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．      

GPS水平形变面应变率梯度与强震危险区关系探讨

全球定位系统(GPS)观测和信息处理技术的发展, 为获取高精度地壳水平运动和相关的应用研究提供了良好的基础． 应用中国地壳运动观测网络中心提供的1999—2007年GPS水平形变速率观测结果, 研究了地壳水平形变面应变率梯度与强震发生的关系, 探索了地震中长期预测对强震危险区的判识方法． 结果表明, 中国大陆2001—2011年发生的大部分M_S6.8以上强震, 地震地点均位于面应变梯度高-低值过渡区与块体边界带相交汇的部位; GPS面应变率梯度可以作为中长期强震危险区判识的一种方法, 与最大剪应变率分布相比, 缩小了强震孕育地点的判识范围． 文章最后给出了中国大陆地区未来10年或稍长时间的强震危险区.      

昆仑山口西MＳ＝8．1级地震的形变应变场研究

根据昆仑山口西8．1级地震前后GPS测点的位移速率，用弹性模型公式计算了地壳应变参数．应变参量的变化表明，震前在地震区附近以压应变为主，应变速率较大．位移速率矢量显示出震前的震中地区相对周围为活动性较弱的“稳定”地区．地壳的形变和应变揭示出孕震体在挤压状态下积累了较高的应变势能．8．1级地震的同时期由于地壳释放了巨大的应变能而应变速率变化显著．计算结果表明，地震所产生的应变达到4．5×10-6以上．发震断裂带的平均左旋走滑量是3．31m（89°E～96°E）．     

用GPS研究南天山（伽师）地区现今地壳变形

伽师地区现今地壳运动方式、变动幅度和形变应变特征对研究该地区孕震环境具有重要作用．利用1994和1998年两次GPS大地测量,我们监测到伽师地区相对于北天山哈萨克地块的地壳缩短速率大约为19mm/a,与20世纪以来地震学（地震矩张量）资料估计的速率（约13mm/a）相比,GPS测定的速率高约50％．大地测量与地震学对南天山（伽师）地区地壳运动速率的估值差异,既可能说明该地区20世纪以来存在大量无震、震间应变,也可能表示至今与地震活动有关的断层变动尚不足以消减整个天山地区的现今变形．无论何种可能,从应力应变积累的角度看,都意味着天山西段及帕米尔东北侧一带发生强震的可能性将长期存在．      

利用多种地震学参数研究中国大陆地壳应变场

地壳应变场研究是地球动力学研究的一个基础性领域, 以往文献的探索大多集中在地壳形变的测量和研究上, 包括大面积水准测量和GPS观测等。 文中利用多种地震学参数研究中国大陆地壳应变场, 利用哈佛CMT目录和现代中国地震目录得到了中国大陆不同区域面波震级与标量地震矩的统计关系, 进而采用中国大陆历史地震资料研究中国大陆地壳应变场, 给出地震最大剪切应变率场的分布。 研究结果显示, 青藏高原及其周边地区是最大剪切应变率的高值区, 帕米尔和阿萨姆地区的应变率值最大。 与GPS得到的应变场结果进行比较, 两者的结果存在一致趋势。 利用NEIC宽频带地震辐射能量目录研究了中国大陆的地震视应变分布, 显示地震的视应变分布与地壳应变水平存在一定相关关系, 且发生在青藏高原周边地区地震的视应变水平较高。 这些研究结果为地球动力学研究的进一步深入探讨提供了新的科学资料。     

对现今地壳变形资料在地震区划中应用的初步探讨

采用汾渭地震带中段1996～2001年时段内的GPS观测数据,计算了地壳运动速度场,处理得到区内各测点相对水平运动矢量。采用均匀弹性体变形模型,计算了变形单元的主应变速率参数;引入地壳变形累积地震矩率的计算方法,探讨了其地震带内地震活动趋势和潜在震源区内大震复发间隔估计的应用问题。结果表明,汾渭地震带中段的地震矩累积速率为4.22×1017Nma,大大高于当前活动期的平均地震矩释放速率,处于地震应变累积阶段,未来地震活动性应比目前有所增强。对定襄潜在震源区和霍州潜在震源区的大震复发间隔估计结果也与采用活断层资料获得的结果相近。说明采用该估算方法具有进一步探讨的价值,特别是对于那些历史地震记录相对短暂或活动构造研究程度较低地区更有实际意义。     

2001年昆仑山口西M_S 8.1地震前背景形变场的模拟研究

文中以东昆仑断裂带周围分布的27个GPS站点的地壳运动速率矢量为约束,利用半无限弹性空间三维断裂位错模型,反演了东昆仑断裂、柴达木盆地北缘断裂、玛尼-玉树断裂和玛尔盖茶卡断裂带在2001年昆仑山口西MS8.1地震之前的运动速率,并认为这些断裂带以反演出的运动速率错动所形成的形变场可以作为震前的背景地壳形变场。基于这一具有构造意义的背景速度场资料,计算了区域地壳应变率场和地震矩累积率场。结果表明,昆仑山口西地震前,东昆仑断裂的东西大滩段和玛尼-玉树断裂西段为该区域2个最显著的地震矩累积率高值区,其中东昆仑断裂的东西大滩段高值区为后来的昆仑山口西MS8.1地震的发震段     

鄂尔多斯周边断陷盆地地震带体积矩率

本文据广义的应力—应变关系介绍了体积地震矩率和盆地体积变化概念、原理和方法,并用地震和地质两方面资料计算和分析了鄂尔多斯周边断陷盆地地震带不同时期的体积变化和体积矩率,盆地总的体积变化和现代地震矩率及所反映的体积变化是一致的,最后用地震矩率观点讨论本震区构造活动,平均构造应力释放水平和大震累积周期等问题,地震矩率和体积变化分析为我们据地质资料进行定量地震危险性分析提供了原理和方法。     

1996年包头6.4级地震的地壳应变特征

根据GPS观测资料求出的水平地应变和由跨断层垂直形变计算出的速率强度累积率，研究了包头-大同地区1992～1995年、1995～1996年和1996～1999年的各时期的应变特征，并对包头6.4级(1996年5月3)地震前后的地应变进行对比，认为以压应变为主导的高值区可能是未来强震孕育的地区．面应变、主压应变、剪应变和趋势累积率同时较高的地区，强震危险性较大．一般低应变区和张应变为主导的地区，孕育强震的可能性小，属于比较稳定的地区．1992～1999年包头-大同地区的GPS水平应变的演变，反映了1996～1998年地震幕的孕育发展及结束的全过程．以压应变为主的高应变区和应变梯度带可作为未来强震危险区的判定标志之一．      

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.     

On the Consistency of Large Earthquake Moment and Strain Rate Inferred from GPS Data in North China

INTRODUCTIONStudyingthe relation between the accumulation of crustal strain and the release rate of seismicmoment is animportant subject of earth science research.It is also one of the important methods ofestimatingthe future seismic risk(Ward,1994;1998a;…     

华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

汶川地震前后太原盆地应力场变化特征研究

利用小震震源机制解、地震视应力、GPS测量结果等资料,对汶川地震前后太原盆地应力场变化特征进行了研究。结果表明,汶川地震对太原盆地构造应力场的影响较为显著,不仅改变了应力场的方向,也改变了应力值的大小;应力场特征由震前NNE-SSW向拉张应力的局部小区域应力场为主,转为震后NEE-SWW向挤压应力为主且接近华北地区应力场。该变化态势有利于局部应变能积累,因而可能是太原盆地中小地震活跃的诱发因素。     

华北地区现今水平运动场的动态特征

在整体无旋转基准的基础上, 采用了以提取中、 低频应变信息为主的连续应变模型, 处理并分析了《中国地壳运动观测网络》在华北地区400余个GPS测站的复测资料(1999—2001—2004年)和2006年130余个测站的复测资料, 获得了1999—2004年、 2004—2006年的相对运动速率以及2004—2006年偏离1999—2004年运动的位移结果。 结果表明: ① 华北地区非均匀应变比较明显, 不同时段的结果在空间上的表现形式也不一样; ② 前后两个时段的运动特征具有一定的不一致性; ③ 2006年存在着较明显的偏离位移, 并显示了右旋形变的迹象, 面应变表现为北、 中收缩, 南部膨胀的特征; ④ 近两年东西向的压性作用较前明显, 北京以南地区是运动的转化地区及面应变象限的准中心地区。 这可能表明, 在昆仑山口西8.1级地震之后, 华北地区又进入了常态能量的积累阶段。     

华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992-1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995- 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动 （方向、大小 ）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法 （DDA）初步分析认为 ,1 992- 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .     

Establishment of the GPS Crustal Deformation Monitoring Network in North China

The Global Positioning System (GPS) is a new method to monitor the crustal deformation for earthquake prediction.Now a four-dimensional crustal deformation monitoring network applying GPS techniques has been established in North China,which is an important seismic monitoring area.Results with high precision have been achieved in the first measurement since a series of advanced methods and measures were adopted,and thus a good foundation has been laid for future researches on earthquake prediction and geodynamics.     

三维数值模拟在华北地区现今构造变形分析中的应用

基于并行版ANSYS数值模拟软件平台,根据华北地区活动地块划分及活动断裂分布,结合GPS资料等,确定模型的几何边界范围是99.8°~121.4°E,27.9°~42.3°N,模型的边界范围包括华北活动地块区的绝大部分以及周边青藏、西域、南华和东北亚地块的部分地区。模型单元平均边长为25km,模型共划分为单元416 582个,节点582 392个。主要研究成果为:1)地壳运动速度模拟与分析对比:华北地区地壳运动速率的整体分布呈现由东向西逐渐减小、自北向南逐渐增大的特点,数值模拟结果与GPS观测运动速度大部分较吻合;2)断层运动性质模拟与分析对比:华北地区有限元模型考虑了华北地区已知所有晚更新世以来的活动断裂,模拟结果所得的断层运动性质与活动断裂地质调查的运动性质符合得较好;3)应变场模拟与分析对比:通过数值模拟,计算了1999—2004年和2004—2007年华北地区地表第1主应变和第3主应变(最大压应变)的大小和方向,与前人利用震源机制结果、GPS测量结果等资料反演得到的华北地区主应变场较一致。     

低速体与深浅断裂共同孕震过程的数值模拟初步研究

利用含劈节点黏弹性三维有限单元计算方法 ,对由地球物理探测结果提出的华北地区强震孕育物理模型进行了数值模拟分析 ,进而 ,在利用GPS资料反演计算首都圈地区断裂活动性的基础上 ,对首都圈三维区域应力场和能量的演化进行了模拟计算 ,并提出了强震危险区和震级上限预测意见     

藏东应力场分析

利用GPS观测结果、震源机制解及地应力测试分析藏东地区的应力场特征。根据GPS资料得到了藏东地区的地壳应变状态，而拉萨地块内部，最大主压应变的方位为NE41．21°，羌塘地块内部的最大主压应变方位为NEl9．88°。而在川滇和羌塘地块交界的三江地区，GPS计算得到的最大主压应变方位为SE47．76°；在滇缅地块区内部，最大主压应变方位为NE46．13°根据震源机制解资料得到了藏东地壳应力状态，拉萨地块最大主压应力方位为NE78．33。，羌塘地块最大主压应力方位为NE36．24°三江地区最大主压应力方位为NE81．54°滇缅地块最大主压应力方位为NE47．000。由钻孔地应力测试得到的藏东拉萨地块主应力方位在NE65～75。之间。