首都圈断层形变与重力场动态变化分析

本文利用首都圈跨断层形变观测和观测场地的综合调研结果, 对跨断层基线、 水准各测项的综合效能进行评估, 对断层整体活动信息进行分析提取, 对首都圈地区强震的映震效能进行分析研究。 利用首都圈地区流动重力区域测网的观测结果, 分析重力场动态变化特征, 对近期首都圈地区的地震趋势进行预测。     

首都圈中强震前后视应力时空演化过程研究

选用首都圈数字遥测地震台网地震波形资料,利用近震源Brune模式计算首都圈地区2002年至今ML≥2.0地震的视应力值,探讨了震源参数的标度关系,最终选取2.0≤ML≤2.9地震对首都圈地区2002年以来中强地震前视应力的时空异常变化特征进行详细分析。研究结果表明:首都圈中强地震前,多次地震出现显著的视应力高值异常,且地震多发生在视应力高值异常区域附近。同时与波速比计算结果进行了对比分析,印证了异常存在具有一定的客观性。由此可见,分析识别首都圈地区的应力状态可以为该地区中强震的危险性提供判定依据。     

首都圈中强震前后视应力时空演化过程研究*

选用首都圈数字遥测地震台网地震波形资料,利用近震源Brune模式计算首都圈地区2002年至今M_L≥2.0地震的视应力值,探讨了震源参数的标度关系,最终选取2.0≤M_L≤2.9地震对首都圈地区2002年以来中强地震前视应力的时空异常变化特征进行详细分析。研究结果表明:首都圈中强地震前,多次地震出现显著的视应力高值异常,且地震多发生在视应力高值异常区域附近。同时与波速比计算结果进行了对比分析,印证了异常存在具有一定的客观性。由此可见,分析识别首都圈地区的应力状态可以为该地区中强震的危险性提供判定依据。     

北京及邻区断层形变综合信息函数研究

应用综合信息函数的理论和方法，根据形变观测点的空间非均匀分布和首都圈地区几次强震前形变场的变化规律，考虑各测点的不同地球物理性质，利用近20年来的形变资料，计算了首都圈及邻近地区1995年以来的综合信息函数值，动态地显示了在局部区域内中强地震前，形变异常的演化特征。     

地壳形变方法对强震中期趋势的判定

用全国范围５０的代至９０年代初期大地测量资料对我国大陆未来的强震危险区进行预测和划定；依据近３０年来华北地区的垂直形变动态，探讨判断本区未来１－３年尺度强震危险性的指标；利用首都圈的断层形变监测结果，提出用定点形变和大面积形变综合分析地震中期趋势的方法和结论。     

首都圈地区地壳P波和S波三维速度结构及其与大地震的关系

选用华北地震遥测台网和首都圈数字化地震遥测台网1993～2005年记录的2866个地震事件中的33487条P波和31822条S波的到时资料,计算得到了水平分辨率25km到50km之间的首都圈地区（385°N～41°N, 114°E～120°E）地壳三维P波和S波速度结构,并进一步获得泊松比分布.研究表明,首都圈地区P波和S波速度分布表现出强烈的横向不均匀性,浅层速度分布同地表地质结构分布相一致.分析得出震区强震多发生在低速体与高速体之间、低泊松比地区,且震源下部存在低速、高泊松比异常体.经过与其他地区研究结果相比较,对地震触发与流体的关系进行了探讨.流体在地震孕育及触发的过程中可能起着重要作用.     

利用跨断层资料研究首都圈地区断层活动特征及地震危险性

本文针对首都圈的跨断层形变资料（1984-2016年）,利用11个场地的基线和水准观测资料,计算了断层三维活动量,以此来分析首都圈断层现今的活动特征。同时计算了断层形变协调比序列,分析其与首都圈中强地震的关系。结果表明:首都圈的断层活动有明显的区域特征,受张家口-渤海断裂带影响的西北地区的断层以左旋张性活动为主,而中部和东部断层表现为右旋压性特征。断层协调比结果显示在首都圈及其邻区出现中强地震前后,协调比会出现发散现象,这种现象可以作为今后首都圈及邻近地区中强地震危险性分析的一种依据。     

首都圈断层活动及其与地震关系探讨

对首都圈地区10处跨断层流动观测场地40多年来的观测资料进行了系统研究,计算了断层水平扭错量、水平张压量和垂直升降量。结合首都圈地区地质构造特征和该区1970年以来的区域地震活动特征,分析了首都圈地区现今断层活动特征及其与地震的关系。结果表明,首都圈地区断层活动较复杂,目前总体活动水平与往期相比并不高,大多数断层左旋活动增强,右旋活动相对减弱;张性活动也有逐渐增强的趋势;断层垂直活动量小于水平活动量,地壳运动仍以水平运动为主;断层活动与地震活动存在一定的关系,强震前断层活动明显增强,并具有一定的异常特征。     

首都圈跨断层流动形变观测资料映震能力及场地监测能力分析

首都圈最早建立跨断层流动形变监测网始于20世纪60年代末,主要布设在北京周围广大地区,覆盖了主要活动断裂带.在过去的40多年里,首都圈地区及附近发生了多次强震,如1976年唐山7.8级、1989年大同6.1级和1998年张北6.2级地震等.本文首先对首都圈地区的跨断层流动形变观测资料进行了映震能力分析,然后探讨了监测场...     

2011年10月12日北京市石景山区ML2.1地震近场加速度记录初步分析

2011年10月12日,北京市石景山区(39.95° N,116.16° E)发生了一次ML2.1地震,震源深度约6.2 km.此次地震发生在北京市区内,尽管震级较小,但有感范围较大,曾受到广泛关注.本文即根据近场强震台加速度记录和首都圈宽频带台站记录数据,对此次地震加速度影响场进行计算分析,并与震源机制结果进行对比研究,以期为强震或较大地震发生后快速判定震害影响场提供参考依据.     

川滇菱形块体主要边界运动模型的GPS数据反演分析

利用川滇地区1991-1999年的高精度GPS观测处理结果,采用稳健 - 贝叶斯最小二乘算法与多断裂位错模型,分析研究了川滇菱形块体主要边界运动的定量模型.反演分析表明:川西鲜水河断裂带和安宁河断裂带的左旋走滑运动速率约30mm/a,倾滑运动(逆断层)速率分别约9-11mm/a;滇西红河断裂带、程海断裂带、鹤庆 - 洱源断裂带的走滑运动(分别为右旋、左旋、左旋)速率分别约、11、13mm/a,倾滑运动(正断层)速率分别约16、24、16mm/a;如将其视为弹性应力应变积累,则各断层每年有相当于6级左右的地震能量积累.依据上述反演结果,模拟了区域主要断层运动引起的水平位移、应变速率场图像,显示了边界断裂及其之间的相互作用.     

平行走滑断层相互作用的粘弹模型和减震作用

研究了二维粘弹性介质中平行走滑断层的相互力学作用及其地震活动性的影响。当一条断层发生滑动,将导致平行断层面上剪切应力减小,因此,可能推迟平行断层发生滑动,推迟时间在几年至几百年的范围内,这取决于发生滑动的断层与平行断层之间的距离,以及平行断层自身应力积累孕育地震过程经历的时间。     

中国甘肃昌马断裂带及其现代活动

昌马断裂带是是青藏高原北部一条活动强烈的左旋走滑断裂带。它表现为重力、航磁、地壳厚度的综合异常梯度带，属于断面陡、切割深的超岩石圈断裂。昌马断裂带由１２条长４公里至１８公里不等的不连续的主断层和４条次级断层组成，可划分为东、中、西三大段落。断裂的水平位移和滑动速率具有分段性，全新世以来，东、中、西三段的左旋水平滑动速率分别为４．１毫米／年，２．６毫米／年和１．５毫米／年。北东东、北北西和北西西三个方向断层的位移具有分级特征，不同级别的位移具有良好的同步性。全新世以来北东东、北北西和北西西三个方向断层的水平滑动速率分别为４．１毫米／年、３．８毫米／年和２．７毫米／年。白垩纪以来，昌马断裂呈天平式运动，显示了枢纽断裂运动特征，枢纽轴位于断裂中段。昌马地震震源破裂性质及其反映的震源应力场与地震破裂带的破裂性质及其反映的构造应力场不一致。昌马地震震源机制解反映了北北西～南南东挤压，作用应力近于水平的震源应力场；昌马地震破裂带的变形组合反映了东北～南西挤压的构造应力场。昌马地震破裂带长１２０公里，分为东部正走滑段、中部逆走滑段和西部尾端破裂段，显示了多个水平位移峰值。全新世以来，沿昌马断裂发生了６次强震事件，强震复发     

新丰江水库5.3级(1964)地震区三角网平差和震源参数反演>.

本文系统地介绍了地震区三角网平差和利用平差结果反演断层参数的随机尝试————动态平差方法.通过新丰江水库5.3级地震区三角测量资料的处理, 进一步阐述如何应用这种方法, 并给出反演5.3级地震断层参数结果:断层走向北东62, 倾向南东, 倾角59, 断层长4.7公里, 上界面深0.45公里, 下界面深4.5公里, 倾向滑距73.4毫米, 走向滑距25.5毫米, 为正断右旋走滑断层, 地震矩 m0=2.01024达因厘米, 应力降=12巴, 释放的应变能下限 E=1.21019尔格.文中依据所得结果, 结合地震机制和构造资料讨论了新丰江水库地震的力源问题, 指出区域应力场是主要力源, 水压应力场是主要的诱发力源。      

龙门山断裂带深部构造变形的黏弹性模拟及其与强震活动的关联性探讨

根据龙门山断裂带地区的主要构造特征,建立该地区的有限元模型,同时考虑地下深处的黏弹性蠕动和不同部位间的接触关系,模拟计算了研究区在强震轮回活动中的时间演化历程.模拟结果表明:龙门山断裂带深处的滑动速率比浅表的滑动速率大,龙门山断裂带周围是相对容易发生应变积累的地区,其5~19km深度也是高应力聚集成核区,随时间推移的应力集中程度加剧而引发强震.本模拟分析证实了重复地震观测所揭示的龙门山断裂带存在深浅活动速率差异的现象,这在一定程度上可以解释出乎预料的汶川MW7.9地震的孕育机理.综合分析研究提出:应充分利用重复地震这一天然的"地下蠕变计(subsurface creepmeter)"来探测深部构造变形的活动,为强震危险性分析提供必要的"原位(in situ)观测"约束信息.     

Coupling of tectonic loading and earthquake fault slips at subduction zones

Because of the viscoelastic behaviour of the earth, accumulation of elastic strain energy by tectonic loading and release of such energy by earthquake fault slips at subduction zones may take place on different spatial scales. If the lithospheric plate is acted upon by distant tectonic forces, strain accumulation must occur in a broad region. However, an earthquake releases strain only in a region comparable to the size of the rupture area. A two-dimensional finite-element model of a subduction zone with viscoelastic rheology has been used to investigate the coupling of tectonic loading and earthquake fault slips. A fault lock-and-unlock technique is employed so that the amount of fault slip in an earthquake is not prescribed, but determined by the accumulated stress. The amount of earthquake fault slip as a fraction of the total relative plate motion depends on the relative sizes of the earthquake rupture area and the region of tectonic strain accumulation, as well as the rheology of the rock material. The larger the region of strain accumulation is compared to the earthquake rupture, the smaller is the earthquake fault slip. The reason for the limited earthquake fault slip is that the elastic shear stress in the asthenosphere induced by the earthquake resists the elastic rebound of the overlying plate. Since rapid permanent plate shortening is not observed at subduction zones, there must be either strain release over a large region or strain accumulation over a small region over earthquake cycles. The former can be achieved only by significant aseismic fault slip between large subduction earthquakes. The most likely mechanism for the latter is the accumulation of elastic strain around isolated locked asperities of the fault, which requires significant aseismic fault slip between asperities.     

丁青地区地震重定位、震源机制及其发震构造初步分析

文中利用青海省地震台网的宽频带数字记录,通过CAP反演等方法获取了西藏丁青8次MS≥3.0地震的震源机制解(1次地震的震源机制解来自USGS)。结果显示,7次地震以正断破裂为主,兼具少量右旋走滑分量,断层优势走向为NNE,P轴的优势方位为SWW,T轴的优势方位为SEE。同时,利用双差相对定位法获得了217个地震的重定位结果。重定位后,余震沿NE-SW向展布,与震源机制解的走向基本吻合,但与区域内主要走滑型断裂近EW的走向不一致。2015—2018年发生的地震主要分布在5~15km深度范围,2018—2020年震源深度范围缩小至7~12km,2018年以后震源深度的分布范围明显收窄。丁青地震发生在羌塘块体中部,域内既受到SN向印度洋板块与亚欧板块的强烈碰撞挤压作用,也存在EW向伸展构造活动。综合分析重定位、震源机制结果及地质构造背景等资料,认为2016年MS5.5、2020年MS5.1地震的发震构造可能是同一条NE走向的正断型断裂,发震断层面可能为节面I,即走向、倾角和滑动角分别为12°、58°、-103°与9°、57°、-101°的节面。由于丁青地区地质资料匮乏,无法明确具体的发震断裂。     

潮汐应力对地震的触发作用

文中计算了由日、月引潮力在地球内产生的潮汐应力场,研究了潮汐应力对地震的触发作用.采用的地球模型是分为十五层的球对称模型.对于近30年来我国或我国邻近发生的七十次较大的地震,计算了震源处在发震时刻的球坐标系中的潮汐应力.通过坐标变换,得到了发震断层面中的正应力及沿错动矢量方向的剪应力.根据岩石的库仑剪破裂准则来判断潮汐应力对所研究的震例是否具有触发作用.结果表明,在七十个震例中,潮汐应力对其中四十三个有触发作用.对于华北地区的十八个震例,潮汐应力对其中十四个有触发作用.还可看出,对于浅源走滑型地震有较明显的触发作用,而对浅源斜滑及倾滑型地震则没有明显的触发作用.对国外七十二个震例的计算结果得到了类似的结论.最后,对华北地区中任一可能的发震地点,提出一种根据潮汐应力来预测发震的危险时间范围的方法.      

The response of creeping parts of the San Andreas fault to earthquakes on nearby faults: Two examples

Rates of shallow slip on creeping sections of the San Andreas fault have been perturbed on a number of occasions by earthquakes occurring on nearby faults. One example of such perturbations occurred during the 26 January 1986 magnitude 5.3 Tres Pinos earthquake located about 10 km southeast of Hollister, California. Seven creepmeters on the San Andreas fault showed creep steps either during or soon after the shock. Both left-lateral (LL) and right-lateral (RL) steps were observed. A rectangular dislocation in an elastic half-space was used to model the coseismic fault offset at the hypocenter. For a model based on the preliminary focal mechanism, the predicted changes in static shear stress on the plane of the San Andreas fault agreed in sense (LL or RL) with the observed slip directions at all seven meters; for a model based on a refined focal mechanism, six of the seven meters showed the correct sense of motion. Two possible explanations for such coseismic and postseismic steps are (1) that slip was triggered by the earthquake shaking or (2) that slip occurred in response to the changes in static stress fields accompanying the earthquake. In the Tres Pinos example, the observed steps may have been of both the triggered and responsive kinds. A second example is provided by the 2 May 1983 magnitude 6.7 Coalinga earthquake, which profoundly altered slip rates at five creepmeters on the San Andreas fault for a period of months to years. The XMM1 meter 9 km northwest of Parkfield, California recorded LL creep for more than a year after the event. To simulate the temporal behavior of the XMM1 meter and to view the stress perturbation provided by the Coalinga earthquake in the context of steady-state deformation on the San Andreas fault, a simple time-evolving dislocation model was constructed. The model was driven by a single long vertical dislocation below 15 km in depth, that was forced to slip at 35 mm/yr in a RL sense. A dislocation element placed in the seismogenic layer under XMM1 was given a finite breaking strength of sufficient magnitude to produce a Parkfield-like earthquake every 22 years. When stress changes equivalent to a Coalinga earthquake were superposed on the model running in a steady state mode, the effect was to make a segment under XMM1, that could slip in a linear viscous fashion, creep LL and to delay the onset of the next Parkfield-like earthquake by a year or more. If static stress changes imposed by earthquakes off the San Andreas can indeed advance or delay earthquakes on the San Andreas by months or years, then such changes must be considered in intermediate-term prediction efforts.     

伽师强震群序列的破列特征

分析了伽师强震群序列中13次5级以上地震的震源机制解资料，其中有8个走滑型地震、5个倾滑型地震。走滑型地震的北北西向节面与Ms≥5．0级地震震中分布的斜列线一致，伽师强震群序列可能是北北西向右旋走滑断层及与其斜交的张性正断层共同作用的结果。