地球物理学

丽江—清镇剖面上地壳速度结构及其与鲁甸MS6.5级地震孕震环境的关系

徐涛，张明辉，田小波，等

摘要：目的：2014年8月3日，云南省昭通—鲁甸地区发生MS6.5级地震，造成了589人死亡、9人失踪等重大的人员伤亡和财产损失。鲁甸震区位于扬子块体的西缘小江断裂带东北侧的昭通—莲峰断裂带内。近10年来，该构造带及其邻区地震活动非常活跃，已经发生了一系列的中强地震，震区所处的深部背景及孕震环境值得关注和研究。方法：人工源宽角反射/折射地震探测是获得精细地壳结构的重要途径。中国科学院地质与地球物理研究所2012年6月实施的“丽江—清镇”剖面深地震测深工程，横跨研究区昭通—莲峰断裂带、元谋—绿汁江断裂带等重要地震构造。剖面长度650 km，共实施了6炮大当量震源爆破（总当量17.5 t TNT），323台便携式地震仪记录接收，采集获得高信噪比宽角地震资料。利用清晰的初至波走时数据，通过有限差分反演揭示该地区上地壳精细速度结构，为鲁甸震区的地震定位、地震孕育机制等提供了可靠的速度模型。结果：速度剖面显示：5.80～5.90 km/s的速度等值线基本是疏密变化显著的分界带，其上速度线较密集、以下明显稀疏。参考各炮Pg波的视速度多为5.70～5.90 km/s，因此，将速度图像中5.8 km/s的速度线解释为基底界面形态。剖面基底埋深整体为2 km左右，呈现明显的起伏变化特征。剖面断裂的地震学响应表现为基底埋深的起伏较大、地表速度的突变或基底速度梯度横向的强烈扭曲等特征。结论：鲁甸主震及1400多个余震，主要集中在小江断裂带域所处的低速区与高速区交接处。成像结果显示小江断裂带位于显著的低速异常区，低速异常至少达到上地壳8 km以深，暗示地壳强度较低；而GPS的观测表明小江断裂两侧的滑移量在10 mm/a，因此断裂带处于应力和应变的集中区域。推测小江断裂带及附近的鲁甸—昭通断裂带未来仍具有一定的地震危险性，值得关注。

来源出版物：地球物理学报, 2014, 57(9): 3069-3079

入选年份：2016

黏声介质最小平方逆时偏移

李振春，郭振波，田坤

摘要：目的：介质的黏滞性是普遍存在的，黏滞性介质中的真振幅成像需要校正由介质的黏滞性引起的振幅衰减与速度频散。对由黏滞性引起的地震波吸收衰减的补偿，常规的方法是进行反Q滤波以增强地震波特别是高频成分的能量，达到提高分辨率的效果，然而常规的反Q偏移方法存在不稳定问题。最小平方偏移具有振幅保持、高成像分辨率等特性，因此本文将地下介质的黏滞性引入最小平方逆时偏移（LSRTM），在避免了不稳定性的同时对吸收衰减进行补偿，得到地下介质构造的高精度真振幅成像。方法：首先给出了基于广义标准线性固体模型（GSLS）的黏声介质波动方程。随后，基于场的叠加原理，将波场分解为在背景波场和扰动波场的叠加，推导了 Born近似下黏声介质波动方程的线性化形式。在此基础上，将LSRTM的误差函数定义为正演波场与观测波场残差的模，然后借助伴随状态法推导了黏声介质LSRTM的迭代算法。对于LSRTM方法，N次迭代的计算成本大致是常规逆时偏移方法的2.5 N倍，庞大的计算量限制了方法的应用。为了改善LSRTM的计算效率，通过相位编码技术将多个炮集编码成一个超道集，同时利用动态相位编码技术压制由于相位编码引起的串扰噪声。结果：通过简单平层模型、二维SEG/EAGE盐丘模型对算法进行测试。其中，通过平层模型分析黏滞性的引入对叠前数据及成像结果的影响；通过盐丘模型测试方法对振幅的恢复、偏移噪声的压制、盐下弱照明区域成像的能力，同时对比分析相位编码的引入对效率的提高。由成像测试可知：（1）相对于声波数据，黏声数据中反射波由于吸收导致振幅严重衰减，同时由于速度频散导致走时差异及波形的变化；（2）基于声波介质的成像方法不能有效地对由黏滞性引起的速度频散进行校正，导致了成像界面位置错误，并引入部分成像假象；（3）本文方法恢复了模型的高波数成分，压制了低波数噪声，同时有效地对由于照明不均衡引起的振幅横向变化进行了校正；（4）在盐丘模型成像测试中，基于相位编码的LSRTM方法100次迭代后的结果与常规LSRTM方法50次迭代后的结果相当，但计算成本是原先算法的0.0206倍，极大的提高了计算效率。结论：针对黏滞性吸收对成像振幅及分辨率的重要性，提出了一种时间域黏声介质条件下的LSRTM方法。该方法相对于常规反Q偏移方法主要有以下优势：（1）在避开不稳定性问题的同时对黏滞性吸收进行补偿；（2）能够实现对地下介质的真振幅成像；（3）能够有效地压制成像噪声并对弱照明区域进行照明补偿；（4）基于动态相位编码的LSRTM可有效地降低计算成本，将其计算量降至与常规逆时偏移方法同一数量级。

来源出版物：地球物理学报, 2014, 57(1): 214-228

入选年份：2016

2015年尼泊尔MS8.1强震对中国大陆静态应力触发影响的初探

盛书中，万永革，蒋长胜，等

摘要：目的：2015年4月25日尼泊尔发生了MS8.1强震，当天又发生了MS7.0强余震，随后于4月26日又发生了MS7.1强余震，该地震序列发生在中国青藏高原南侧，故对中国大陆区域的应力会产生影响。利用 2015年尼泊尔地震的破裂分布研究其在中国大陆地震断层面上产生的库仑破裂应力的变化，为中国大陆地震趋势判定和地球动力学解释提供基础数据。方法：在地震静态应力触发研究中，必须要有明确的接收断层及其断层参数（走向、倾角、滑动角、深度）。因此，在本研究中，提出用已经发生的较大地震的震源机制解节面作为接收断层面。其可行性依据为：一方面，在地震危险性分析中，有两条原则：（1）地震重复原则（或历史重演原则）——历史上发生过强烈地震的地方，将来还可能再次发生同样的地震；（2）构造外推原则——在同一地质构造条件下可能发生同样强度和性质的地震。另一方面，活断层的产状是一定的，区域应力场是相对稳定的，因此，在一定的时间内，一条断层产生的地震机制应该是相近。根据地质断层资料和地震的发震机理，从震源机制解节面中选取出最可能断层面作为接收断层。从GCMT目录中搜索了自1976年1月1日—2015年4月15日发生在中国大陆的MS≥5.0的浅源地震震源机制解，基于上述原则确定接收断层参数。从先前的研究论文中补充了1976年以前的部分地震震源机制解资料。最终获得了1303年9月—2015年4月的365个震源机制解资料（包含本次主震的2次强余震）。收集到的震源机制解资料大体上覆盖了我国的一些主要活动构造，选出的断层面展布情况总体上和断裂构造的分布形态较为一致。根据Hayes给出的2015年4月25日尼泊尔MS8.1主震断层破裂分布初步模型，以及上述选取的接收断层面资料，应用Coulomb软件研究了本次地震对中国大陆静态应力触发的影响。结果：通过 2015年 4月25日尼泊尔MS8.1地震在接收断层面上产生的库仑应力计算结果：本次地震在其后续2次强余震断层面上产生的库仑应力均超过了触发阈值0.01 MPa，因此，可以认为后续2次强余震受到了主震的触发作用。本次地震对中国大陆地震断层的库仑应力加载主要集中在距震源相对较近的拉萨地区和新疆地区，且该区域受到的库仑应力变化相对较大；在南北带地区的断层上，产生的库仑应力较小，且主要以卸载为主，但也有少数断层受到了应力加载；在华北地区，绝大多数断层都处于应力影区，有极少数断层受到了应力加载。可见，库仑应力的计算结果主要受到接收断层参数的影响。总之，此地地震对我国的影响集中在西部地区；对东部地区影响较小，产生的库仑应力远小于触发阈值（0.01 MPa）。将震源深度设置为不同值时，对主震周围接收断层的计算结果影响较大，如其4月25的MS7.0地震的库仑应力计算结果触发变为抑制；而相对距离主震较远的断层受到的影响较小，表现在量值上的变化，而库仑应力变化的正负没有影响。结论：通过上述计算及分析，得到以下初步结论：2015年4月25日尼泊尔MS8.1地震，触发了其后续的2次强余震的发生；本次地震对中国大陆产生的应力改变量值很小，其产生的应力加载主要集中在其邻近的西藏和新疆地区的部分断层上，而其余地区的断层则主要受到了应力卸载作用。

来源出版物：地球物理学报, 2015, 58(5): 1834-1842

入选年份：2016