成层自重弹性-粘弹性半空间内膨胀源引起的地表形变和重力变化s

研究了两个弹性层覆盖于一个Maxwell半空间模型内膨胀源(Mogi模型)引起的地表形变和重力变化．着重研究了数值计算方法和Maxwell半空间介质流变特性对地表垂直位移和重力的影响．研究结果表明，Maxwell半空间介质流变特性对地表垂直位移和重力的空间分布和量级都有影响，尤其当源处于岩石层的地壳以下时，介质流变特性对位移和重力有较大影响；当膨胀和岩浆侵入地壳内时，半空间流变特性的影响较小．并且，地表重力与垂直位移的比值不是常数，而是随时间变化．本文的模型和数值方法，可以用于模拟火山区、地壳隆起区、地震区和地热场等长期地表形变和重力观测结果．      

地表流体变化对跨断层形变观测的影响

对易县台2007—2012年跨断层形变观测资料分析表明,降雨量及地下水位变化等引起的地表流体变化会引起点位的上升或下沉,这种影响表现出一定的季节性,并且与降雨量的多少(或地下水位变化)有关。当降雨量呈季节性变化时,水准观测值变化也会表现出相应的季节性变化;当地表流体呈现低值或不规律时,断层变形行为也会失去周期性,因此认为地表流体变化会引起断层变形。     

粘弹性半空间内膨胀引起的地表垂直位移和重力变化

研究了粘弹性空间内膨胀（Ｍｏｇｉ模型）引起的地表垂直位移和重力变化，推导了Ｍａｘｗｅｌｌ半空间模型的解析计算公式。数值结果表明，地表垂直位移，重力变化以及重力变化与地表垂直位移之比受介质流变特性的影响很大，因此，在解释和模拟火山区，地壳隆地区，地热场等长期地表形变和重力观测时需考虑介质的流变特性影响。     

温度变化对我国GPS台站垂直位移的影响

地表温度变化可以引起GPS台站上安装GPS天线的地表水泥墩内部温度变化,还可以通过热传导的方式引起GPS台站基岩温度变化,从而引起GPS台站垂直位移变化.在中国区域,由GPS台站基岩温度变化引起GPS台站垂直位移变化的周年振幅最大可以达到1 mm;在长江以北地区,此周年振幅一般大于0.5 mm.在我国地壳运动观测网络中的23个GPS基准站中,温度变化对GPS台站垂直位移总影响的周年振幅最大值为2.8 mm,其中13个GPS基准站垂直位移的周年振幅变化大于1 mm.因此,温度变化是引起GPS台站垂直位移周年变化的一个不可忽视因素.     

北京大灰厂试验场重力变化特征及其解释

介绍了北京大灰厂试验场（简称京西试验场）的概况，对１９９３年３月以来重力重复观测资料进行了处理。计算了各期重力观测精度，结果显示１９９３年３月￣１９９５年５月京西试验场存在一定重力变化，采用给定的模型反演了八宝山断层介质的密度变化，认为断层破碎带介质密度的变化可能是引起地表重力变化的主要因素。     

山西大同中心地震台水准测量数据变化特征

通过对多年观测资料的分析 ,认为山西大同中心地震台水准测量数据准确地反映了地壳的垂直形变 ,并说明断层活动是造成数据变化的主要原因。得出了测线跨越的断层垂直位移为2 .5 mm/ a,测量场地地面总体向东南方向倾斜的结论。认为测量数据较好地反映了台站周围的地震活动。     

关于北京地区断层位移观测网复测周期的讨论

目前北京地区开展的断层位移测量,是用一等基线测量和一等水准测量的要求进行作业的。其目的是为较大地震的中长期预报和地震科学研究提供依据。基线测量和水准测量的观侧包含着一定的误差,现行的规范细则规定了一定的限差,这种限差一般是中误差的2-3倍。当观测误差大于相邻两期的变化量时,在一般情况下可以说明断层没有什么活动,属正常的范围。当相邻两期的变化量大于观测允许误差时,有两种可能,一种可能说明断层有活动,另一种可能是外界干扰的影响。这种变化量不一定是地震的前兆。在讨论复测周期之前,必须了解目前观测结果所达到的精度。据统计,目前基线观测相对比较稳定。因此,本文着重分析短水准测量的精度,以此为基础分析各测点的观测周期。     

青藏高原东缘中下地壳流与地壳变形

地壳缩短导致青藏隆升造山是普遍的认识.然而,在青藏东部,越来越多的观测数据和研究支持了中下地壳流与隆升造山的关系.目前,地壳缩短造山机制和中下地壳流造山机制仍然处于争论之中.本文建立了二维黏弹塑性有限元模型,模拟了龙门山断层带的多个地震循环的应变与变形,探讨了无与有中下地壳流情况下,地壳地表的位移、速度与变形的分布和演化;以及有中下地壳流情况下,不同流动范围、速度与黏度对模型结果的影响;并结合地形变观测数据的约束,推测了青藏东缘中下地壳流的流动状态.模拟结果显示,通过对比有和无中下地壳流的模拟结果,发现青藏东部震间的地表垂向速度在变形样式及数值上存在较大差异,即存在地壳流的地表垂向抬升速率显著大于无地壳流;震间在龙门山断层西侧附近产生的垂向凸状隆起随中下地壳流的速度、黏度及通道长度的变化而变化.此外,本文研究结果对青藏其他地区可能存在的地壳流的研究也具有一定的参考意义.     

首都圈地区跨断层形变观测与地壳应力场

通过首都圈地区11个跨断层测点的形变观测资料,将断层两盘作为不变形的刚体来分析断面相对滑动与地表两盘点位相对位移的定量关系,并以唐山地震及其余震为时间界限,将所得的断层滑动矢量分为2大时段,拟合区域2个不同时段的现今地壳上部应力状态,发现首都圈地区依据跨断层形变观测资料反演的地壳上部应力状态在唐山地震前后存在着较为明显的变化特征:1)第1时段(唐山地震及其余震期间),地壳应力状态以NNE-SSW向挤压,NWW-SEE向拉张为主要特征,反映该区构造应力场在NNE-SSW向的构造应力作用是逐渐增强的;在NWW-SEE向,其构造应力作用相对于NNE-SSW向有所减弱,表现为相对松弛状态.2)第2时段,在唐山地震及其余震之后的3个次级时段内,地壳上部应力状态以NNW-SSE向拉张为主要特征,表明在唐山地震及其余震之后,研究区的构造应力作用一直处于近SN向的松弛状态.     

数值模型显示的隐伏弯曲断层同震地表位移特征

余震精定位资料显示,芦山7.0级地震破裂面可能为弯曲程度较高的三维弯曲断层.相关研究显示,这种弯曲断层的位错方式和破裂面同震应力加卸载模式与普通平直断层有明显不同.文中采用无限半空间位错模型模拟显示,隐伏弯曲断层和平直逆断层引起的地表位移特征相似,但是弯曲断层引起的地表水平位移更接近区域整体的地壳缩短方向,缩短方向水平位移的量明显高于同等规模的平直逆断层,因此能更好地传递断层上盘大范围物质的水平运动.相对于平直断层,弯曲断层下盘水平位移随距离衰减十分明显.同等规模的弯曲断层导致的同震地表抬升小于平直逆断层或左旋逆断层引起的同震抬升,但能造成更明显的地表下降.由于地震规模较小,GPS等低密度空间分布的形变观测可能无法有效分辨芦山地震震源结构是否为弯曲断层.对震源结构的细节研究,还有待于利用高空间密度和高分辨率的形变观测资料.     

京、津、唐地区活动断裂带的形变特征

本文主要利用复测水准、基线资料研究本区活动断裂的现代活动性。计算出近20条断裂的垂直运动量及少数断裂的水平运动量。根据断裂活动垂直运动年速率的水平将该区断裂分为两类,第一类1—10毫米,第二类小于1毫米。结合地震、地质资料讨论了本区活动断裂的现代活动特征     

Shaking hazard compatible methodology for probabilistic assessment of permanent ground displacement across earthquake faults

A methodology for probabilistic hazard assessment of permanent displacement across faults caused by earthquake rupture is presented, compatible with region specific models for ground shaking hazard in California, developed earlier by the authors and coworkers. Assessment of permanent dislocations across faults is important for the design and retrofit of highway bridges and tunnels crossing faults, as well as for other lifelines crossing faults, such as aqueducts, water and gas lines, etc. The methodology is illustrated for two strike-slip faults (prototypes of Class A and Class B faults in California), for 50 years exposure. The illustrations show that, for given seismic moment rate, the hazard estimates are quite sensitive to how the seismic moment is distributed over earthquake magnitudes. They also show that the hazard is small even for very small levels of displacement, in contrast to ground shaking hazard, which is due to the fact that only one fault contributes to the hazard and not every event on that fault necessarily affects the site.     

GPS观测及断裂晚第四纪滑动速率所反映的青藏高原北部变形

断裂晚第四纪滑动速率及现今GPS观测揭示了青藏高原向北扩展与高原边缘隆升的运动特征.主要断裂晚第四纪滑动速率及跨断裂GPS应变速率的结果表明,青藏高原北部边缘的断裂以低滑动速率（＜10 mm/a）为主,特别是两条边界断裂：阿尔金断裂和海原—祁连山断裂.两条主要边界断裂上的滑动速率分布显示了断裂间滑动速率转换及调整特征.阿尔金断裂自95°E以西的8～12 mm/a稳定滑动速率,向东逐渐降低到最东端的约1～2 mm/a,而海原断裂自哈拉湖一带开始发育后滑动速率为1～2 mm/a,到祁连一带（101°E以东）增大到相对稳定的4～5 mm/a,直到过海原后转向六盘山一带,滑动速率降低到1～3 mm/a,甚至更低.滑动速率的变化及分布特征显示,阿尔金断裂滑动主要是通过祁连山内部隆起及两侧新生代盆地变形引起的缩短来吸收的,海原—祁连山断裂的低滑动速率及沿断裂运动学特征表明断裂尾端的陇西盆地变形及六盘山的隆起是断裂左旋走滑速率的主要吸收方式.这一变形特征表明,青藏高原北部边缘的变形模式是一种分布式的连续变形,变形发生自高原内部,边界断裂的走滑被高原内部变形所吸收.     

拐折断层黏滑过程的实验研究

采用位移、应变和声发射等测量手段,研究了预置5°拐折断层的房山花岗岩样品的黏滑过程,分析了不同加载速率下5°拐折断层失稳的黏滑特征及相关物理场的演化过程。实验结果表明: 1)5°拐折断层的黏滑周期与加载速率在数值上呈负对数相关关系; 2)在不同的加载速率下,大多数的5°拐折断层失稳是双震事件, 2次子事件的间隔时间大多在100～200ms之间; 3)采用不同的观测手段,即使采样速率一致,其临震响应也存在差异性,如断层失稳前沿断层的应变测量结果呈现明显的应变弱化,断层位移则未见明显的变化; 4)断层黏滑过程中的声发射事件呈现明显的沿断层迁移的特征。认识强震的发生机理和余震特征需要进一步研究断层失稳过程的动力学信息。     

A study on 3-D velocity structure of crust and upper mantle in Sichuan -Yunnan region, China

Many evidences indicate that the collision of two plates deformed strongly the crust of the SYR, and the deformation has been continued up to the present. In addition, the SYR is in the south segment of the South-North Seismic Zone of China, which is one of the regions in the Chinese mainland, where the seismic activity is very high, and the strong earthquakes frequently occurred. Since the 1970s, a series of large earthquakes with magnitude M>7.0 occurred in SYR, such as the 1970 Tongha…     

利用背景噪声互相关研究汶川地震震源区地震波速度变化

利用2007年3月至2009年3月四川数字地震台网的宽频带连续波形资料,通过计算地震背景噪声互相关提取台站对间的经验格林函数,在0.1～0.5 Hz频带下测量每天经验格林函数与参考经验格林函数的走时偏移,进而得到各台站对在该时段内的相对地震波速度变化.结果表明,2008年5月12日汶川M_s8.0级地震造成了震源区地震波速度的急剧降低,最大降幅达0.4%;大致以安县为界,余震带西南部地区在汶川主震后波速降即达到最大值,而东北部地区的最大波速降一般出现在主震后的1~4个月,相对地震波速度变化的这种分段特性与地震序列的时空分布特征有较好的对应关系;在震源区外围的四川盆地也观测到了震后波速降低,而川西高原内部则没有出现显著的波速变化.进一步的分析和计算结果表明主震的静态应力变化和强地面运动引起的地表破坏都不能很好地解释震后波速的急剧降低,地震导致的断层区内部结构破坏和周边介质应力状态改变可能是波速变化的主要原因.     

川滇地区地壳上地幔三维速度结构研究

根据云南和四川地震台网174个台站记录的4625个区域地震初至Ｐ波和Ｓ波走时资料，并结合其它深部地球物理资料，确定了川滇地区地壳上地幔三维速度结构．在上地壳速度异常分布中，四川盆地为正异常，川西高原为负异常，龙门山断裂带为正、负异常的边界．龙门山断裂、鲜水河断裂以及红河断裂等，在下地壳和上地幔的速度异常中仍显示出构造分界特征，说明它们可能穿透了莫霍界面．腾冲火山区和攀西构造带在50km深度上呈现负速度异常，与上地幔温度和物质组成的差异相联系．川滇地区地壳结构的总体特征是:地壳和上地幔的低平均速度，地壳厚度变化剧烈，地壳和（或）上地幔存在高导层、高热流值．这些同印度板块与欧亚板块碰撞的构造背景有关．川滇菱形块体在地壳内总体上为正常或正异常速度，而其边界的深大走滑断裂存在负速度异常，它有助于地壳块体沿断裂的侧向挤出．在主要的地震带上，中下地壳的负速度异常与地震活动性相关．多数强烈地震发生在具有正速度异常或正常速度分布的上中地壳深度上，而其下方则通常是负速度异常带．      

Crustal magnetization and temperature at depth beneath the Yilgarn block, Western Australia inferred from Magsat data

Variations in crustal magnetization along a seismic section across the Archean Yilgarn block of Western Australia inferred from Magsat data are interpreted as a subtle thermal effect arising from variations in depth to the Curie isotherm. The isotherm lies deep within the mantle of the eastern part of the province, but transects the crust-mantle transition and rises well into the crust on the western side. The model is consistent with heat flow variations along the section line. The mean crustal magnetization implied by the model is approximately 2 A/m. The temperature variation implied by the model is consistent with the hypothesis that the crust-mantle transition seen seismically corresponds to the mafic granulite-eclogite phase transition within a zone of igneous crustal underplating.     

基于GPS观测的北天山主要断裂现今构造运动特征研究

借助分布在北天山地区最新GPS点位的运动观测资料, 利用GAMIT/GLOBK数据处理软件获取了北天山地区现今地壳的运动位移场． 以该位移场为基础, 利用弹性半空间位错理论, 估算了研究区内博罗科努—阿其克库杜克断裂和准噶尔盆地南缘断裂两条具有代表性的主要断裂的现今活动速率． 结果表明: 博罗科努—阿其克库杜克右旋走滑断裂东、 西两段滑移速率的差异性不明显, 1944年3月10日乌苏南M_S7.2强震发生后, 该断层现今表现为震后微蠕滑运动, 东、 西两段滑动速率均在1—2 mm/a之间; 准噶尔盆地南缘断裂现今滑动速率为(5.6±1.0) mm/a．