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2024年 第46卷 第5期    刊出日期：2024-10-20

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第46卷第5期目次

2024, 46(5):  0-0. 

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研究论文

2020年7月12日河北唐山5.1级地震发震断层判定及其区域构造意义

曹筠, 周依, 高晨, 刘书峰, 陈安, 张素欣, 冯向东, 吴鹏, 陈肇东

2024, 46(5):  993-1011.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.001

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2020年唐山古冶5.1级地震是唐山地区继1995年古冶M5.0地震以后时隔20多年发生的又一次超过5级的地震, 但有关此次地震的发震断层尚无准确判定, 这增加了唐山地区未来地震危险区域的判断难度。文中基于唐山地区的构造活动特征分析, 结合震后应急科学考察、 野外地质地貌调查、 区域形变场数据、 震源参数和小地震重定位等资料, 综合分析得出唐山古冶地震的地表宏观震害呈NE向和NW向十字交叉形态, 震害和应力集中区域内只有NW向的抹轴峪断裂为一条中更新世断层, NE向的唐山-古冶断裂是区域最重要的全新世活动断层, 且2条共轭断层的性质与唐山古冶地震的震源参数和地震序列重定位结果具有很好的一致性。由于唐山断裂带呈右旋走滑运动且区域主压应力方向为NE—NEE, 唐山-古冶断裂在向E扩展过程中受到青龙山复背斜的阻挡, 深部资料显示青龙山复背斜是区域物性差异的分界部位, 因此综合判定唐山-古冶断裂和抹轴峪断裂为唐山古冶地震的共轭发震断层。唐山古冶地震是华北平原一次典型的中等强度走滑型地震。晚更新世晚期以来, 华北平原内的地震以走滑型为主, 这是华北克拉通对来自青藏高原向E扩展的远程效应和太平洋、 菲律宾板块向W俯冲共同作用下的应变响应。

复杂地表环境下永久散射体的选取方法

陈凯, 徐小波, 屈春燕, 张桂芳, 连达军, 秦友森

2024, 46(5):  1012-1026.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.002

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利用PSInSAR(Permanent Scatter Interferometric Synthetic Aperture Radar)监测地表形变的关键在于PS(Permanent Scatter)点的质量。在断裂带地区常因自然地表覆盖复杂、 地质地貌环境特殊导致无法准确提取到高质量的PS点, 这限制了该技术在断裂震间形变监测中的应用。针对断裂带高质量PS选点问题, 文中在常规相干系数选点法的基础上, 试验结合振幅离差、 KS(Kolmogorov-Smirnov)双样本检验及提出的CR同质像元法, 在设定相干系数阈值、 振幅离差阈值后再加设KS检验、 CR同质像元阈值进行对比研究。以2015年3月14日—2020年2月16日的Sentinel-1A SAR影像为数据源, 以青藏高原东北缘西秦岭北缘断裂带武山—甘谷段为试验区进行了PSInSAR处理, 对比分析各方法的PS选点质量及可靠性。结果表明, 将相干系数、 振幅离差及CR同质像元结合的三阈值筛选方法更适用于地表环境复杂的断裂带地区, 武山—甘谷段南、 北两盘的相对平均形变速率约为0.7mm/a, 为左旋走滑趋势。

川滇实验场地区活动地块边界新划分参考方案

孙晓, 鲁人齐, 张金玉, 王伟, 苏鹏

2024, 46(5):  1027-1047.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.003

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活动地块边界带是现今地壳应力高度积累和构造变形显著集中的区域, 地震频发, 是研究中国大陆强震活动规律的重要对象。中国地震科学实验场所在的川滇地区位于印度大陆与欧亚板块碰撞和持续会聚引起的强烈变形区, 是中国大陆西部与周边板块动力传递的关键部位。根据前人划分活动地块边界带的方案和依据, 文中综合分析了地块的整体性、 立体性、 层次性和活动性, 将川滇地区的主要活动断裂带划分为3条一级活动地块边界带和16条次级活动块体边界带。通过川滇地区有记录以来的强震分布特征、 地震数量和震级的分带分级性、 GNSS揭示的现今变形分区性、 速度结构和重力资料反映的地壳深部构造差异性等结果, 新的参考方案将金沙江-红河断裂带、 甘孜-玉树-鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂带、 龙门山断裂带归为一级活动地块边界带; 丽江-小金河断裂、 南汀河断裂、 龙日坝断裂等研究区内其他主要活动断裂归为次级活动块体边界带。基于对研究区强震活动、 现今变形特征、 活动断裂规模、 地壳深部结构及古地震等研究成果的综合分析, 研究认为一级边界带具备发生M≥7.5大地震的潜力, 次级边界带有发生M≥6.5强震的能力。川滇地区活动地块边界新划分的参考方案, 可为后续川滇实验场区活动地块之间相互作用的力学数值模拟、 强震概率预测分析及大地震危险性评估等提供科学依据。

利用H-κ-c方法研究腾冲火山区的地壳厚度与泊松比

张天继, 李秋凤, 李凤英, 钟玉盛, 段洪杰

2024, 46(5):  1048-1065.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.004

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文中从腾冲火山及周边地区分布的23个数字地震台站记录的远震波形数据中提取了4 286条P波接收函数, 采用具有谐波校正的H-κ-c方法获取了腾冲火山区的地壳厚度和平均泊松比分布情况。结果表明: 腾冲块体的快波极化方向由北部的NW-SE向转变为南部的NE-SW向, 延迟时间为0.06~0.80s, 平均延迟为0.40s, 与整个腾冲块体围绕EHS顺时针旋转一致。腾冲断裂、 盈江断裂、 陇川断裂的交会部位具有倾斜的莫霍面和较强的方位各向异性。腾冲火山区的地壳厚度范围为32~39km, 泊松比范围为0.235~0.326。存在3个莫霍面隆起中心, 分别位于固东—曲石—马站—腾冲、 清水—新华、 镇安—龙新—象达, 泊松比较高(σ>0.3)的区域也位于这3个位置, 推测是岩浆囊所在的区域。3个岩浆囊的水平规模分别为35km×20km、 20km×20km、 25km×25km, 且受到深大断裂的控制。大多数地震都分布在莫霍面隆起中心周围的地壳中, 而在隆起中心的地壳中几乎没有地震发生, 这可能是由于岩浆上涌使地壳温度升高, 导致岩石脆性降低, 不容易积累较大的应变。

2021年5月21日云南漾濞M_S6.4地震序列双差重定位及其构造意义

许永强, 雷建设, 胡晓辉

2024, 46(5):  1066-1090.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.005

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文中基于2021年5月1日—2022年6月18日中国地震台网中心收集的2021年5月21日云南漾濞 M_S6.4 地震序列的相关数据, 利用双差定位法进行了重新定位, 得到了2 681个精定位地震事件。结果表明, 漾濞地震序列的扩展方向为NW-SE向, 长约32km, 但并非简单的单侧扩展, 而是呈西北窄、 东南宽的雁列状分布结构特征, 且发震优势深度为5~10km。前震有明显的空间迁移特征, 且主震南、 北两侧的地震活动差异性明显。这些地震在EW向、 SN向、 垂直向的平均定位误差约为0.47km、 0.50km和0.62km, 平均均方根走时残差约为0.22s。采用gCAP全波形反演方法获得该地震序列主断裂上M_S≥4.0主要地震事件的震源机制解, 结果显示出明显的右旋走滑分量。利用基于小地震反演断层面参数的方法, 通过拟合获得了发震断层面的参数, 发现主断层面走向在126°~137° 之间变化, 且由北至南走向逐渐增大, 倾向SW, 倾角为79°~87°, 由北至南倾角逐渐变小。结合该区域的构造应力场及前人的近震层析成像结果推测, 漾濞地震的发震构造为漾濞县城西南山地区域中NW-SE走向的高倾角走滑断裂系, 该断裂系由一条走滑主断层和多条次级斜交小断层组成, 且该地区的地震活动可能受区域应力与深部流体作用共同影响。

面向地震动估计需求的区域传播介质参数

郑兴群, 陶正如, 白凯

2024, 46(5):  1091-1105.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.006

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地震动估计是抗震设计和风险评估的重要输入来源。地震动估计中, 地震波在地壳介质中的传播可用几何扩散项和非弹性衰减项表达。文中针对这2项区域传播介质特性, 从几何扩散项和非弹性衰减项2个角度分别开展研究。首先, 以地震记录丰富的日本东北部地区为研究区, 使用遗传算法反演几何扩散项参数并讨论震级、 震源深度及莫霍面深度的影响。结果表明: 莫霍面埋深对几何扩散项参数的影响最大。将此结果用于中国西部的四川、 新疆和云南地区, 按照莫霍面深度分区并分段拟合几何扩散项参数。在此基础上, 从地质学的角度重新划分区域, 借助遗传算法反演得到不同分区的非弹性衰减项参数Q₀和η等。结果表明: 在大地热流数值较高、 莫霍面较浅、 上地壳剪切波速较低、 地震活动较强烈的地区, 地震波衰减较快, 通常Q值较低; 在地质年代由古及今、 高程增加的情况下, Q值逐渐减小。面向地震动估计所需的区域地壳介质参数Q值, 给出了反演区域范围的划分方案, 即四川的东部地区和新疆天山地区为高Q值区域, 云南、 四川中西部地区和新疆喀什地区为低Q值区域。其中, 云南西北部和四川中西部为Q值相对更低的地区。

地震背景噪声HVSR法探测雄安地区场地响应和浅层沉积结构

阮明明, 刘巧霞, 段永红, 王帅军, 郑成龙, 王亮

2024, 46(5):  1106-1122.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.007

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雄安新区建设是国家战略和千年大计, 探查与地震灾害密切相关的沉积结构和地震场地响应特征, 可为雄安地区的城市抗震设防提供重要依据。但该地区相对缺少与场地条件相关的研究, 一些浅部探察结果由于资料覆盖有限, 精度不高。文中利用台间距为1km的短周期密集台阵, 基于HVSR法处理台阵背景噪声, 结果表明: 区域内大部分地区场地的放大系数<5, 场地放大作用不显著; 场地共振频率和沉积层埋深具有明显的分区特征, 西部场地共振频率主要为0.8~1.2Hz, 沉积厚度较薄, 范围为100~160m。中西部场地共振频率主要为0.5~0.8Hz, 沉积层厚度较厚, 范围为160~210m; 三维沉积层模型与钻孔资料、 浅层电阻率法的地质解释图基本吻合, 沉积层的起伏特征与断裂带分布、 地质构造单元均有较好的对应关系, 结果表明容西断裂、 容东断裂、 牛西断裂、 牛东断裂、 徐水-大城断裂作为雄安地区次级地质构造单元边界, 影响了近地表的沉积层结构。文中通过HVSR法得到了雄安地区的场地参数, 如沉积层共振频率、 场地放大系数, 以及高精度的近地表三维沉积层模型。上述结果可为雄安地区今后的地震小区划和抗震设防提供重要参考。

乌鲁木齐及周边地区重力场及视密度变化特征

孔祥魁, 刘代芹, 艾力夏提·玉山, 李杰, 陈丽, 李瑞, 陈荣柳

2024, 46(5):  1123-1150.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.008

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文中基于2019年4月—2022年4月乌鲁木齐及周边地区流动重力观测资料, 采用绝对重力控制进行经典平差计算, 获取研究区重力场时空演化特征图像。针对0.5a尺度和1a尺度重力场变化并结合构造地质部位分析重力剖面变化图像, 分析了乌鲁木齐及周边地区的重力场变化特征。此外, 文中采用小波多尺度分析方法, 对乌鲁木齐及周边地区2019—2020年、 2020—2021年和2021—2022年3a的重力场动态变化数据进行处理, 分解不同场源异常, 并对分离出的异常信息进行解释和分析, 以此提升地震前兆重力异常的可信度。结果表明, 研究区重力场具有明显的分区特征, 整体以负值变化为主, 正、 负重力变化交替出现; 小波重力细节反映异常区域与地质构造吻合, 功率谱估算的近似场源深度与crust1.0模型相近; 此外, 基于流动重力观测资料反演得到研究区地壳内部等效视密度变化特征。文中的研究成果将为研判乌鲁木齐及周边地区未来的重力场变化趋势提供初步依据。

2014年霍山M_S4.3地震前后重磁场变化特征及机理分析

梁霄, 储飞, 徐如刚, 孙鸿博, 肖伟鹏, 王俊

2024, 46(5):  1151-1171.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.009

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文中利用安徽省及周边地区2010—2015年流动重力和2013—2014年流动地磁资料, 系统分析了霍山地震前后重力和岩石圈磁场三分量随时间的变化特征, 利用小波分析法提取震前重磁场变化不同分解尺度的小波细节, 结合地下流体资料探讨了霍山地震的发震背景和震前地球物理场前兆异常明显的原因。霍山地震前, 重力场与岩石圈磁场总强都形成了异常变化的高梯度带, 异常范围约为100km, 梯度带的走向与发震断裂一致, 地壳形变与地下流体运移明显受到构造断裂的控制。岩石圈磁场总强在霍山地区出现了较大幅度下降, 重力场经历了“区域整体微小负值变化—形成重力异常高梯度带—在重力变化零等值线附近发震”的演化过程。震前半年“霍山窗”开窗, 小地震活动显著增强, 区域地壳运动水平显著上升, 加速了区域应力状态的调整与地下流体的运移, 导致了重磁场震前的显著变化; 小波分析结果显示, 磁场变化的极值点靠近重力场变化的零值线及断裂发育区域, 表明重力场与岩石圈磁场的变化具有一定的相关性, 进一步揭示了基于重力与岩石圈磁场变化等地球物理前兆信息预报地震的可能, 结合区域应力场、 地下流体、 重力场与岩石圈磁场变化的综合分析, 更有利于震前地震危险区的划定及危险性研判。

2023年山东平原M_S5.5地震前重力变化

李树鹏, 胡敏章, 祝意青, 郝洪涛, 殷海涛, 贾媛, 崔华伟, 陆汉鹏, 张刚, 王锋吉, 刘洪良

2024, 46(5):  1172-1191.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.010

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2023年8月6日山东平原发生 M_S5.5 地震, 此次地震是山东地区40a以来发生的最大地震。震前山东省地震局在震中附近开展了每年2期的流动重力观测, 观测到了震前4a的重力场时空变化。文中利用流动重力观测资料, 系统分析了2019年9月以来的区域重力场变化特征, 并结合形变场、 震源机制解、 动力环境等探讨了震前重力变化与发震机理。结果表明: 1)2022-05—2023-04震中南部重力正值变化>50μGal, 区域直径>160km, 震中两侧正负差异变化>70μGal; 震中重力变化平稳, 处于“闭锁”状态。2)区域重力场变化与水平形变场、 震源机制解、 同震位移场的空间分布具有对应性——震源机制解的压缩区和同震位移场的流入区、 沉降区对应了震前的面压缩区与重力下降区; 震源机制解的膨胀区和同震位移场的流出区、 隆升区, 对应了震前的面膨胀区与重力上升区。3)此次地震前重力变化异常的主要原因是深部流体物质迁移, 次要原因是上地壳形变产生的重力效应。

新疆及周边地区地震热红外异常

张桉赫, 钟美娇, 艾萨·伊斯马伊力, 刘萍

2024, 46(5):  1192-1206.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.011

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文中以风云二号气象卫星黑体亮度温度产品为数据源, 提取2008—2021年新疆及周边地区热红外相对功率谱异常, 并对该地区的地震热红外异常进行分析。结果表明: 1)热红外相对功率谱频段1对新疆及周边地区5级以上地震的对应率最高, 为44%, 但只有6.0~6.9级地震通过了显著性检验, R值为0.342, 大于R₀(0.306)。5.0~5.9级地震的优势发震时间为异常开始后3个月内及结束后0.5个月内, 6.0~6.9级地震则为异常结束后3个月内及7~12个月; 各震级档的优势发震区域均为异常区边缘至周边200km范围内。2)热红外相对功率谱异常对应的6.0~6.9级地震的异常面积和持续时间与震级呈正相关, 均通过显著性检验; 峰值与震级在2个震级档内均未通过显著性检验。3)该异常在阿尔金地区出现的次数最多, 且地震对应率较高; 南疆地区的地震对应率高于北疆地区; 盆地内的异常具有更高的地震对应率, 且对应地震的震级更高。4)异常多发生于春季, 而秋季异常的对应率最高。5)对应地震的震源机制解类型占比与新疆地区各地震类型的占比基本一致; 震例多为浅源地震。

情景地震震源特征对速度脉冲分布的影响——以虎牙断层为例

纪志伟, 李宗超, 张琰, 琚长辉

2024, 46(5):  1207-1225.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.012

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文中根据中国四川省平武—松潘地区的地质地貌特征和情景地震模型构建流程, 建立虎牙断层不同震源特征的情景地震, 并采用三维有限差分法进行计算。结合脉冲识别方法研究区域速度脉冲的分布特征, 与速度脉冲概率分布曲线进行拟合。结果表明: 1)强速度脉冲不仅会出现在断层在地表的投影区域附近, 也会由于破裂方向性效应在距震中较远处引发速度脉冲; 2)速度脉冲概率分布曲线的形状与模拟得到的速度脉冲分布特征相似, 但不同震源机制下的速度脉冲分布存在明显差异, 对于不同分量(如EW和NS), 拟合效果也存在偏差; 3)对于长周期结构, 可通过构造措施改变自振周期, 从而避开脉冲型地震动的主要周期范围。文中的研究成果能够用于长周期结构的抗震分析, 可为虎牙断裂附近区域重大工程的建设和地震危险性分析提供参考。