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青藏高原东南缘上地壳晚新生代构造变形综述

地球科学 2024年第2期49卷 480-499页

作者：计昊旻任治坤刘金瑞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 中国地震局地质研究所活动构造与火山实验室北京100029

青藏高原东南缘是检验青藏高原演化模型的理想实验场,也是全球地震活动最为频繁的地区之一.综述了青藏高原东南缘主要活动断裂十年和万年尺度的滑动习性研究和百年时间尺度区域地震活动分布,结合前人总结的百万年时间尺度的年代学研究,... 详细信息

青藏高原东南缘是检验青藏高原演化模型的理想实验场,也是全球地震活动最为频繁的地区之一.综述了青藏高原东南缘主要活动断裂十年和万年尺度的滑动习性研究和百年时间尺度区域地震活动分布,结合前人总结的百万年时间尺度的年代学研究,认为自中新世中晚期以来,青藏高原内部物质逐渐向东流出,受四川盆地阻挡,转而向东南缘地区作顺时针旋转运动,至晚第四纪时期,东南缘地区上地壳变形已由原本集中分布在大型走滑边界断裂和逆冲褶皱带转变为弥散式分布至区内次级断裂,形成了以鲜水河-小江断裂带和实皆断裂带为边界,围绕喜马拉雅东构造结作顺时针旋转的运动学特征.据此青藏高原东南缘变形可划分为两阶段,中新世早期及以前变形集中在大型边界断裂,符合刚性块体变形,至晚第四纪时期转为弥散式连续变形.基于水平滑动速率和地震活动性对比,青藏高原东南缘活动断裂可大致分为三级.一级断裂为边界断裂鲜水河-小江断裂带和实皆断裂带,水平滑动速率均≥10 mm/a,曾发生8级及以上地震和连续的7~7.9级强震,是东南缘地区晚第四纪以来一级构造格架;二级断裂往往控制东南缘地区强活动构造单元,水平滑动速率为~3~6 mm/a,通常发生过7~7.9级地震;三级断裂水平滑动速率一般≤2 mm/a,通常发生过7级以下地震,一般规模较小,但数量较多.此外,川滇地块晚第四纪变形特征发生转变,构造运动由原本的沿大型边界走滑断裂运动转变为鲜水河-小江断裂带周缘次级活动地块的旋转、平移和差异隆升.

关键词：青藏高原东南缘上地壳变形特征弥散变形断裂分级天然地震

日本海沟俯冲带海底地震动累积能量参数的条件预测模型

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2729-2743页

作者：张文斌胡进军胡磊中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080

阿里亚斯强度(IA)、累积绝对速度(CAV)和峰值地面加速度(PGA)已被广泛用作地震动强度的评价指标.为了研究海底地震动特征及其能量累积效应,采用日本海沟区域的138次浅地壳地震的2605组三分量记录、125次俯冲板内地震的2669组三分量记录... 详细信息

阿里亚斯强度(IA)、累积绝对速度(CAV)和峰值地面加速度(PGA)已被广泛用作地震动强度的评价指标.为了研究海底地震动特征及其能量累积效应,采用日本海沟区域的138次浅地壳地震的2605组三分量记录、125次俯冲板内地震的2669组三分量记录和267次俯冲板间地震的5693组三分量记录来建立IA-PGA和CAV-PGA条件模型,并研究其对震级(MW)、震源机制、断层距(Rrup)、海水深度(DW)以及剪切波速(VS)等于1.5 km·s^(-1)的深度(D15)等解释变量的潜在依赖性.基于条件模型,建立了海域的IA和CAV地震动预测方程(GMPE).研究结果表明:各个解释变量对条件模型有着不同影响,震级为主要影响因素;震级对海域的能量累积效应影响较大,随着震级增大,能量累积效应越大.通过基于条件模型得到IA和CAV预测模型与现有陆域的IA和CAV模型进行了比较,在相同震级和距离下,海域的能量累积效应要大于陆域.本文提供了海域的从PGA估算IA、CAV的方法,能用于损伤预测和评估、地震预警(EEW)和海啸预警等.

关键词：海域地震动预测方程条件模型阿里亚斯强度累积绝对速度 S-net

2022年泸定M_(S)6.8地震震前区域变形背景及同震形变特征

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地震地质 2024年第3期46卷 645-664页

作者：徐晶季灵运刘传金中国地震局第二监测中心西安710054 地震动力学国家重点实验室中国地震局地质研究所北京100029

文中利用Sentinel-1 SAR影像获取了2022年泸定6.8级地震的震间形变场(2014—2020年)和同震形变场,估算了泸定地震的震间断层滑动速率、闭锁深度和同震滑动分布,分析了此次地震对周边断裂的影响,并进一步探讨泸定地震的发震构造和磨西断... 详细信息

文中利用Sentinel-1 SAR影像获取了2022年泸定6.8级地震的震间形变场(2014—2020年)和同震形变场,估算了泸定地震的震间断层滑动速率、闭锁深度和同震滑动分布,分析了此次地震对周边断裂的影响,并进一步探讨泸定地震的发震构造和磨西断裂及其周边断裂的未来地震发生趋势。震间InSAR形变场及InSAR和GNSS融合的三维形变场结果显示了2022年泸定地震发震断层的长期滑动特征,滑动速率为(5.9±1.8)mm/a,主要表现为剪切变形明显且应变集中的特征,震前磨西断裂存在明显闭锁,具有强震发生背景。同震滑动分布反演结果表明,此次泸定地震是以左旋走滑为主的高倾角走滑地震,最大滑动量可达1.71m,最大滑动位于10km深处。基于文中获得的同震滑动分布计算了同震位错效应引起的断层面上的库仑应力变化,结果显示磨西断裂南段的地震破裂段形成应力影区,而在此次地震中未破裂的北段的库仑应力显著升高,同时,折多塘断裂南东部分、安宁河断裂带石棉—冕宁段北西部分、大凉山断裂竹马段南东部分和公益海段南东部分的断层面库仑应力显著增加。2022年泸定地震的发震构造为鲜水河断裂带的磨西断裂,此次泸定地震的发生并没有完全降低鲜水河断裂带的地震风险,仍需重点关注磨西断裂未破裂段及其周边具有大地震发生背景的强震破裂空段。

关键词： 2022年泸定地震鲜水河断裂带震间形变同震滑动分布库仑应力变化地震危险性

瑞利波相速度和椭圆率与远震P波联合反演蒙古中南部地壳高分辨率S波速度结构

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地球物理学报 2024年第1期67卷 89-107页

作者：徐荟吴庆举中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081

利用蒙古中南部台阵记录的连续背景噪声数据、天然地震面波数据和远震P波波形数据,开展瑞利波相速度、椭圆率和远震P波叠加波形的联合反演,建立了蒙古中南部地壳三维S波速度模型.结果显示,蒙古中南部的瑞利波相速度及椭圆率、沉积基底... 详细信息

利用蒙古中南部台阵记录的连续背景噪声数据、天然地震面波数据和远震P波波形数据,开展瑞利波相速度、椭圆率和远震P波叠加波形的联合反演,建立了蒙古中南部地壳三维S波速度模型.结果显示,蒙古中南部的瑞利波相速度及椭圆率、沉积基底深度、莫霍面深度、地壳S波速度在蒙古—鄂霍茨克缝合线和蒙古主构造线南北两侧分布均有明显差异,暗示了这两条缝合线至少为地壳级别的分界.中戈壁火山和Bus-Obo火山在地壳内相互连通,在下地壳存在大面积低速层.我们推测杭盖穹隆上地幔热物质上涌在中戈壁带地壳底部形成岩浆囊,为这两座板内火山活动提供了岩浆来源.

关键词：蒙古中南部 S波速度结构蒙古—鄂霍茨克缝合线蒙古主构造线板内火山

近震体波走时与重力联合反演华北地区地壳上地幔顶部P波速度结构

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1439-1453页

作者：李鑫月石磊李永华中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081

华北是克拉通破坏的典型案例,也是陆内强震活动最为强烈、频繁的地区之一,对该区壳幔速度结构进行研究,可为深化认识克拉通的形成演化、板内强震与火山发生机理等研究提供重要的深部约束.利用202个固定台站、360个流动台站所记录到的天... 详细信息

华北是克拉通破坏的典型案例,也是陆内强震活动最为强烈、频繁的地区之一,对该区壳幔速度结构进行研究,可为深化认识克拉通的形成演化、板内强震与火山发生机理等研究提供重要的深部约束.利用202个固定台站、360个流动台站所记录到的天然地震事件P波资料和实测布格重力异常,采用近震体波走时与重力联合反演方法获得了地壳、上地幔顶部P波速度结构.重力资料的引入不仅对壳幔结构进行了更合理的约束,而且有效提高了浅层和边缘射线分布稀疏区的成像能力.联合成像结果显示,鄂尔多斯地块和华北平原浅层表现为明显的低速异常,可能与其存在厚的松软沉积层有关;鄂尔多斯东部上地壳存在明显的P波高速异常,推测该高速异常与古元古代孔兹岩带的形成有关.大同火山区15~25 km和25~40 km表现为明显的低速异常,且这两个低速层是连通的,推测与地幔热物质上涌导致的多期次岩浆侵位有关.三河—平谷8.0级地震和邢台7.2级地震震源都位于脆性的上地壳,均下伏低速异常,推测在区域动力环境加载作用下,韧性的壳内蠕变导致脆性上地壳岩石中弹性应变能的局部积累,从而引起地震的发生.

关键词：华北地区重力异常近震走时联合成像 P波速度

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利用接收函数研究四川威远地区地壳结构特征

地球物理学报 2024年第7期67卷 2637-2653页

作者：刘嘉栋吴庆举强正阳朱敏中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081

利用在威远地区布设的40台宽频带流动地震仪记录的远震波形数据,提取了径向P波接收函数.接收函数中可以看到清晰的Moho面转换波,并且在此震相之前存在一组正负相间的震相.通过合成测试,判断负震相C2为沉积层基底的PpSs+PsPs震相.通过拾... 详细信息

利用在威远地区布设的40台宽频带流动地震仪记录的远震波形数据,提取了径向P波接收函数.接收函数中可以看到清晰的Moho面转换波,并且在此震相之前存在一组正负相间的震相.通过合成测试,判断负震相C2为沉积层基底的PpSs+PsPs震相.通过拾取C2震相的到时,与建模合成的接收函数进行对比,得到了研究区沉积层厚度的分布.正震相C1可能是沉积层基底PpPs震相或康拉德界面转换波.在这两种情况下,C1震相的到时随射线参数的变化趋势相反,前者表现为负斜率,后者表现为正斜率.利用这一特征,对各台站C1震相的成因进行了分析,威远背斜之外主要为正斜率,推断存在Conrad界面.然后通过H-κ叠加估计了研究区地壳厚度和平均波速比,并使用共转换点(CCP)叠加方法获得了研究区Moho面和壳内界面的起伏形态.结果显示,研究区沉积层厚度在3.0~7.0 km之间,威远背斜较薄,自贡台凹较厚;研究区地壳厚度40.9~49.2 km,平均约44.1 km,整体上表现出背斜区域厚,向斜等区域薄的特征.在背斜之外的区域,Conrad界面埋深大约为19 km.本文推断威远背斜上、下地壳在挤压环境下均发生增厚,上地壳顶部沉积盖层在隆升过程中遭受剥蚀,而下地壳得到了相对完整的保存.研究区波速比横向变化较大,在1.71~1.92之间,平均约1.79,与全球大陆平均值相同.研究区存在两个高波速比区(>1.85),威远背斜东段与李家场褶皱交汇处可能存在小规模的地幔物质上涌;而自贡台凹在受到地壳顶部较厚沉积盖层影响的同时,中下地壳可能受到了川滇块体壳内热物质的影响,使地壳平均波速比明显增高.威远背斜核部和自流井背斜东南区域地壳平均波速比相对较低,其地壳成分可能主要为长英质或中性岩石.

关键词：威远地区地壳厚度波速比 Conrad界面

青藏高原东南缘三维S波速度和径向各向异性及泸定M_(S)6.8和芦山M_(S)7.0地震孕震环境探讨

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地球物理学报 2024年第1期67卷 108-127页

作者：孙回归王兴臣常利军中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081

利用青藏高原东南缘布设的684个流动地震台和150个固定地震台的连续背景噪声波形数据,提取了周期5~50 s的Rayleigh波和Love波相速度频散,并反演获得了该区域下方0~70 km三维S波速度和径向各向异性结构.结果表明:(1)受川滇地块南部高速... 详细信息

利用青藏高原东南缘布设的684个流动地震台和150个固定地震台的连续背景噪声波形数据,提取了周期5~50 s的Rayleigh波和Love波相速度频散,并反演获得了该区域下方0~70 km三维S波速度和径向各向异性结构.结果表明:(1)受川滇地块南部高速体的阻挡,东南缘中下地壳内存在两条空间分布独立的低速带.西侧(L1)从川滇地块北部向南延伸至滇西南地块,其中下地壳平均V_(S)小于3.4 km·s^(-1)并表现为正径向各向异性结构,反映了高原中下地壳可能存在部分熔融和韧性变形;东侧低速带(L2)沿着小江断层南北分布,受到红河断层的阻挡,弱物质不太可能进入滇西南地块,该区域下地壳和上地幔顶部均显示较强的正各向异性,推测其更可能是沿小江断层相互驱动的块体在横向挤压过程中引起的地壳部分熔融而导致.(2)芦山M_(S)7.0地震位于龙门山逆冲断层南段,泸定M_(S)6.8地震位于鲜水河走滑断层东南段,两者都发生在地壳浅层高低速异常过渡带上,但其深部孕震环境有所不同.芦山震区西北部中下地壳低速体为负各向异性,推测韧性物质沿着龙门山下方陡倾断层向上运移,上地壳积累应力并通过薄弱区域释放导致了芦山地震的发生;泸定震区为正各向异性的中下地壳韧性变形促进了川滇地块SE向的水平运动,受刚性的四川盆地阻挡,加剧了上地壳发震断层的滑动变形和应力积累,脆性上地壳突然破裂导致了泸定地震的发生.

关键词：青藏高原东南缘背景噪声成像 S波速度径向各向异性泸定M_(S)6.8地震芦山M_(S)7.0地震

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水热条件下蛇纹石矿物的摩擦特性

地震地质 2024年第2期46卷 235-250页

作者：刘世民张雷何昌荣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

蛇纹石矿物大量存在于俯冲带中,其独特的物理化学性质会对俯冲带动力学产生显著影响。开展蛇纹石矿物的摩擦实验研究有助于理解俯冲带中含蛇纹石断层的摩擦滑动稳定性及解释俯冲带断层的复杂错动行为。目前,实验室对于蛇纹石矿物的研究... 详细信息

蛇纹石矿物大量存在于俯冲带中,其独特的物理化学性质会对俯冲带动力学产生显著影响。开展蛇纹石矿物的摩擦实验研究有助于理解俯冲带中含蛇纹石断层的摩擦滑动稳定性及解释俯冲带断层的复杂错动行为。目前,实验室对于蛇纹石矿物的研究已取得了很多成果。文中基于前人的研究工作,对以下2个方面进行了综述:1)蛇纹石矿物的稳定赋存状态及蛇纹石矿物之间的相互转换关系;2)控制蛇纹石矿物摩擦强度及滑动稳定性的因素,主要包括温度、孔隙流体及有效正应力的大小。研究表明,温度的升高可显著增大纤蛇纹石和利蛇纹石的摩擦强度。但对于叶蛇纹石而言,在较低的流体压力条件下,其摩擦强度表现出温度强化特征,而在较高的流体压力条件下却表现出温度弱化特征。蛇纹石矿物的摩擦强度均表现出显著的压力依赖性,其中纤蛇纹石的摩擦强度表现出更高的压力敏感性。在俯冲带地幔楔条件下叶蛇纹石可大量赋存。前人研究发现叶蛇纹石在较低的流体压力条件下随着温度升高会发生脱水反应,进而表现出不稳定的速度弱化现象;而在高压流体条件下,叶蛇纹石在低剪切变形速率下会表现出速度弱化现象,叶蛇纹石的摩擦滑动稳定性随剪切滑移速率的变化能够更好地解释俯冲带慢滑移现象。

关键词：蛇纹石摩擦强度摩擦滑动稳定性慢滑移俯冲带

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利用深度学习与物理特征预测仪器地震烈度

地球物理学报 2024年第7期67卷 2712-2728页

作者：郑周林彬华金星于伟恒李军韦永祥王士成李水龙周施文中国地震局工程力学研究所哈尔滨150088 福建省地震局福州350003 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150088

快速准确地预测记录台站的仪器地震烈度,并在地震预警过程中向潜在用户提供及时和准确的警报至关重要.本文提出了一种结合深度学习和物理参数特征的算法,用于更可靠地预测仪器地震烈度.收集并处理了2001—2021年日本K-NET和KiK-net强震... 详细信息

快速准确地预测记录台站的仪器地震烈度,并在地震预警过程中向潜在用户提供及时和准确的警报至关重要.本文提出了一种结合深度学习和物理参数特征的算法,用于更可靠地预测仪器地震烈度.收集并处理了2001—2021年日本K-NET和KiK-net强震仪台网记录的3386次地震事件作为研究样本.对这些地震事件进行截取、基线校正、质量筛选等预处理,共得到25714条三通道地震波形.使用18000条地震记录(90%训练,10%验证)构建了一个窗长为3秒的仪器地震烈度预测模型(CNN-PP),并对7714条地震记录进行了测试.结果表明,CNN-PP模型在预测仪器地震烈度方面优于传统的单一特征参数方法.此外,离线震例测试结果显示,CNN-PP模型的报警成功率达到95.03%,没有出现误报情况,为解决地震预警仪器地震烈度的测定提供了一种潜在方法.

关键词：地震预警仪器地震烈度深度学习卷积神经网络物理参数特征