地震地质 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (4): 1068-1092.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.20260024
李云辉1,2)(
), 雷建设2),*(
), 关慧敏3), 胡晓辉2), 郝江波1)
收稿日期:2026-02-27
修回日期:2026-04-09
出版日期:2026-08-20
发布日期:2026-09-09
通讯作者:
* 雷建设, 男, 1969年生, 博士, 研究员, 主要从事地震波层析成像理论与应用研究, E-mail: jshlei_cj@126.com。
作者简介:李云辉, 男, 1997年生, 现为山西大同大学资源与环境专业在读硕士研究生, 主要从事微震检测研究, E-mail: 1073902035@qq.com。
基金资助:
LI Yun-hui1,2)(
), LEI Jian-she2),*(
), GUAN Hui-min3), HU Xiao-hui2), HAO Jiang-bo1)
Received:2026-02-27
Revised:2026-04-09
Online:2026-08-20
Published:2026-09-09
摘要:
海南岛位于华南块体最南部, 受南海扩张伸展与海南地幔柱上涌等动力作用的共同影响, 区域内地震活动较为活跃。为深入研究该区域微震活动与深部构造关系, 文中基于LOC-FLOW算法, 从HAVESArray台阵的40个宽频带流动台站及省级28个固定台站2023年3月—2024年8月的连续波形资料中拾取震相到时。研究结果显示, 共获得2 671次高质量地震事件, 震级为ML-1.2~5.1。 其中, 3级以上地震多发生在雷琼海峡以北的北部湾海域。文中目录中的地震数量为同期中国地震台网目录(CENC)的7.5倍, 完备震级Mc从1.3降低至0.4。定位结果显示, 微震活动呈现出明显的环岛沿海分布特征, 分为琼东北、 万宁—文昌、 乐东和东方等4个主要震群。文中根据地震分布新发现了万宁-文昌断裂, 并讨论了其活动特性。结合已有的速度结构模型, 探讨了这些震群地壳介质和深部构造对地震活动的控制作用。在海南地幔柱的深部流体作用背景下, 地壳介质的非均质性, 如隐伏断裂和深大断裂起到了关键的控制作用, 深部流体作用可能对地震的发生发挥着重要作用, 但也不排除海水下渗的影响作用。文中结果为理解海南岛及邻区的地震孕育机制及区域强震风险评估提供了科技支撑。
李云辉, 雷建设, 关慧敏, 胡晓辉, 郝江波. 利用机器学习构建海南岛及邻区高精度地震目录与地质构造[J]. 地震地质, 2026, 48(4): 1068-1092.
LI Yun-hui, LEI Jian-she, GUAN Hui-min, HU Xiao-hui, HAO Jiang-bo. GEOLOGICAL TECTONICS AND CONSTRUCTION OF A HIGH-PRECISION EARTHQUAKE CATALOG AROUND HAINAN ISLAND BY USING MACHINE LEARNING[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2026, 48(4): 1068-1092.
图 1 海南岛及邻区的区域构造和主要断裂 a 海南岛及邻区主要构造图, 黑色实线表示板块边界; b 海南岛及邻区主要活动断裂, 黑色实线代表主要活动断层; 红色三角形代表火山群, 粉色区域代表火山岩分布, 红色五角星代表1605年琼山 7½级大地震震中
Fig. 1 Regional tectonic settings and distribution of main faults in and around Hainan Island.
图 2 本研究所用的地震台站及中国地震台网中心提供的地震分布(2023年3月—2024年8月) a 台站分布图, 黑色三角形和红色三角形分别代表本研究使用的28个固定台站和40个流动台站, 黑色实线代表主要断裂; b 地震震中分布, 黑色实线表示主要断层, 圆圈表示M<3.0的地震事件, 其大小代表震级, 菱形表示M≥3.0的地震, 圆圈颜色表示震源深度
Fig. 2 Distribution of seismic stations used in this study(a) and distribution of earthquakes(b) from the CENC(March 2023-August 2024).
图 3 流动地震台站观测数据的连续性统计图 纵坐标为台站代码, 横坐标为观测时间, 时间跨度为2023年3月24日—2024年8月1日。灰色横条表示该台站在对应时间段内有完整的数据记录, 横条中的空白间断表示数据缺失或未被记录
Fig. 3 Statistical chart of continuity of observations from portable seismic stations.
图 4 本研究使用的一维速度模型及P波(灰色圆点)、 S波(黑色圆点)的观测走时曲线 a 一维速度模型, VP模型(黑色实线)来源于徐晓枫等(2014), VS模型(黑色虚线)由波速比VP/VS=1.73计算得出; b 基于REAL算法关联后的时距曲线, 纵坐标为走时(s), 横坐标为震中距(km)。灰色圆点表示P波震相, 黑色圆点表示S波震相
Fig. 4 One-dimensional(1D)velocity model used in this study and observed travel-time curves for P(gray dots) and S waves(black dots).
图 5 地震震相拾取实例 a 垂向分量地震波形记录及P波震相拾取; b EW向分量地震波形记录及S波震相拾取。 波形图中纵坐标左侧为台站名, 右侧为震中距(km), 横坐标为走时(s), 波形上的红色竖线表示P、 S波震相的到时。 c、 d 对应波形的台站分布情况, 红色五角星表示2023年6月28日ML0.4地震的震中位置, 黑色三角形表示拾取到对应震相的台站
Fig. 5 Example of seismic phase picking.
图 6 基于HypoDD方法的地震精定位震中分布及剖面图 a 地震震中分布; b 沿纬度方向纵剖面图; c 沿经度方向纵剖面图; d 深度分布频度图。其他图例同图 2
Fig. 6 Relocated earthquakes inferred from the HypoDD and cross-section.
图 7 HypoDD重定位所用的震相统计分布 a HypoDD重定位地震用到的P波震相数量分布; b S波震相数量分布; c P波与S波震相总数量分布; d 台站方位角间隙GAP分布
Fig. 7 Statistical distribution of seismic phases from HypoDD relocation.
图 8 震级-频度分布图 HypoDD目录和CENC(中国地震台网中心)目录分别用黑色和灰色符号表示; 累积分布和非累积分布分别用圆点和三角形绘制; 本研究(HypoDD目录)中的震级计算公式源自文献(Hutton et al., 1987)
Fig. 8 Plot of magnitude versus frequency.
图 9 琼东北震群地震与S波速度 a 沿AA'剖面两侧5km范围内的地震与S波速度; b、 c 沿BB'和CC'剖面两侧3.5km范围内的地震分布(彩色圆点)。背景颜色为S波相对速度扰动百分比(Deng et al., 2025), 红色和蓝色分别代表低速和高速异常, 剖面顶部灰色阴影表示沿剖面的地形, 黑色短线表示断裂带, 黑色虚线指示莫霍面深度。MPF 马袅-铺前断裂; PQF 铺前-清澜断裂; WWF 王武-文教断裂; HYF 海口-云龙断裂; WQSF 文昌-琼海-三亚断裂。d 琼东北震群震中 分布及剖面位置(红色虚线)。其他图例同图 2
Fig. 9 Distribution of the northeastern Hainan earthquake swarm and S-wave velocity structure.
图 10 万宁—文昌震群地震与S波速度 a 沿AA'剖面两侧7km范围内的地震与S波速度, 白色虚线代表碗状结构; b、 c 沿BB'和CC'剖面两侧3.5km范围内的地震分布; d 万宁—文昌震群地震震中分布及剖面位置图(红色虚线)。其他图例同图 9
Fig. 10 Distribution of the Wanning-Wenchang earthquake swarm and S-wave velocity structure.
图 11 乐东震群地震与S波速度 a 沿AA'剖面两侧5km范围内的地震与S波速度, 白色虚线圆圈为可能的“空区”; b、 c 沿BB'和CC'剖面两侧3.5km范围内的地震分布; d 乐东震群地震震中分布及剖面位置(红色虚线); DLF 儋州-乐东断裂; WQF 文且-千家断裂; JLF 九所-陵水断裂。其他图例同图 9
Fig. 11 Distribution of Ledong earthquake swarm and S-wave velocity structure.
图 12 乐东震群地震时序分布图 a 2023年3月24日—7月2日的地震分布; b 2023年7月3日—10月10日的地震分布; c 2023年10月11日—2024年1月18日的地震分布; d 2024年1月19日—4月27日的地震分布。e 2024年4月28日—8月1日的地震分布。 图c—e中的红色虚线圆圈为可能的“空区”。以每个时段的起始首日0时为起点, 圆圈的颜色表示每个地震发生的时间距起点的时间尺度。 其他图例同图 2
Fig. 12 Time-sequence diagram of the Ledong earthquake swarm.
图 13 东方震群与S波速度分布 a 沿AA'剖面两侧7km范围内的地震与S波速度; b—d 沿BB'、 CC'和DD'剖面两侧3.5km范围内的地震分布; e 东方震群地震震中分布及剖面位置(红色虚线); 其他图例同图 11
Fig. 13 Distribution of the Dongfang earthquake swarm and S-wave velocity structure.
图 14 海南岛及邻区地震分布及与P波速度 a—c 沿AA'、 BB'和CC'剖面两侧20km范围内的地震与P波速度。背景颜色为P波相对速度百分比 (Lei et al., 2009), 红色代表低速异常, 蓝色代表高速异常; d 地震震中分布及剖面位置(红色虚线)。其他图例同图 11
Fig. 14 Distribution of earthquakes and P-wave velocity structure around Hainan Island.
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