对流层大气温度"蝴蝶形"震前异常

利用美国国家和海洋大气管理局(NOAA)的大气温度数据, 分析陆地地震和海洋地震震前震中上空的大气温度变化, 研究其作为地震短临前兆的可能性.地震样本包括2014年2月12日于田M_s7.3地震、2008年5月12日汶川M_s8.0地震、2011年3月11日日本M_s9.0地震、2014年4月1日智利M_s8.1海洋地震、2013年3月27日台湾南投县M_s6.1地震和2014年5月30日云南盈江M_s6.1地震.结果表明: (1)震前, 震中位置300~1 000 hPa大气温度有较为一致的变化趋势; (2)200 hPa与400 hPa处(根据不同地点可选择其他, 诸如350 hPa、300 hPa等高度数据)温度折线图在震前趋近或者相交, 出现类似蝴蝶翅膀的"蝴蝶形"特殊曲线形状; (3)200 hPa与400 hPa温度差等值线图在(震前数月、数周或数天不等)震中附近区域的数值减小, 温度差等值线图的塌陷最低点对应震中位置.以上规律有望应用于地震短临预测的时间与震中的确定.      

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.      

三峡库区巴东地震(Ms5.1)成因机制及次声波信号

2013年12月16日三峡库区巴东发生M_s5.1地震.根据eigen-6c2模型研究了巴东地区的8-638阶卫星重力异常, 结果表明: 该地区场源深度为10 km的地壳为局部重力低异常, 反映了该处物质密度较周围偏低, 形成低密度层.同时, 研究了该地区速度结构剖面, 结果表明: 巴东地区地壳5~9 km及10~15 km深处存在上下两个低速层, 上部低速层与水库渗水有关, 下部低速层与地幔热流体的上涌有关.低密度层和低速层的确定为韧性流变层的存在提供了证据.巴东地震是地壳深部能量的长期集聚与突发释放, 属构造地震.然而, 库水下渗引起的上部低速异常降低了断层活动的阈值, 震前库水载荷的变化对此次巴东地震的发生起到了触发作用.通过对比次声波和地震波, 我们得出次声波仪记录到的异常信号为本地次声波.      

汶川Ms8.0地震强震动基线改正及其在位错反演中的初步应用

通过研究近场强震动记录, 发现汶川M_s8.0地震近场峰值加速度在空间上存在较明显的上盘效应和方向性效应, 与汶川引起的地质灾害空间分布具有较好的一致性.但在所有强震仪所记录的汶川M_s8.0地震同震加速度记录积分所得地壳同震速度中, 有的台站数据存在典型的线性偏移, 有的台站数据除线性偏移外还存在明显的非线性偏移.采用非线性基线改正方法处理汶川M_s8.0强震同震记录, 改正后所得同震位移明显要比线性基线改正更合乎实际情况.以强震动、GPS和InSAR同震位移处理结果做约束, 反演了汶川M_s8.0地震同震位错分布, 对于汶川M_s8.0地震主要同震破裂断裂(北川-映秀断裂), 强震动反演结果不仅较好地刻画了汶川M_s8.0地震同震主断裂上地表破裂空间分布详细变化特征, 同时也较好地反映北端破裂衰减情况, 该结果表明: 强震动资料可以为强震后的救援和灾害评估等工作提供具有参考价值的研究结果; 另一方面, 受数据数量的制约, 用强震动改正后位移反演所得位错分布中仅汉旺断裂南段存在较为明显位错, 强震仪布设时应更多地考虑是否相对均匀地分布在具有发震潜势的断裂周缘, 以期更好地在震后应急救灾中发挥更好的作用.      

鲁甸地震(Ms6.5)临震预测、中期预测及中地壳流变结构

2014年8月3日16时30分, 在云南省昭通市鲁甸县(27.1°N, 103.3°E)发生M_s6.5地震, 震源深度10 km, 死亡617人, 失踪112人, 受伤3 143人, 受灾人口108.84万人.根据月亮赤纬角、太阳黑子极值年等周期变化及两者的叠加效应, 总结出2013—2014年是云南强震高危期, 具备M_s7地震的发生条件.次年, 利用基础SW前兆仪的临震预测指纹法信息, 制定了2014年底211号地震预测表, 预测了2014年8月四川(26.18°N, 105.33°E)将发生M_s5.3地震发生.2014年8月3日云南鲁甸M_s6.5地震表明: 这次地震的指纹法预测时间相差1天, 震中相差226 km, 震级误差M_s1.2.通过构造背景、地壳速度结构和震源机制研究, NW向的包谷垴-小河左旋走滑断裂是鲁甸地震的发震断裂.中下地壳低速(高导)体与包谷垴-小河断裂交接部位是流变界面能量释放的位置, 即本次地震的震源位置, 为板内地震三层次构造模式提供了一个新的案例.      

南海重力异常特征及其显著的构造意义

在南海地区地震测深数据有限的情况下,利用重力异常可以研究南海大范围的深部地壳结构及地质构造展布特征。基于空间重力异常,结合最新的地形、沉积物厚度及地震测深等数据,分别从地震约束的莫霍面反演和无约束的三维相关成像两个视角研究南海的地壳结构,利用壳幔界面起伏、地壳厚度及三维等效密度分布来探讨地壳结构的纵横向变化。同时,联合采用延拓、水平梯度及线性构造增强滤波方法聚焦重力异常中的区域线性特征,突出显示了反映地壳横向变化的深断裂、洋陆转换边界、海盆扩张轴等线性构造的展布。重力解释与贯穿南海南北的广州-巴拉望地学断面对比表明,重力异常反演及异常的区域线性特征,较好地揭示了南海海域大范围的地壳结构与区域构造展布。     

菲律宾海四国海盆地壳结构重力反演及其形成演化过程分析

四国海盆是位于菲律宾海板块内由岛弧张裂形成的弧后盆地,其深部地壳结构对认识伊豆小笠原岛弧的裂解和弧后盆地的扩张过程有重要的意义.在反射多道地震剖面和深部海底地震（OBS）探测剖面的约束下,结合磁异常条带数据,利用两条横穿四国海盆的重力测线数据对海盆的地壳物性结构反演,对比重力反演剖面与深部探测剖面地壳厚度和密度特征,得到更加精细的四国海盆地壳结构.研究结果显示,四国海盆洋壳厚度自西向东逐渐增厚,在残留扩张脊处莫霍面深度迅速增加.根据地壳密度和厚度将四国海盆分为:洋壳减薄区、洋壳增厚区、后扩张洋壳增生区,分别对应初始慢速张裂、单翼快速扩张、对称慢速扩张3期扩张活动.南北测线不同构造分区得到的扩张速率与由磁异常条带得到扩张速率相同;洋壳减薄区下地壳均有高密度体,与OBS剖面中下地壳高速体相对应,可能是由于洋壳慢速扩张过程中强烈拆离作用,地幔蛇纹石化导致.      

华南陆块均衡重力状态及其地质意义

重力均衡是一普遍的地球物理现象, 可为区域深部构造、岩石圈形变、地壳结构以及应力场状态研究提供参考信息, 是研究地壳内部结构和划分大地构造单元的重要方法之一。华南陆块是欧亚板块重要组成部分, 也是我国矿产资源“大粮仓”, 虽然对华南陆块的研究已持续近百年, 但在构造、成矿等诸多地质问题上仍存在较大争议。为了解华南陆块均衡程度及其对构造、成矿的影响, 本文尝试从均衡重力异常和均衡深度异常两个方面来探索。首先利用卫星布格重力计算得到了均衡剩余重力异常, 然后利用高程和壳幔密度差计算了均衡深度异常。结果表明华南陆块大部分区域地壳处于均衡状态, 相对正均衡异常主要位于东部沿海地区和武陵山一带, 相对负均衡异常反映了秦岭—大别造山带、江南造山带及华南陆块西缘造山活动。地震多沿正、负均衡深度异常的转换带或梯度带发生, 认为这些地带通常为深部构造转换部位, 应当成为地震活动研究关注的重点区域。均衡剩余重力异常也间接约束了不同类型金属矿床分布, 正均衡剩余重力异常区多分布地幔来源金属矿床, 而负均衡异常区则多产出壳源相关金属矿床。     

我国地壳深部构造的区域特征

本文根据平均布格重力异常和已知莫霍界面深度之间的统计关系,确定了全国的地壳厚度变化,并提出中国的地壳深部构造分区;利用重力异常和地表高程的相关关系,分析地壳的均衡状态和均衡机制,从而对地壳结构作出推断;根据均衡条件,利用地震和重力资料计算的地壳质量变化,估计了上地幔平均密度的横向变化情况。     

华南陆块岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

华南陆块受多阶段超大陆聚合、裂解, 碰撞、陆内造山, 及伸展等作用影响, 造成其深部结构和构造极其复杂。岩石圈有效弹性厚度(Te)是表征地质时间尺度上岩石圈力学强度的定量指标, 可为深入认识岩石圈力学结构及演化提供有效约束。本文基于导纳和相关函数联合方法对地壳布格重力异常和地形数据进行计算, 获得华南陆块Te的空间分布。Te高值(>20 km)区域主要分布于扬子地块的四川盆地周边区域, 而Te低值(<20 km)区域集中于华夏地块和江南造山带区域。由于Te分布特征与地热场、地震关系密切。通过分析研究区Te与地热场(地表热流、居里面深度)、地震之间的关系, 本文得到如下认识: (1)Te与地热场参数具有较好的相关性, 但受浅部地壳被破坏, 深部仍为克拉通地壳影响, 导致龙门山断裂带和江南造山带区域的Te与地表热流或居里面深度之间的部分对应关系相反。(2)Te与地震关系复杂, Te较薄区域并不代表着地震频发区域, 地震活动性与其所处的深部环境相关。龙门山断裂带强震频发的原因是受周边两块体中上地壳刚性地层长期相互作用, 致使应力和能量积累较强; 华夏地块区域地震较少是因为深部热物质上涌对华夏地块的壳幔进行强烈改造, 且地壳中存在横向不均匀分布的软弱地层对应力吸收, 造成能量和应力不易积累; 扬子地块的岩石圈力学强度较强是该区较少发生地震的重要原因。     

日本大震与中国及邻区中强地震的遥相关

将日本从北至南划分为5个区, 分析1900—2011年3月共110 a期间发生的67个M_s＝6.9~9.0大震事件, 与其后4 a在中国及邻区发生的M_s≥6.0(极个别为M_s=5.5~5.8)共569个中强地震的对应比较.得出结论: (1)日本大震和中国及邻区中强震二者有很好的遥相关关系; (2)分析了日本各区与中国及邻区地震相对应的特点; (3)中国地区地震的滞后时间多为0.5~2.0 a, 最长4 a; (4)用"遥相关法"预测2011—2013年期间, 中国及邻区的中强地震危险区.年度预测与实际发生地震检验结果显示: 预测的34个次地震危险区中, "报对"28个次, 约占总预测个次的82%, "虚报"6个次, 约占18%, 显示"遥相关法"对年度地震预测有一定效果; (5)提出"蜘蛛网"逆反应模型解释中国及邻区对日本大震的响应现象.      

地震震源与灾害评估分析:中国四川2008年5月12日Ms 8.0汶川地震

汶川5月12日8.0级地震在构造上起因于印度板块与欧亚板块以每年约5 cm的速度聚敛,并因此而引起青藏高原的地壳物质向四川盆地及中国东南大陆运移.主震震源及余震活动集中于以龙门山为中轴的一条长约350 km、宽约100 km的地震活动带.震源深度一般分布丁地壳脆性-韧性转换边界以上约10～20 km区间的地壳震源层之中,属浅源构造地震.主要震源机制与龙门山构造运动方式密切相关,以其地壳厚度向西急剧加厚、重力梯度带、高波速比(Vp/Vs～2.2)等深部异常及逆冲断层兼具走滑性质的地质构造为特征.在震源辐射、路径传播和场地效应研究的基础上,分别计算并比较了岩石和土壤条件下的地震响应谱,特别强调了土壤条件下的场地放大效应;同时对与地震安全性有关的一些问题如地质灾害、地震频谱设计、地震早期预警系统及中、长期至短期地震预报等进行了探讨;特别提供了一个由加权平均计算、以岩石条件下震波衰减模式为基础的地震频谱设计参考实例.地震构造与动力学研究可融人工程地质与环境工程等学科发展.经历汶川地震考验的一些新近设计和建设的工程项目可为今后改进工程建筑规范与标准提供重要而有益的参考.地震预报是当今一大难题,但需探索研究,不可懈怠.地震减灾与预防足目前比较切合实际的安全举措.     

青藏高原东北缘地震断层的研究

青藏高原东北缘新构造运动强烈,地震活动频繁。调查资料表明,伴随每次大地震的发生,都将产生规模不等的地震断层。本文研究了该区地震断层的分布规律、类型以及与先存断裂的关系等,同时对研究区不同地段的地壳稳定性进行了初步评价。      

云南迪庆5.9级地震构造背景、深部流变结构与发震机制

2013年8月31日8时4分, 云南省迪庆藏族自治州香格里拉县(28.12°N, 99.4°E)发生5.9级地震, 震源深度10 km.区域范围内历史地震频繁, 为滇西北地震多发区.据震源机制解结果, 此次地震为正断兼左旋走滑型地震, NW向截面产状与德钦-香格里拉-中甸断裂基本吻合.利用EIGEN-6C2模型对震中附近进行布格重力异常探讨, 震源位置位于莫霍面起伏部位, 下部地壳厚度不稳定之处; 而从P波速度与地壳结构剖面可知研究区上地壳底部存在低速层, 认为韧性低速层与地震能量的积聚和存储关系密切.而韧性低速(高导)层与德钦-中甸断裂交接部位, 是流变界面能量释放的位置, 即本次地震的震源位置.这为板内地震3层次构造模式提供了一个新的案例.      

青藏高原东北缘地区水氡异常特征与地震活动关系的探讨

将活动断裂与地震前兆现象相结合,运用地质力学观点,研究了青藏高原东北缘水氡前兆异常的区域特征,如异常本底、异常台项比,初步讨论了前兆异常分布偏离未来震中区的构造动力成因,提供了地震危险性估计、发震地点预报的定量分析指标,这些指标对该区域Ms ≥ 4.1级地震的预报具有一定的实用价值.