辽宁区域地震台网资料的地壳介质剪切波分裂研究

论文摘要

在地壳中产生各向异性的主要因素是大量充满液体的定向排列的微裂隙,当剪切波穿过这种各向异性介质传播时会分裂为快剪切波和慢剪切波。快剪切波的优势偏振方向与裂隙走向一致,与原地主压应力方向一致;慢剪切波的时间延迟与介质的各向异性程度有关。地壳的各向异性特征,受到地质构造、岩相、断裂分布和应力环境等因素的影响,并与地壳运动特征密切相关,区域性很强。通过剪切波分裂参数可以研究地壳介质的特性、地壳应力状态及应力场的变化,并且通过剪切波分裂参数在大地震前后的变化,可以研究地震预测问题。利用地壳介质各向异性特征研究断层性质也是一个新的动向。辽宁省位于华北北部,新生代构造轮廓总体形态为北东走向的条块状。中部为下辽河盆地,东西两侧为山地隆起。新生代以来的断层有一定的活动性,主要为老断层的新活动。北东向断裂遍布全省,规模较大,活动形迹显著;北西向断裂规模较小,一般为一些横截北东向断裂的扭性断裂（马杏垣,1989）。1999年11月29日,辽宁岫岩地区发生了一次ML5.3（Ms5.9）地震,并于2000年1月12日又发生了一次ML5.4（Ms5.2）的最大余震,岫岩地震是一次前震-主震-余震型的地震序列,该地震序列从1999年11月开始,一直持续到2000年10月结束（孙文福和焦明若,2001）。本研究利用剪切波分裂SAM分析方法,对辽宁遥测数字地震台网记录的岫岩地震前后的1999年6月-2006年9月的数字地震波形资料进行了分析。通过对辽宁台网中有可用资料的8个台站的数据分析,表明大部分台站的快剪切波优势偏振方向为NEE向近E-W向,与原地主压应力方向一致,与华北北部区域构造应力场方向一致,不过辽宁中部的SJ台和东南部的KD台的快剪切波优势偏振方向为近N-S向和NW向,与其他台站的结果有差异,这可能是受到复杂的局部构造的控制和影响引起的。不过由于这两个台站的有效记录少（SJ台为4条,KD台为1条）,还需要更多的资料才能进行详细的解释。本研究还发现YK台的平均快剪切波偏振方向在主震发生前后有大约8°～12°的变化。快剪切波偏振方向的月平均变化直方图也显示,地震前两个月快剪切波偏振方向似乎也有变化,但还需要更多资料的证实。YK台的快剪切波优势偏振方向还与小地震活动空间分布走向一致,与活动断层走向相关。YK台的慢剪切波时间延迟在岫岩地震前有一个明显的增加,显示出了震前的应力积累过程。但由于缺少震前一个月内的数据,本研究没有观测到临震前慢剪切波时间延迟突然下降的过程。对YK台不同时间段的慢剪切波时间延迟进行平均后发现,平均慢剪切波时间延迟在主震发生前最大,主震发生后到最大余震发生前最小,地震序列结束后恢复到震前的水平。本研究结合GPS观测结果和其它地质与地球物理观测结果,进行对比分析,研究了辽宁区域的断裂分布和主压应力场的特征,对辽宁地区剪切波分裂参数的空间和时间变化特征进行了分析,对研究区域构造应力场环境和地震应力预测等方面具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 前言
• 1.2 地震各向异性
• 1.2.1 地壳介质各向异性
• 1.2.2 地慢各向异性
• 1.2.3 地核各向异性
• 1.3 国内开展地壳剪切波分裂研究的现状
• 1.4 地震各向异性的应用
• 1.5 研究内容
• 第二章 地壳剪切波分裂研究方法概述
• 2.1 剪切波分裂
• 2.2 剪切波分裂研究方法
• 2.2.1 偏振分析方法
• 2.2.2 相关函数分析方法
• 2.2.3 纵横比方法
• 2.2.4 剪切波分裂系统分析法-SAM方法
• 2.2.5 SWAS方法
• 第三章 辽宁地区地壳介质剪切波分裂研究
• 3.1 构造背景与资料
• 3.1.1 构造背景
• 3.1.2 地震台网简介
• 3.2 研究方法和数据处理
• 3.2.1 研究方法
• 3.2.2 数据处理
• 3.3 数据分析
• 3.4 辽宁地区构造背景
• 3.4.1 辽宁地区地壳厚度
• 3.4.2 辽宁地区地震层析成像
• 3.4.3 辽宁地区应变场特征
• 3.4.4 辽宁地区应力场特征
• 3.5 辽宁地区剪切波分裂特征和区域应力场分析
• 3.6 小结
• 第四章 岫岩地震序列时间变化特征
• 4.1 数据处理
• 4.2 剪切波分裂参数随时间的变化
• 4.2.1 快剪切波偏振方向随时间的变化
• 4.2.2 慢剪切波时间延迟随时间的变化
• 4.3 岫岩地震的前兆异常
• 4.3.1 地震活动异常
• 4.3.2 地壳形变异常
• 4.3.3 电磁异常
• 4.3.4 水化学异常
• 4.3.5 地下流体异常
• 4.3.6 视应力异常
• 4.3.7 平均波速比异常
• 4.4 地震应力预测
• 4.5 小结
• 第五章 结论与讨论
• 5.1 结论与讨论
• 5.2 存在的问题及初步分析
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历、在学期间研究成果