鄂尔多斯块体周缘地区现今地壳水平运动与应变

位于青藏块体和华北块体之间的鄂尔多斯块体及其周缘地区是中国大陆构造活动最活跃的地区之一,从1300年至今,在块体周边断陷盆地和西南缘断裂带上发生了五次8级以上的地震.为了了解该地区现今地壳运动、应变状态以及断裂滑动分布,我们收集了中国大陆构造环境监测网络2009—2013年、国家GPS控制网、跨断陷盆地的8个GPS剖面等共527个流动站和32个连续站GPS观测数据,获得了高空间分辨率的地壳水平运动速度场,进一步用均匀弹性模型计算了应变率分布.结果表明,块体内部GPS站点向NEE方向运动,速度变化较小,应变率大多在(-1.0~1.0)×10~(-8)/a之间;山西断陷带构造运动与变形最为强烈,盆地相对于鄂尔多斯块体为拉张变形,应变率为(1.0~3.0)×10~(-8)/a,相对于东部山地则为挤压变形,应变率为(-2.0~-3.0)×10~(-8)/a,盆地西侧断裂(如罗云山断裂、交城断裂)以拉张运动为主,拉张速率为2~3mm·a-1,盆地东侧断裂主要以右旋缩短运动为主,速率为1~3mm·a-1;河套断陷带西部的临河凹陷处于较强的张性应变状态,应变率为(2.0~3.0)×10~(-8)/a;块体西南边缘处于压缩应变状态,应变率为(-1.0~-2.0)×10~(-8)/a,六盘山断裂存在明显的地壳缩短运动,速率约为2.1mm·a-1,速率在断裂附近逐渐减小,反映了断裂处于闭锁状态;相对于鄂尔多斯块体内部渭河断裂带为左旋运动,速率为1.0mm·a-1,盆地处在弱拉张变形状态.     

三峡重庆库区现今地壳形变特征分析

基于三峡重庆库区2008-2012年GPS观测资料,利用块体的整体旋转线性应变模型,首次获取了该地区的地壳水平运动及应变场特征.结果表明:三峡重庆库区主应变以压应变为主,方向近似为北西向;最大剪应变高值区集中分布在该地区的华蓥山断裂与金佛山断裂,量值均达到1.4×10-8;区域主压应力方向与大范围构造应力场基本一致,但方位角在华蓥山断裂与金佛山断裂两侧具有明显偏转的特征,反映出上述地区是三峡重庆区内的地壳构造活动区域.     

西昌地区现今地壳运动及主要断裂活动研究

利用2009—2017年GPS水平速度场和1990—2018年跨断层短水准资料, 分析西昌地区现今三维地壳活动及主要断裂的活动性。 结果表明: 在西昌地区, GPS水平运动场及应变场的大小和方向发生变化。 E向运动速率由北部的平均约8 mm/a减小到南部的平均约4 mm/a; S向运动以安宁河—则木河断裂为界, 西侧点位的运动速率明显大于东侧的点位。 相对华南地块的水平形变场也显示西昌地区水平运动的差异性。 主应变场在西昌地区以SW—NE向拉张和NW—SE向挤压为主。 大凉山次级块体东侧的张应变和压应变均大于西侧; 最大剪应变率在此次级块体以条带形式展布, 条带上的最大剪应变率大于东、 西两侧; GPS水平运动速率和变形宽度相比1999—2007年资料得到的结果大, 表明安宁河—则木河断裂带处于剪切应变积累阶段, 闭锁程度有所提高。 跨断层水准资料显示, 该断裂存在新的活动迹象, 应力持续积累。 综合分析两种资料结果, 推测区域地震危险性将进一步增强。     

青藏块体东北缘近期水平运动与变形

利用青藏块体东北缘地区13、1年GPS观测资料，给出了本区地壳水平运动速度场及视应变场分布图，提出了由位移观测值直接求解块体旋转和变形参数的方法，初步研究了本区构造块体运动与变形特征.结果表明：①本区存在整体性向东-东南方的运动(速率约mm/a)；②南部的甘肃-青海块体的运动较快，而北部的阿拉善块体的运动较慢，二者运动速率相差近6mm/a，祁连-海原断裂带左旋走滑运动显著.③自西向东存在北北东-北东东向压性运动；④阿拉善块体、甘肃-青海块体内部存在北西西向张性变形，阿拉善块体的整体张性变形更显著，鄂尔多斯块体西侧的块体交接地带为压性运动.     

新疆北天山地区盆山交界主要构造带运动特性研究

利用2009~2013时段的GPS速度场数据,基于块体运动模型和GPS剖面研究了新疆北天山地区盆山交界构造带的运动特征。结果表明:均匀应变模型可以较好地描述天山块体整体运动特性;刚体旋转模型可较好地描述准噶尔块体的整体运动特性;准噶尔南缘断裂、博格达北缘断裂的走滑速率小于1mm/a,挤压缩率为3~4mm/a;博格达北缘断裂表现出应变积累水平较高特征,需关注其强震危险性。     

青藏块体东北缘地壳水平应变场数值模拟研究

基于青藏块体东北缘1999～2001年GPS结果,分别采用块体整体旋转与线性应变模型和弹性力学有限元法这两类地壳形变数值模拟方法,分析了该区地壳水平应变场特征.结果表明:(1)两类方法在研究地壳形变时各具一定的优势,前者对块体整体运动变形及块体与块体之间的相关性研究具有一定的优势,而后者则较强体现出了应变高值区与深大断层在空间分布的紧密结合性;(2)两类方法所获得的应变高值区具有良好的空间分布一致性,主要集中在阿尔金断裂、祁连山断裂中东段、东昆仑断裂和海原断裂这些深大断裂处及其附近,面压缩值达到了-3×10-8以上,最大剪应变值达到了10×10-8以上;(3)应变高值区的空间分布与中强地震的发生具有一定的对应关系.     

利用GNSS连续观测资料分析川滇地块与断层活动的方法与尝试

本文利用GNSS连续站的资料分析2016、2017年川滇块体和巴彦喀拉块体速度场、应变场特征,认为道孚、西昌和马尔康附近应力积累相对集中。分析GNSS连续站点的相对速度发现,川滇块体内GNSS连续站的运动状态呈明显的顺时针旋转,巴彦喀拉块体也有顺时针旋转态势。此外,利用块体相对运动求解鲜水河断裂运动速率,鲜水河断裂西部的运动速率比东部稍大,约有2—3mm/a的差异。相比2016年,2017年鲜水河断裂运动速率变小,有利于缓解鲜水河断裂应变能的积累。     

柴达木-祁连山地块内部震间上地壳块体运动特征与变形模式研究

以青藏高原北缘及东北缘的柴达木-祁连山地块内的活动断裂、由断裂所围限的微小块体为研究对象,系统收集整理区内活动断裂定量参数和GPS速度场等资料,使用球面应变率计算方法分析研究区内GPS 速度场得到现今构造应变率场,讨论区内最大剪应变率、面膨胀率与旋转率等参数与区域构造变形之间的关系;同时,依据区内详实的活动断裂资料建立精细的微小活动块体模型,利用Backslip模型反演断裂所围限的各个块体边界断裂的滑动速率、块体内部统一应变率及块体欧拉运动学参数等,并与活动构造方法获得的滑动速率做对比;最后,讨论研究区内由GPS速度场所揭示的地壳运动变形模式.结果表明:(1)柴达木-祁连山地区地壳运动,在沿着山脉走向上具有带状区域分块运动特征,大范围内具有弥散变形特征;(2)青藏高原北部变形场应是通过不同断裂差异性相对运动、区域内部逆冲挤压和块体旋转共同作用的结果.从鄂拉山到古浪民勤一带具有强烈的逆冲活动,其两侧地壳块体分别具有逆向旋转的运动性质;(3)在研究区东部GPS速度场所呈现顺时针旋转的形态,应是处于不同地块边界处的中下地壳与地幔介质差异驱动机制对上地壳块体所产生的作用,并以近地表断层应变率积累形式表现的结果,是祁连山地块、阿拉善块体、鄂尔多斯地块等大型块体推挤旋转影响下的复杂运动学形态.     

利用GPS数据分析四川“Y”型构造区地壳运动状态

四川地区地质构造复杂,地壳活动剧烈,为了深入揭示该区“Y”型构造区地壳1999年以来近20年的动态演化规律,基于1999—2017年7期GPS数据,解算各周期网格速度场、应变率场,研究地壳应变场演化过程。结果表明：①2008年以前的3期GPS速度场相对稳定,汶川地震后,速度场变化最大的龙门山断裂带由4.0—5.0 mm/a增至8.0—10.0 mm/a;②汶川震后,“Y”型构造区最大剪应变高值区出现在汶川以东,由2.0×10^-8/a增到22.0×10^-8/a;龙门山断裂带以SE或SEE向主压应变为主,变化速率约5.0×10^-8/a—12.0×10^-8/a,鲜水河断裂由震前NS向主拉应变转为震后EW向主压应变,安宁河断裂东侧由震前SE向主压应变6.0×10^-8/a减至震后的2.0×10^-8/a;面膨胀结果显示,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,且存在以金川至都江堰、北川至青川为条带的2个正负交替过渡区;③汶川地震发生压应力释放后,该区SEE向压性特征又逐渐增强,且持续至2017年,释放了龙门山断裂带地壳内部SEE向压应力多年累积能量,但汶川地震对鲜水河断裂与安宁河断裂的整体运动状态则无明显触发作用。     

中国大陆及周边地区的水平应变场

推导并建立了块体的两种弹性运动方程：块体的整体旋转与均匀应变方程和块体的整体旋转与线性应变方程. 应用统计学原理,使用西域、青藏和华北块体上的GPS站速度数据,对这两种弹性运动方程与刚体运动方程模拟块体站速度的无偏性和有效性进行了统计检验. 检验结果表明,块体的整体旋转与线性应变方程是描述块体运动的最优模型. 将中国大陆划分为10个块体,应用块体的整体旋转与线性应变方程和块体上的GPS站速度估计了各个块体上的旋转与应变参数,按照1°×1°的间距计算了中国大陆及周边地区上1005个点的应变参数,分析了中国大陆及周边地区应变场的基本特征. 用本文方法得到的主压应变方向与地质学方法和测震学方法得到的主压应力轴方向具有很好的一致性(华南块体除外).     

组合岩样破裂孕育过程中应变场的动态变化特征

利用花岗岩和砂岩拼合样品，进行双轴加压单面直剪试验，结果表明，对于力学性质差异很大的两种岩石的拼合岩样，破裂孕育过程中岩样上的应变是不均匀的，有的地方很高，有的地方很低。在大破裂发生前，应变在一些点沿原趋势加速上升或下降，在一些点则与原趋势相反，转而下降或上升，还有的点则基本平稳不变。应变场变化的共同特征是：①先出现高应变巾心，接着这个中心沿未来剪切缝从砂岩边缘向拼合岩样中部转移，而原先的高应变中心却逐步变成低应变区——应变空区。②主破裂不是发生在高应变中心，而是在应变空区或高应变中心转变而成的低应变中心处，直至主破裂发生。③微破裂和宏观破裂都由砂岩向花岗岩方向发展。     

易县地震台分量钻孔应变观测数据分析

选取易县地震台YRY-4型分量式钻孔应变仪2012—2020年观测数据,进行Venedikov调和分析,并对2015—2020年四分量数据S₁、S₂、S₃、S₄进行自洽检验,发现应变观测数据连续性、可靠性较高。选取该台2018—2019年钻孔应变原始数据S₁、S₂、S₃、S₄,利用面应变S₁ + S₃、S₂ + S₄相关系数,分析河北省3次M_L≥4.0地震前数据异常变化,并利用剪应变S₁ - S₃、S₂ - S₄的大小,分析受抽水干扰的NE分量主应力方位角,判断干扰源方位,结果发现：①面应变与剪应变在地震发生前均会出现异常变化,且剪应变异常变化幅度较大,应与震中相对于观测井的位置有关;②对于受抽水干扰的钻孔应变NE分量,利用剪应变固体潮数据推算主应力方位角,可得干扰源在钻孔应变观测室NW80.96°方位,与实际位置存在一定偏差。     

江苏体应变观测对日本9级大震的记录特征

体应变仪数字化后,虽然采样率为分钟值,但也能较清晰地记录到一些远大震的应变波,怎样分析、认识体应变应变波的形态、特征,用应变波计算对应地震的震中距和震级是需要分析、尝试的。本文利用2011年3月11日日本本州东海岸附近海域9.0级地震,分析体应变记录的同震应变波特征,计算出震中距和震级。     

张家口地区应变参数变化及其特征研究

根据1988—2009年张家口伸缩仪3方向的线应变资料计算出最大主应变、最大剪应变以及主应变方向等平面应变参数,分析张家口地区的断层特征、张家口伸缩仪观测环境的变化,结合1988—2009年张家口地区Ms≥4.0级以上地震,研究张家口地区应变参数的变化特征。     

武都分量钻孔应变在汶川MS8.0级地震前的异常变化分析

通过对武都应变台多年应变资料的处理分析后发现,在汶川8.0级地震发生前,武都台应变有显著的前兆异常变化,它与昆仑山口西8.1级地震前出现的异常有很高的相似度.昆仑山口西地震和汶川地震前都有“α-β-γ”形变阶段,在不同的前兆异常阶段,异常形态有明显的差异,而且各具特点.尤其在β1阶段,EW道、面应变、差应变的异常变化（中期异常）都出现在震前2-3年,持续时间约1年多,而且异常都非常显著.本文详细分析了武都台应变在各个阶段的前兆异常变化特征,并就其原因进行了初步分析.     

分量式钻孔应变仪监测的附加应变场面应变分析

根据钻孔加衬模型和应变理论,得出分量式钻孔应变仪观测值不等于实际的线应变,但相互垂直的应变元件观测值之和与面应变成正比例.利用四分量钻孔应变仪的“自检”功能,对观测数据进行校正.以漳州地震台分量式钻孔应变仪资料为例,计算校正系数.校正前后的残差分析结果表明,校正效果明显.     

On the Relationship Between the Crustal Strain Rate and Seismicity:Detect the Source-Field Relation from the Crustal Strain Field

The relationship between the strain cumulative rate (i.e., the crustal strain rate, or CSR in short) and seismic activity is analyzed to develop a new method to determine risky regions for strong shocks within recent years by the recorded crustal strain field. Seismic activity, especially the recurrence period, is different in different areas. Ding Guoyu (1984) pointed out that, for different seismic regions, the difference in the recurrence period of strong earthquakes is mainly controlled by their difference in the rate of the tectonic movement, which is controlled by the seismogenic environment and the tectonic conditions. The method of determining the risky regions for strong shocks from the gradient of vertical strain rates observed in a geodetic survey is preliminarily tested with the earthquakes in recent years; the results show that this method is effective and useful for earthquake prediction. The relationship between CSR and seismicity in a specific region is studied with strain theories, obse     

地应变震兆异常信息提取方法研究

分析了怀来台体积应变观测资料的特点,研究了体积应变观测资料的气压干扰、仪器漂移的剔除方法和预处理后的资料分析方法,在分析中发现,振幅因子和非潮汐应变速率在1996年以来,在首都圈地区中西部发生的中强地震前,均有大小不同、持续时间不等的异常,这些参数可作为怀来地震台今后地震分析和地震中短期预测的指标。     

地震地球物理观测台网地应变数据集

作为地壳形变监测的一种手段,地应变观测可监测微尺度下的地表应变变化,其分辨率一般为10-9。目前地震地球物理观测台网在网运行的洞体应变观测台站有111个,分量钻孔应变观测站59个,钻孔体应变测站有68个,产出数据包括原始观测数据、台站预处理数据和产品数据,可为地震研究、地球动力学研究提供重要的数据支撑。     

A Forward Test of the Precursory Decelerating and Accelerating Seismicity Model for California

Accelerating strain energy released by the generation of intermediate magnitude preshocks in a broad (critical) region, and decelerating energy released in a narrower (seismogenic) region, is considered as a distinct premonitory pattern useful in research for intermediate-term earthquake prediction. Accelerating seismicity in the broad region is satisfactorily interpreted by the critical earthquake model and decelerating seismicity in the narrower region is attributed to stress relaxation due to pre-seismic sliding. To facilitate the identification of such patterns an algorithm has been developed on the basis of data concerning accelerating and decelerating preshock sequences of globally distributed already occurred strong mainshocks. This algorithm is applied in the present work to identify regions, which are currently in a state of accelerating seismic deformation and are associated with corresponding narrower regions, which are in a state of decelerating seismic deformation in California. It has been observed that a region which includes known faults in central California is in a state of decelerating seismic strain release, while the surrounding region (south and north California, etc.) is in a state of accelerating seismic strain release. This pattern corresponds to a big probably oncoming mainshock in central California. The epicenter, magnitude and origin time, as well as the corresponding model uncertainties of this probably ensuing big mainshock have been estimated, allowing a forward testing of the model's efficiency for intermediate-term earthquake prediction.