山东庙岛群岛地区P波三维速度结构反演与2017年震群的发震构造分析
发布时间：2021-06-09 08:25
2017年3月3日、9月2日山东庙岛群岛地区发生2次显著震群,短时间内记录到2 000余次地震,其中ML4.0以上地震4次,是1970年以来该区域最强的地震事件。文中揭示了庙岛群岛地区地壳的深部速度结构特征,探讨了震群发生的孕震环境。利用2008年以来庙岛群岛及附近地区的地震观测资料,采用双差层析成像方法反演获得了庙岛群岛地区的P波三维速度结构及地震精定位结果。水平速度结构显示,庙岛群岛地区地壳的中上层P波速度结构横向不均匀性明显,胶东半岛北部海陆交会地区5km和16km深度层的介质速度高于北侧海槽水道区域,同时研究区10km和13km深度层的速度整体偏高,结构较稳定。速度结构剖面显示,大竹山岛震群发生在倾角较陡的2个低速体的夹层间,北长山岛震群则发生在小体积高速体边缘。结合研究区断层活动、区域应力累积水平及地震活动特征,分析认为这2次震群活动主要是在区域应力增强（调整）的背景下,局部介质的不均匀性和区域断层的低应力摩擦引发的能量释放。
【文章来源】：地震地质. 2020,42(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
检测板测试模型及不同深度剖面的棋盘测试结果
重定位后的地震空间分布显示(图7a)，震群事件的收敛性较好，地震活动沿NW向条带状分布明显。大竹山岛震群沿大竹山岛-威海北断裂分布，震群活动随时间推移向S逐步偏移。从深度剖面看(图7b,c)，震群活动在约7km深度出现间断面，分为上、下2部分。上层部分的地震呈水平状分布，震源深度集中在3～6km范围，地震震级普遍较小，下层部分的震源深度分布在7～18km的深度范围，且较大地震多位于该震源深度范围的底部。从地震活动的时间进程看，下层部分的地震发生时间早于上层部分，即震群活动的发展过程分为2个阶段，下层地震活动起主要作用，在其引起的应力调整作用下，原震群位置略偏S的地壳浅层也发生了一丛小地震活动。北长山岛震群分布在神道口断裂南侧，地震频次偏低，分布范围较小，深度剖面显示该震群震源深度集中在5～10km的范围(图7d,e)。图7 重定位后地震空间分布及震源深度剖面图
本文以现代中、小地震活动频繁的庙岛群岛南部地区作为研究区，主要包括砣矶岛以南的大竹山岛，南、北长山岛，大、小黑山岛及庙岛等11个岛屿所在的胶东半岛北部海域。这一区域分布的断裂主要为NW向张家口-蓬莱断裂带东段的蓬莱-威海断裂系，由南向北依次为长岛-芝罘岛断裂(F4)、神道口断裂(F5)、大竹山岛-威海北断裂(F6)和钦岛断裂(F7)(图1)。海域声波探测显示，这些次级断裂的走向为290°～310°，倾角大，断面近直立，晚第四纪以来主要表现出正断活动的特点(王志才等，2006)。NE向的F2、F3断裂被认为是栖霞-蓬莱断裂系在海域的延伸，被NW向断裂切割错断，平面形态短小细碎，其与NW向断裂交会的区域小地震活动密集。2017年3月3日大竹山岛附近就发生了ML4.5震群，截至2017年12月31日共记录到余震2i453次，其中ML3以上地震46次，ML4以上地震4次，是庙岛群岛地区有区域台网记录以来活动强度最高、发震频次最多的一次震群活动。2017年9月2日在大竹山岛南侧约15km的北长山岛附近又发生了ML3.0震群，共记录地震300余次，其中ML3以上地震1次。地震资料显示，1976年2—3月在庙岛群岛的大黑山岛和砣矶岛附近也记录了2次震群活动。有研究认为，这2次震群可能是1976年唐山7.8级强震的“前兆性震群”(魏光兴等，1980)。而这2次震群在空间位置、释放能量及震源深度等方面的差异与2017年发生的2次震群十分相似，故将庙岛群岛地区短时间内发生成组、高频次震群活动的构造环境作为本文的研究目标。地震层析成像是利用大量地震观测数据反演研究区三维速度结构的一种方法，主要包括模型参数化、三维射线追踪及反演等。利用接受函数、面波层析成像及噪声层析成像等方法可确定区域的地壳上地幔结构、分析地壳深部的孕震环境(何正勤等，2009;郭震等，2015;李敏娟等，2018;张风雪等，2018)。双差层析成像方法则被广泛应用于水库、火山、活动断裂带等小尺度、精细化的三维速度结构反演(Chiarabba et al.,2003;王长在等，2013;Panayotopoulos et al.,2014;Zhang et al.,2014;韩晓明等，2018)。利用层析成像方法对环渤海及渤海海峡开展研究的结果表明，渤海海峡的速度结构存在明显的非均匀性，海峡北部的地壳速度较高，结构完整，而海峡南部的地壳速度偏低，地震活动频繁。(李志伟等，2006;胥颐等，2016)。但由于研究范围较大、剖面位置多侧重渤中凹陷且分辨尺度较大等原因，上述资料难以清晰地展示庙岛群岛地区的深部构造特征。尤其是蓬莱-威海断裂对研究区地壳结构产生了怎样的影响、庙岛群岛地区震群多发与地壳速度结构存在怎样的关联等问题，尚待深入研究。2017年爆发的震群活动和及时架设的流动观测为开展速度结构研究提供了大量地震波走时资料，对提高模型空间分辨率具有重要意义。本文利用双差层析成像方法反演得到了庙岛群岛地区地壳P波三维速度结构，同时给出了地震精定位结果，并结合研究区断层和介质特性分析了孕育震群及产生震群特征差异的深部构造环境因素。
【参考文献】：
期刊论文
[1]长岛震群b值随深度变化特征[J]. 申金超,李士成,张斌. 地震. 2019(02)
[2]山东长岛海域震群重定位及震源特征研究[J]. 李铂,崔鑫,张志慧,蔡寅,季爱东. 震灾防御技术. 2019(01)
[3]山东长岛地区地震波非弹性衰减Q值、场地响应及震源参数研究[J]. 周少辉,曲均浩,苗庆杰,李铂,郭宗斌,刘方斌. 地震工程学报. 2018(06)
[4]青藏高原东部P波速度结构及其对高原隆升的启示[J]. 张风雪,吴庆举,丁志峰. 科学通报. 2018(19)
[5]2017年长岛M3.9地震序列性质的研究[J]. 高银鸿,王九洋,胡伟,王晓睿. 防灾减灾学报. 2018(02)
[6]基于密集台阵的青藏高原东北缘地壳精细结构及九寨沟地震震源区结构特征分析[J]. 李敏娟,沈旭章,张元生,刘旭宙,梅秀苹. 地球物理学报. 2018(05)
[7]利用台站综合节面解研究华北地区应力场的变化[J]. 郑建常,徐长朋,李冬梅,周翠英. 国际地震动态. 2018(04)
[8]鄂尔多斯块体东北缘的P波速度精细结构[J]. 韩晓明,刘芳,张帆,陈立峰,李娟,李拴虎,杨红樱. 地震地质. 2018(01)
[9]渤海海峡及周边区域地壳结构的层析成像特征[J]. 汪晟,胥颐,孟晓春. 地球物理学报. 2017 (01)
[10]渤海海域郯庐断裂带的地震层析成像特征[J]. 胥颐,汪晟,孟晓春. 科学通报. 2016(08)
硕士论文
[1]渤海海峡地区微震监测与活动断层研究[D]. 于磊.中国地质大学(北京) 2017
本文编号：3220237
【文章来源】：地震地质. 2020,42(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
检测板测试模型及不同深度剖面的棋盘测试结果
重定位后的地震空间分布显示(图7a)，震群事件的收敛性较好，地震活动沿NW向条带状分布明显。大竹山岛震群沿大竹山岛-威海北断裂分布，震群活动随时间推移向S逐步偏移。从深度剖面看(图7b,c)，震群活动在约7km深度出现间断面，分为上、下2部分。上层部分的地震呈水平状分布，震源深度集中在3～6km范围，地震震级普遍较小，下层部分的震源深度分布在7～18km的深度范围，且较大地震多位于该震源深度范围的底部。从地震活动的时间进程看，下层部分的地震发生时间早于上层部分，即震群活动的发展过程分为2个阶段，下层地震活动起主要作用，在其引起的应力调整作用下，原震群位置略偏S的地壳浅层也发生了一丛小地震活动。北长山岛震群分布在神道口断裂南侧，地震频次偏低，分布范围较小，深度剖面显示该震群震源深度集中在5～10km的范围(图7d,e)。图7 重定位后地震空间分布及震源深度剖面图
本文以现代中、小地震活动频繁的庙岛群岛南部地区作为研究区，主要包括砣矶岛以南的大竹山岛，南、北长山岛，大、小黑山岛及庙岛等11个岛屿所在的胶东半岛北部海域。这一区域分布的断裂主要为NW向张家口-蓬莱断裂带东段的蓬莱-威海断裂系，由南向北依次为长岛-芝罘岛断裂(F4)、神道口断裂(F5)、大竹山岛-威海北断裂(F6)和钦岛断裂(F7)(图1)。海域声波探测显示，这些次级断裂的走向为290°～310°，倾角大，断面近直立，晚第四纪以来主要表现出正断活动的特点(王志才等，2006)。NE向的F2、F3断裂被认为是栖霞-蓬莱断裂系在海域的延伸，被NW向断裂切割错断，平面形态短小细碎，其与NW向断裂交会的区域小地震活动密集。2017年3月3日大竹山岛附近就发生了ML4.5震群，截至2017年12月31日共记录到余震2i453次，其中ML3以上地震46次，ML4以上地震4次，是庙岛群岛地区有区域台网记录以来活动强度最高、发震频次最多的一次震群活动。2017年9月2日在大竹山岛南侧约15km的北长山岛附近又发生了ML3.0震群，共记录地震300余次，其中ML3以上地震1次。地震资料显示，1976年2—3月在庙岛群岛的大黑山岛和砣矶岛附近也记录了2次震群活动。有研究认为，这2次震群可能是1976年唐山7.8级强震的“前兆性震群”(魏光兴等，1980)。而这2次震群在空间位置、释放能量及震源深度等方面的差异与2017年发生的2次震群十分相似，故将庙岛群岛地区短时间内发生成组、高频次震群活动的构造环境作为本文的研究目标。地震层析成像是利用大量地震观测数据反演研究区三维速度结构的一种方法，主要包括模型参数化、三维射线追踪及反演等。利用接受函数、面波层析成像及噪声层析成像等方法可确定区域的地壳上地幔结构、分析地壳深部的孕震环境(何正勤等，2009;郭震等，2015;李敏娟等，2018;张风雪等，2018)。双差层析成像方法则被广泛应用于水库、火山、活动断裂带等小尺度、精细化的三维速度结构反演(Chiarabba et al.,2003;王长在等，2013;Panayotopoulos et al.,2014;Zhang et al.,2014;韩晓明等，2018)。利用层析成像方法对环渤海及渤海海峡开展研究的结果表明，渤海海峡的速度结构存在明显的非均匀性，海峡北部的地壳速度较高，结构完整，而海峡南部的地壳速度偏低，地震活动频繁。(李志伟等，2006;胥颐等，2016)。但由于研究范围较大、剖面位置多侧重渤中凹陷且分辨尺度较大等原因，上述资料难以清晰地展示庙岛群岛地区的深部构造特征。尤其是蓬莱-威海断裂对研究区地壳结构产生了怎样的影响、庙岛群岛地区震群多发与地壳速度结构存在怎样的关联等问题，尚待深入研究。2017年爆发的震群活动和及时架设的流动观测为开展速度结构研究提供了大量地震波走时资料，对提高模型空间分辨率具有重要意义。本文利用双差层析成像方法反演得到了庙岛群岛地区地壳P波三维速度结构，同时给出了地震精定位结果，并结合研究区断层和介质特性分析了孕育震群及产生震群特征差异的深部构造环境因素。
【参考文献】：
期刊论文
[1]长岛震群b值随深度变化特征[J]. 申金超,李士成,张斌. 地震. 2019(02)
[2]山东长岛海域震群重定位及震源特征研究[J]. 李铂,崔鑫,张志慧,蔡寅,季爱东. 震灾防御技术. 2019(01)
[3]山东长岛地区地震波非弹性衰减Q值、场地响应及震源参数研究[J]. 周少辉,曲均浩,苗庆杰,李铂,郭宗斌,刘方斌. 地震工程学报. 2018(06)
[4]青藏高原东部P波速度结构及其对高原隆升的启示[J]. 张风雪,吴庆举,丁志峰. 科学通报. 2018(19)
[5]2017年长岛M3.9地震序列性质的研究[J]. 高银鸿,王九洋,胡伟,王晓睿. 防灾减灾学报. 2018(02)
[6]基于密集台阵的青藏高原东北缘地壳精细结构及九寨沟地震震源区结构特征分析[J]. 李敏娟,沈旭章,张元生,刘旭宙,梅秀苹. 地球物理学报. 2018(05)
[7]利用台站综合节面解研究华北地区应力场的变化[J]. 郑建常,徐长朋,李冬梅,周翠英. 国际地震动态. 2018(04)
[8]鄂尔多斯块体东北缘的P波速度精细结构[J]. 韩晓明,刘芳,张帆,陈立峰,李娟,李拴虎,杨红樱. 地震地质. 2018(01)
[9]渤海海峡及周边区域地壳结构的层析成像特征[J]. 汪晟,胥颐,孟晓春. 地球物理学报. 2017 (01)
[10]渤海海域郯庐断裂带的地震层析成像特征[J]. 胥颐,汪晟,孟晓春. 科学通报. 2016(08)
硕士论文
[1]渤海海峡地区微震监测与活动断层研究[D]. 于磊.中国地质大学(北京) 2017
本文编号：3220237
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