中国南北地震带震源机制解的聚类分析初稿
震源机制解综述
震源机制解综述1、引言地震学是一门以观测资料为基础的研究地震的成因及其规律已成为地震预报的一种重要手段，它的发展奠定了地震预报的物理基础。
地震震源和地震波传播介质的各种参数在强震前的变化早就被当作地震预测的地震学前兆指标，随着地震预测的深入研究，以及我国“十五”台站数字化改造的完成，我们在进一步研究地震时空强分布特征的同时,加强对地震波的运动学和动力学特征的研究,从中提取震源，我们意识到加强对地震波的运动学和动力学的研究，从中提取震源信息，对增强地震预测的物理基础，提高地震预测的水平是十分必要的。
地震是地球内部物质运动的结果，这种运动反映在地壳上，使得地壳产生破裂，促成了断层的生成、发育和活动。
地震前后的地形变测量和地震波的观测研究等结果确认，天然构造地震是地下岩层的突然错动引起的。
发生错动的岩层可称为地震断层。
断层活动诱发了地震，地震发生又促成了断层的生成与发育，因此地震与断层有密切联系。
地壳中的断层密如织网。
实际地震断层的几何形状可能很复杂，但对多数地震，特别是小地震，作为初级近似，总体上可将地震看成是沿一个平面断层发生的突然错动引起的。
2、前人对震源机制解的研究历程地震震源处地球介质的运动方式。
通常所说的震源机制是狭义的，即专指研究构造地震的机制而言。
构造地震的机制是震源处介质的破裂和错动。
震源机制研究的内容包括，确定地震断层面的方位和岩体的错动方向，研究震源处岩体的破裂和运动特征，以及这些特征和震源所辐射的地震波之间的关系。
对地震震源的研究开始于20世纪初叶。
1910年提出的弹性回跳理论，首次明确表述了地震断层成因的概念。
在地震学的早期研究中，人们就已注意到P波到达时地面的初始振动有时是向上的,有时是向下的。
20世纪的10～20年代，许多地震学者在日本和欧洲的部分地区几乎同时发现，同一次地震在不同地点的台站记录,所得的P波初动方向具有四象限分布。
日本的中野广最早提出了震源的单力偶力系，第一次把断层的弹性回跳理论和P波初动的四象限分布联系起来。
以南北地震带为例研究面向地震应急的宏观震中与微观震中偏移模型
以南北地震带为例研究面向地震应急的宏观震中与微观震中偏移模型尹笑哲;徐敬海;聂高众【摘要】以南北地震带为例,通过对1920～2011年全国有记录的各种震级地震资料的整理统计,利用投影分析,计算出宏观震中与微观震中之间的偏移量,研究震级和偏移量之间存在的非线性衰减模型,并对模型拟合的有效性进行了分析.结合我国地震测震技术发展的阶段性特性,探索研究了时间对偏移量的影响.【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2016(039)004【总页数】10页(P646-655)【关键词】宏观震中;微观震中;偏移量;南北地震带【作者】尹笑哲;徐敬海;聂高众【作者单位】南京工业大学测绘学院,江苏南京211816;中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京100101;南京工业大学测绘学院,江苏南京211816;中国地震局地质研究所,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P315.3破坏性地震发生后的地震灾害损失快速评估是依据地震速报定位参数进行的。
地震发生时，根据仪器定位的微观震中及有关参数来进行震害快速评估，无疑是震后反应最迅速、最节省财力且最为方便的做法(刘吉夫，王晓青，2006)。
但在实际应用中，这种方法做出的震害快速评估结果往往与实际震害结果相去甚远，主要是因为仪器测定的震中与实际震中不一致。
刘吉夫和王晓青(2006)将微观震中与宏观震中的关系按照地理位置进行东西部的分区，研究认为中国大陆东西部，宏观震中与地震速报定位结果的偏离存在明显的差异，这表明宏观震中与地震速报定位的偏离存在分区不确定性，宏观震中与地震速报定位震中的相对空间位置在中国大陆的东部和西部均满足二维正态分布。
李闵峰和李圣强等(2000)将偏移量按照南北断裂带进行研究，认为在南北地震带众多震例分析基础上建立的震后宏观震中的可能位置快速判定方法具有可操作性。
兰晓雯和田家勇等(2011)以新疆地区为例，在发震断层对微、宏观震中偏离的影响分析中指出宏观与微观震中的偏离方向和偏离距离是发震构造类型、地震震级和构造应力场等多种因素共同作用的结果，利用全国的速报震中与宏观震中数据以及速报震中与宏观震中偏差的概率分布经验参数，得到地震速报参数与最后确定的地震参数之间平均偏差在25～30 km范围内。
南北地震带北段现今运动特征及地震活动性分析
第43卷第4期2020年10月地震研究JOURNAL OF SEISMOLOGICAL RESEARCH Vol.43,No.4 Oct.,2020第4期刘雷等:南北地震带北段现今运动特征及地震活动性分析征,也较少结合小震活动性进行综合分析。
因此,为了更好地研究南北地震带北段的水平运动特征以及各断裂的现今应变特征,本文使用Zheng等(2017)计算的19912015年长期GPS数据,计算南北地震带北段地区的主应变率、最大剪应变率和面膨胀率,分析区域现今水平运动的特征;再根据跨断层GPS速率剖面分析南北地震带北段各断层运动状态的差异,利用小震分布及震源深度剖面,分析各断裂的地震活动性;最后,综合分析区域的地震危险性。
1应变场特征分析水平速度场空间分布的不一致性是地壳形变的直接反映,而应变场是描述区域形变的重要指标。
该指标不受参考框架的影响,并且能从不同分辨率反映区域形变特征。
利用GPS资料进行应变分析,可以监测研究区应变场随着时间和空间的变化过程(孟国杰等,2009;杨国华等,2002;王岩等,2018;蒋锋云等,2018)。
本文利用Zheng等(2017)计算的19912015年的GPS数据资料,使用张希等(1998)根据最小二乘法计算应变场编制的h⁃velo⁃strain软件,选取研究区内114个GPS站点参与计算,得到了南北地震带北段相对低频的主应变率、最大剪应变率和面膨胀率。
1.1主应变率如图1a所示,区域内主应变沿着青藏高原东北缘发生顺时针旋转。
不同地区的主应变率差异较大,反映出南北地震带北段的运动特征及构造活动比较复杂。
在阿拉善地块和鄂尔多斯地块内部变形较小,以拉张作用为主,表明地块具有较好的刚性运动特征。
主应变率沿着天桥沟黄羊川断裂附近具有NE向的挤压,向东在香山天景山断裂上明显减弱,在毛毛山老虎山断裂以及海原断裂上较大,具有NE,NEE向的挤压和NW, NNW向的拉张作用,主应变率大有可能是海原1920年地震后断裂的震后调整作用。
汶川8.0级地震及其余震序列震源机制解分析
图 １汶川 ８０级地震和部分 ５ ． ． 以上强余震震源机制解分布 ０级 通过计算 ，获取 了汶川主震和 ４ ４次 ５级 以上强余震震源机 制解 ，这组解是对哈佛大学 已公布的 ９个地 震最 佳双力偶解的很好补充 。震源机制解及其分布见图 １ 。从中可 以看 出，汶 川 ８ ． ０级特大地震及其 ４ ４个强余 震以
汶川 ８０级地震及其余震序列震源机 制解分析 ．
崔效锋 ¨ 宁杰远 胡幸平 ¨ 俞春泉 陶 开
１ ）中国地震局地壳应力研究所，北京 １０ ８ ００５ ２ ）北京大学地球与空间科学学院地球 物理系，北京 １ ０ ７ ０８ １
２０ ０ ８年 ５月 １ ２日发生 的汶川 ８０级特大地震位于我国南北地 震带中段 ， ． 根据 中国大陆现代 构造应力场分 区 的研究结果 （ 谢富仁等 ，２ ０ ） ０ ４ ，地震发生的地点属于龙门山一松潘应力 区，该地 区区域最 大主压应力方 向为北 西西一南东东。对 于汶 川 ８ ． ０级地震的震源机制解， 国内外 已开展了多方面的研 究，美国哈佛大学 、美 国地质 调查局 （ ＧＳ ＵＳ ）以及 中国地震局地球物理研究所快速测报 了汶川地震的地震矩张量反演 结果。研究结果一致表 明，这次地震是一次 以逆冲为主、具有一定右旋走滑分量的断层错动 （ 刘超等 ，２ ０ ；王为 民等 ，２ ０ ；张培 ０８ ０８
依据读取 的 Ｐ波初动数据 和四川区域地震 台网的速报 目录 ， 采用格点尝试法对每个地震所有可能的震源机
制解进行全空间扫描计算 ，扫描步长为 ５× 。５ ，从 中选取矛盾符号比 介于最小值 Ｔｌ Ｃ ｉ２之间的解作为 。５× 。 Ｔ至 ｍ￣ Ｉ ｉ ｜ ￣％
该地震震源机制解的离散区 （ 即可能解的分布范围）， 对离散区内所有可能解进行平均，以此作为震源机制解求解
北天山地区中强地震震源机制解分析
●
＠
地名
一
断层
一 隐伏断层 ’
图 １ 研 究 区 内 主要 断裂 分布
２ 北 天 山地 区 中强 地震 震 源机 制解
震 源机 制解 可 以反映震 源 断层 的力学 性质 和 动 力学 特 征 ， 出地 震 的 等效 释 放应 力 场 给 （ 王绍晋 等 ，０ ２ 。对数量 众 多 的地震 震 源 机 制解 ， ２０ ） 经统 计 分 析 ， 以再 现 区域 应 力 场 的平 可
１ 北 天 山 地 区 构 造 应 力 场 背 景 及 主 要 断 裂 带
天 山 山系 是塔里 木块体 与哈 萨克斯 坦块 体碰 撞 及新 生 代 再造 山作 用 的 产物 ， 历 了一 经 个 十分 复杂 的构造动力 学过 程 （ 赵瑞斌 等 ，０ ０ 。由于天 山岩石 圈存在 低 速层 ， 为地壳 内 ２０ ） 作 部 的韧性 滑脱 面 ， 在南 北方 向 的水 平挤压 和地 幔形 变力 的共 同作 用 下 ， 山上地壳 沿该 面表 天 现 出向南北 两侧逆 冲 的构造 现 象 （ 颐 等 ，０ ０ 。北 天 山造 山带 由一 系列 Ｎ 胥 ２０ ） ＷＷ 向展 布 的 线性 断层 、 断裂 和裂 隙系统组 成 （ 学钟 等 ，９６ 。北 天 山地 区现 代构造 应力 场 的主 体特 征 邵 １９ ） 为近 南北一 北北 东方 向的 挤 压 ， 印 度 板 块 的推 挤 方 向 一 致 （ 忠 淮 等 ，９９ 谢 富 仁 等 ， 与 许 １８ ；
水 河子 断裂 、 霍尔果 斯 一吐谷 鲁断 裂 、 比湖 一依 连 哈 比尔 尕 北 西 向断 裂 构造 带 、 什 河断 艾 喀
裂、 恰克 布河 断裂 （ １ 。除 艾 比湖 一依 连 哈 比尔尕 断裂 为右 旋 逆走 滑外 ， 余 断裂 均 以逆 图 ） 其 冲为 主（ 王海涛 等 ，０ ６ 。 ２ ０ ）
震源机制解ppt课件
面波震级:
M s log10 ( A20s ) 1.656log10 () 1.818
地震矩震级: M s [log10(M0 ) /1.5] 10.73
A 的单位微米( 106 m )
5
地震震源
弹性回跳理论(Elastic Rebound Theory)：
第４章 地震机制
第三节 震源机制解
1
Epicenter distance
震中距
hypocenter
2
Location of Epicenter
Ts
Tp
Ts
Tp
X Vs
X Vp
ห้องสมุดไป่ตู้
X
Vp Vs VsVp
3
地震震级 (Magnitude):
体波震级(Richter Scale):
6677在海滨地区跨圣安德烈斯断裂的篱笆在1906年旧金山地震时错动了26米远处的土地向右移动889910101111faultblockdiagram12121313aerialviewsanandreasfault1414enechelonfracturesalongimperialfault1515offsetwoodpilealongimperialfault1616offsetplowedfield1717offsetcementlinedditchguatemala1818deformation1976earthquake1919treebisectedguatemala2020莫哈维沙漠中沿埃莫森断层256千米宽的地区的一对卫星影像2121埃莫森断裂崖的新鲜断面显示1992年兰德斯地震后的滑移称之为擦痕2222232343震源机制解习惯指断层方位位移和应力释放模式以及产生地震波的动力学过程2424431431震源辐射图案震源辐射图案radiationpatternradiationpattern构造地震震源
南北地震带
南北地震带从我国的宁夏,经甘肃东部、四川西部、直至云南,有一条纵贯中国大陆、大致南北方向的地震密集带,被称为中国南北地震带,简称南北地震带。
该带向北可延伸至蒙古境内,向南可到缅甸。
南北地震带是以青藏高原地壳为主体和兼并了扬子地块西部而成的新生构造实体,具弥漫性边界。
构成其基本格架的巨型反S形或缓弧形构造带,分布在中部的弧顶朝南的弧形构造以及发育在东界附近的旋卷构造,成为南北地震带的三大构造特色,它们都是塑性伸展流动的产物。
据弧形构造形态实际数据分析表明,地壳物质向南移动的规模,由北往南逐渐加大,从西到东渐逐减小;自北纬31.5°往南,青藏高原物质东移量逐渐加大。
中国地震局地震台网中心预报部张永仙指出,近期发生的几次显著地震,表明青藏地区中强地震活跃,南北地震带地震活动增强,同时也打破了华北地区中强地震的平静。
南北地震带事例2008年05月13日,中国地震局研究员张国民在接受央视采访时表示,汶川发生的8级强烈地震属于浅源地震。
通常,震源位于地下十至二三十公里,因此其破环力相当大,对地面的破坏会非常严重。
这次大地震为何为造成全国多个地方有震感?张国民说,此次大地震在发生在中国的南北地震带,也叫中轴地震带,这条地震带贯穿云南、四川、甘肃、宁夏回族自治区。
多个地方有震感属正常情况。
据有关报道,1976年的唐山大地震时,全国十多个省市区都有震感。
张国民认为,灾区发生余震的可能性非常大,因为这么大的地震,不会一次性释放所有的能量,大震后出现连续余震是常见现象,不过,余震的破坏力应该不会比主震大。
南北地震带分析长期以来有人认为在中国大约东经102°~106°之间,有一条南北贯穿全国中部地区的地震震中密集带——“南北地震带”。
这一问题是在上世纪50年代编制中国第一张地震烈度区域图时引起人们注意的,以后经过对其两侧地质构造差异的对比,便提出了“南北地震带”这一概念。
“南北地震带”,实际是否存在呢?从有关地震纪录资料和地质资料看,实在有进一步商讨的必要。
南北地震带震源机制解和应力特征
Ⅱ-152南北地震带震源机制解和应力特征崔子健1)※ 王勤彩1) 李 君2)1) 中国地震局地震预测重点实验室，北京 1000362) 中国地震局第二监测中心，西安 710054中图分类号：P315.3 文献标识码： A doi ：10.3969/j.issn.0253-4975.2018.08.077南北地震带北起宁夏贺兰山，跨越西秦岭，穿过龙门山、小江、红河等断裂带向南延伸至缅甸境内，成为分隔中国大陆东部相对稳定的鄂尔多斯地块、四川盆地、华南地块与西部地震活动性强烈的青藏高原之间的重要边界带。
它是中国大陆浅源地震最活跃、地震分布带状明显的巨型地震带，对南北地震带的研究具有重要的科学意义。
地震波可造成破坏，但也带来了震源力学性质、构造运动等信息。
利用地震波反演得到的震源机制解能给出震源断层参数和应力状态。
大量的震源机制解结果可以反映区域构造应力场和构造运动特征，因此，地震震源机制解分析是目前研究地壳应力场和构造运动区域特征的一个重要手段。
与数量少且分布相对集中的强震相比，中小地震发震频次高且分布范围广，充分利用大量中小地震震源机制解资料可以弥补数据样本的不足，是认识区域构造应力场时空特征的一个重要途径。
本研究基于CAP 方法，利用收集到的信噪比高的宽频带地震波形数据，计算得到了2009年1月—2017年8月期间南北地震带及周边区域466个M 3.5以上地震震源机制解。
在补充收集1976年1月—2017年8月“全球矩心矩张量（GCMT ）公布”的259个M 4.5以上震源机制解的基础上，分析了南北地震带震源机制和应力特征。
震源机制空间分布显示，不同断裂带、块体内部及块体间表现出不同的震源机制空间分布特征，该特征与南北地震带不同段落活动构造性质基本吻合。
作为青藏高原东边界的南北地震带，由于动力环境复杂，其内部P 轴方向具有明显的差异性。
这种差异主要表现为：南北地震带北段P 轴呈NE 向分布；龙门山断裂带及周边除NE 段P 轴取向为NW —NNW 向外，其他地段P 轴近EW 向；川滇菱形块体内部P 轴呈NNW 向，而其西边界以西呈NNE 向，东边界以东呈NW 向，应力方向转换带与川滇菱形块体边界基本一致。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
防灾科技学院
毕业论文
题目中国南北带震源机制解的聚类分析
学生姓名杨凡学号125011132
系别地震科学系专业地球物理学
班级1250113
开题时间2016年3月14日答辩时间2016年5月28日指导教师盛书中职称讲师
摘要震源机制解是地震学和地球动力学研究的基础资料，随着地震观测台网的加
密，震源机制解资料非常丰富，对于大量震源机制解的科学分类是至关重要的，故本论文根据震源参数利用聚类法来对南北带地区震级5.0以上的375个震源机制解进行分类，探讨该地区震源机制解的分类情况及其成因，并以此探讨区域应力场环境。
关键词：震源机制解;聚类;南北带
1 南北地震带范围确定：
雍幼子在《中国南北地震带的划分及其意义》一文中指出，最早时期南北地震带由周光等人提出，其范围为东经103°至104°，南至云南东部，中部经过四川西北部的岷江，北到甘肃民乐东侧。
后经争论，中国科学院地质研究所在《中国地震地质概论》一书中指出，北起贺兰山，南经六盘山，穿越横亘东西的秦岭山地，后转而南下，直趋川西、滇东地区。
地跨宁、甘、川、滇四省，延伸长达2000多公里，总观大致呈南北走向。
并对其分为三段详述，北段指贺兰山-六盘山地震带，中段指天水-武都-文县-川西北地震带，南段指安宁河-滇东地震带。
后者的观点被大多数人们公认，因此本文选用中国科学院地质研究所所定的区域为研究目的区域。
2 南北地震带地质构造：
由于南北地震带大致分为三段即北段贺兰山-六盘山地震带，中段天水-武都-文县-川西北地震带，南段安宁河-滇东地震带。
因此此区域地震地质构造分为三段详述。
2.1 贺兰山-六盘山地震带地质构造：
贺兰山-六盘山地震带地理位置位于宁夏北部的银川、平罗至宁夏南部的固原、西吉、海原。
银川北部的平罗一带地势沉降较深，周围抬升,地壳上部地层呈
现勺状形态。
由资料可知,到现在为止，银川北部平罗一带的沉降带还有垂直和水平方向的运动,说明它尚在活动。
银川至平罗一带存在北北东向的上地慢高导层顶面隆起,造成地壳变薄。
由资料可知，银川地堑西海固地区上地幔高导层顶面等深线呈北西走向，该顶面由海原、固原向西吉呈现南西倾斜,倾角约33，与古浪海原断裂带中的南西华山大断裂的南西倾斜的断裂面方向一致。
2.2 天水-武都-文县-川西北地震带：
天水-武都地区从地表到地下17公里主要是东西向构造，而27公里以下变成近南北向构造。
通过浅、深部构造的比较，北段即银川地堑、西海固地区浅部构造和深部构造一致，中段天水-武都地区浅部构造和深部构造不一致。
因此南北带北段和中段可能通过此两段的深部近南北向构造连通在一起。
2.3 安宁河-滇东地震带：
南段地震构造以NW-NNW向和近SN为主，NE向构造亦有发育。
NW向和NE向以活动断层为主，大部分有拉张性质，而SN向的张性断裂为主，并且本段断裂大多数为继承性活动断裂，构造活动异常强烈。
3.1 震源机制解数据及来源
在本文的研究中，由于研究范围较大，因此选择中强震（ML5.0及以上）的震源机制解进行研究才会有意义。
通过阅读文献及查找，
筛选出由《南北地震带震源机制解与构造应力场特征》一文作者王晓山和通讯作者吕坚共提供1970年1月至2014年12月震级大于5.0以上的震源机制解374个，经纬度分布范围均在南北地震带范围之内（东经95°-110°，北纬20°-45°）。
3.2 震源机制解分布
使用GMT软件得到震源机制解分布情况，由此图看出南北地震带以走滑型地震为主，少部分为逆断层型地震。
3.3 聚类方法
聚类分析法是一种分类的多元统计分析方法。
按照个体或样品的特征将它们分类，使同一类别内的个体具有尽可能高的同质性而类别
之间则应具有尽可能高的异质性。
设有n 个样本，每个样本由m 个参量表示。
若将样本 1X ，2X ，
3X ............n X
作为m 维空间的n 个点，从几何学的角度看，可以定义这些点之间的距离。
用ij d 表示i X 和j X 之间的距离，一般要求符合以下4个条件: （1）0d ij =，i X 和j X 相等； （2）0d ij >，对一切i ，j ； （3）ji ij d d =，对一切i ，j ；
（4）三角不等式: dij 《dik+djk ，对于一切i ，j ，k 。
要衡量两个震源机制解之间的差异，可由p ，t 两个轴相应的夹角α，β表示。
为直观起见，定义两个震源机制解之间的距离:
d=α+β
这种距离满足上述4个条件。
3.4 聚类结果
根据数据量，分三类对其进行最短距离法和最长距离法分类，
3.5 结果分析
类别 最短法1类 最短法2类 最短法3类 最长法1类 最长法2类 最长法3类
震源机制解个数
373
1
1
162
148
148。