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。     

青藏高原东北侧断层活动引起的地壳三维变形与重力场变化研究

本文推导了断层活动与地面重力变化的理论关系,讨论了与断层活动有关的三维形变场变化与实际观测的重力变化之间的关系。利用位错理论模型模拟了青藏高原东北侧的多组断层活动引起的地壳三维变形与重力场变化分布。并结合该地区2001年11月14日昆仑山Ms8．1地震前观测的两期重力资料,讨论了该地区的地质构造活动与重力变化过程与地震活动的关系。     

滇西南2014年景谷中-强震群的地质构造成因——茶房-普文断裂带贯通过程的构造响应

2014年10—12月期间,云南景谷接连发生了Ms6.6、Ms5.8、Ms5.9三次中-强地震。为确定地震的地质构造成因,在地表调查的基础上,综合该区的地质构造情况、烈度与余震分布、震源机制解等资料,确定此次震群活动的宏观震中位于永平盆地东南侧山地,发震断层为地质与地貌表现不显著的NW向右旋走滑断层。此次震群活动及余震迁移过程指示,由于断层斜接部位岩桥的临时阻碍,Ms6.6地震破裂在向南东扩展过程中发生短暂停滞,突破障碍后进一步引发了Ms5.8和Ms5.9地震,这符合震源破裂沿NW向发震断裂分段破裂的行为。区域活动断裂的遥感解译结果发现,发震断层位置恰好处于NW向右旋走滑的茶房断裂与普文断裂之间,区域上属于该断裂带的不连贯部位,指示此次中-强震群活动应该是茶房-普文断裂带贯通过程的构造活动表现。结合思茅地块的历史地震资料发现,思茅地块地震活动多以小于等于6.8级为主,发震构造多为NW向断裂。指示在现今构造应力场作用下,该区NW向断裂的活动性相对NE向断裂更加显著,属于该区主要控震构造,应在今后的地震地质工作中给予更多关注。     

龙门山及邻区断裂分布及地震前后断裂形态差异

利用欧拉方程(欧拉反褶积法)对龙门山地区重力数据进行反演,得到了地震前龙门山及邻区断裂的分布特征及参考深度。汶川地震波及范围广、破坏性大,地震前后发震断裂及周围断裂的形态必然会存在一定差异。笔者布设了一条实测重力剖面来对比地震前后断裂的形态。对比发现,地震后龙门山断裂带的逆冲趋势减弱,映秀—北川断裂与都江堰—江油断裂之间产生了多个破碎带。通过断裂形态的变化探究本次地震的成因,提出了应力面(第二地震面)和多震源的观点。     

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.      

全国铀矿资源潜力评价重力数据处理与研究

通过对全国39个铀成矿带和29个预测区的重力数据处理、重力异常提取、地质构造推断,为全国铀矿资源潜力评价提供了构造单元、断裂构造、岩体范围及深度、盆地范围和地层结构等预测要素。总结了铀成矿环境的重力场特征,与热液成矿作用有关的铀矿（花岗岩型、火山岩型、及部分碳硅泥岩型）主要位于区域重力场从高场向低场过渡的部位或偏向低场区域,主要成矿要素花岗岩岩体、火山盆地均表现为重力低场;大型砂岩型铀矿成矿盆地位于区域重力场的高场区域,而蚀源区则为低场,盆地边缘或内部的隆起区一般位于剩余重力高场区;与上述各类型铀成矿有密切关系的断裂构造在重力场中显示为梯度带、不同性质重力异常的分界线、串珠状异常或条带状异常。     

基于重力值标准差研究长宁6.0级地震活动性

通过对长宁6.0级地震前后经固体潮和零点位移改正后的重力静态观测数据、重力仪实时观测标准差(S.D.)和舍弃数量(REJ)数据的分析,认为发震时检测到的重力值变化往往是重力仪震动滤波功能失效,导致重力仪读数错误。长宁6.0级地震在地震波到达之前未能观测到有效的重力异常变化信号,这是因为当重力仪震动滤波功能开启时,大于4～6倍标准差的高频噪声将被自动拒绝,重力场的瞬时变化在重力静态观测数据中反映不出来,但是这种变化可以通过S.D.指标来反映。由于S.D.值包括了重力仪自身噪声和环境震动等重力高频干扰信号,它可以用来衡量信号噪声的大小。通过对地震发生时重力仪在不同时刻记录S.D.值与地震震级相关性分析认为,地震震级与重力仪记录S.D.值呈明显的正相关关系。在记录到的21次地震中,在发震前有2次重力仪记录S.D.值有明显突变,有1次在发震前8 min观测到REJ值的突变,因此可以根据S.D.值的突变并结合重力值和REJ值的变化来预报地震和判定单次地震活动持续时间。     

基于动态重力信息的地震前兆与强震短临预报

地震预报是当今世界尚未破解的重大科技难题，短临地震预报是地震预报的难点，有效的前兆信息则是短临预报的关键。笔者围绕短临地震预报难题，研制了高精度动态固体潮汐重力仪和大气潮汐重力仪，成功捕获到2010～2023年间的玉树7.1级地震、土耳其7.8级地震等震前几十个小时的动态重力场变化信息。这些信息再现了强震孕育–发生的过程，初步揭示短临阶段“基本稳定→闭锁蓄能→震前平静→能量释放”的强震物理机制，可作为短临地震预报的前兆信息。为实现对短临地震“时-空-强”的准确预报，提出通过动态重力场变化组网观测和分布式前兆信息数据库建设，进一步揭示不同类型地震的动态重力信号响应规律，建立强震发生概率、时间、震中位置及震级预报模型的可行性路径，渴望破解强震短临预报的世界难题。     

黔中—黔东南地区深部地质构造和“黔中隆起”重力异常初步解释

本文以布格重力异常中分离出来的区域重力异常为主要研究对象,结合黔中－黔东南地区的地质,物化探资料,提出了区内可能存在四条大断裂;首次揭示了“黔中地块”之下,有一个低密度体,可能酸性侵入岩体,又据他人建立的地壳３层重力理论模型,拟合该区区域重力场的变化,进一步证实这一地区地壳属于大陆型地壳的范畴等。     

多种地球物理场观测数据中亚失稳现象

20100124山西河津M4.8地震前,临汾地震台宽频倾斜仪记录到与实验室岩石破裂亚失稳过程类似图像,震源及附近地区也出现多项准同步性的短临异常。本文对这次地震前震源及附近地区多种地球物理场观测数据在发震断层黏滑失稳前不同阶段的变化特征进行了探讨。结果表明：1）震前记录到的亚失稳现象并非单点单测项,而是具有多点多物理场的群体性特征;2）这些异常出现的时间与临汾宽频倾斜仪记录的亚失稳事件时间基本同步,其形态上以大幅突变为主,时间上多集中在震前45 d左右,空间上主要集中在距震中100 km的范围内,且具有随时间从外围向震中区集中的特点;3）震前不仅在多种地球物理场观测数据中记录到类似亚失稳现象,而且在震前1~6 d一些地球物理场观测仪器还记录到与发震断层失稳前预滑有关的小事件;4）震前临汾宽频倾斜仪记录到的亚失稳现象、震源及附近地区出现多项准同步性的短临异常,是在震源及附近地区的区域应力场增强、介质特性发生改变的情况下出现的,可能与河津地震有关;5）震前多种地球物理场异常随时间推移显示出协同化的特点,即沿发震断裂方向有由外围向震中迁移和集中的特点。     

国际埃迪卡拉系年代地层学研究进展与发展趋势

埃迪卡拉系为国际地层表新增的新元古界最上部的系级年代地层单位，层型剖面被确定为南澳大利亚弗林德斯山脉依诺拉马河剖面，其底界点位（GSSP）选定为埃拉逖那冰成杂砾岩（Elatina diamictite）之上盖帽碳酸盐岩努卡利那组（Nuccaleena Formation）的下界（Gradstein et al．，2004；Knoll et al．，2004）。我国修定后的震旦系与埃迪卡拉系完全相当，底界以南沱冰碛岩之上盖帽碳酸盐岩的下界为界。本文综合国际地层委员会新元古代地层分会以及相关国家和地区近年来在埃迪卡拉系年代地层学领域研究的新进展、存在问题以及未来发展趋势作一概要介绍，以期引起国内晚前寒武纪地层古生物学者的广泛关注。     

塔里木盆地奥陶系层序地层格架

在不同沉积相区典型露头、钻井及地震层序综合分析基础上,将塔里木盆地奥陶系海相地层划分出8个可全盆地对比的三级层序(OSQ1～OSQ8),首次建立了综合露头层序、钻井层序及地震层序划分的层序地层格架,建立了年代地层、牙形石生物地层、岩石地层与层序地层之间的相互关系(表1)。首次提出海相碳酸盐岩全岩或生物化石壳的碳同位素值可作为全球海平面变化的良好指标。在相似气候带及沉积环境具备相近的碳酸盐沉积速率的假设条件下,当沉积相分析所得到的相对海平面变化趋势与全岩碳同位素分析反映的全球海平面变化趋势总体一致时,说明碳酸盐层序的发育主要受控于全球海平面变化,反之则主要受控于区域构造沉降运动。鉴于这样的分析原理,我们认为塔里木盆地下奥陶统层序OSQ1及层序OSQ2属于主要受控于全球海平面变化的稳定加积型层序,而中、上奥陶统层序OSQ3～层序OSQ8则属于全球海平面总体上升背景下主要受区域构造运动控制形成的构造淹没型层序。     

"青藏高原南部空白区基础地质调查与研究"计划项目新成果、新进展

通过2004年度各相关图幅的大力工作，在基础地质、矿产和资源等方面取得了大量实际材料，综合研究区域构造．地层格架、青藏高原地质图和青藏高原南部火山岩及其地球动力学意义等，取得重要进展和新认识，在矿产资源、旅游和人文景观等方面也取得重要阶段性成果。     

“青藏高原南部空白区基础地质调查与研究”计划项目新成果、新进展

通过2 0 0 4年度各相关图幅的大力工作,在基础地质、矿产和资源等方面取得了大量实际材料,综合研究区域构造地层格架、青藏高原地质图和青藏高原南部火山岩及其地球动力学意义等,取得重要进展和新认识,在矿产资源、旅游和人文景观等方面也取得重要阶段性成果。     

Global repeating events in the history of the Earth and the motion of the Sun in the Galaxy

Chronological analyses of correlations between certain global repeating events (mass extinctions of marine organisms, meteorite impacts, and flashes in the frequency of geomagnetic reversals) during the Phanerozoic Eon and the motion of the solar system in the Galaxy are presented for five rotationally symmetrical models for the regular Galactic gravitational field. Thirteen of sixteen mass-extinction events can be described by a repetition interval of 183±3 million years. This is in agreement with the anomalistic period (interval between two subsequent passages of the Sun through the apocenter of its Galactic orbit) in the model of Allen and Martos. The positions of the minima and maxima in Gaussian functions approximating the frequency distribution for geomagnetic reversals also agree with the times of passage of the Sun through the apocenter and pericenter, respectively, of its Galactic orbit in this model. The maximum in the distribution of the deviations of the dates of mass extinctions from the nearest dates of impacts of large, crater-forming bodies is close to zero, providing evidence that many such events are correlated. As a rule, extinctions follow impact events. The impacts of large bodies have occurred most often when the solar system passes through the Galactic plane, while mass extinctions occur more often at some distance from the Galactic plane (about 40 pc). As a rule, intervals of increases in the frequency of geomagnetic reversals coincide with dates of impacts of large bodies. At the same time, these intervals do not show a clear correlation with the dates of mass extinctions. The intensity of mass extinctions, like the energy released by impacts, is consistently higher in periods when the Sun is moving from the apocenter toward the pericenter of its orbit, than when it is moving from the pericenter toward the apocenter. Thus, there is evidence for a variety of relationships between repeating global events in the Phanerozoic and the motion of the Sun in the Galaxy. Long-period variations in the frequency of geomagnetic reversals are correlated with the orbital motion of the Sun, and increases in the frequency of geomagnetic reversals are correlated with impacts. Mass extinctions are correlated with the impacts of large bodies, whose motions may have been perturbed by clouds of interstellar material concentrated toward the Galactic plane and by the shock front associated with the Perseus spiral arm, through which the solar system passes. The velocity of the Sun relative to the spiral pattern is estimated.     

燕山地区中元古代常州沟组潜穴化石

在燕山地区中元古代常州沟组中发育有大量的潜穴化石，潜穴产于常州沟组中部的泥质粉砂岩中。潜穴呈个体较大的直管状，垂直层面保存。这是我国迄今为止发现的最古老的遗迹化石，表明在距今近1800Ma前就已出现古老的后生动物，这对于研究后生动物的起源及演化具有重要意义。     

黄骅坳陷歧北次凹古近系沙一下亚段地质体精细刻画

综合运用钻井、测井、地震等资料,将黄骅坳陷目前的勘探热点地区——歧北次凹的主要勘探目的层段,即沙一下亚段划分为4个四级层序和8个五级层序,建立了沙一下亚段高精度层序地层格架。结合属性提取和测井约束反演等地球物理方法技术,在高精度层序地层格架约束下对歧北次凹目标层内单个地质体进行多层次多角度的精细刻画,研究其空间展布,并剖析其内部结构特征,分析地质体的控制因素。研究发现:物源供给、断裂陡坡带及断裂转换带对地质体的发育具有重要的控制作用,最后提炼出地质体发育模式,为研究区隐蔽油气藏的勘探和开发提供科学依据。     

截潜工程在计算山前侧向补给量中的应用

在计算山前侧向补给量的方法中,最常用的就是达西断面法,但达西断面法需要获取较多的参数,对于山前无钻孔或只有少量钻孔且水文地质研究程度较低的区域,很难采用达西断面法来计算得到山前侧向补给量。对于无法运用达西断面法但存在完整式截潜工程的山丘区,可以结合完整式截潜工程的截潜量利用水量均衡法计算山前侧向补给量。