阿克陶M_S6.7地震前帕米尔东北缘地形变特征的GPS研究

利用2009～2015年4期GPS观测资料,获得阿克陶M_S6. 7地震前震中附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率,结合区域构造背景分析该区域变形动态特征,结果表明:(1)本次地震震前研究区速度场由南向北逐渐减弱,研究区南部帕米尔区域整体运动速率高于北部的南天山区域,以发震构造为界南北部区域的速率大小和方向均有差异。(2)研究区现今应变率场与该区域长期的地质构造背景相一致,震前逐渐增强的压应变为本次地震提供发震背景。研究区剪应变变化趋势优于面膨胀变化趋势。     

基于GPS技术的2016年呼图壁M_S6.2地震形变特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,通过结合区域构造背景分析呼图壁MS6.2地震震中及附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率动态变化特征。结果表明,呼图壁地震前发震构造南部区域地壳速率高于北部区域运动速率,造成发震构造两盘运动速率不同,地壳能量积蓄。呼图壁地震释放了区域积蓄的应变能量,由于区域构造因素,影响范围较小。震前震中附近区域处于压缩环境,易于聚集应变能量;震时震中区出现面膨胀等值线密集高梯度带,是地壳应变能量交换和释放剧烈区域。震中区最大剪应变变化不大,反映呼图壁地震逆冲性质,最大剪应变高值区对地震危险性有预示作用。     

基于GPS的精河M_S6.6地震前地壳变形动态特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,获得精河6.6级地震前震中附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率,并结合区域构造背景分析该区域变形动态特征。结果表明:震前震中附近区域速度场速率逐渐增大,发震断裂两盘构造运动速率不均,震中附近区域GPS测点的速率和运动方向存在差异,反应了地壳应变能量积累。震中区域主压应变率变化反映出应力调整过程,沿断层走向的张压转换的形变高梯度带、最大剪应变梯度带可为地震预测提供参考。     

利用GPS数据探讨北天山东段现今地壳应变场演化特征——重新认识2016年呼图壁MS6.2地震

利用2009—2011、2011—2013、2013—2015年GPS形变资料,借助最小二乘配置方法、位移与应变的偏导关系,计算获得北天山东部应变场的动态演化结果,重新认识北天山东段构造区的现今活动特征,探讨应变场三个周期空间分布特征与2016年呼图壁6.2级地震的内部联系。结果表明:(1)区域地壳运动速率与应变场强度在时间上表现为“弱-强-弱”的变化特征,主应变率以NNW或NNE向的主压应变为主,第一、三周期N-S向主压应变较小,约(1~2)×10^-8/a,第二周期变化显著增强,约(1~6)×10^-8/a,第三周期滑动速率显示北天山东段呈“强[(2.2±0.4) mm/a]-弱(不明显)-强[(3.0±1.0) mm/a]”的右旋走滑特征;(2)地震可能更易发生在面应变率场等值线四象限中心区域或正、负过渡区的高密度梯度带内部,这可能是地震孕育过程中利用GPS资料观测到的形变前兆;(3)强震更易发生在剪应变率(最大剪应变率)的高值区或边缘区;(4)相对于面应变率与最大剪应变率等应变场物理量,主应变率更适用于在块体运动方向与性质上给出解释。     

巴颜喀拉块体东北缘GPS应变率空间分布特征及其与2017年九寨沟MS7.0地震的关系

巴颜喀拉块体东北缘是构造变形和地震活动较强的区域, 2017年九寨沟M_S7.0地震就发生在该区域内。 利用多尺度球面小波方法解算GPS应变率场, 分析巴颜喀拉块体东北缘2009年至2017年的应变率场分布特征, 该方法的优点是可以将GPS应变率场按照不同的空间尺度进行小波分解, 给出不同空间尺度的应变率场。 结果表明在2017年九寨沟地震之前, 震中附近应变积累显著, 虎牙断裂北延断裂的左旋走滑速率为3.0 mm/a, 拉张速率为3.1 mm/a, 表明该条断裂以左旋走滑为主兼有拉张特征, 与九寨沟地震的震源机制解一致。 除九寨沟震中附近外, 在岷县与漳县交界处、 理县和汶川、 青川等地区主应变率、 面应变率、 最大剪应变率也较大, 这可能与2013岷县漳县(M_S6.6)、 2008年汶川(M_S8.0)、 2014年理县(M_S4.8)以及2014青川县(M_S4.8)地震有关。     

2020年1月19日新疆伽师MS6.4地震前后GNSS异常特征研究

2020年1月19日新疆伽师发生M S6.4地震,地震发生后,梳理了连续GNSS和流动GNSS的观测资料,发现震中附近站点运动方向与其东部站点的运动方向存在一定的差异,可能显示了震中附近区域应力震前处于失稳状态。巴楚—叶城基线挤压缩短速率快于以往,约为前期缩短速率的3倍,趋势转折时间近3年;从巴楚—乌恰基线可以看出该地震受东西向应力的作用较小。最新一期的流动GNSS结果显示,地震发生在剪应变高值向低值过渡的区域,发生在面膨胀负极值区域边缘;块体应变参数从短期变化来看,面膨胀值在增大的同时,剪应变在减小,也说明北北西向的正应力和北东东向剪应力的作用差异增大,断层的受力平衡被打破,这可能是地震发生的力学机制。     

南北地震带北段现今运动特征及地震活动性分析

利用1991—2015年GPS数据,研究南北地震带北段现今地壳水平速度场特征,根据区域地壳主应变率、面膨胀率及最大剪应变率的空间变化以及小震分布特征,对研究区主要断层的活动性及地震危险性进行综合分析。结果表明:①区域主应变率和最大剪应变高值区分布在海原断裂弧形构造带附近,香山—天景山断裂和六盘山断裂中南段应变率较低,结合历史地震及离逝时间,认为其可能处于孕震晚期;②海原断裂现今左旋走滑速率为(4±0.5)mm/a,香山—天景山断裂、烟筒山断裂和牛首山断裂活动性较弱,总体显示为逆冲兼走滑的性质;③震源深度剖面显示老虎山断裂、海原断裂南东段小震分布较密集而均匀,海原断裂北西段小震较少,香山—天景山东南段存在一个小震稀疏段,断层可能已经闭锁,未来应重点关注。     

2013年甘肃岷县漳县M_s6.6地震前地壳形变特征研究

基于2013年岷县漳县M6.6地震震源区及其邻区1999年以来的GPS观测资料,通过应变率动态特征分析、多期次GPS剖面分析和基线变形速率的分析讨论了地震的震前变形特征.GPS速度场和块体应变率表明,汶川地震的发生导致了柴达木地块运动与变形状态发生明显调整,但由于西秦岭北缘等深大断裂的存在,岷-秦地块对其响应不明显;GPS连续应变率显示,在汶川地震引起的区域地壳变形调整过程中岷县漳县地震震源区附近的应变积累速率有减缓的迹象;GPS剖面显示,平行于岷县漳县主破裂带的运动分量对汶川地震响应显著,汶川震后表现为剪切变形速率的增强,而垂直于主破裂带的运动分量则对汶川地震响应不明显;震中周边GPS基线变形速率表明,基线伸缩变化率总体呈现NW向拉张、NE向压缩状态,且拉张量明显小于压缩量.上述地壳变形动态特征表明西秦岭北缘断裂及其附近地区的应变积累水平和断层闭锁程度可能处于较高水平,在岷县漳县地震前该区表现出局部“硬化”迹象.     

青藏高原东缘地应变演化特征

利用青藏高原东缘1999—2013年间多期GPS水平速率观测数据,基于多面函数拟合,计算球面坐标系下区域不同时期的面应变和最大剪应变,分析地应变的时空演化特征,结合不同时期发生的中强以上地震(MS6.0),研究期间大震分布与地应变时空演化特征的关系,主要结论如下:(1)青藏高原东缘面应变分布与地块有一定的对应关系,面应变的差异会在块体边界和内部形成不同的断层闭锁形式,与地震发生位置和震源机制有一定的关联;(2)区域最大剪应变的高值区对应于构造活动性较强的断裂带,这些断裂带鲜有地震发生;低值区对应于活动性较弱的断裂带,在区域地壳运动剧烈的背景下,在这些活动性相对较弱的断层上易形成应变能积累,因而会发生地震。区域绝大多数地震都发生在最大剪应变的低值区。     

2014年新疆于田MS7.3地震前 地壳变形特征研究

利用1999—2007年和2009—2013年两期GPS速度场资料, 采用最小二乘配置方法分别计算了2008年和2014年新疆两次于田M_S7.3地震前新疆及周边地区的主应变率、 面应变率及最大剪应变率, 分析了该区域的变形动态特征, 并结合速度剖面分析方法给出了震源区的构造变形特征. 速度场及应变率场动态结果表明: 新疆天山地区的地壳变形特征整体表现为由南向北缩短, 相对运动速率表现为由南向北、 由西向东逐渐减小; 震源区东侧的左旋剪切变形明显大于西侧; 2008年与2014年两次于田M_S7.3地震的震源区均处于拉张与挤压变形的过渡地带, 易于强地震的发生; 2008年于田M_S7.3地震的张性兼有少量剪性破裂的发生使得阿尔金断裂的左旋剪切变形增强. GPS速度场剖面分析结果表明, 2014年于田M_S7.3地震前震源区西侧的变形宽度大于东侧, 剪切应变积累程度西侧高于东侧. 综合分析认为, 震源周边构造区应变积累的差异性有利于强震的孕育, 2008年于田M_S7.3地震对2014年于田M_S7.3地震可能有促进作用.      

2011-2014年康定周边地形变场变化与芦山7.0级地震及康定两次中强地震的关系研究

收集康定地震区及周边（99.6°~105.2°E,27.8°~33.0°N范围内）连续GPS观测站的资料求解站速度场,采用刚性-线弹性运动方程计算方法,拟合计算得到研究区域规格网格点（0.4°×0.4°）的速度值和主应变率值。基于该结果分析研究区内的运动特征和应变场变化情况,并讨论其与地震孕育发生的关系。分析结果表明,芦山7.0级地震发生前研究区呈现应变能量积累态势,而地震之后研究区呈应变能量释放调整态势,2014年康定地震的发生就是该区构造运动调整下的产物。     

基于同震GPS数据的汶川大震同震应变特征研究

利用同震GPS观测数据,采用多面函数法,以数据分片拟合方式对2008年5月12日汶川MS8.0大震同震面应变进行计算,评定了计算结果的精度,并分析与强震有关的面应变变化特征。结果表明:在计算同震应变变化时,分片拟合较整体拟合得到的应变结果精度更高;同震应变结果对龙门山断裂能量释放特征及地表破坏分布有一定的反映。     

A Review of the Calculation Formula for the Four-component Borehole Strainmeter and Application to Earthquake Cases

Based on the principle formula for the four-component strainmeters, we can directly obtain the specific plane strain, shear strain and azimuthal angle of the principal strain, and the maximum and minimum principal strains calculated afterwards are the indirect result. The problems of practicality of the sensitivity coefficients A and B of plane strain and shear strain are then discussed. Based on this idea, we analyzed the observation data of several four-component borehole strainmeters near the epicenter of the Yiliang M_S5.7 earthquake in 2012 and the Ludian M_S6.5 earthquake in 2014 in the Zhaotong area, Yunnan Province. The results show that the analysis based on the perspective of plane strain and shear strain has an obviously better effect than that based on the component readings, and can directly peel off the respective abnormality of the plane strain and shear strain. In addition, the correlation coefficient curves between measured data of two plane strains show significant anomalies which often occur several days before and during the earthquake.     

基于GNSS资料分析漾濞MS6.4地震前应变时空演变特征

基于云南省内及邻区2009—2020年GNSS观测数据解算结果,在各个测点时间序列和速度场的基础上,采用克里金插值方法估计区域应变率场;以连续基准站时间序列为约束,获取漾濞M_S6.4地震近场区域的块体应变时间序列。分析发现:漾濞地震发生在前期最大剪应变高值区以及面应变高梯度带的张压转换区,发震的时间处于区域应变积累速率逐渐降低的过程之后。震中近场区域均以NW向断层的右旋走滑应变积累为主,且大多呈现持续增强趋势,与漾濞地震的发震断层走向及其破裂特征一致。震前震区东部块体出现了短期应变趋势转折及反向加速的异常现象,反映了应力-应变积累在接近临界破裂状态时的非线性调整。     

Analysis of Anomalous Characteristics of Regional Crustal Deformation before the September 16th, 2019 Zhangye MS5.0 Earthquake, Gansu, China

To study the crustal movement in the vicinity of the epicenter before the Zhangye M_S5.0 earthquake in 2019, the characteristics of crustal deformation before the earthquake are discussed through the GPS velocity field analysis based on the CMONOC data observed from GPS. The baseline time series between two continuous GPS stations and the strain time series of an area among several stations are analyzed in the epicenter area. The resulting time series of baseline azimuth around the epicenter reflects that the energy of the fault in the northern margin of Qilian Mountain is accumulated continuously before 2017. Besides, the movement trend of azimuth slows down after 2017, indicating the stress accumulation on both sides of the seismogenic fault zone has reached a certain degree. The first shear strain and EW-direction linear strain in the epicentral area of the Zhangye M_S5.0 earthquake remain steady after 2017, and the surface strain rate decreases gradually after 2016. It is illustrated that there is an obvious deformation loss at the epicentral region three years before the earthquake, indicating that a certain degree of strain energy is accumulated in this area before the earthquake.     

Characteristics of crustal strain associated with <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis>=6.4 Baotou earthquake in 1996

Based on the horizontal crustal strain derived from GPS data and the rate accumulation intensity calculated from across-fault vertical deformation, the strain characteristics in the periods of 1992–1995, 1995–1996 and 1996–1999 in Baotou-Datong area is studied in the paper. From the comparison between the crustal strains before and after the M=6.4 Baotou earthquake occurred on May 3, 1996, it is considered that the high-magnitude area with predominant compressive strain might be the seismogenic zone for a coming strong earthquake. The area with the simultaneous higher surface strain, principal compressive strain, shear strain and tendency accumulation might be the place with higher risk of strong earthquakes. Generally, the area with low strain and predominant tensile strain might have a small possibility for strong earthquake development, which belongs to a stable area. The evolution of horizontal strain obtained from GPS measurements carried out in Baotou-Datong area in the period of 1992–1999 reflects the total developing and ending processes of the seismic episode from 1996 to 1998. The area with high and predominant compressive strain and the strain gradient zone can be considered as one of the indicators for determining the strong earthquake risk area in the future.     

Characteristics of crustal strain associated with M =6.4 Baotou earthquake in 1996

Based on the horizontal crustal strain derived from GPS data and the rate accumulation intensity calculated from across-fault vertical deformation, the strain characteristics in the periods of 1992–1995, 1995–1996 and 1996–1999 in Baotou-Datong area is studied in the paper. From the comparison between the crustal strains before and after the M=6.4 Baotou earthquake occurred on May 3, 1996, it is considered that the high-magnitude area with predominant compressive strain might be the seismogenic zone for a coming strong earthquake. The area with the simultaneous higher surface strain, principal compressive strain, shear strain and tendency accumulation might be the place with higher risk of strong earthquakes. Generally, the area with low strain and predominant tensile strain might have a small possibility for strong earthquake development, which belongs to a stable area. The evolution of horizontal strain obtained from GPS measurements carried out in Baotou-Datong area in the period of 1992–1999 reflects the total developing and ending processes of the seismic episode from 1996 to 1998. The area with high and predominant compressive strain and the strain gradient zone can be considered as one of the indicators for determining the strong earthquake risk area in the future. Foundation item: State Key Basic Research Development and Programming Project (G19998040700) and State Natural Science Foundation of China (40174029).