强地震前兆异常特征与深部流体作用探讨

根据华北几次强震前后地下流体和重力异常特征,结合大地测深资料探讨了地震发生前后深部介质的变化和地壳浅层应力场变化特征。地震发生前震中区地下水位异常主要表现为下降型,气体异常呈上升型,重力和形变也出现异常;在外围地区地震前地下水位异常以上升型为主。 海城地震和大同–阳高地震前地下水位上升、下降异常有方向性分布的趋势,呈 X 形分布,这意味着地壳浅层应力场是压扭型的,并存在垂向应力的作用。在孕震过程中,地球深部流体向上运移,使得震源区及其附近的岩石膨胀、密度降低,震中区地壳浅层应力场呈拉张型,造成地下水储容积增大,地下水位出现了下降型异常。 在特定的构造单元内,地下流体、重力异常的空间分布特征能较好地反映地球深部物质运动和地壳浅层应力场特征。     

五、地震地下流体观测技术的“九五”工作建议

五、地震地下流体观测技术的“九五”工作建议地震地下流体与其他地震学科一样，是以观测为基础的一门科学。它利用各种仪器设备和分析方法来观测地震孕育及发生过程中通过地下流体所反映的地壳深部岩体物理状态的变化和物质迁移的状况，从而进行地震预报研究。因此观测技...     

华北强震前地下流体长趋势变化特征及其产生机理的研究

分析了华北地区自1976年以来MS≥6.0地震前地下流体长趋势变化的形态、演化特征。结果表明:地下流体长趋势变化出现时间早、范围广,具有协调性、重复性、迁移性等特性,主要沿构造带迁移,迁移方向为外围向内迁移或内部向外迁移;形态主要为趋势转折、破年变、加速等,其中绝对大多数为趋势转折变化;地下水位分析表明长趋势变化绝大部分呈现为缓慢上升或下降减缓的走势。对比研究了地壳形变与地下流体长趋势变化,发现地壳形变长趋势时间早于地下流体;形变出现张压变化与水位变化有比较密切的关系,即形变绝大部分出现缓慢压性变化或张性减缓变化,水位绝大部分出现缓慢上升或下降减缓变化。最后讨论了强震前地下流体长趋势变化产生的机理:在地震孕育过程初(早)期,构造应力的缓慢增强将使岩体所含裂缝闭合,地壳发生变形,从而改变岩体的空隙率及相应的孔隙压力和渗透率,引起诸如地下流体长趋势动态异常变化;构造应力缓慢增强并向未来震中聚集,造成地下流体长趋势动态异常变化向震中迁移;而深部物质的不断上涌和影响范围增大致使地下流体长趋势动态异常变化向外围迁移。     

IP-1型离子泵测氦仪在地震监测工作中的应用

利用地下水中氦气的含量变化捕捉地震前兆信息,近年来已越来越引起人们的重视。氦是一种轻元素,它具有化学惰性和强扩散能力(是氡的7.4倍)。在通道良好的条件下,可迁移至更远处,氦可与流体一起沿构造带渗透,由深部向地表垂直迁移。当地震发生时,来自地下的氦气流随着岩石的动力负荷增加而增长。氦自身的这些性质决定了它可以作为反映地震前兆指标的灵敏组分之一。     

怀—涿地区深部孕震环境研究与涿鹿地震发震机制的讨论

怀—涿地区是我国首都圈重要地震活动区之一,为探析北京地区深部孕震环境及发震机制,布设并完成了NWW向横跨怀—涿盆地的大地电磁测深数据采集、处理与反演工作,并对已有的区域重磁数据进行了三维聚焦反演.基于以上二维电性结构剖面和重磁三维结构,结合区域地质、地震探测和水化学资料,取得以下认识:(1)怀—涿盆地中下地壳存在低密度、低磁性和高导性的同源物质异常体,该异常平面上呈NEE向椭圆形分布,在温泉屯一带埋藏最浅,约12 km.而盆地边缘岩体地球物理特征表现为高密度、中高磁性和高电阻率.震中多发生在盆岭交汇处,而震源位置则处在物性结构梯度带上,表明中下地壳不同物质的电性、密度、磁性及温度的差异是怀一涿地区深部重要的孕震环境.(2)怀—涿地区中下地壳高导异常体可能为上涌的地幔物质与沿断裂带进入地壳内部的地表水共同的反映.(3)在怀—涿盆地西北缘和东南缘形成的两大震区与盆地内部高温流体的运移有着密切关系,即两大震区为同一高温流体在中下地壳与围岩相互作用的结果.(4)本次涿鹿地震发生可能的机制为:在NEE向构造应力作用下,地下高温流体向NNW方向缓慢迁移,当遇到大海陀岩体阻挡后,转而从岩石结构稳定性较差的老君山亚口向东部延—矾盆地迁移,在高温流体迁移的过程中促使杏园村—万窑村一带的老君山体发生高倾角右旋走滑型断裂.     

土壤气与覆盖层下断层及岩性关系的研究

0 引言 众所周知,地壳深部流体,特别是气体,其运动学特征同地壳构造活动密切相关。地球化学动力研究表明,地壳凡有结构面的地方,如块体界面、断层面等,其物质能量交换活跃,化学、物理作用强烈,往往成为地下流体外泄的通道。这使以研究土壤气体的组分含量空间变化来判定隐伏断层的存在及其走向、方位成为可能。地壳构造活动和岩石破裂运动常伴随化学作用和物理作用,因而地下流体成份及其运动形式必然发生相应的变化。在地下温度与压力差的作用下,发生变化的地下流体成份运移到地表而形成气体地球化学的异常带。一般说来,这种异常带与地下断层的存在有关。研究断层气体组分随时间的变化可能捕捉到地震孕育或断层活动的信息,因而对地震监测预报、判定地震危险区有实际意义。近几年来,国内外对断层气、土壤气的研究成为地震地球化学工作者探索地震前兆新方法的重要方向之一。我们在肥东形     

汶川8.0级地震前地下流体长趋势变化特征讨论

通过对汶川M_S8.0地震震中周围地区震前地下流体长期观测资料的分析表明, 震前地下流体出现了长趋势变化, 其特征是时间早、 范围广, 具有协调性以及向未来震中迁移等特征, 形态主要为趋势转折、 破年变、 加速等, 其中大多数为趋势转折变化。 进一步对比研究地壳形变、 地下流体长趋势变化发现, 地壳形变和地下流体长趋势变化迁移特征一致, 地壳形变长趋势时间较早于地下流体长趋势变化时间, 形变出现张压变化与水位变化有比较密切的关系, 即形变大部分出现缓慢压性变化或张性减缓变化, 水位大部分出现缓慢上升或下降减缓变化。 最后讨论了地下流体长趋势变化机理。     

深部流体在地震孕育和发生过程中的作用

提出了几个难以用断层弹性回跳模型解释的地震实例，指出必须重视地壳上地幔结构的探测和深部流体的研究。然后用简单型说明，没有流体在存在，则不可能发生岩体间快速的错动。重点探讨发生在地壳内10-25km深处的强震孕育和发生机理，分析了深部流体的迁移和岩体的错动。最后结合实例，给出了在发生深部流体迁移的条件下，一次强震释放的能量和岩体错动的最大加速度。     

青藏高原东缘岩石圈结构对现今地表垂向运动影响的数值分析

参考青藏高原东缘松潘-甘孜地块至四川盆地陡变地形起伏和地壳密度结构的横向差异,本文建立了二维牛顿黏性流体有限元模型,计算分析构造加载、陡变地形和重力效应控制下青藏高原东缘岩石圈变形特征,探讨横向不均匀的地壳密度结构、陡变地形和岩石圈流变性质对区域现今垂向运动的影响.计算结果显示：在构造加载作用下,松潘-甘孜地块至四川盆地地表抬升微弱.区域横向不均匀的地壳密度结构驱使松潘-甘孜地块地壳整体抬升,速率高达2 mm·a^-1,四川盆地整体下沉,速率约1 mm·a^-1,与龙门山两侧现今观测到的地表垂向变形模式相近.龙门山地区陡变地形驱使柔性地壳流动,调整区域地壳局部变形;岩石圈流变结构影响重力驱动作用下的模型变形量值和岩石圈变形耦合程度,松潘-甘孜地块较低的中地壳黏滞系数引起上、下地壳的变形解耦;模型较高的岩石圈地幔黏滞系数使重力驱动作用下区域垂向变形量降低.因此,青藏高原东缘地壳密度结构差异、地形起伏和岩石圈流变性质是现今区域垂向变形的重要动力学控制因素.     

2003年呼和浩特城区流体异常特征及其地震地质意义

通过对2003年3月呼和浩特城区出现流体异常的落实和跟踪监测, 讨论了水温和水汞异常的成因, 并分析了大青山地震带的地震动态。 地下流体和地震地质资料表明, 呼和浩特城区3月中旬出现的地下流体异常是区域地壳活动的结果, 是呼-包盆地地壳活动引起新华广场断裂的活动, 断裂活动破坏了地下浅层的隔水层, 深层热水上涌形成了流体异常。 呼和浩特城区流体异常与6月10日托克托县M_S4.2地震都是岩石圈深部活动在地壳内的反映, 2003年3月以来呼和浩特城区出现的流体异常应该是地震的前兆。 西龙王庙的流体异常还未完全结束。     

云南地壳生热率分布

研究地壳岩石放射性生热率的垂向分布，是研究深部热结构的基础。根据深部地震测深资料，利用地震波速与生热率之间的关系，估计了云南地壳生热率的垂向分布。全区上地壳生热率一般为０．８～２．１μＷ／ｍ３，中地壳为０．４～１．２μＷ／ｍ３，下地壳为０．１１～０．５５μＷ／ｍ３     

地壳形变前兆的观测和分析

前兆信息的观测和分析是地震预报的基础工作之一。发自地壳深部的地壳形变信息,通过地壳介质传到地表,被安置于地表基岩上的仪器记到。因此,仪器的记录中既包含信息,又包含地表大气噪声。我们的目标是要取得较大信噪比的观测结果,为此,除提高仪器的灵敏度、避开地表大气的干扰外(地下、井下、山洞观测),如何把仪器放置到最大信息的地壳部位也是一个值得重视的问题。     

郯庐断裂及胶辽断块区现代地热流体地球化学

地下水深循环过程产生的同位素物理分馏是地热水的δD ,δ18O值总是低于当地浅层地下水的主要原因 .给出了地热水可能的最大循环深度与其δD ,δ18O值降低幅度的关系式 .研究区内地热流体逸出气体属于壳内气体 .郯庐深断裂现今以压性为主的活动方式一直延续至深部 ,基本阻断了深源气体向地表的迁移     

用相关斜率法初步分析乌鲁木齐04井水位异常特征

地下流体尤其是地壳深部的地下水 ,当它们形成具有一定封闭条件的承压系统时 ,能灵敏地反映地壳的应力应变状态 ,这种深部承压系统近似一“天然应变仪”,从这个角度出发 ,研究地下水的动态变化与地壳应力应变的关系 ,利用相关斜率分析法 ,探讨相关斜率 K值时空演变序列与地震间的关系 ,得出相关斜率具有较好的映震能力 ,且有短期预报效应     

云南深部热流研究

阐述了云南大地热流分布特征，并从地壳结构入手探讨了地壳、上地幔的生热率垂向分布，进而研究了云南的深部热流结构．研究结果表明，垂向上，上地壳所产生的热流量最大，中地壳次之，下地壳最小；横向上，各构造单元深部热流结构差别较大，全区地幔热流变化范围是１９～５７ｍＷ／ｍ２．     

青藏高原东北缘地壳地震各向异性研究进展

青藏高原东北缘是青藏块体与华北块体的接触前缘部位,是研究青藏高原隆升扩张和深部动力学问题的重要区域。本文收集了青藏高原东北缘及其邻区由不同方法和不同资料获得的地壳地震各向异性结果,介绍了中上地壳和全地壳各向异性特征;结合区域地质构造、地表运动、构造应力和深部结构,分析了研究区域地壳各向异性的区域分布特征及其与地质构造的关系。结果表明,青藏高原东北缘地震各向异性存在明显的横向区域差异性,体现区域深部构造和地壳介质变形的复杂性;上地壳与全地壳的垂向差异性,反映出该区域可能存在各向异性分层现象。由于青藏高原隆升在其东北缘的伸展边界、物质运移及深部动力模式等尚处在探讨之中,结合多种数据并综合多种方法分析,有助于获得精细、准确的地震各向异性信息,为研究青藏高原隆升演化机制和深部动力模式提供有效的约束。     

汶川地震典型流体趋势前兆异常的初步研究

强震的孕育和发生,主要决定于地壳介质结构和应力-应变的积累与变化.地下流体是地壳介质的有机组成部分,具有特殊的物理化学性质与动态变化特征.因而地下流体不仅能灵敏地反映地壳介质的应力-应变的变化,而且能调整与诱发地壳的应力-应变变化.因此,地下流体的动态变化是一种重要的地震前兆信息.强震的孕育过程具有阶段性,从中期、中短期进入短期阶段.     

沈阳市深、浅部构造特征及其与地震关系研究

通过对沈阳市深、浅部构造资料的分析发现,地表NE向断裂十分发育,它们控制了断隆与断凹的形成与发展.在地下7km以上为基岩隆起和凹陷区,与地表构造一致,深部18～20km以上有12条面状铲形正断层,在下地壳有2条深断裂发育.与地表王钢堡-新城子断裂、永乐-清水台断裂相对应的深部F3断裂和F6断裂由于其切割深、活动新,可能是关涉沈阳市地震活动的构造.     

壳内流体演化及地震成因(三)

根据对地壳和上地幔电性结构的研究，提出了地下岩体势能-动能转换地震成因学说．此学说不仅认为地下岩体间弹性应变能的积累对地震的孕育非常重要，而且认为地壳岩体重力势能和深部流体演化对一些地震的孕育和发生起了关键作用．本文根据前两篇文章(徐常芳，1996a，b)提出的依据，建立了拉张盆地地壳电性结构及流体演化模型，并据此对历史和现今大量地震过程中出现的异常和地壳排气现象进行了解释．      

青藏高原东缘中下地壳流与地壳变形

地壳缩短导致青藏隆升造山是普遍的认识.然而,在青藏东部,越来越多的观测数据和研究支持了中下地壳流与隆升造山的关系.目前,地壳缩短造山机制和中下地壳流造山机制仍然处于争论之中.本文建立了二维黏弹塑性有限元模型,模拟了龙门山断层带的多个地震循环的应变与变形,探讨了无与有中下地壳流情况下,地壳地表的位移、速度与变形的分布和演化;以及有中下地壳流情况下,不同流动范围、速度与黏度对模型结果的影响;并结合地形变观测数据的约束,推测了青藏东缘中下地壳流的流动状态.模拟结果显示,通过对比有和无中下地壳流的模拟结果,发现青藏东部震间的地表垂向速度在变形样式及数值上存在较大差异,即存在地壳流的地表垂向抬升速率显著大于无地壳流;震间在龙门山断层西侧附近产生的垂向凸状隆起随中下地壳流的速度、黏度及通道长度的变化而变化.此外,本文研究结果对青藏其他地区可能存在的地壳流的研究也具有一定的参考意义.