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四川断层活动性分析及汶川、芦山地震活动关联性研究

基于龙门山、鲜水河、安宁河-则木河断裂带上跨断层水准资料,计算不同场地年均形变速率和断层垂直形变累积率,分析断层年变速率和Dc空间分布等值线变化,揭示汶川地震前后断层活动规律、区域应变、应力场的能力聚集程度,进而探讨汶川、芦山两次地震的关联性。结果显示：1）汶川地震的发生明显加剧了龙门山断裂带中南段的断层活动性,年均形变速率由震前<1 mm/a,到震后最大达10.01 mm/a;汶川地震的发生对安宁河-则木河断裂带上的汤家坪、西昌场地影响较大,年变速率显著增加,断层活动性得到加强;2）汶川地震发生前,龙门山断裂东北段存在Dc高值区,随后Dc值逐渐减小,汶川地震的发生存在一定的应力累积背景;汶川地震发生后明显改变了整个龙门山断裂带的Dc空间分布,加速形成围绕双河场地的Dc高值环绕区,而芦山地震的震中位置位于高值与低值交界区域,空间差异较为显著。     

汶川8.0级地震前龙门山断裂带地倾斜面变化特征研究

探讨汶川8.0级地震前龙门山断裂带区域地倾斜面的形变特征,分析表明震前区域地倾斜面在水平形变变化上呈现由龙门山断裂带两侧向中央挤压特征;垂直形变变化呈现龙门山断裂带西北侧的后山断裂持续抬升隆起,东南侧前山断裂的雅安等区域持续下沉特征;震源附近的汶川区域地倾斜面从2005年下半年至2006年出现了垂直和水平形变显著加速增...     

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从波速比变化看汶川与芦山地震的孕震过程

为研究汶川和芦山地震的孕育过程,利用单台单震法,将地震丛发区内发生的地震粗略视为“广义重复地震”,系统分析龙门山断裂带及附近区域1990～2015年波速比时空变化过程。结果发现,波速比在汶川地震前降低,芦山地震后明显恢复。对于龙门山断裂带北段的地震丛发区,大部分台站波速比的同步时间变化过程可分为两个阶段：一是在汶川地震前,2000年～2008-05波速比出现异常降低-回返-发震过程,低值异常持续时间约8 a。汶川地震后,波速比快速回升。二是2010年开始再次显现波速比持续性稳定下降,在2013-04降至最低点,发生芦山地震,震后波速比再次快速回升到正常值。对于龙门山断裂带南段及附近的地震丛发区,大部分台站波速比的同步时间变化从2000年～2013-04波速比维持长时间的异常低值状态,低值持续时间约13 a,直至2013-04芦山地震后波速比快速回升。不论是龙门山南段还是北段,均可看到波速比基本一致的变化,2000～2013年的异常降低-恢复过程,显示了汶川8级地震与芦山7级地震的整体性和差异性,孕震过程长达14 a。由此可见,汶川地震和芦山地震很可能是同一动力学过程孕育的两次先后发生的强震。     

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利用GPS观测分析青藏高原东缘应变特征

根据青藏高原东缘2004~2007年的GPS观测资料,通过多面函数法建立青藏高原东缘地壳水平运动速度场模型,给出球面坐标系下的视应变场。对照该区同期发生的地震活动,讨论了水平运动、应变场空间分布与强震和区域构造变形的关系。结果表明,松潘块体东西向地壳缩短显著,川滇块体以左旋剪切变形和顺时针转动为主。地应变特征表明,2008年汶川地震前龙门山地区为面应变能次高值区,呈面压特性,应变快速积累,龙门山断裂带中段震前处于闭锁状态。鲜水河断裂带西段南北地壳呈北东-南西向挤压缩短,东段两侧呈北西-南东向压缩。川滇菱形块体为应变能和面应变率梯度高值区,金沙江西部的应变能次高值区与羌塘块体的构造应力作用有关。     

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青藏高原东南缘现今地壳形变与多尺度应变率场特征

利用青藏高原东南缘1999~2007年与2011~2017年高精度GNSS监测资料,充分顾及GNSS测站非均匀分布的特性,构建青藏高原东南缘地壳形变多尺度球面小波模型,定量分析汶川强震前后该区域地壳形变与不同空间尺度下地壳应变率场变化特征。研究结果表明,汶川强震前后研究区整体地壳运动具有一定继承性发展特征,均在龙门山、安宁河、则木河与小江断裂处形成明显的速度差异梯度带,且高应变率值也主要聚集在上述主干断裂及附近区域;汶川强震后,研究区域整体地壳运动速率量值,特别是龙门山断裂带西北侧地壳运动速度量值显著增大,羌塘、巴颜喀拉与川滇地块也呈现出加速向南东运移并推动华南块体的趋势。不同尺度下的应变率场反映出不同空间范围下区域应变积累特征,青藏高原东南缘区域在尺度因子q=7时的计算结果是合理的（合理的最大尺度因子）;当尺度因子q=6时,能较好地揭示出区域整体构造活动特性,即清晰地揭示出汶川强震后龙门山断裂处呈现出的显著主压应变、面压缩与最大剪应变率高值特征;当尺度因子q=3~7时（最佳组合尺度因子）,可较好地综合揭示出区域地壳大尺度（整体）形变与局部形变特征。汶川强震后,研究区域主干断裂带,特别是震中及其附近区域地震活动性显著增强。     

川滇地区2010～2013年重力变化及重力网的地震监测能力

研究了当前川滇地区重力网的分形特征,发现其分形维数为1.43~1.62,对应格网距为30~60km,具备了监测Ms5.0级以上地震的能力。选择20′(约37km)的格网间距,对研究区域内2010~2013年的重力变化数据进行格网化,并分析重力变化与地震的关系。虽然经历了芦山Ms7.0级地震的能量释放,但是龙门山断裂带西南段与鲜水河断裂带东南段交叉地带仍然存在较强重力变化,对该区域的震情需继续加强监测。     

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GPS资料揭示的汶川8.0级地震前地壳动态演化特征

利用中国大陆1999年以来3个时段的GPS速度场,研究了汶川8.0地震前的地壳动态演化特征。研究结果显示：1)汶川地震发生在区域地壳挤压运动明显受阻的区域,孕震区附近存在一较大的障碍体,震中附近断层多年来处于强闭锁状态;2)随着地震发生日期的临近,震中西侧压性区表现出明显的向东逐步扩张态势,局部地区主压应变方向出现向北偏转,右旋剪切作用明显增强;3)汶川地震同震变形及6级以上余震分布表现出的区段性与断裂带及附近分段性运动变形特征密切相关。     

安宁河-则木河-小江断裂带闭锁特征研究

分别利用1999~2007年和2009~2014年多期GPS观测获取的水平速度场数据,采用负位错反演模型,研究安宁河-则木河-小江断裂带的滑动速率和闭锁程度空间分布特征,同时结合历史强震记录,分析这几条断裂的地震危险性。结果显示：1)安宁河断裂和则木河断裂滑动速率受汶川地震影响有所减弱,小江断裂滑动速率在汶川地震后基本保持不变;2)则木河断裂中段和小江断裂的断层闭锁程度受汶川地震影响而显著加强,安宁河断裂、则木河断裂的西昌和巧家以北区域的闭锁程度基本不受汶川地震的影响;3)汶川地震发生前后,安宁河断裂的石棉-冕宁段、则木河断裂的西昌与巧家以北区域和小江断裂的通海-建水段闭锁深度均在20 km以上。结合历史强震记录和其他方法的研究结果,三者在未来一段时间内发生强震的危险性要高于其他断层段。     

汶川地震震前龙门山以西地壳垂直隆升机理分析

结合流动GPS观测速度场及层析成像结果,构建跨龙门山断裂剖面的二维有限元分层模型,分两种情况讨论汶川地震前龙门山前缘地壳垂直隆升的物理机制,以及中、下地壳软物质垂向和横向的不均匀性对地壳隆升作用的影响。分析认为：川西高原相对四川盆地的差异抬升和龙门山以西地壳缩短的共同作用是汶川地震震前龙门山前缘地壳垂直隆升的可能原因。     

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鲜水河断裂跨断层异常与九寨沟地震关联性探讨

提取巴颜喀拉地块东部边界鲜水河断裂、龙门山断裂及边界附近西秦岭构造区跨断层灰色关联度指标曲线，根据1999~2007年、2009~2015年及2015~2017年GPS速度场数据计算所得的鲜水河断裂、龙门山断裂及塔藏断裂剖面变化，通过对比分析寻找地块边界断裂活动的共性特征。结果表明，2009年巴颜喀拉地块东部出现显著的SE向加速运动，之后数年一直维持这种高速特性，汶川8级地震的发生调整了该地区的应力状态，有利于芦山7级地震及九寨沟7级地震的发生；2015~2017年巴颜喀拉地块东部在维持高速运动和高应力状态基础上继续增速变化，地块边界鲜水河断裂2016~2017-07跨断层观测数据显示的显著拉张加速变化与九寨沟地震有一定关联，具中期背景性预测意义。     

GNSS监测的川滇地区地壳形变动态变化特征

利用1999~2015年陆态网和四川省CORS网GNSS数据，研究川滇地区地壳形变动态变化特征，按照1999~2004年、2004~2007年、2007~2009年、2009~2011年、2011~2013年、2013~2015年建立6期地壳速度场和应变率场，并进行对比分析。研究表明，川滇地区地壳水平运动整体以继承性运动为主，汶川地震等强震没有改变区域整体运动趋势与作用力方向，但速度场随时间变化更加复杂且量级有所增加，特别是在龙门山断裂西侧，汶川地震后运动速率明显增加。川滇地区应变率数值和形变状态随时间呈现较为明显的动态变化特征，变化较大区域主要位于龙门山断裂、鲜水河断裂、小江断裂等深大断裂周边，表明川滇地区断裂活动对地壳形变影响显著。     

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