• ISSN 2097-1893
  • CN 10-1855/P

2013年  44卷  第5-6期

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综述
地磁长期变化与全地幔对流过程可能的联系
A. J. Biggin, B. Steinberger, J. Aubert, N. Suttie, R. Holme, T. H. Torsvik, D. G.. van der Meer, D. J. J. van Hinsbergen, 郝永亮, 田韬, 吕春来
2013, 44(5-6): 1-12.
摘要:
地球内部磁场的变化时间从数月到数十亿年不等。地磁场是由液态外地核对流产生的,从而受到从地核到地幔底部热流的影响。地磁场的变化在很大程度上被认为是随机的,但是它的长期变化可能与地幔对流过程中的热流变化有关。在过去的500Ma中,古地磁行为与地表过程的联系在始于约180Ma前的中生代中晚期尤为显著。地球发电机模拟表明,侏罗纪中期到白垩纪中期之间发生了磁极快速反转时期到持久稳定时期的转变,这或许是球对称的或者赤道方向的核幔边界热流的减少所触发的。该热流的减少可能与核幔边界处地幔柱顶冠活动的减弱有关,或者与真极移有关,亦或与二者同时有关。
论文
慢滑动事件震源参数的标度关系
Haiying Gao, D. A. Schmidt, R. J. Weldon II, 翟璐媛, 吕春来
2013, 44(5-6): 13-23.
摘要:
为了更好地理解世界范围内检测到的慢滑动事件(SSE)的物理机制,探索了各种震源参数间的标度关系,并与地震的类似标度律进行了比较。这些标度关系突出慢滑动事件与地震之间的差异和相似性,并对复杂性程度和断层愈合表征有意义。对于观测的不同震级的地震,其静态应力降基本为常数。而慢滑动事件的静态应力降范围为0.01~1.0MPa,比地震低1~2个数量级,这可能与断层上的低应力状态有关。慢滑动的平均破裂速度范围从每秒几千米到每天几千米,在双对数空间中表现为随地震矩的增大而线性地减少,而地震事件的破裂速度几乎是常数。这种破裂速度与地震矩的反比关系可能与断层性质的多相性相关。慢滑动事件的持续时间与位错上升时间之比通常小于3,而地震通常大于3。这显示慢滑动事件的传播方式的脉冲状特性要比地震少,并说明破裂前沿后的愈合有延迟。通过对卡斯凯迪亚北部俯冲带慢滑动事件的复发时间统计表明,慢滑动事件具有弱时间可预测性和中等程度的反滑动可预测性(即事件的大小与前次事件的复发间隔为反相关),这或许表明事件间的愈合会随时间增加断层的强度。在线资料:震源参数表和数据来源。
加利福尼亚湾南部地震和断层作用的机制
D. F. Sumy, J. B. Gaherty, W. Y. Kim, T. Diehl, J. A. Collins, 李守勇, 张黎晓, 赵爱平, 吕春来
2013, 44(5-6): 24-51.
摘要:
地震精定位及其震源机制可以说明断裂的大陆边缘形变的分布和模式。加利福尼亚湾(GoC)内的太平洋-北美(Pa-NA)板块边界由于北部的大陆扩张到南部转变成海底扩张而提供了研究断裂演化和运动学的极好机会。从2005年10月至2006年10月,作为科特斯海海底台阵(SCOOBA)试验的一部分,在加利福尼亚湾布设的8个四分量海底地震计的台阵记录了地震活动。通过将这次记录数据与自动记录地震(NARS)-Baja台阵陆上台网的观测资料相结合,我们主要沿勾画出板块边界的北西-南东走向的转换断层观测并定位了约700个地震(MW2.2~6.6)。对于在长周期(10~20s)频带具有高信噪比的36个地震事件(MW3.5~6.6),我们通过区域地震波形反演确定了偏矩张量和有关的双力偶震源机制。很多震源机制与沿太平洋-北美转换断层系的右旋走滑断层作用一致,说明这些转换断层主要调节着该海湾内的地震形变。另外,我们在下加利福尼亚上沿右旋北西-南东走向的拉斯比沃拉斯-埃尔阿苏夫雷断层捕捉到可能与该半岛内正在进行的地热活动和火山形变有关的地震群。高分辨率的地震定位与震源机制相结合,提高了我们对加利福尼亚湾南部更大扩张区内地震形变分布的了解。在线资料:我们对海岸/近海地震计组合布设期间检测和定位的695个地震事件的地震目录。
用井下记录为地震与海啸预警系统估计震级
A. Eshaghi, K. F. Tiampo, H. Ghofrani, G. M. Atkinson, 王芙容, 管见, 吕春来
2013, 44(5-6): 52-63.
摘要:
给出了地震动预测方程(GMPE)估计地震与海啸预警系统震级的新应用。该技术结合了井下强震记录和地面记录,所用的数据均来自基岩强震观测台网(KiK-net)台站。我们分析了由日本地球科学与防灾研究所(NIED)提供的KiK-net台网1998~2010年期间记录的矩震级(M)5.0~8.1地震的强地震动数据。我们使用井下地震仪记录的地震动峰值加速度(PGA)大于10cm/s2的2 160个强震动加速度图和地面地震仪记录的地震动峰值加速度大于80cm/s2的890个波形,来推导日本的地震动峰值加速度和地震动峰值速度(PGV)的地震动预测方程。这些地震动预测方程是确定区域震级的基础。我们分别对井下记录和地面记录确定了由地震动峰值加速度值预测的震级(MPGA)和由地震动峰值速度值预测的震级(MPGV)。只要每个事件至少有20个可用记录,MPGAMPGV就与事件的矩震级具有很强的相关性。结果显示由井下数据得到的MPGV在估计的震级中标准偏差最小,是对地震震级的精确早期评估。我们认为,加入强震发生后迅即得到的井下强地震动记录显著提高了地震震级估计的精度,改善了地震和海啸预警系统的性能。
根据区域距离上的地震动估计矩震级
G. M. Atkinson, A. B. Mahani, 杨国栋, 李晓峰, 吕春来
2013, 44(5-6): 64-84.
摘要:
给出了根据100~400km距离范围记录的地震仪器观测结果(垂直分量)估计M<6地震事件矩震级(M)的一个简单可靠方法。使用这里我们提供的简单关系式,可以根据北美洲地震事件的1Hz响应谱振幅估计M,大多数区域的不确定度(残差的标准差)小于0.2个单位。该方法的优点是可以对M做跨区域的一致性估计,并且提供的关系与典型区域衰减模型的随机点源模型的预测结果一致。在线材料:进行矩震级估计的地震事件表
与1999年伊兹米特MW7.4地震相联系的应力旋转和应力恢复
M. Ickrath, M. Bohnhoff, F. Bulut, G. Dresen, 佟薇, 杜微, 唐光伟, 吕春来
2013, 44(5-6): 85-91.
摘要:
在地震周期中,应力场的局部旋转也许可以作为表征各个断层段物理性质的一个指标。本文我们主要研究1999年土耳其西北部伊兹米特MW7.4地震的震前、两个月的余震期和震后阶段。使用震源机制数据的汇编资料,我们研究了应力场取向的时空变化特征,发现沿各个断层段存在明显变化。尽管伊兹米特主震前及其后两个月的余震序列反映出稳定的走滑状态,然而在阿克亚泽盆地之下余震期的早期主要为东西向扩张。在两个月的余震期中,我们发现主震期间有从走滑性质转换到正断层作用的明显变化,之后发生系统的回转,回到主震前的应力状态。这一应力回转首先开始于阿克亚泽盆地,产生了 ≤ 3m的同震滑动缺失,然后向东传播到87天后发生迪兹杰MW7.1地震的卡拉代雷和迪兹杰断层。我们的研究结果证实,地震周期中的应力场旋转时空变化是地震构造背景变化的一个有用指标。
由气候变暖引起的从壳内断层辐射的CO2脉冲
N. Kampman, N. M. Burnside, Z. K. Shipton, H. J. Chapman, J. A. Nicholl, R. M. Ellam, M. J. Bickle, 张冠亚, 杜建国, 崔月菊, 吕春来
2013, 44(5-6): 92-101.
摘要:
碳捕获和地质储存是抑制大气中CO2含量增加的潜在途径。了解断层的作用,无论是作为CO2流动的障碍体还是通道,都是预测长期地质储存场地完整性的关键。特别值得关注的是地球化学反应对断层密封性的影响和地震活动及应力状态对断层稳定性的影响。本文研究了CO2从犹他州一个断裂的天然CO2气藏渗漏135 000年的古记录,测定了由富CO2流体沉淀形成的碳酸盐岩脉的U-Th年龄及其同位素和微量元素的组成。该岩脉地球化学特征随时间的变化表明,CO2从更深的地层脉冲式注入到储集层。这些气体脉冲式注入之后,CO2地面渗漏率增加几个数量级。我们说明,每次脉冲式注入发生在冰期向间冰期过渡期,当地气候开始变暖之后100~2 000年。CO2渗漏率增大是断裂开放的结果,断裂开放可归因于水文地质状况的变化、游离气顶的间歇性存在或者断裂附近地区地壳后冰川期的卸载作用。
南极洲罗斯海西部的双层海底模拟反射层
R. Geletti, M. Busetti, 王威, 高金耀, 吕春来
2013, 44(5-6): 102-117.
摘要:
给出了维多利亚地盆地(南极洲罗斯海西部)存在天然气水合物和游离气的地震学证据。由海底模拟反射层(BSR)推断存在天然气水合物,这在罗斯海是第一次。通过对意大利"特殊使命"号调查船(OGS-Explora)在1990年采集的多道地震反射数据(120道3 000m的接收缆,60次覆盖)的面向对象的再处理,来分析这种气体的存在。为了提高信噪比,采用真振幅方法再处理地震数据,并允许后续的振幅偏移偏差(AVO)分析提取有关P波和S波反射特性的信息。沿着从深海盆到盆内构造凸起的剖面,海底模拟反射层演进成横切反射层(CCR)和振幅增强反射层(EAR)。在局部地方,另一个地震事件被解释成第二个海底模拟反射层(BSR0),是在第一个海底模拟反射层之下约150m处识别出的,可能与包含甲烷和带有重分子的烃类混合气体存在有关,因此还伴有更深的水合物稳定带。断层的存在控制着上升气体的迁移,连接着海底模拟反射层之下的游离气和海底上的泥火山和麻坑。水合物平衡带的模拟表明,在当前的压力和温度条件下观测到的海底模拟反射层和第二海底模拟反射层应该是稳定的。