丽江7.0级地震重力前兆模式研究<

为了研究1996年丽江MＳ7.0地震前地震孕育过程或前兆表现，利用滇西地震实验场内高精度重复重力观测数据，结合地质调查和地球物理推断结果，并考虑到观测数据和模型粗差， 采用稳健或抗差-贝叶斯最小二乘算法和多断层位错模型，首次初步反演获得了研究区主要活动断裂滑动的时间变化分布．结果表明，1990～1997年断层运动的时间变化，较好地反映了1996年丽江MＳ7.0地震孕育过程．其主要前兆模式图象具有主震余震型特征，遵循地壳内部密度和地壳形变耦合运动模式（简称DD耦合运动模式）．      

近场强地震动模拟中对破裂的方向性效应和上盘效应的表达.

为了模拟近场强地震动，采用了基于有限断层模型的一种随机合成方法．震源破裂面被剖分成一定数量的子源，总的地震矩分成数量更多的子震的矩．一给定子源中一次子震引起的场地地震动的傅氏谱，通过考虑点源的谱、随着距离的衰减、能量耗散及近地表效应等导出．据此幅值谱和一个随机相位谱，并与一个时程包络函数结合，合成一个子震时程．将各子源中各个子震引起的所有时程叠加，得出场地的地震动时程．叠加中，各子震时程之间的时滞，据子震发震时差和子源至场地的距离差别引起的时差确定．对一个设定地震，选用4个断层面倾角，计算了近场21个地点的地震动．结果表明，本文方法可以很好地表达破裂的方向性效应和上盘效应．为了验证方法的可靠性，对1994年美国北岭地震中3个近断层台站MCN，LV3和PCD模拟的地震动与实际记录的加速度反应谱和时程作了比较．      

利用重力资料反演京津唐张地区震质中

流动重力观测结果显示，地震孕育过程中重力变化最大处往往不与震中重合，美国科学家J.T.Kuo（郭宗汾）提出了孕震体质量变化中心震质源(hypocentroid)和其在地表的投影震质中(epicentroid)的概念．本文采用球、椭球和圆柱体等3种旋转体模型模拟孕震体，分别计算孕震体均匀膨胀引起的表面重力变化模型，并利用最小二乘法对1981～2000年发生在京津唐张测网内16次M>4.0地震进行震质中迭代反演. 计算精度表明，圆柱体模型为三者中的最隹模型．研究了震中、震质中与断层之间的位置关系，发现京津唐张地区M4~5地震震质中与震中的距离在0~40 km之间，震中一般发生在断层末端，或断层交汇处；而震质中大都发生在断层间的块体内，且成丛分布．这意味着区域内存在小范围的构造——地震孵化区，一次次地震在孵化区内孵化，但却在其周围发生．其间，断层的存在起着重要的控制作用．      

青藏块体东北缘重力场演化与地震活动

通过对青藏块体东北缘重力观测资料进行整体平差计算，系统分析了1992～2001年重力场的时空动态演化特征及其与地震活动的关系. 结果表明:利用统一起算基准获得的青藏块体东北缘重力观测资料，较完整地反映了青藏块体东北缘孕震过程中出现的流动重力前兆信息. 在地震孕育发生阶段，重力场出现较大范围的区域性重力异常，并产生与地震孕育发生有关的局部重力异常区.重力场动态图象较清晰地反映了区域重力场的有序性演化与地震活动.      

断层面上库仑破裂应力变化的相关研究进展

地震的孕育、发生和震后调整被认为是震源区及其邻区的应变积累释放过程.地震引起的静态库仑应力变化可有力地解释余震分布、强震序列等地震观测,并为探索地震发生机制和地震预测提供新的线索.地震学家们多采用弹性位错模型计算同震位错引起的库仑应力变化,以研究余震分布及地震间相互作用;随着流变学的发展,粘弹模型因可以很好的解释大量震后形变观测而被广泛用于断层面上的震后应力调整研究;此外,构造应力加载作用在更长时间尺度上造成断层面的应力积累,基于负位错模型计算震间库仑应力变化为又一研究内容.本文从同震、震后、震间库仑应力变化的角度提炼出断层面上库仑破裂应力变化的大量研究成果,介绍了库仑应力变化的基本计算原理及引起断层面上库仑应力变化的主要原因,论述了通过库仑应力演化来研究地震活动的方法和应用,进一步讨论断层面上库仑应力演化研究存在的问题和近期的进展.     

孕震过程中重力位、重力、重力梯度变化的数值模拟研究

简要介绍了为探索和解释地震前后重力变化的各种孕震模式,推导了由孕震引起的密度变化和位移与地面重力位、重力、重力梯度之间的变化关系。摸拟计算了孕震位移和密度变化引起的重力位、重力、重力梯度变化的空间分布并分析了重力位、重力、重力梯度变化的空间分布特征。与此同时,采用广义司托克斯云积分和有限差分方法对云南丽江7. 0级地震前重力位、重力、重力水平梯度进行了计算。结果表明,强震前重力位、重力、重力梯度有其自身的变化特征,这对预测强震有实际意义。     

1996年2月3日云南丽江7.0级地震发生的构造环境

作为1996年丽江7.0级地震的发震断层，丽江——大具断裂可以分为丽江——玉湖和玉湖——大具等南北两段. 它们在构造表现、运动方式等方面都存在明显差异，但都表现出比较一致的运动学性质，即既具有垂直正断运动，又有水平左旋走滑运动. 这种运动特征开始于第四纪初期（距今2.4～2.5 Ma）. 在构造形式上，早更新世时期发育低倾角拆离断层；中更新世（0.8 Ma）以来，以高角度正断层活动为主. 根据源于玉龙——哈巴雪山东麓的一系列冲沟, 在穿越山前断裂时同步左旋位错特点和剥夷面垂直落差，初步估算了丽江——大具断裂第四纪以来的平均水平和垂直位错速率分别为0.84和0.70 mm/a；中更新世以来的平均水平和垂直位错速率分别为1.56和1.69 mm/a. 近南北向丽江——大具断裂的运动性质一方面受到区域性北北西 南南东水平主压应力场的影响；另一方面，也受到玉龙——哈巴雪山与丽江盆地之间强烈的差异性运动的制约. 这两种动力学过程的共同作用, 形成了1996年丽江地震构造环境的特色.      

基岩地震动的一个相干函数模型-走滑断层情形h

目前研究地震动空间变化的主要方法是利用密集台阵（如SMART1台阵等）的强震观测记录进行统计分析，由于地震动观测资料的不足，因而缺少基岩及不同场地类别地震动相干函数模型. 本文利用数值方法了模拟理论地震图，进而研究采用震源位错模型的基岩随机地震动的空间变化规律，并考虑震源破裂速度、子源个数、震源深度和介质传播速度等因素的影响. 其具体思路为:首先对应于每个样本，用有限差分数值模拟方法计算弹性半空间近场地震动场，而后对所有样本的计算结果进行统计，给出了一个走滑断层情形下的近场基岩表面及沿基岩竖直方向水平分量地震动的相干函数模型.      

活动断层运动的重力场反演

阐述了断层错动引起地表地表重力变化的基本原理,给出了弹性半无限空间点源位错到矩形位错引起的重力变化的基本解析式,并将结论推广到多个断层,介绍了利用重力变化反演断层运动的基本思路。以滇西实验场作为实用实例,对１９９６年２月丽江７．１级地震发生前后场区内的活动断层运动进行了演算,给出了断层位位移解,并与已有资料相比较,结果基本一致,但误差分析结果表明本文错模型还有待于改善。     

利用GRACE卫星数据研究汶川地震前后重力场的变化

介绍了利用GRACE卫星数据计算和分析重力场变化的方法.以EIGEN-GRACE02S重力场模型为背景,对高斯平滑处理前后中国大陆月重力场的变化作了比较,认为取平均半径为666 km作高斯平滑,能够得到合理的重力变化结果.以3个月时间尺度计算了2008年汶川地震前后中国大陆的重力场变化,将结果与2006年和2007年相同时间尺度的变化结果进行比较,发现三者相符合,并且同震重力的负变化可用地壳膨胀模型理论来解释.     

Analyses on gravity variation before and after the Lijiang earthquake based on a finite rectangular dislocation model

The methods were discussed to calculate the gravity variation due to crustal deformation based on a model of dis-location on a finite rectangular plane.Taking the Lijiang Ms=7.0 earthquake as an example the calculating princi-ple of fault parameters were determined,and the results were given.Of particular interests were the characteristics of the gravity variations in different dislocation types.With comparison between the calculated results and the practical measurements,it was found that the model could to some extent account for the observations.But it failed to give explanations to the more far spatial gravity variation.     

考虑地震位错引起的大地水准面形变的源参数反演

本文首先讨论了地震位错引起的参考系,即大地水准面形变问题.给出了位错引起的大地水准面高和垂线偏差的变化,以及大地水准面高随位错面倾角变化等数值结果.在进一步考虑大地水准面形变的条件下,给出用表面视位移和重力变化资料反演位错模型参数的处理方法,以及用于确定唐山地震源参数和大地水准面高的变化的实例.研究结果表明,在使用大地测量资料进行地震位错模型参数反演时,考虑大地水准面形变不仅在理论上更加严格,而且在实际应用中也确有意义.      

STUDY ON CHARACTERISTICS OF GRAVITY VARIATION BEFORE AND AFTER HUTUBI MS6.2 EARTHQUAKE

The Hutubi M_S6.2 earthquake of December 8, 2016 is a pure thrust event in the northern Tianshan thrust fold belt. The earthquake occurred between the Qigu Fault and the Junggar southern margin fault, which are both thrust faults. Based on mobile gravity measurements from 2013 to 2018 in the northern Tianshan, the gravity net adjustment was accomplished using Urumqi absolute gravity observation point as the datum, and the absolute gravity value of surface observation points were obtained. In order to eliminate the seasonal effect on gravity variation, the paper uses the observation data in May per annual as studying objects and obtains the temporal-spatial dynamic evolution images of gravity field differences in the northern Tianshan at different time scales as well as the time series of gravity variation of some points in the adjacent area of the epicenter. The characteristics of regional gravity variation before and after the Hutubi M_S6.2 earthquake on December 8, 2016 and their relations are analyzed systematically. The results show that: 1)The gravity variations in the study area are dramatic in generally, and the contours of gravity variation are consistent with the main faults basically. There was a four-quadrant distribution near the epicenter before the earthquake, and the Hutubi M_S6.2 earthquake occurred near the center of the four-quadrant distribution and at the turn of the gravity variation contour. The three years' cumulative gravity variation before the earthquake and the gravity variation after the earthquake are inversed, and the variation amplitudes are equivalent, suggesting that the M_S6.2 earthquake has released the stress and the energy accumulated before the earthquake. 2)This paper focuses on the analysis of gravity variation at the observation points on both sides of the Junggar southern margin fault near the epicenter. Regional gravity variation and gravity time series show that gravity variations at the same side of the Junggar southern margin fault are basically consistent, however, gravity variations at the different sides of the Junggar southern margin fault are different from each other obviously, indicating the difference of material migration laws in different structural regions. In addition, the strain energy accumulated in the epicenter is basically released after the earthquake, and the area nearby the epicenter tends to be stable. 3)The Hutubi M_S6.2 earthquake occurred near the center of the four-quadrant and at the turn of the high-gradient zone of gravity variation, reflecting the location of strong earthquake is related to the distribution of four-quadrant of regional gravity variation, the high-gradient zone of regional gravity variation and its turn. It has a unique advantage in determining the location of strong earthquake using gravity variation results. The regional spatial-temporal gravity variation before the earthquake is manifested as a systematic evolution process of “steady state→regional gravity anomaly→four-quadrant distribution→earthquake occurring in the reverse process”. Studying the temporal-spatial evolution characteristics of gravity field before and after Hutubi M_S6.2 earthquake has important practical significance for understanding the occurrence law of large earthquakes and capturing the precursory information of earthquakes.     

表面垂直位移和重力变化引起的大地水准面形变

在涉及表面垂直位移的地球物理正演和反演问题的研究中,表面真垂直位移等于表面视垂直位移和大地水准面高变化的和.本文从广义Bruns公式、广义stokes公式和广义Ve-ning-Meinesz公式出发,导出了用表面垂直位移和重力变化确定大地水准面形变的公式.讨论了表面垂直位移和重力变化对大地水准面高变化的影响.在此基础上,给出了表面荷载源、几种不同充填介质的膨胀源和位错源所引起的大地水准面高变化对视垂直位移影响的数值结果,分析了局部地球物理事件引起的大地水准面高变化的特点.最后给出了使用辽南地区的实际观测资料确定的局部大地水准面高变化以及对视垂直位移影响的计算结果.     

基于欧拉反褶积方法估算华北地区重力变化的等效源参数

利用华北地区2009—2014年绝对重力与相对重力多期重复观测资料, 得到不同时空尺度的华北区域重力场动态变化图像。 采用欧拉反褶积方法, 通过对理论模型试算, 获得最优反演参数, 对引起华北地区重力场变化的场源深度和空间分布规律进行了反演计算和分析。 结果表明: 当构造指数为1时, 适合对流动重力场变化数据进行反演。 实际资料的反演结果在2009—2014年间的场源位置集中于河套断裂带。 本文研究方法可以用于重力场反演和以场求源的定量研究。 本工作为流动重力变化信号的反演和解释提供一条新思路, 也为构建地震重力预报指标体系提供了定量依据。     

张家口地震台连续重力异常分析

张家口地震台gPhone连续重力观测仪潮汐因子自2016年6月出现持续下降的趋势变化,累计变化量达到7×10-3。分析重力残差曲线,异常出现时同期残差数据未出现同步变化;将去零漂前后潮汐因子的变化情况进行对比分析,发现潮汐因子变化趋势一致,排除仪器调零影响;针对新建楼房可能引起的重力变化,建立了重力正演模型,计算结果显示,新建楼房的荷载变化仅能引起0.31微伽的重力变化,表明新建楼房对重力观测的影响较弱。综合分析认为,此次出现的重力潮汐因子下降趋势异常可能为前兆异常,需加强跟踪分析。     

地球横向不均匀结构对地表以及空间固定点同震重力变化的影响

本文提出一个新算法,用来高精度计算三维不均匀地球模型中地震位错引起的地表以及空间固定点同震重力变化.具体地说,我们首先把实际三维不均匀地球分解成球对称地球模型和对应的横向不均匀增量,分别进行计算,二者对应的计算结果分别称为球对称解和三维响应.由于球对称解可直接利用球对称地球模型位错理论计算得到,本文的目标是计算三维响应即地球的横向不均匀结构对同震重力变化的影响.然后,我们把三维响应再分为震源的响应和地球横向不均匀结构的响应,它们可分别借助对震源函数的扰动以及对平衡方程式的变分求解.本文推导出六个特殊点源位错引起的地表以及空间固定点同震重力变化计算公式(一个垂直走滑位错,两个相互垂直的倾滑位错,三个开裂位错),对这些公式进行适当组合就可以计算任意位置任意类型位错产生的同震重力变化,对应的计算公式同步给出.接着,依据36阶P波速度模型,我们利用岩石试验经验关系式推导出三维S波速度模型,密度模型,位场模型以及重力模型.最后,利用上述三维模型,本文计算出三种典型类型的点源位错产生的同震重力变化,结果显示三维响应与位错类型,震源深度都有关系,其最大响应占球对称解的0.5%左右,且在所有影响因素中S波速度模型影响最大.数值结果同时表明,三维响应中震源的响应与地球横向不均匀构造的响应处于同一量级.本文给出的地表和空间固定点同震重力变化计算公式可分别高精度解析地表重力和卫星重力观测数据(GRACE、GOCE等),提高大地测量数据理论解析水平.     

重力卫星GRACE检测出2010年智利Mw8.8地震的同震重力变化

本研究通过对重力卫星GRACE观测数据的处理,采用去相关加300 km半径的高斯平滑,成功地提取了2010智利M_w8.8地震所产生的重力变化信号,最大变化幅度达到7 μGal,并且与位错理论计算结果具有较好的一致性.这是继GRACE检测出2004苏门答腊M9.3地震重力变化后的又一个卫星观测地震的例证,说明GRACE具有检测出M<9.0量级地震的能力,为利用GRACE研究地震以及其更广泛的应用提供了可靠的依据.     

不同模型下地震位错理论的对比 及其应用进展综述

对半空间和球位错理论在理论和应用研究方面的进展进行了综合评述, 讨论了地震位错理论在海啸方面的相关研究进展和位错理论与粒子群算法结合在断层反演方面的研究进展, 对比分析了不同位错模型的优缺点, 总结了位错模型在应用中的影响因素. 本文认为不同位错理论的应用受地球分层的影响最大, 其次是重力、 曲率的影响, 而受地形、 震源深度及断层倾角等因素的影响则较小, 在实际应用中应予以综合考虑.