2004年苏门答腊地震粘滞性松弛效应对华南地区地壳水平活动的影响

2004年苏门答腊地震后, 不同学者根据不同观测数据(地震波、 GPS), 得到了此次地震的断层滑动模型。 反演过程中使用半无限空间模型时, 无法利用远场观测数据进行约束, 势必影响远场形变的解释。 基于Hoechner等使用的断层几何模型和GPS同震位移数据, 本研究利用球体位错理论反演方法反演了2004年苏门答腊地震断层滑动模型, 得到的矩震级为9.24, 最大滑移量为30.4 m, 由于考虑了曲率的效应, 该模型在远场同震位移的计算结果与GPS数据吻合较好。 然后, 选取了2001—2004年和2004—2007年两期的GPS水平位移速度场, 研究2004年苏门答腊地震对华南地区地壳水平活动的影响, 从两期的GPS水平位移速度场差异可以看出地震后华南块体有向西南方向的运动趋势, 华南块体受到此次地震明显的震后影响。 最后, 基于反演得到的断层模型, 利用Tanaka等提出的粘弹性球体位错理论对华南块体两期GPS水平位移速度场差异进行模拟, 得到华南块体内部粘滞性系数为2×10¹⁹ Pa·s, 当考虑地幔粘滞性松弛效应后, 两期的速度场差异的均方根值由3.2 mm减少为1.9 mm。 可见在研究2004年前后中国大陆GPS水平位移速度场时, 若继续以华南块体为基准, 需考虑此次地震的地幔粘滞性松弛效应。     

根据地面形变的观测研究1966年邢台地震的震源过程

本文以完整的形式给出拉梅常数不相等情形的半无限弹性介质中任意倾角的矩形滑动断层引起的地震位移场解析表示式。以一些数值结果说明介质的泊松比、断层面的倾角、上界和下界对地面的地震位移场的影响。在比较1966年邢台地震的地形变资料和计算得到的各种走向、倾向、倾角、断层面长度、宽度、震源深度和错距的单个的矩形滑动断层引起的地面位移之后指出,简单的滑动断层错动模式不能同时很好地解释观测到的邢台地震的水平和垂直形变。为了解释观测结果,提出了一个复合的断层模式。这个复合断层模式由六个简单的矩形滑动断层构成。运用网格尝试法,得到了基本上符合观测到的水平和垂直位移场的震源参数。     

GPS观测得到的大地震前兆地壳形变震例

综合介绍2008年汶川大地震以来,GPS观测得到的国内外10多次6—9级,不同构造、不同类型的大地震前兆地壳形变震例:2008年汶川8级大地震、2011年东日本9级巨震、2013年芦山7级,直至2020年6月墨西哥7.4级地震和7月美国阿拉斯加州以南海域7.8级地震等。利用GPS连续观测站区域参考框架水平位移时间序列和水平位移场,特别是水平位移向量时间序列的研究证明,同震水平位移是研究地震前兆形变存在的关键;利用垂直位移和水平位移向量时间序列、同震垂直位移及同震水平位移向量的分解,揭示地震弹性回跳真实方式;提出了符合GPS观测和岩石破裂试验结果的地震压-剪弹性回跳模型;根据已有震例,提出预报不同震级地震的可能性和监测临震前兆形变的GNSS站布设设想。      

兰德斯地震断层面及其附近余震产生的位移场研究

根据兰德斯(Landers)地震断层面及其附近余震目录计算这些余震产生的位移场, 并与根据兰德斯地震破裂面滑动分布计算的主震产生的位移场进行对比. 结果表明, 断层面及其附近余震产生位移场的方向与主震大体一致, 余震破裂总体来看是继承性的. 余震产生的位移场达厘米量级, 足可以被GPS观测所捕获. 在利用地震震后随时间变化位移场研究地球粘性结构、 地震震后滑动分布等地球物理问题时, 扣除余震产生的位移场可以最大限度地减小反演结果的不确定性, 得到符合实际的结果.      

模糊数学分析在新丰江形变场处理中的应用

一、问题的由来大地测量给地震学科研究提供了地震前后的地壳运动静态位移场。这在地震地质分析和地震震源参数的反演已被作为重要的依据,因此,首先应该得到一个较为真实的形变位移场.这对于新丰江水库地震研究来说更为突出。因该水库的地震活动频繁,余震震级不大,位移量较小。新丰江的形变三角网范围也不大,而所有三角点都布设在地震密集区的大坝周围。     

GPS测定的四川九寨沟MW6.6地震同震形变

2017年8月8日四川阿坝州九寨沟发生M_W6.6地震,震源机制解显示该地震为左旋走滑型地震。对震中周围的GPS连续站观测资料进行处理,获得高频GPS动态形变和静态同震水平位移。震中100km范围内四川松潘和甘肃武都站观测到1 Hz动态形变。距离震中约69km的松潘站观测的同震水平位移为7.4mm。根据少量的GPS静态同震位移反演的同震破裂模型显示本次地震的最大滑动量为376mm,地震矩为7.25×1018 N·m,等效矩震级为M_W6.6。正演计算的同震三维形变场显示本次地震的最大水平位移可达4~5cm,垂直位移呈四象限分布,最大可达1.5cm,区域内10个流动GPS站可观测到同震形变。     

岛弧构造的垂直形变场与水平位移场及其构造运动和地震活动特征

本文根据水平构造应力作用，推导了弧形构造的理论垂直形变场、水平位移场和应力场，进而对全球性的岛弧构造带在构造运动、地震活动和震源机制等方面的特征给出了新的解释；提出岛弧等弧形构造主要是在弧形构造位移场、应力场作用下逐渐形成的，而大洋板块的俯冲作用是次要的。     

GPS应变场云图方法识别地震形变场异常初步分析

介绍一种获取地震形变场异常的应变场云图方法.首先在指定时间窗内对GPS位移时间序列进行拟合速度值、插值速度场和计算应变场处理,然后以一定步长滑动得到时空连续的应变场动态变化图像,进而提取形变场异常信息.通过分析门源Ms6.4地震与震前应变场时空演化对应关系,说明本方法对预测地震有一定的指示作用.在2019年年终会商中,对嫩江ML4.5地震提出预测意见并检验了实用性.研究认为,应变场云图是一种有效、直观识别震前形变场异常的方法,可在地震会商工作中推广应用.     

地震断层滑动对地质形变的测绘研究

传统断层自主剖分技术进行地震断层滑动对地质形变的测绘研究时,未考虑走滑位移量、倾滑位移量和张开位移量对地质形变测绘研究的影响,无法对差异断层转动角下的地质形变情况实施有效测绘,提出基于矩形位错模型的地质形变的测绘研究方法,采用矩形断层位错模型通过点源位错公式,获取地震断层滑动时地质形变的走滑位移量、倾滑位移量和张开位移量;基于地震矩形断层三维滑动对地表产生的位移进行测绘时,获取各位移量同地面形成的三维位移场,采用二维高斯-勒让德求积计算断层三维位移场转动形成的地表位移,实现地质形变的测绘研究。实验结果表明,所提方法可对不同矩形断层转动角下的地质变形情况进行准确测绘,实际应用价值高。     

一种子像素偏移追踪算法的实例验证

作为一种中强震形变场获取技术,子像素偏移追踪算法可以与InSAR、GPS等构成重要互补。验证了一种以强度互相关、双线性插值和二维高斯回归三种技术为基础的、新发展的子像素偏移追踪算法,且利用该算法求取了2014年2月新疆于田地震和2013年9月巴基斯坦地震的同震形变位移场。2014年于田地震地表破裂以左旋走滑为主,最大左旋滑移量达到1.5 m。2013年巴基斯坦地震地表破裂主要表现为左旋走滑的弧形破裂,最大滑移量可达到10 m。经计算得到的巴基斯坦地震同震形变位移场与前人的研究结果基本一致,精度可达到百分之三个像素水平。结果表明新发展的子像素偏移追踪算法可以有效求取中强震的同震形变位移场。     

求解滑坡位移场的数字图像相关方法

精确求解滑坡位移场对于滑坡灾害的监控与防治有着十分重要的意义,将数字图像相关方法应用于滑坡位移场计算,可以快速准确得到滑坡在一段时间的位移场信息.本文以梅坪滑坡位移场求解为例,详细介绍了利用数字图像相关方法求解滑坡位移场的具体过程.对不同时间采集得到的梅坪滑坡图像,首先进行灰度化处理,以消除色彩、光照等因素造成的干扰;其次利用所选的标志点对两幅图像进行平移、旋转等校正,消除因人为拍照所引起的误差;最后对两幅图进行匹配求解得到对应时间的滑坡位移场.采用实验室标定方法对数字图像相关方法在小形变范围内的准确性进行了验证,为数字图像相关方法在滑坡位移场计算的应用上提供支持.     

GNSS测得的大地震前兆水平形变

以21世纪全球各具特色且最典型的6次大地震,尤其是巨大地震前后GNSS观测得到的地壳水平形变为重点,回顾探寻前兆形变,探索地震预测预报。6次地震为:2008年汶川8.0级、2010年智利8.8级、2011年东日本9.0级、2015年尼泊尔8.1级、2016年日本九州岛7.3级地震及2023年土耳其7.8级双震。地壳形变是物理问题,区域参考框架是利用GNSS连续观测研究前兆位移物理问题的基本前提,而同震水平位移是探寻前兆形变的关键现象。大震前震中及其附近既无明显的垂直位移积累,也无明显的水平剪切位移积累。大地震震中及其附近前兆水平位移主要有两种形态,水平位移达到峰值或为闭锁;但近震中震前介质已非弹性,仅远场介质为弹性。GNSS观测结果表明震前震中主要为水平挤压,震时产生剪切破裂,这与岩石破裂实验结果一致,因此“压-剪”(弹性)回跳模型符合GNSS观测结果,但至今仅获得少数地震短临前兆形变观测结果。GNSS依然是探索地震预测的主要观测手段,但由于与地震断层破裂临界状态密切相关,利用各种观测技术探索地震断层破裂的临界现象,即地震短临前兆,是突破地震短临预报的关键,仍需要利用多学科各种观测技术...     

双节点有限元模拟直立走滑断裂地震位移场

结合位错理论和有限单元法，对介质横向不均匀性引起的直立走滑断裂地震水平位移场不对称性进行了数值模拟研究。结果表明，断层两侧介质泊松比和弹性模量的横向不均匀性，均可以引起直立走滑断层同震破裂及地震位移场的不对称性，其中，断层两侧介质的剪切模量比(刚度比)对直立走滑断裂地震位移场不对称性起主要作用。     

GPS测定的2008年汶川Ms 8．0级地震的同震位移场

2008年5月12日四川汶川发生Ms8．0级地震,龙门山断裂带的映秀．北川断裂和灌县-江油断裂同时发生破裂,分别形成了240多公里和70多公里长的地表破裂带,最大垂直错距和水平错距分别达到6和4．9m．利用GPS获取的地表形变资料,揭示了大区域、远场同震位移场,发现地壳形变以映秀-北川断裂为中心,两侧发生相向运动和强烈的水平缩短;而且青藏高原东缘的向东运动幅度大于四川盆地向西的运动幅度．5．12汶川大地震还具有右旋走滑分量,GPS定量地揭示了映秀一带南段的右旋水平位移很小,北川县城以北的北段具有明显的右旋位移,但幅度仍然小于水平缩短幅度．垂直同震位移在龙门山断裂带东侧的成都平原以下降为主,断裂上盘只在距断裂很近处观测到了向上的运动,很快又转为下降运动,这种运动图像与高角度逆断裂产生的弹性位移场类似．上述观测事实对于进一步研究岩石圈构造运动、地震动力学特征及判定未来地震趋势等都具有十分重要的意义．     

计算分层介质中位错点源静态位移场的广义反射、透射系数矩阵和离散波数方法

本文将计算合成地震图的广义反射、透射系数矩阵和离散波数方法应用于静态问题,给出了分层介质中位错点源产生的静态位移场的计算方法。该方法保留了反射、透射矩阵方法的原有优点,通过将数值结果与解析解的对比表明,该方法具有较高的数值精度,可用于研究地震断层活动造成的地表形变。     

镶嵌试件表面位移场的全息显示

用激光全息干涉法研究了在单轴压力下的镶嵌试件的表面形变,显示了离面位移场的可见图象。发现在载荷达到破裂载荷的90%左右时,沿镶嵌边界出现剧烈形变带和宏观裂纹;当岩芯强度低于或等于外围介质强度时,这种剧烈形变带集中在岩芯以外的一侧;当岩芯强度高于外围介质强度时,这种剧烈形变带形成围空图象。镶嵌试件在一定程度上模拟了地壳的横向不均匀结构,观察它的表面形变过程有助于探讨震前地震活动图象的物理含义。     

2021年青海玛多7 4级地震的同震变形分析

2021年5月22日,青海省玛多县发生了 7.4级地震,该地震发生在巴颜喀拉地块北部边界东昆仑断裂带以南约70 km,属于块体内部断裂带地震.根据中国大陆构造环境监测网络提供资料,距离震源30多公里的玛多台站记录到东西向永久位移约25 cm.同时,InSAR也观测到明显的形变场,升轨和降轨的最大相对形变量分别约1.87 m和2.32 m.为了解释这些大地测量观测数据,本文利用该地震的三个断层滑动模型,基于不同地球模型的地震位错理论,计算同震变形场,并分别与GNSS观测数据和InSAR视线向形变量对比分析,结果显示基于InSAR数据反演的断层滑动模型产生的位移场与球形地球模型的理论计算结果最为吻合.进一步,利用较优断层模型计算2021年青海玛多7.4级地震的理论同震位移、大地水准面、重力和应变等变化,该结果为玛多地震的GNSS和重力观测的解释提供理论参考依据.     

中小地震三维形变场重构方法研究与同震滑动分布反演——以2016年5月22日定日MW5.3地震为例

地震三维形变场对于研究地震发震机制等具有重要意义。 已有的InSAR三维形变场重构研究中, 只有中强地震的实例。 由于形变量级小、 InSAR方位向形变的误差较大, 中小地震的三维形变场重构易受噪声等影响。 本文以2016年5月22日西藏定日M_W5.3地震为例, 开展中小地震三维形变场重构的尝试。 首先基于InSAR技术获取了Sentinel-1升轨和降轨观测模式下的同震形变场, 再结合同震形变场的特点、 区域构造特征等, 添加限定方程(走滑运动为0), 重构了同震三维形变场。 结果显示, 震中附近以下降为主, 幅度达7 cm, 南北方向形变较小(约2 mm), 此区域还伴有2 cm的西向水平运动; 形变中心区域东西两侧部分区域均出现少许东向运动(1.5 cm)。 由同震形变场特征判断此次地震以正断破裂为主。 本文提出了基于连续性分层采样选取样本点方法, 以适应本地震形变场的实际情况。 对所得的LOS向位移场和重构的三维形变场进行降采样, 反演得到了断层面上的滑动分布, 两种数据得到的结果相似, 最优发震断层的走向约181°, 倾角约45°, 断层错动平均滑动角约-87.1°, 平均滑动量约为3.6 cm, 最大滑动量位于深度6.5 km处, 相当于一次M_W5.4的地震。     

计算分层介质中位错点源静态位移场的广义反射、透射系数矩阵和离散波数方法

本文将计算合成地震图的广义反射、透射系数矩阵和离散波数方法应用于静态问题,给出了分层介质中位错点源产生的静态位移场的计算方法。该方法保留了反射、透射矩阵方法的原有优点,通过将数值结果与解析解的对比表明,该方法具有较高的数值精度,可用于研究地震断层活动造成的地表形变。     

玛尼地震的InSAR形变研究与模拟

采用欧洲空间局ERS-2的星载干涉雷达数据,选取1997年11月8日MW7.6级玛尼地震作为研究对象,采用了差分干涉方法,在通过对覆盖同一地区的SAR数据进行差分干涉处理,得到了玛尼地震的视线向同震形变场。经研究发现:该地震形变场呈长轴近北东东向不规则椭圆形分布,地表破裂带长度约为130km,发震断层走向约为78°,断裂为左行走滑特征。断层以南为隆起区,在发震断层附近最大视线向隆起位移量为113.6cm,断层以北为沉降区,最大视线向沉降位移量为170.4cm。基于Okada模型实现了具有复杂结构的4段断层段参数的InSAR形变场数据模拟,获得断层的最大走滑为6m,估计出玛尼地震的标量地震矩M0为2.69×10^20Nm,计算得到的矩震级MW为7.6。证明了研究方法的正确性和研究结论的可靠性。