用XKS波分裂获取的快波方向及该地区断层展布方向基本一致,说明该地区壳幔运动可能是耦合的.同时研究区南部少数台站快波方向呈现NNW-SSE,与断裂方向及GPS速度方向有一定夹角,表明台站下方壳幔运动可能是解耦的.全区快波方向自北向南由近E-W逐渐转变为NW-SE,最后变为NNW-SSE.据此推测地壳在该区的变形挤压有顺时针方向旋转的趋势,这与该区块体挤压应力方向一致.

关键词：地壳各向异性 Ps震相接收函数 T分量接收函数加权叠加

利用中国地震科学台阵研究青藏高原东南缘地壳各向异性:第一期观测资料的剪切波分裂特征

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地球物理学报 2015年第11期58卷 4079-4091页

作者：太龄雪高原刘庚肖卓中国地震局地震预测研究所北京100036

中国地震科学台阵第一期(2011—2013年)布设在南北地震带南段,本研究利用中国地震科学台阵布设在云南及相邻地区的部分流动台站记录到的2011年6月至2013年3月的数字地震波形资料,开展地壳各向异性分析.本文使用剪切波分裂系统分析方法(... 详细信息

中国地震科学台阵第一期(2011—2013年)布设在南北地震带南段,本研究利用中国地震科学台阵布设在云南及相邻地区的部分流动台站记录到的2011年6月至2013年3月的数字地震波形资料,开展地壳各向异性分析.本文使用剪切波分裂系统分析方法(SAM方法),获得了研究区内67个台站的剪切波分裂参数.研究结果表明,受到云南及周边地区复杂的构造、应力环境和纵横交错的断裂分布的影响,该地区快剪切波偏振方向(PAZ)整体上显示出NNE向和NE向的优势取向,但在空间分布上比较复杂,虽然大部分台站的PAZ与构造应力场方向一致,但部分断裂附近台站的PAZ受到断裂的影响.结果显示,本研究区内不同区域的PAZ有一定差异性.本研究划分了5个子区,西部3个不同区域的PAZ从北到南分别为NNW向、近N-S向和NE向,有顺时针旋转的趋势,而东部的2个区域PAZ分别为NEE向和NNW向.研究证实,青藏东南缘地区的地壳各向异性空间分布虽然非常复杂,但大体上与区域内的主压应力的方向和断裂分布相关.

关键词：青藏高原东南缘地壳各向异性剪切波分裂快剪切波偏振方向(PAZ) 慢剪切波时间延迟(δt) 主压应力中国地震科学台阵

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青藏高原东北缘地壳各向异性的构造含义

地球物理学报 2015年第11期58卷 4092-4105页

作者：郭桂红张智程建武董治平闫建萍马亚维西部灾害与环境力学教育部重点实验室&兰州大学兰州730000 兰州地球物理国家野外科学观测研究站兰州730000 广西隐伏金属矿产勘查重点实验室桂林理工大学地球科学学院桂林541004 中国地震局兰州地震研究所兰州730000 地质科学与矿产资源学院&兰州大学兰州730000

青藏高原东北缘记录了印度—欧亚大陆板块碰撞和汇聚的远场效应,且仍正处于侧向生长阶段.而地壳各向异性则反映了高原地壳的形变特征.为此,本文主要利用甘肃数字地震台网(2001年1月—2010年10月)波形记录资料,采用SAM方法进行剪切波分... 详细信息

青藏高原东北缘记录了印度—欧亚大陆板块碰撞和汇聚的远场效应,且仍正处于侧向生长阶段.而地壳各向异性则反映了高原地壳的形变特征.为此,本文主要利用甘肃数字地震台网(2001年1月—2010年10月)波形记录资料,采用SAM方法进行剪切波分裂研究,得到青藏高原东北缘地壳各向异性的平均剪切波分裂参数及剩余地震各向异性参数,两个参数分别反映了区域构造和应力场特征及局部构造和局部断裂特征.研究结果表明:快剪切波2个优势偏振方向分别为NE47.72°±21.83°和121.65°±22.07°,慢剪切波平均时间延迟为2.63±1.31ms·km-1.快剪切波平均偏振方向反映了该区域的水平主压应力方向,快剪切波偏振方向的第二优势取向揭示了NWW的局部构造意义,表明应力环境受本区NWW深大断裂带的影响.各个台站的剩余快剪切波偏振方向的优势取向与断裂走向一致,表明活动断裂控制着剩余快剪切波偏振方向.剩余慢剪切波时间延迟变化反映了断裂引起地震各向异性程度,形变具有区域特征.

关键词：青藏高原东北缘地壳各向异性剪切波分裂区域应力局部断裂