芦山地震(MS 7.0)及玉树地震(MS 5.2)震前次声波异常信号分析

中国地质大学（武汉）三峡库区地质灾害研究中心安装在三峡库区的次声波监测仪在芦山地震（2013年4月20日,MS 7.0）和玉树地震（2011年6月26日,MS 5.2）震前都接收到有效的异常信号。根据不同台站接收到的次声波异常信号,配合Matlab滤波和小波分析等手段,得出：芦山地震震前次声波信号的频率主要集中在(0~4)×10-3 Hz;玉树地震震前次声波信号的频率主要集中在(0~5)×10-3 Hz,且地震震级越大,震前次声波信号振幅越大。根据野三关和秭归的次声波监测仪在玉树地震震前接收到的次声波异常信号的时间差和震中与次声波监测仪台站之间的距离差,估算出玉树地震震前超低频次声波的波速约为6.4 m/s。为探讨地震短临预报的可行性,文中设计了一个大三角套小三角的次声监测阵列以实现震中定位。     

芦山地震同震和震后地表形变及重力变化的理论模拟

为了研究芦山地震的孕震过程和震源区的长期构造过程以及解释实测的震后形变和重力资料, 采用分层介质模型, 利用数值模拟的方法, 考虑区域流变系数, 计算了地震引起的地表同震、震后的形变和重力变化以及区域内部分GPS与重力连续观测台站的震后形变和重力变化的时间序列.结果表明: 芦山地震的地表同震形变显示出发震断层明显的逆冲特性; 粘弹性松弛效应引起的震后地表形变和重力变化比同震形变和重力变化的范围明显扩大, 但随着粘滞系数的增加, 变化量明显减小; 观测台站的震后变化时变曲线显示震后形变和重力变化在震后50 a间变化显著, 100 a后基本平缓, 趋于稳定; 模拟计算的GPS台站中除了MEIG台和MYAN台以外, 其余台站的震后观测必须考虑粘弹性松弛的影响.      

泉州台763长周期地震仪的震相记录特征

76 3长周期地震仪 1 997年起取代基式仪 ,承担我国一类合网对国内外地震的监测和对外观测资料交换任务。本文介绍了我台 76 3长周期地震仪的震相记录特征 ,有利于台站对震相的分析 ,提高对外资料交换和大震速报水平。     

芦山7.0级地震与巴颜喀拉块体中东段的活动性

巴颜喀拉块体及周缘是近年来中国大陆大震主要发震区域之一,2013年4月20日四川省芦山7.0级强烈地震就发生在巴颜喀拉块体东缘的龙门山断裂带的西南段上。以巴颜喀拉块体中东段为研究区,通过对该区域地震前后的多期区域水准观测数据和GNSS连续站观测数据进行计算处理,得出研究区垂直形变速率图像和水平形变速率图像;结合区域地质构造,建立地震诱发模型,解释芦山地震主震发震和余震活动源于龙门山断裂带中大型块体的突然断裂和小型块体集合的流动机制;通过对垂直形变速率图像和水平形变速率图像的分析,认为芦山地震是龙门山断裂带逆冲活动的结果,东昆仑断裂带中东段未来大震发生的可能性增大;提出未来5年基于区域水准测量和GNSS测量为技术手段的监测建议。     

西南地区热灾害链及其与芦山地震的关系

通过对西南地区干旱（森林大火）洪涝（或冰冻）地震灾害链的分析,发现“4·20”芦山地震震前出现了一系列与该灾害链相关的热异常现象,即：川滇地区自2009年以来,先后经历了跨年度干旱,并伴随森林大火,2012年5月中旬局地开始出现暴雨洪涝,还引发大量滑坡、泥石流等地质灾害,2013年初南方多地相继出现大雾、低温、冻害、雪灾,在此期间,川滇地区还发生了一系列4.0~6.0级范围内中强地震,随后于4月20日发生了芦山地震。此外,通过芦山地震考察,发现震前8~6 h内出现喷水冒砂、天气闷热、狗狂吠等宏观异常,地震的同时震中地区出现爆炸、冒烟等现象,这些现象进一步说明芦山地震成因并非断层错动,而是地下热异常积累到一定程度后突然释放。同时,结合西南地区热灾害链结构推测,西南地区近期内仍将有强震发生。     

地震孕育机制与破裂机制的研究

在理论上得出地震孕育发生的普遍物理机制是:地震前孕震区在垂直向会逐步形成、发展弹性的“拉疏隆起—压缩凹陷”的不稳结构,在水平向也多会形成对称相间分布的两个弹性压缩区及两个弹性拉疏区。应变的“压缩区与拉疏区同时产生、对应存在、共为一体”的这种双向应变结构是地壳构造运动中形成孕震体与非孕震体的根本区别,也是能用以首先找到孕震地区的主要依据;地震的破裂机制是:孕震体形成的双向应变结构,构成了应力集中后的失稳与剪切破裂的必要条件,当初始破裂后,就会引起压缩区与拉疏区发生逆转性的弹性膨胀与收缩的相互配合而不断提供位错空间,从而能使应力与破裂快速地传递与扩张。这一地震孕育与破裂机制的认识,几乎能解释绝大多数的地震前兆现象及震时震后的冒砂、冒水与断层的破裂、错动现象。     

山东惠民凹陷古近系基山砂体地震作用成因新论

通过岩心观察和成像测井资料分析,对惠民凹陷中央隆起带古近系基山砂体成因进行了研究,笔者首次提出惠民凹陷中央隆起带基山砂体沉积动力学机制为地震作用而非洪水沉积。基山砂体主要由原地震积岩(原地地震扰动层)、“似海啸岩”(准原地)、及震浊积岩(异地)组成,在此基础上,建立了相应的地震沉积序列和震积作用模式。地震扰动层对识别基山砂体的地震成因十分关键,震浊积岩构成基山砂体的主体,两者之间为一规模不等的震积不整合面。研究结果表明,基山砂体与超浅成侵入岩共生,地震是由深部岩浆的上拱引起,中央隆起带地震事件与岩浆侵入事件具有同时间和同空间性。     

基于GPS速度场的四川地区1999～2018年应变场特征演化分析

基于1999～2018年GPS水平运动速度场数据,解算并分析了四川“Y”形构造区各周期网格速度场、地壳应变率场,并讨论了近20年尺度的地壳应变场演化过程。研究表明：1）2008年汶川地震前1999～2007期GPS速度场相对稳定,整体“Y”型构造区地壳运动变化不大,但汶川地震后龙门山断裂带发生较大变化,由4.0 mm/a增至10.0 mm/a。2）1999～2007年,整个四川“Y”型构造区应变场演化特征微弱,而汶川地震之后的两个周期,最大剪应变自龙门山山前断裂向西到汶川一带,形成了由高到低、平行于龙门山断裂带走向的高密度梯度带。龙门山断裂带以ES或EES向的主压应变为主,其量值变化范围为 5.0×10^-8 /a～12.0×10^-8 /a;鲜水河断裂由震前主拉应变,改为震后近EW向的主压应变特征。面膨胀结果则显示龙门山断裂带由震前低密度梯度带瞬间变为平行于龙门山断裂带走向的高密度变化区。3）2008年汶川地震和2013年芦山地震是最为重要的时刻分割点。近20年的应变率场变化,更似一个“时间—地壳构造运动”的大轮回,目前四川“Y”型构造区整体处于2008年汶川地震前较为稳定的活动周期。龙门山断裂带仍值得我们做出更为深入的研究。     

2013年4月20日芦山大地震中期预测的初步回顾和评述

在2013年4月20日四川雅安芦山地震发生前,有多个中期预测,文中介绍和评述其中几个预测意见。它们预测的时间和震级与芦山地震都符合得相当好。它们预测地区在图1中标出,由邓志辉等提出的预测地区的北缘距芦山地震震中大约40 km。这样一来,从中期预测角度来看,芦山地震可作为被成功预测的一个范例。许多科学工作者认为：由于对地震的宏观和微观形成过程了解很少,从而对许多经验性成功地震预测震例应采取否定的态度。芦山地震中期预测的成功震例表明上述悲观论调的依据不足。这说明,细心和智慧地使用已有的数据组合,可以得出成功的预测意见,正如立足于“大数据”兴起的新思维所主张的那样。     

基于GPS监测芦山MS 7.0级地震同震位移

高精度GPS测量是研究现今地壳运动和地壳形变的重要手段之一。2013年4月20日,龙门山断裂带南段芦山地区（30.3°N,103.0°E）发生了MS 7.0级地震。震后的野外考察表明,芦山地震在震中区没有形成具有构造地质意义的地震地表破裂带。文中根据震中附近监测站（BXB： 30.48°N,102.71°E和BXN：30.26°N,102.84°E）资料,通过对震前、震后的GPS监测数据反演、分析,推断芦山4·20地震发生机理为逆冲错动型地震。GPS监测结果显示,震区的同震位移量为：断裂北侧测站BXB即断层西北盘（上盘）东向同震位移量为34.0 mm,北向同震位移量为-28.2 mm,垂向抬升10.3 mm;断裂南侧测站BXN即断层东南盘（下盘）东向同震位移量为-45.5 mm,北向同震位移量为-25.9 mm,垂向同震位移下沉为67.8 mm。芦山4·20地震使得断层南北向缩短3～6 mm,水平错动位移78～82 mm,断裂垂向错动75～80 mm。     

地震台站地电场异常特性: 以中国航空工业总公司625研究所为例

通过分析中国航空工业总公司625研究所地电场监测站30多年监测的原始资料, 提取了其中8组数据, 包括4组地电场中的长期异常信号和4组对应震级M_s6.0以上的地震震前短临异常信号.发现这些异常信号有以下特征: 地电场中的长期监测图中包括了许多不同大小、距离远近地震的孕震信息, 其中近区大震会主控一条或多条曲线的走势, 远大、近小的地震会造成曲线时上时下的振荡; 从4组地电场短临信号监测图中发现震前地电场异常总体表现为下降(上升)—折返—回跳—发震的模式, 说明地电场异常变化形态具有相似性和重复性, 证明地电场观测确实能监测到震前异常.发现适合该监测站预测发震时间的新方法: 根据折返天数与回跳天数大致相等, 即回跳日期加上折返天数为发震日期, 证明地电场短临预测方法具有一定的实用性.      

芦山Ms7.0地震前龙门山断裂带西南段区域形变特征分析及发震模型探讨

利用2010年和2013年两期精密水准测量数据分析了芦山Ms7.0地震前龙门山断裂带西南段的区域形变特征。结果显示,芦山地震前龙门山断裂带西南段的天全-泸定区域垂直形变速率为6~8mm/a,远大于汶川地震前的形变速率,汶川地震对芦山地震前该区域库伦应力值的积累起加速作用;临近四川盆地的雅安至名山区域的垂直形变速率为-3~-6mm/a。从芦山地震和汶川地震的地震破裂带及余震分布区域来看,两次地震中间出现一段"地震空区",应力可能会在空区加速积累,应加强该区域地震监测和预报。     

大震与重力异常突变带、活动断裂带关系及其流变模型

为了研究大震(M_s≥7)和巨震(M_s≥8)与重力异常和活动断裂的关系.利用EIGEN-6C重力模型计算了相关地区的自由空气重力异常, 查阅了相关地区的布格重力异常和活动断裂构造.分析了重力异常突变带和活动断裂带与这些地震的空间分布.发现大震和巨震常在重力异常突变带和活动断裂带交汇处发生.结合前人对地球深部构造特征的研究, 提出了一种流变模型来解释大地震发生于重力异常突变带和活动断裂带交汇处的原因: 地壳深部流变层(体)流动受阻碍而引起重力异常和能量积累与释放.      

四川芦山7.0级强震震前监测及预测

2013年4月20日中国四川芦山发生7.0级地震,它是在2009-2011年中国西南地区出现长期大面积严重干旱这一强震中期典型异常背景下发生的。笔者执笔的年度中期预测发震地点与实际偏差400 km。地震前一天晚上,中国地球物理学会天灾预测专业委员会对“2013年4月27日前后10天是中国大陆及周边地区可能发生MS≥7.5级强震的危险日期”,专门就国内近期存在发生强震的危险性展开了内部闭门讨论。震前3小时陈维升发现：全国气温自记曲线出现大面积断点。并且,震前4天北京工业大学地震研究所接收到次声波异常信号。2013年4月21日从郑州返京后,才得以查实：2013年4月18日23时-4月19日08时（北京时间）韩国气压图资料显示,在包括北纬30.3°、东经103°在内的100 km范围内,出现了低气压异常区。笔者指出必要的反思是：科学是人类与自然的通信;要从发展演化的观点研究强震信息。     

龙门山断层破裂的频率非平稳特性

为研究地震过程中的频率非平稳特性,对近年来龙门山断层发生的两次大地震:汶川大地震和芦山大地震的近断层地震记录进行频谱分析。结果表明:相对于芦山地震有较大走向滑动分量的汶川地震,大多数位于汶川地震断层滑动前方的台站接收到更高的频率成分,位于断层滑动后方的台站接收到的地震波频率较低;尽管芦山地震断层相对汶川地震有较小的走向滑动分量,但仍然可以得出与汶川地震相同的结论,不同的是虽然芦山地震沿断层面向上方向分量大,但是其同一台站东西、南北、竖直三方向分量记录幅值相当。把芦山地震三分量记录变换到走向和沿断层面向上方向,证实了沿断层面向上方向高频成分更丰富。在断层滑动前方接收到的地震波频率较高,在断层滑动后方接收到的频率较低,这正是多普勒效应影响的结果。由于多普勒效应的客观存在,其对频率非平稳特性的影响与震源、传播路径和场地效应一样具有普遍性;所以,工程场地接收到的地震波的频率不仅取决于震源、传播路径、场地效应,还取决于断层滑动速度(多普勒效应)。     

扰动强度递增斜坡动力学演变规律的振动台试验

“5.12”汶川大地震和“4.20”芦山地震均触发了大量的崩塌、滑坡。实震资料显示,不同地震烈度区地震触发崩塌滑坡规模的整体分布规律会发生变化。这一统计层面的认知亟待得到物理试验的验证。在自组织临界状态理论的概念框架下,开展了振动台砂堆模型试验。试验表明：输入地震波峰值加速度（PGA）为0.075g～0.125g时,落砂量与发生频率的关系可用幂律描述;PGA增加到0.15g～0.25g时,该关系服从对数正态分布;PGA增加到0.35g～0.45g时,该关系具有正态分布特征。元胞自动机模拟试验结果表明,随扰动强度增加,砂堆模型的动力学特性也经历了幂律-幂律弱化-正态分布的演变过程。按照物理学中的普适性原理,汶川、芦山地震Ⅸ度区崩塌滑坡规模与出现频率之间所呈现负幂律分布的现象,以及汶川地震Ⅺ度区所呈现的对数正态分布,可能是具有普适性意义的规律。这些认识可望为不同烈度区地震触发崩塌滑坡灾势预测提供科学依据。     

芦山地震：一个成功的中期预测案例

2013年4月20日MS 7.0级芦山地震是2008年汶川地震以后龙门山断裂带的又一个灾难性的地质事件。文中回顾了对芦山地震的成功中期预测并给出了预测的依据。2012年11月25日上午,中国地球物理学会天灾预测专业委员会讨论中国西南地区中期地震预测问题。专业委员会主任耿庆国回顾了2012年4月作出的中期预测,认为2012年5月至2013年5月期间,在我国西南地区可能存在MS 7~8级地震。参加会议的委员们同意这一时间预测和震级预测,但是在震中位置预测方面存在不同意见。文章第一作者在会上作了一个报告,并展示了确切的震中预测位置图,即位于四川省雅安与康定连线的中间位置。这一预测的依据主要有两个方面：一方面,雅安西侧与汶川两地,具有两个特征相同的独立的卫星重力局部高异常;二是汶川(5·12)大震只是释放了龙门山断裂带北东段的能量和应力,这导致能量和应力在龙门山断裂带南西段,特别是南西端与重力异常突变叠加区(即中上地壳密度突变区)的加速积累和集中。芦山地震震中位于雅安芦山,与预测震中位置仅相差80 km,发震时间在2013年5月前。芦山地震中期预测的成功给予我们很多启示。作为一种地质过程,地震应该有其自身的规律可循;成功的地震预测需要多方面观测信息的综合分析,正是基于此,目前迫切需要国家的或者国际的具有综合分析经验的专家组和有效的前兆信息平台;卫星重力异常数据的处理和更新将有助于缩小强震预测的包围圈。     

2008年汶川大地震孕震、同震及震后变形和应力演化全过程的数值模拟

2008年M_S 8.0级汶川大地震发生在具有复杂的地质构造背景、强烈的地表起伏、不均匀的弹性和黏性结构的龙门山断裂带上。由于震前地震活动性不够强烈且地表构造变形较小,龙门山断裂带的地震危险性在汶川地震之前被低估。从数值模拟的角度,建立黏弹性有限元模型,考虑了初始地形、重力、构造加载、黏弹性松弛等因素对2008年汶川大地震的孕震、同震及震后150年变形全过程的影响,定量研究了映秀-北川断裂带的同震及震后变形,分析了弹性层、黏弹性层的应力积累、释放、调整的特点,模拟得到地表同震和震后位移与大地测量资料较为吻合,对汶川大地震的余震分布进行了力学上的解释,模拟得到震前、同震及震后的应力变化有助于深入分析大地震的动力学成因及其对周围区域的地震危险性影响。      

微差爆破降震效果影响因素分析

依托单段实测爆破振动信号,借助Matlab软件编程,分析了特性各异的子信号在不同微差时间下叠加信号的时频特征,通过引入“降幅率”和“振速比例”的概念,提出了微差爆破叠加信号各特性随微差时间、起爆顺序及子信号特性的变化规律。分析发现,使叠加信号达到一定降幅率的时差并非某一具体时差点,而是多个间断的时差区间,其主频随微差时间的不同呈阶跃锯齿型变化;合理微差时间下,两单段信号的振动特性越相近,干扰降震效果越明显;若装药已定,优先起爆小药量的段别所达到的降震效果更佳。现场试验数据显示,研究结果基本符合微差爆破的现实运作规律     

地面重力观测数据在地震预测中的应用研究与进展

地震发生过程和孕育机制异常复杂,加之大地震"非频发性"影响和人类对地球内部结构与活动规律认识的不足,使得地震预测极其困难。地面重力观测已经成为许多国家和地区研究地震前兆信息的主要途径之一。简要总结了中国大陆地面重力观测技术与观测网络:地面重力测量仪器从17世纪的惠更斯物理摆发展到今天的高精度绝对重力仪,测量精度已经达到±1×10-8m/s2。我国已相继建立了国家重力基本网、中国数字地震观测网络、中国地壳运动观测网络、中国大陆构造环境监测网络等,为重力场非潮汐变化、地震、构造运动等的监测提供了公共平台;通过具体震例阐述了地面重力观测数据在地震预测中的作用,利用地面重力观测数据能较好地捕捉强震孕育过程的重力变化信息,为强震中长期预测提供重要依据;分析了震前区域重力场的时空变化特征及其与强震的关系:在震级高于MS5.0的地震发生前,一般都会出现较大幅度和范围的重力异常区。强震主要发生在重力场变化分布差异较为剧烈的地区。重力场动态变化图像能够比较清晰地反映大地震在孕育和发生过程中的前兆信息。最后,提出了地面重力技术在地震前兆观测中存在的问题,并对利用重力测量资料开展地震预测研究进行了展望。