琉球-马尼拉海沟的构造背景及发震能力评估

琉球-马尼拉海沟属于西太平洋板块俯冲带,2011年3月11日日本地震的震中同样位于西太平洋板块俯冲带,前者是否与"3·11"地震具有相同的构造背景和条件,是评估琉球-马尼拉海沟是否同样具备发生9级地震潜在能力的关键因素.文中对大量资料进行了分析,对琉球-马尼拉海沟的构造背景、分段特征及最大潜在发震能力进行了评估,认为琉球海沟属于海沟-岛弧-弧后盆地俯冲构造体系,岛弧与海沟处于向E后退的状态,表现为弱耦合特征,构造上可分为6个破裂段,最大潜在地震为8.5级;马尼拉海沟受古扩张洋脊形成俯冲板块中的"板片窗"影响,长度及规模远小于目前已发生9级以上地震的俯冲带,构造上可分为6个破裂段,最大潜在地震为8.8级.综合结果分析认为,琉球-马尼拉海沟无论是在构造背景还是规模上都与日本"3·11"地震的构造样式存在较大差异.     

琉球海沟的构造和运动特征

琉球海沟是欧亚板块与菲律宾海板块之间的边界，海沟西坡是大陆性质的琉球岛弧，东坡是大洋性质的菲律宾海地壳．海底地震反射探测和地震震源定位表明，菲律宾海板块沿海沟向琉球岛弧下俯冲，俯冲角度与深度沿海沟走向变化．有证据显示，由于俯冲板前缘的横向移动，海沟和岛弧正朝大洋方向后退，弧后盆地-冲绳海槽发生拉张变形．最近一次的海沟后退与冲绳海槽扩张可能是从上新世末(2Ma前)开始的，岛弧的后退移动和弧后拉张在南部与海沟走向垂直，在中部和北部与海沟走向斜交，总体上向南的运动分量占优势、与海沟后退相关的弧后拉张集中在冲绳海槽，没有证据表明对其西侧的中国东海陆架盆地产生影响、海沟后退的原因可能与俯冲板的动力不平衡以及它与周围地幔的相互作用有关．     

本州M_W9.1地震前破裂区内地震与地球自转之间的相关现象

强震发生前震源系统可能处于不稳定状态,在这种情况下,震中附近地区的地震活动或许会对微小的应力变化敏感.地球自转会在震源断层面上引起应力,地球自转速率变化也会在震源断层面上引起应力变化.由于地球自转速率变化非常微小,在震源断层面上引起应力变化也非常微弱,如果震源区处于极不稳定状态,这种微弱的应力变化或许会激发一些地震活动.这些被激发的地震活动将会表现出与地球自转速率变化的显著相关性.为了考察2011年3月11日日本本州9.1地震发生前震中附近地区是否存在与地球自转速率变化显著相关的地震活动,选取2000年1月-2011年2月M≥5.0地震集中活动区域为研究区域,根据USGS发布的1991年1月-2011年2月的地震目录,利用舒斯特(Schuster)统计检验方法,研究了地球自转与本州M_W9.1地震前发生的地震活动之间的相关性.检验结果用P值来评估,P值越低表示相关性越显著.结果如下:在研究区内5.4≤M≤6.9地震的P值的时间变化显示本州M_W9.1地震前从2009年6月-2010年1月存在低于0.5%的P值.当P值达最低值时,约82%的5.4≤M≤6.9地震发生在地球自转速率季节性变化的加速期,显示出了地震活动与地球自转速率加速之间的显著相关性.取3°×3°的空间窗,以0.1°的步长沿经度和纬度滑动对P值进行空间扫描,可以得到P值的空间分布.扫描区域远大于研究区,经纬度范围为(33°N-43°N,138°E-147°E).在P值的空间分布图上,可发现在P值处于最低值期间,低于0.5%的P值集中分布在研究区的北部,本州M_W9.1地震震中位于这个低P值区的边缘.因此,本州M_W9.1地震前在其破裂区内存在显著的与地球自转相关的地震活动现象,说明破裂区内存在非常不稳定的地区.     

中强震与江苏新沂地震台地电阻率异常的关系研究

运用速率法、滑动富氏法对江苏省新沂地震台1990年至1999年地电阻率观测资料进行了分析，研究了电阻率异常与江苏省及其邻近地区的中强震的关系。结果表明．从1994年到1997年之间发生的中强震，新沂地震台地电阻率3个测向有不同程度的异常与之对应。研究结果表明．资料异常呈现出的各向异性和其对应性与地球自转加速年份、孕震期的应力状态、震区构造、介质结栖有关。     

全球强震与地球自转角加速度变化过程关系统计研究

统计分析了1962—2017年全球强震活动与地球自转角加速度变化过程的关系, 结果显示, 全球8级以上地震发生在地球自转角加速度下降期的概率相对自然概率高出12%, 达到64%, 统计结果具有显著性, 但7.5级和7.8级以上地震的统计结果没有显著性。 分区统计结果表明, 全球强震活动具有明显的区域性特征: 在地球自转角加速度上升期, 高于自然概率的强震主要分布在阿尔卑斯带中西段、 环太平洋地震带的琉球—菲律宾地区以及中国东部; 在地球自转角加速度下降期, 高于自然概率的强震主要分布在环太平洋地震带、 阿尔卑斯带中段(喜马拉雅弧)、 阿尔卑斯带东段(印尼岛弧海沟)以及中亚大陆地区。 分析认为地球自转角加速度变化过程与全球区域地震活动之间存在较强的相关性, 可能与地球自转角加速度变化引起板块间相互作用的强弱有关。     

二十世纪以来中国西部和邻区的大地震活动与地球自转的关系

中国西部及周邻地区大震活动与地球自转速率变化有一定关系,尤其是8级以上特大地震与地球自转变化的加速期关系更为密切。中国西部及其邻区76％的地震发生在地球自转速率变化的相对加速期。本文通过地震活动与地球自转变化的关系,对帕米尔-杭爱山地区本世纪末至二十一世纪初的地震危险性作了趋势性估计。     

川滇地区地震活动与地球自转速率变化之间的关系

利用川滇地区1962—2016年间发生的MS≥6.0地震资料,在去除余震的情况下,分析了其发生与地球自转速率变化极值点之间的关系。得到以下结果:川滇地区MS≥6.0地震的发生与地球自转速率变化极值点具有显著关系,对于不同震级范围的地震,其与不同周期的地球自转速率变化有关。对于MS≥7.0的地震,有90%发生在地球自转速率季节性变化极值点前14天至后37天时间段内;对于6.0≤MS≤6.4的地震,有80%发生在地球自转速率短周期变化极值点前68小时至后30小时的时间段内;对于6.5≤MS≤6.9的地震,有87.5%发生在地球自转速率短周期变化极值点前36小时至后64小时的时间段内。地震发生在特定时间段的显著性检验结果表明,川滇地区MS≥6.0地震与地球自转速率变化极值点的关系都可以在α=0.05的显著性水平下通过显著性检验。这个结果表明,在地球自转速率发生转折的期间容易触发地震,对川滇地区地震发生时间预测具有参考意义。     

地球自转减速对2008年汶川MS8.0地震的作用

本文将地球看成是一个质量分布均匀的球对称弹性球体, 给出了地球以匀角速率旋转情况下产生的应力场的解析表达式, 计算了地球匀速自转时在2008年汶川M_S8.0地震发震断层面上产生的应力, 分析了地球自转速率变化对汶川地震发震断层的影响。 结果表明, 地球自转减速有利于汶川地震发生。 如果地球自转减速对汶川地震的发生起到了触发作用, 那么在震前震区或许会出现中小地震发生受到地球自转减速触发的现象。 分析表明, 从2006年起汶川地震震中附近地区M_L≥2.7地震受到地球自转减速的触发, 这从另一个侧面说明了地球自转减速对汶川地震的发生具有促进作用。     

全球M_S≥8.0地震和中国大陆M_S≥7.0地震发生与地球自转速率变化的关系

利用1963—2017年间中国大陆地区29次M_S≥7.0地震和全球范围内42次M_S≥8.0地震资料,根据地球自转速率季节性变化计算了它们的相位角,分析了它们的相位角分布,利用统计检验方法对它们与地球自转季节性变化之间的关系进行了检验。结果是:中国大陆地区M_S≥7.0地震,约81%的地震发生在地球自转速度季节性变化加速初期和高值点附近-减速初期,在α=0.001显著性水平下通过显著性检验。全球范围发生的M_S≥8.0地震,约68%的地震发生在地球自转速度季节性变化低值点附近,在α=0.001显著性水平下通过显著性检验。     

全球MS≥8.0地震和中国大陆MS≥7.0地震发生与地球自转速率变化的关系

利用1963—2017年间中国大陆地区29次M_S≥7.0地震和全球范围内42次M_S≥8.0地震资料,根据地球自转速率季节性变化计算了它们的相位角,分析了它们的相位角分布,利用统计检验方法对它们与地球自转季节性变化之间的关系进行了检验。结果是:中国大陆地区M_S≥7.0地震,约81%的地震发生在地球自转速度季节性变化加速初期和高值点附近-减速初期,在α=0.001显著性水平下通过显著性检验。全球范围发生的M_S≥8.0地震,约68%的地震发生在地球自转速度季节性变化低值点附近,在α=0.001显著性水平下通过显著性检验。      

CHARACTERISTICS OF MULTI-SCALE GRAVITY FIELD VARIATION AND SEISMOGENIC MECHANISM ANALYSIS IN THE SOUTHEASTERN TIBETAN PLATEAU

As the most basic geophysical field, the earth gravity field has achieved wide attention, and its spatial anomaly characteristics and dynamic variation can provide important scientific basis for studying the internal structure and dynamics of the Earth. Based on the mobile gravity observation data of the southeastern Tibetan plateau from 2013 to 2016, the dynamic variation tendency and anomaly characteristics of the regional gravity field in different temporal resolutions are obtained before and after the Ludian and Jinggu earthquakes in the study area respectively. The method of wavelet multi-scale decomposition is used to analyze the relationships of gravity field variation with the earth movement, material density change, and strong earthquake preparation. The deep material variation, dynamic process and the mechanism of earthquake inoculation in the southeastern Tibetan plateau are further discussed. Results indicate that the gravity field variation in the source region before the Ludian and Jinggu earthquake respectively is characterized by obvious positive and negative anomalous transition zone and gradient zone that are consistent with the direction of fault tectonics, suggesting the strong crustal movement and mass migration during the earthquake incubation period. The result of wavelet multi-scale decomposition of the gravity field during the period from September 2013 to April 2014 shows that the gravity field variation at different depth and space scale in the crust and upper mantle of the southeastern Tibetan plateau is significantly correlated with seismic distribution and the location of active fault zone. This indicates that the earthquake inoculation in the study area is closely related to the fault movement and the distribution of material density in the crust and upper mantle, which may be affected by the complex deep dynamic process of the material migration in the crust and mantle. The characteristic that strong earthquakes always occur near positive and negative anomaly transition zones and gradient zones of gravity field change is preliminarily explained, based on the dynamic process of material migration in the crust and upper mantle of the southeastern Tibetan plateau. The research results of this paper have some reference value to the study on the earth movement and seismogenic mechanism.     

中国大陆多种前兆异常研究及强震的尝试性预测

强震震源周围地电、水化学、水动态、地应力和地形变等５种前兆短临异常 时空演化取决于主要活动构造和强震发震机制;远场异常时空演化与主要活构造有 关,不同活构造上异常时间演化有差异性;在特定年份１ａ尺度地电阻率异常显示异 常高潮期,Ms≥５．０地震能量达到１次以上Ｍｓ７．０强震能量的年份与异常高潮期 同步或滞后１ａ,二者与地球自转加速年份基本对应。根据两方面的研究结果进行了 实际预测检验,在预测区间和预测时间段（０．５ａ或１ａ）内发生强震、中强震１０次,其 中７次地震地点基本准确,３次地震地点较为准确。     

中国大陆强地震与地球自转角速度长期变化关系的初步分析

地球自转角速度变化对地质构造、地球物理现象的影响,前人已做过不少工作。其中,李四光、克罗波特金等认为,地壳构造运动的动力与地球自转角速度的变化有关。斯托伊柯（Stoyko）发现全球中、深震能量与自转速率有密切的关系。斯托瓦斯指出,近三百年来,绝大多数毁灭性地震都发生在地球自转角速度变     

Comparative study of temporal variations in the earth’s gravity field using GRACE gravity models in the regions of three recent giant earthquakes

Comparative analysis of coseismic and postseismic variations of the Earth’s gravity field is carried for the regions of three giant earthquakes (Andaman-Sumatra, December 26, 2004, magnitude M _w = 9.1; Maule-Chile, February 27, 2010, M _w = 8.8, and Tohoku-Oki, March 11, 2011, M _w = 9.0) with the use of GRACE satellite data. Within the resolution of GRACE models, the coseismic changes of gravity caused by these seismic events manifest themselves by large negative anomalies located in the rear of the subduction zone. The real data are compared with the synthetic anomalies calculated from the rupture surface models based on different kinds of ground measurements. It is shown that the difference between the gravity anomalies corresponding to different rupture surface models exceeds the uncertainties of the GRACE data. There-fore, the coseismic gravity anomalies are at least suitable for rejecting part of the models that are equivalent in the ground data. Within the first few months after the Andaman-Sumatra earthquake, a positive gravity anomaly started to grow above the deep trench. This anomaly rapidly captured the area of the back-arc basin and largely compensated the negative coseismic anomaly. The processes of viscoelastic stress relaxation do not fully allow for these rapid changes of gravity. According to the calculations, even with a sufficiently low viscosity of the upper mantle, relaxation only covers about a half of the observed change of the field. In order to explain the remaining temporal variations, we suggested the process of downdip propagation of the coseismic rupture surface. The feasibility of such a process was supported by numerical simulations. The sum of the gravity anomalies caused by this process and the anomaly generated by the processes of viscoelastic relaxation accounts well for the observed changes of the gravity field in the region of the earthquake. The similar postseismic changes of gravity were also detected for the region of the Tohoku-Oki earthquake. Just as in the case discussed above, this earthquake was also followed by a rapid growth of a positive postseismic anomaly, which partially counterbalanced the negative coseismic anomaly. The time variations of the gravity field in the region of the Maule-Chile earthquake differ from the pattern of changes observed in the island arcs described above. The postseismic gravity variations are in this case concentrated in a narrower band above the deep trench and shelf, and they do not spread over the continental territory, where the negative coseismic anomaly is located. These discrepancies reflect the difference in the geodynamical settings of the studied earthquakes.     

分层重力图像方法及其应用

分层重力图像方法是依据三维地震波速的层析成像结果，通过速度与密度相关关系，转换得到分层的密度结构模型，计算并给出各分层在地表的重力异常分布图像．以中国大陆为例，给出其不同深度的7个分层的重力异常图像和不同分层叠加的综合（或总合）重力异常分布图像．经过与实测的中国布格重力异常资料对比分析，结果表明两者的重力场特征相当一致；分层重力图像的结果能较好地反映地下不同深度的物质分布．     

The Relationship Between the Interannual Variation of Earth’s Rotation and El Niño Events

We analyzed the relationship between the earth’s rotational variation and sea-surface temperature anomaly. By means of using Fast Fourier Transform (FFT) bandpass filter on the change of length-of-day (ΔLOD) data, the interannual variation series having time periods greater than 1.5-year and less than 8-year was obtained. Time series analyses of the interannual variation, which corresponds to the El Niño period, reveal a close linkage between the earth’s rotation and El Niño. A detailed comparison suggests, that six of seven El Niño events are nearly synchronous with the interannual variation of the earth’s rotation, and all ΔLOD peak are in El Niño years except 1991–92, which means the interannual variation of the earth’s rotation in these years is relatively slow. The correlation between ΔLOD and sea-surface temperature is about 0.517 (1 month-lag), which far exceeds the 99% significance level.     

由地面、卫星重力资料研究岩石层密度

地球内部物质密度的分布决定了地球表面及外空的重力场,不过在特定的条件下,也可以根据地面或外空的重力场推求地球内部异常密度的分布。本文在单层位理论的基础上,利用上述资料确定了我国大陆下面地球深部的异常密度,试用分离重力场长、短波长的方法,求出了地球外层-岩石层内异常密度的侧向分布,对此,还初步作了地球物理的解释,其结果与地震测深的较为一致。     

宁夏及邻近地区中强地震前后小震综合断层面解分析

我们对宁夏及邻近地区中强地震前后小震综合断层面解进行了不同时间段及分区的研究，研究结果表明宁夏几次强地震前，小震综合断层面解的Ｐ轴取向有明显的变化，有的偏离区域正常构造庆力场的Ｐ轴主压应力场的方向，有的求不出结果。震前显示异常的最长时间近四年之久。显然，前的这种变化对预报未来中强地震的发生是有参考意义的。同时还表明，中强地震后区域应力场有调整过程。     

Relationship between regional stress field variation and earthquake activities from GPS data

IntroductionWith the development of science and technology, especially with the development of spatial geodetic technology (Tralli, Timothy, 1988), it is possible to precisely obtain the continuous geodetic data on the earth surface by Global Positioning System (GPS) observation. The spatial geodetic technology can be used to observe the deformation response on the earth surface caused by the stress field variation, and some deformation and movement feature in the earth crust during the pro…     

利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系h

推导了地球内应力场变化与地面位移场和重力变化的关系;讨论了利用地面位移变化速率来计算地球内应力场变化的边界元方法;最后,利用中国新疆伽师地区的GPS观测资料,对该地区地壳内的应力场变化进行了计算,并分析和讨论了该地区地壳内的局部应力场变化与地震活动和断层构造活动的关系．