基于GPS资料分析银川盆地地壳运动特征

利用银川盆地及周边地区1999—2007年的GPS数据,研究了该区域现今地壳水平速度场特征,根据区域地壳主应变率、面膨胀率及最大剪应变率的空间变化以及小震分布特征,结合该地区的地质构造背景,对黄河断裂的南北段差异特征及盆地构造动力和地震危险性分析研究,结果表明:研究区内GPS测站主要运移方向为E-SE向。贺兰山东麓断裂和黄河断裂北段以拉张兼走滑运动为主,而黄河断裂南段以走滑运动为主,盆地整体处于剪切拉分断陷环境;银川盆地比周围块体的主应变率大,最大主应变方向为NW向,以张应变为主,结合面膨胀率和最大剪应变率也都显示盆地内存在较强的拉张和剪切变形,盆地内地震主要分布在南部地区;主应变率、面膨胀率、最大剪应变率和小震活动性均说明黄河断裂南段比北段活动性强;银川盆地地壳变形程度高,而周边稳定块体变形弱,黄河断裂和贺兰山东麓断裂分别位于应变强弱变化的东、西边界上,断裂具有较强的应变积累,表现出较高程度的地震危险性。     

滇西南地区深浅部构造变形特征

滇西南地区是地震多发区，研究该区的岩石圈深浅部变形特征是认识其孕震环境和地震成因的重要途径。基于自主观测和收集的GNSS观测资料，通过融合给出滇西南地区最新的GNSS速度场。采用多尺度球面小波方法计算应变率张量，分析主应变率、面应变率和最大剪应变率的空间分布特征。结果表明，滇西南地区表现出近NNE—SSW向的挤压和NNW—SSE向的拉张。近EW向断层表现为左旋走滑，近NS向断层表现为右旋走滑，黑河断裂和无量山断裂之间的区域具有明显的面压缩与面膨胀转换，畹町断裂、龙陵—瑞丽断裂东部、南汀河断裂东部、黑河断裂、澜沧断裂和小江断裂跨过红河断裂延伸到孟连、孟兴断裂区域具有较高的剪应变率，最高达到50 nstrain/a。利用1976—2020年的震源机制解，采用区域阻尼应力反演方法反演应力张量，并解算反映主应力相对大小的R值分布，反演结果表明，滇西南地区受到NNE—SSW向的主压应力作用，整体上处于走滑应力状态，而大盈江断裂东部腾冲火山附近的南北向断层存在正断兼斜滑的特点。滇西南地区的主应力大小在空间上具有明显的差异性，南汀河断裂以南是主应力最大的区域，其走滑特征也更加明显。此外，还收集了滇西...     

川滇地区应变率场分布及其变化特征研究

基于GPS多期复测资料, 利用最小二乘配置方法计算川滇地区应变参数, 分析该区域应变率场分布及其变化特征并探讨其分布与强震关系。 研究结果表明: ① 各时段应变率场空间分布的明显变化应属于大于GPS资料误差的真实地壳构造形变信息; ② 最大剪应变率及第一、 第二剪应变率的结果反映了走滑断裂对区域变形的显著控制; ③ 主应变率, 东西、 南北向应变率场动态结果反映的汶川地震孕震的空间尺度较大; ④ 在本区大致反映北东向与北西向剪切变形的第一剪应变率、 东西向应变率、 南北向应变率及最大剪应变率与6级以上地震对应较好。     

青藏高原东北缘断层系统的大地震迁移概率及断层滑动速度的分段特征

青藏高原东北缘是青藏高原隆升、生长及变形前缘.区域地震活动频繁,且地震在其主要断层带之间时空迁移.为了研究区域大地震在主要断层带之间的迁移规律与概率,以及主要断层带大地震破裂的时空分布特征,本文建立了青藏高原东北缘地区的三维黏弹塑性有限元模型,模拟了区域断层系统的地震循环,得到了人工合成的万年时间尺度的地震目录.根据模拟的地震目录,并结合古地震数据,计算分析了大地震(MW≥7)在研究区各个主要断层带之间的迁移概率,探讨了黏度、高程、统计时间长度等因素对大地震在各主要断层带之间的迁移概率和大地震在各主要断层带上的发生概率的影响,并且初步调查了海原断层带和香山天景山断层带的大地震破裂时空分布特征.研究结果显示:继区域最近两次大地震(1920年海原断层带上的M8.5海原大地震和1927年香山天景山断层带上的M8古浪大地震)之后,下一次大地震(MW≥7)发生在海原断层上的概率最大,约为51%～81%;其次是在香山天景山断层上,概率约为9%～37%.模型结果显示,不同的青藏高原中下地壳上地幔黏度大小,对大地震在各个断层带之间的迁移规律和迁移概率的影响较小;而研究区的高程载荷对地震迁移则有显著的影响:高程载荷易于使得海原断层地震活动减弱及香山天景山断层的地震活动增强.研究结果也显示了青藏高原东北缘地区主要断层带的地震活动与断层滑动速率分布的分段性显著;大地震在断层带上的破裂位置并不固定,呈现不均匀性;并暗示了断层几何形状对地震活动、断层滑动速率分布与大地震破裂位置的控制作用.     

GPS约束下九寨沟地区断裂带现今运动速率的非连续接触模拟研究

以中国地壳运动观测网络2009—2013年GPS观测数据为边界条件,使用非连续接触有限元技术构建九寨沟地区二维有限元模型,在不确定性分析的基础之上,计算区内主要断裂带现今运动速率。研究结果表明:在巴颜喀拉块体整体近于NE向的推挤过程中,九寨沟地区的塔藏断裂、虎牙断裂、树正断裂均呈现为较高的左旋走滑兼具挤压的现今运动特征;岷江断裂、龙日坝断裂和龙门山断裂则呈现为右旋走滑兼有挤压的运动特性。结合区域主应变率计算结果,发现九寨沟地区仍然具有较高的应变积累背景。树正断裂作为2017年8月8日九寨沟M7.0地震的发震断层,其现今左旋滑动速率为3.0 mm/a,与东昆仑断裂带玛沁—玛曲段附近的左旋走滑速率4.1mm/a基本匹配,说明该断裂可能是东昆仑断裂带东端分支断裂之一,而东昆仑断裂与虎牙断裂之间的历史地震空区可能已被九寨沟地震事件贯通。     

1920年海原8 (1/2)级地震的地震断层带及孕震构造考察研究的初步结果

1920年海原8(1/2)级地震是近代在中国大陆内部发生的一次最大地震。本文概述了作者等人于1982—1984年对这次地震形成的地震断层带进行考察的初步结果。1.海原地震断层全长237公里。共由6段地震断层组成,各段呈有规律的斜列状组合而成,其中右行斜列部位为张性的下陷区,左行斜列部位为挤压性隆起区。显示左旋走滑活动性质。2.地震断层上左旋水平位移分布是不均匀的,其中以中部第3段位移量最大,最大水平错距14米,向两端逐渐变小。在同一段地震断层内水平位移也分布不均,中部较高,两端渐小,以致消失。显示出多个峰值的位错特征,这可能与海原地震复杂的破裂过程有关。垂直位移的分布与水平位移相反,较大的垂直位移分布在各段地震断层端部的斜列部位,中部垂直位移量较小。由此表明,海原地震断层是一条以左旋走滑性质为主的地震断层带。3.海原地震的发震断层是在老构造基础上发展起来的一条新的左旋走滑断层,其左旋走滑活动的起始时间大致是晚更新世中期。     

基于GPS的精河M_S6.6地震前地壳变形动态特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,获得精河6.6级地震前震中附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率,并结合区域构造背景分析该区域变形动态特征。结果表明:震前震中附近区域速度场速率逐渐增大,发震断裂两盘构造运动速率不均,震中附近区域GPS测点的速率和运动方向存在差异,反应了地壳应变能量积累。震中区域主压应变率变化反映出应力调整过程,沿断层走向的张压转换的形变高梯度带、最大剪应变梯度带可为地震预测提供参考。     

芦山地震断层的滑动分布与汶川地震断层的关系

本文利用2013年芦山M_S7.0级地震同震GPS数据反演了芦山断层几何与断层滑动分布,结果表明:芦山地震发震断层具有南陡北缓、上陡下缓的特征,低倾角的区域位于发震断层北段且靠近映秀断层的一侧;滑动分布模型的最大滑动量为0.82m,其深度为13.67km与小震发生集中平均深度12.5km接近.我们选取1998—2014年龙门山断裂带区域地壳形变观测数据,拟合获得了龙门山断裂带走向方向上的速度分量,发现在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震之间宽度约30km破裂空区,龙门山断裂带西南段与东北段的形变分量以破裂空区为界方向相反.断裂带东北段(汶川地震主要发震断层)的形变分量方向与断层右旋走滑运动方向一致,而在断裂带西南段(芦山地震发震断层)的形变分量方向与断层左旋走滑运动方向一致.芦山地震走滑方向与汶川地震走滑方向相反是因为该断裂带构造运动在特有几何构造下受青藏高原东南向挤压,遇龙门山中段岩石圈楔状构造的阻挡,在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震间的地震空区,形成了构造运动向其两侧分流的结果.     

1976年唐山MS7.8地震同震及现今形变特征

基于1976年唐山M_S7.8地震的同震位移和现今GPS速度结果, 本文分析了该地震的同震破裂参数、 同震应变释放分布及其现今应变积累特征． 对唐山同震位移二维位错解析公式的拟合结果显示, 唐山地震前的断层闭锁深度约为18—23 km, 断层倾角可能介于74°—90°之间, 同震位错量约为3.1—3.4 m． 在同震过程中沿发震断层表现出显著的右旋错动特征, 在发震断层两侧沿NE向表现出左旋应变释放特征． 在本文现有的GPS测站密度和精度情况下, 尚无法识别出现今阶段沿唐山断裂的明显蠕滑特征． 唐山同震应变释放和现今GPS应变率积累结果均显示, 唐山断裂SE侧的剪切形变(速率)量值大于其NW侧, 同震与现今阶段的形变量值相差约1000倍．      

2008年于田7.3级地震前西昆仑地形变的GPS初步研究

利用GPS观测资料计算并获取了2008年新疆西昆仑地区于田7.3级地震发生前的现今地壳运动速度场,通过速度场分布研究了区域内主要断层的活动速率.结果表明:震中以南的龙木错断裂呈左旋走滑性质的运动特征,走滑速率为1.2～2.5 mm/a;震中以北的阿尔金左旋走滑断裂滑动速率为5 mm/a;震中北西面的康西瓦断裂的左旋走滑平均速率约为3～7 mm/a.区域应变场分布一定程度上受断裂带分布的影响.7.3级地震就位于断裂活动交汇的部位和最大剪应变率高值区的边缘.     

北京地区小震精定位结果初步探讨

利用双差重定位方法对北京地区(39.2°N～41.2°N,115.2°E～117.6°E)2008年10月至2020年3月期间共6463个地震事件进行重新定位,得到4776个高质量地震事件的空间位置分布。定位结果均方根走时残差显著降低,震源间的相对位置精度明显提高,地震活动的成丛性与活动断层之间的关系更加密切。根据重定位结果探讨了小震活动与活动断裂及深浅构造的关系,得到以下结论:夏垫断裂小震活动强烈,重定位后震中分布明显向断裂靠拢,呈现沿断裂走向延伸的NE向线状分布。结合人工剖面探测结果推测,该区域深度剖面上小震集中带10km深度附近较宽的丛集区主要是浅部铲形断裂活动所致,14～22km深度附近相对较窄近直立的小震丛集为深部断裂活动产生。怀—涿次级盆地北缘断裂现今小震活动活跃,该区域小震深度剖面揭示该断裂为倾向南东、上陡下缓的铲形断层。结合人工剖面探测结果,分析认为该区域深浅断裂共存和非均匀的地壳结构为中强地震发生的深部构造背景。平原区内部小震分布与第四纪断陷盆地和地层厚度分布存在较强的相关性,研究区域内部昌平—海淀小震集中区、顺义小震集中区、夏垫小震丛集区和廊坊小震丛集区分别位于马池口—沙河断陷盆地、顺义断陷盆地、大厂断陷盆地和固安—廊坊—永清断陷盆地。根据小震空间密集成带分布特征来推测未知断裂,推测怀柔南部山区小震集中区下方存在隐伏断层,宝坻至夏垫断裂段之间NW向的小震集中分布区下方存在一条走向NW或者NWW的隐伏断层。     

联合GPS和InSAR研究海原-六盘山断裂现今的地壳变形特征

海原—六盘山构造区为青藏高原东北部构造变形最为显著的区域之一,历史强震活动频繁,是研究青藏高原NE向扩展的重要窗口和地震孕育过程的理想场所。文中处理了跨海原-六盘山断裂2014—2020年期间2个轨道的时序Sentinel-1A/B SAR数据,获得了该区域InSAR视线向现今的地壳形变场。融合公开发表的近十多年时间尺度的水平GPS地壳运动速度场,获得了研究区高密度地壳水平形变场。对比GPS、水准和InSAR观测结果,以及GPS-InSAR融合的高密度水平形变场,分析讨论了该区域的地壳形变、应变场特征及其与构造之间的对应关系。主要结论如下：1)GPS和InSAR观测表明,1920年海原8.5级大地震的震后黏弹性松弛效应在海原断裂南侧至今仍较为明显;2)GPS-InSAR高分辨率水平形变场表明,狭义海原断裂左旋滑动速率的递减主要发生在中东段,而中西段递减并不显著,可能与海原断裂向六盘山断裂之间由左旋走滑向逆冲推覆构造转换有关;3)六盘山断裂中—南段的地壳垂直形变和水平形变场特征均显示,该段断裂可能处于强震孕育的中晚期,根据反演得到的断层运动参数和地震地质资料,估算六盘山断裂中—南段发生强...     

基于GPS技术的2016年呼图壁M_S6.2地震形变特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,通过结合区域构造背景分析呼图壁MS6.2地震震中及附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率动态变化特征。结果表明,呼图壁地震前发震构造南部区域地壳速率高于北部区域运动速率,造成发震构造两盘运动速率不同,地壳能量积蓄。呼图壁地震释放了区域积蓄的应变能量,由于区域构造因素,影响范围较小。震前震中附近区域处于压缩环境,易于聚集应变能量;震时震中区出现面膨胀等值线密集高梯度带,是地壳应变能量交换和释放剧烈区域。震中区最大剪应变变化不大,反映呼图壁地震逆冲性质,最大剪应变高值区对地震危险性有预示作用。     

X光组构仪在活断层研究中的应用

断层泥矿物的优选方位和组构型式与断层活动的性质有着密切的关系。使用Ｘ射线组构测角仪测试香山－天景山断裂不同区段断层泥伊利石的组构，结果显示，香山－天景山断裂中段断层泥伊利石组构无优选方位，是断层粘滑的结果；东西两段断层泥伊利石组构有一个极密区，是断层左旋剪切蠕动的结果     

2021年5月21日漾濞MS6.4地震震源区三维P和S波速度结构与地震重定位研究

2021年5月21日漾濞MS6.4地震震源区位于川滇块体西边界的维西—乔后—巍山断裂西侧,该地区近些年来发生了多次中强地震,地震活动较为活跃.对漾濞地震序列重定位和漾濞震源区及邻区的地壳精细结构研究,有助于深入理解漾濞地震的孕震环境、发震机理和破裂过程.本文基于2008年 1月1日到2021 年6 月3日区域固定台站接收到的 36938条Pg和 32111 条 Sg波到时数据,采用新发展的三重差地震层析成像算法(tomoTD)开展了漾濞MS 6.4地震震源区三维速度结构成像与地震重定位研究.结果显示:(1)余震活动主要集中在维西—乔后—巍山断裂的西侧,整体呈现沿北北西向的条带状分布,结合已有走滑型震源机制解特征,揭示了北西向隐伏断裂是发震断层,其北西段表现为倾角较陡、结构相对简单的走滑断裂,南东段由两条分支断裂组成.(2)主震的发生及地震序列分布与地壳速度结构不均匀性有着密切的关系.主震及4级以上的地震发生在高速边界上或高低速过渡区域,余震主要发生在低速、高VP/VS 区,主震上方与下方均显示高VP/VS 异常,推测在区域构造应力场的作用下,应力在孕震区的刚性介质中积累,中下地壳流体(或者部分熔融地壳物质)侵入发震断层区,弱化了漾濞 6.4 级地震的主震区.另外,余震东南侧的低VP/VS 区可能代表介质刚性强,可能阻碍了余震向南东方向继续扩展.(3)结合2013 洱源 5.5 级地震研究结果,推测维西—乔后—巍山断裂西侧可能存在着较大的北北西向隐伏断层.     

基于GNSS资料分析漾濞MS6.4地震前应变时空演变特征

基于云南省内及邻区2009—2020年GNSS观测数据解算结果,在各个测点时间序列和速度场的基础上,采用克里金插值方法估计区域应变率场;以连续基准站时间序列为约束,获取漾濞M_S6.4地震近场区域的块体应变时间序列。分析发现:漾濞地震发生在前期最大剪应变高值区以及面应变高梯度带的张压转换区,发震的时间处于区域应变积累速率逐渐降低的过程之后。震中近场区域均以NW向断层的右旋走滑应变积累为主,且大多呈现持续增强趋势,与漾濞地震的发震断层走向及其破裂特征一致。震前震区东部块体出现了短期应变趋势转折及反向加速的异常现象,反映了应力-应变积累在接近临界破裂状态时的非线性调整。     

阿克陶M_S6.7地震前帕米尔东北缘地形变特征的GPS研究

利用2009～2015年4期GPS观测资料,获得阿克陶M_S6. 7地震前震中附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率,结合区域构造背景分析该区域变形动态特征,结果表明:(1)本次地震震前研究区速度场由南向北逐渐减弱,研究区南部帕米尔区域整体运动速率高于北部的南天山区域,以发震构造为界南北部区域的速率大小和方向均有差异。(2)研究区现今应变率场与该区域长期的地质构造背景相一致,震前逐渐增强的压应变为本次地震提供发震背景。研究区剪应变变化趋势优于面膨胀变化趋势。     

2021年甘肃阿克塞5.5级地震前区域地壳变形异常特征分析

为研究2021年甘肃阿克塞5.5级地震前震中周边的地壳变形运动特征,根据CMONOC提供的GPS观测资料,通过GPS速度场、面应变率场和站间基线时间序列分析,探讨了震前的地壳变形特征。研究结果表明,震中处于发震断层西南侧远场速度大、近场速度小且断裂两侧速度场方向明显不同的位置,同时位于与发震构造类型一致的面应变率场的压缩高值区,即挤压应变累积区。跨发震断裂的基线长度在震前3年多时间出现的转折变化,表明震前发震断裂两侧左旋走滑速率明显减缓;而断裂两侧的挤压速率有所加快则反映出本次地震前震中区域存在一定程度的应变能积累。研究结果有助于认识该地震的孕震过程,并可为相似构造类型区域的强震预测提供参考依据。     

香山-天景山断裂带西段的运动性质变化及其成因机制

香山-天景山断裂带作为青藏高原东北缘弧形构造带的重要组成部分,其东段整体表现为逆-左旋走滑运动性质。相反,其西段运动性质较为复杂,其上一系列的断错地貌特征以及在人工探槽和天然露头剖面上观察到的断裂运动性质,显示整个西段主要以正-左旋走滑运动为主,只在局部特定位置存在逆冲运动分量。为了确定香山-天景山断裂带西段运动性质变化的成因机制,从断裂的几何结构特征对其进行分析,得到影响与控制西段运动性质的3个主要因素:1)阶区构造,断层的左行左阶雁列式结构形成拉张型阶区,并控制着阶区附近及其内部断层的正-左旋走滑运动;2)尾端构造,在断裂端部存在阻止断层破裂传播的障碍体时,断裂一盘向前推挤的一端就会发生挤压构造变形,断层以逆-左旋走滑运动为主;3)双弯构造,次级段内部断层走向变化并呈右阶排列时,中间弯曲段在左旋走滑作用下形成局部挤压应力环境,表现为逆-左旋走滑运动。此外,天景山次级块体做SEE向运动,在其尾端形成走滑拉张构造环境,也是西段以正-左旋走滑运动为主的重要原因。香山-天景山断裂带西段的形成演化过程说明,在青藏高原东北缘弧形构造带向N扩展的过程中,整个香山-天景山断裂带可能并不是同时期形成的,而是分为运动性质显著不同的2个阶段,并表现为自东向西侧向扩展的形成演化模式。     

GPS揭示的郯庐断裂带中南段闭锁及滑动亏损

利用华北地区2009—2014年GPS水平运动速度场数据,采用块体负位错模型反演了郯庐断裂带中南段断层深部滑动速率、断层闭锁程度分布、断层滑动亏损速率分布及地震矩积累率,结合地表应变率分布,对郯庐断裂带中南段深、浅部形变、应变特征以及华北地区的地壳形变模式进行了分析.结果表明:郯庐断裂中南段的北端主要为右旋走滑特性,南端则表现为右旋走滑兼拉张性运动,断层滑动速率在0.9mm·a~(-1)至1.2mm·a~(-1),且沿断层走向由北至南逐次增大.断层闭锁程度分布沿走向分布不均一,断层闭锁深度由最北端的27km增加到中段的32km,至最南端变为5km,断层闭锁最深处与1668年郯城MS8.5震中位置相对应.断层滑动亏损速率沿走向由0.9mm·a~(-1)增加到1.2mm·a~(-1),沿倾向由地表至深部逐渐减小为0mm·a~(-1).地震矩积累率在郯庐断裂带中南段郯城附近较大,而地表对应区域为第二应不变分量的低值区.华北地区地壳变形以块体运动为主,块体内部应变及断层闭锁产生的负位错效应次之;郯庐断裂带中南段断层形变沿走向呈条带状分布,形变宽度单侧小于50km,形变量不超过1mm·a~(-1),且上盘形变略大于下盘.