利用强震震源机制解资料反演中国大陆及其邻区的形变场模型

搜集了1900-2013年间发生在中国大陆及其邻区的震源机制解资料,详细整理了其中的70个7级及以上大震的震源参数、地表破裂带和地表位移资料。根据资料的完整程度将地震分成三类: A类存在地表破裂和地表位移观测资料; B类存在地表破裂资料,但缺少地表位移观测数据;C类缺少地表破裂带和地表位移观测资料。对B类和C类缺少地表位移观测数据的地震,利用三角形模型模拟其位移分布。再根据地表位移分布及地震破裂带与本文使用网格模型之间的位置关系将地震分段。最后,利用分段前、后的地震数据和改进的双三次样条方法反演研究区域的形变场模型。结果表明:①大震资料的分段处理改进了地震数据的反演结果,提高了反演模型的合理性和空间一致性;在喜马拉雅断裂带,形变场具有更好的连续性,其变形特征与地质等数据的反演结果基本吻合;塔里木盆地和阿尔金断裂的形变量减小,与该区域较低的地震活动性一致;戈壁一阿尔泰的变形从SE的挤压和NE的拉张调整到NE的挤压和NW的拉张;鄂尔多斯西缘的拉张分量明显减小。②113年的地震资料解释了印度板块向欧亚板块运动总速率的30~50%,存在20 mm/a左右的速度亏损,该亏损量可能包括断层蠕动、褶皱等非震形变,未监测到或者缺失的地震,及以弹性应变能形式存在通过潜在地震释放的应变     

1999年台湾集集地震震源破裂过程

使用GPS同震位移资料和远场P波记录,研究了1999年台湾集集地震震源破裂过程．根据地质构造和余震分布引入了一个由弯曲断层面构造的三段“铲状”断层模型．在使用静态GPS位移资料反演集集地震的断层破裂滑动分布时,由于集集地震断层北部近地表破裂的复杂性,在位错模型中考虑拉张分量对地表同震位移的贡献,可更好地同时拟合GPS观测资料的水平和垂向分量．而纯剪切位错弹性半空间模型和分层地壳模型都无法同时拟合水平和垂向GPS观测资料．在此基础上,同时使用静力学同震位移资料和远场地震波形记录,反演集集地震的震源破裂过程．结果表明,一种垂直于断层面的“挤压性”(负)拉张分量几乎集中分布于地震断层的浅部和北部转折处,而这一带地表破裂远较没有(负)拉张分量出现的南部断层复杂．“冒起构造”的数字模拟表明,这种在集集地震破裂转折处及北部断裂带广为出现的典型破裂造成的地表位移可以用具有负拉张分量(挤压)的逆冲断层更好地模拟．而这种负拉张分量(挤压)的分布正是地震破裂性质和几何复杂性的综合反映,震源破裂过程也显示北部转折处破裂在空间和时间上的复杂性.高滑区域与余震分布表现为负相关.     

利用地震震源机制资料和形变场模型估算中国大陆及其邻区的地震矩亏损

前人利用历史地震资料、第四纪活断层资料和GPS等资料联合反演了中国大陆及其邻区的运动学模型,为分析研究区域的地震危险性提供了基础资料.本文基于前人研究中对7级及其以上大震地震矩使用中存在的问题,详细搜集整理了研究区域47个7级及其以上大震的震源参数、破裂带资料和地表位移资料,并利用这些资料将大震分段.再利用历史地震资料和联合反演的形变场模型估算了研究区域的地震矩亏损,并从中扣除10%的非震形变.最后,根据估算的地震矩亏损结合前人的研究成果讨论了研究区域的地震危险性.结果表明:113年间地震矩亏损较大的区域主要包括喜马拉雅断裂带、天山、阿尔金断裂带、柴达木盆地北缘、青藏高原中南部、鲜水河断裂带南段、安宁河断裂带、则木河断裂带、红河断裂带、龙门山断裂带北段和南段、鄂尔多斯块体周缘、东南沿海和贝加尔裂谷带等,前人的研究结果表明上述部分区域未来存在发生强震的可能.     

汶川8级大震的未解之谜和启示

1 汶川大震揭示的最重要、最突出的科学观测事实 ①观测到了汶川大震“奇异”的地震初始破裂的波形;②获取了近场地震观测资料和388个强震动台站合格的观测记录,最大峰值加速度记录为957.7cm/s2;③首次获得了前所未见、鲜为人知的板内压性(逆冲)-压扭性大震形成的大规模、组合式的地表破裂带,即NE向主中央断裂带的地表破裂带,NW向小渔洞次一级地表破裂带,NE向主边界断裂的地表破裂带及山前地表破裂带;④获得了由GPS、INSAR观测的地震形变场、位移场图像;⑤获得了与大震有关的紫坪铺水库地震活动性资料;⑥获得了大震前成都地震台“地电”等异常观测资料; 2 汶川大震的未解之谜和启示 (1)“奇异”的地震初始破裂波形,发生在何处?     

昆仑山MS81地震震源参数的多破裂段模拟研究

昆仑山MS81地震的已有研究结果在破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数方面存在较大差异.本文采用D-InSAR技术首次获得昆仑山MS81地震干涉同震形变场，结合野外科学考察的实测值，进行了主破裂带InSAR视线向变化量的分解，通过对InSAR分解结果、野外科学考察、遥感解译等多源数据综合分析，重新划分了昆仑山地震的次级破裂段.进而通过对地震南北盘同震应变的分析，发现了昆仑山地震的南北两盘分别受挤压和拉张两种应力作用，研究表明多种岩石在拉张和压力作用下其最小主应力下的杨氏模量表现出非线性弹性特征，从而提出对昆仑山地震地表位移及震源特征参数分析时应考虑非线弹性介质导致的非线性弹性位移分布特征.基于上述原因，本文对Okada线弹性位错模型的算法进行了改进，提出了“多震源、非均一位错分量、多破裂段叠加”的线弹性模型，该模型模拟出的形变场干涉纹图较好地体现了地震形变场的分布特征，并由此获得了一套较为完整的地震发震断层的几何学特征参数，为破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数研究提供了较好的解释.     

昆仑山MS81地震震源参数的多破裂段模拟研究

昆仑山MS81地震的已有研究结果在破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数方面存在较大差异.本文采用D-InSAR技术首次获得昆仑山MS81地震干涉同震形变场，结合野外科学考察的实测值，进行了主破裂带InSAR视线向变化量的分解，通过对InSAR分解结果、野外科学考察、遥感解译等多源数据综合分析，重新划分了昆仑山地震的次级破裂段.进而通过对地震南北盘同震应变的分析，发现了昆仑山地震的南北两盘分别受挤压和拉张两种应力作用，研究表明多种岩石在拉张和压力作用下其最小主应力下的杨氏模量表现出非线性弹性特征，从而提出对昆仑山地震地表位移及震源特征参数分析时应考虑非线弹性介质导致的非线性弹性位移分布特征.基于上述原因，本文对Okada线弹性位错模型的算法进行了改进，提出了“多震源、非均一位错分量、多破裂段叠加”的线弹性模型，该模型模拟出的形变场干涉纹图较好地体现了地震形变场的分布特征，并由此获得了一套较为完整的地震发震断层的几何学特征参数，为破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数研究提供了较好的解释.     

Sentinel-1A及ALOS2数据约束下的阿克陶地震震源参数反演及发震构造研究

2016年11月25日,在新疆阿克陶县发生了M_W6.6地震.本文利用Sentinel-1A宽幅数据和ALOS2精细数据获得了同震形变场,干涉形变场沿木吉断裂展布,显示本次地震破裂长度可达70 km,在地表形成两个形变中心,且震中东部形变场条纹密集而西部稀疏、影响范围广,跨断层剖面显示视线向最大形变量可达12 cm.利用一种结合先验知识的多视角最小二乘迭代分解法求解出地表的三维形变场,结果显示震中东部形变中心垂向向下运动最大可达20 cm,木吉断裂南侧西向运动可达10 cm,断层表现为右旋走滑兼具正断作用.采用前向模拟的方法确定二段式分段断层模型能够较好地恢复观测形变场,进而以InSAR观测数据为约束,基于弹性半空间形变模型采用两段非均匀断层滑动模型来反演断层面上的精细滑动值.反演结果显示本次地震可能为两次地震事件,发生在断层西段的第一次事件以右旋走滑为主,走向103°,倾角76°,滑动角-167°,震源深度10.1 km,累计地震矩为7.2×10¹⁸N·M;东段的第二次事件为右旋走滑兼具正断作用,走向109°,倾角略缓约55°,滑动角-160°,震源深度5.3 km,累计地震矩7.76×10¹⁸N·M.本次地震是一次发生在公格尔拉张系的拉张环境下的构造地震.     

2016年阿克陶MS 6.7地震地表破裂特征和帕米尔现代构造应力场初步分析

帕米尔高原位于地中海－喜马拉雅地震带上,晚新生代以来随着印度板块向欧亚板块持续不断地挤压汇聚,其构造运动是欧亚大陆最强烈的地区。高原腹地发育一系列近SN向正断层,包括近SN向的塔什库尔干正断层所处的帕米尔中部现代区域的构造应力场以EW向水平拉张为主。2016年11月25日发生的阿克陶M_S 6.7级地震的发震构造为塔什库尔干断层分支的NWW向木吉盆地北缘断层,其具有右旋走滑兼正断性质。地震在震中附近产生同震地表形变带,全长约1km,呈近SN－NNE向水平拉伸,发育近EW—NWW向的张裂缝,为地震破裂的产物,张裂缝的最大水平拉伸位移量和最大垂直位移量分别为46cm和16cm。地表破裂带中的NE和NW向张剪裂缝只是连接贯通这些雁列的张裂缝,其水平相对位移量取决于张裂缝的水平拉伸量和张裂缝之间的几何关系。地表形变带表现的拉张性质与帕米尔高原腹地区域现代应力场最大主压应力为垂直向基本一致,可能与深部热物质上涌造成的上地壳拉伸有关。而地表形变带呈近SN向水平拉张,与区域近EW向拉张应力场之间存在显著差异,这可能是木吉盆地北缘右旋走滑正断层阶区局部应力场调整的结果。     

用连续GPS与远震体波联合反演2015年尼泊尔中部M_S8.1地震破裂过程

由于印度-欧亚板块碰撞,位于板块边界带的喜马拉雅地区大震频繁,但对其活动性的认识仍十分有限.2015年4月25日尼泊尔中东部地区时隔80年再次发生8级地震,为研究板缘地震提供了一次难得机遇.本文用西藏和尼泊尔的GPS连续观测数据和全球分布的远震地震波记录联合反演此次特大地震的破裂过程,结果显示此次地震发生在印度板块与青藏高原接触边界面——喜马拉雅主滑脱断层上.北倾11°、近东西(295°)走向的断层面破裂约100km长(博卡拉到加德满都),130km宽(从加德满都深入我国西藏吉隆县),破裂以逆冲滑动为主,平均幅度达到2.4m,释放的地震矩高达9.4×1020 N·m.反演结果还显示,震源体主要破裂分布深度范围为5~25km,应无地表破裂,属于一次盲地震.基于GPS资料推测的地壳现今运动速率及1833年地震的震源位置,我们推测地震在此次地震破裂区域复发的周期可能为150~200a,而极震区以南的深部滑脱断层仍保持闭锁,未来仍有导致灾害性大震的可能性.     

盲逆断层震后变形耦合机制研究——以2017年伊朗MW7.3地震为例

震后变形是地震周期中一个重要阶段,深入研究其产生机制有助于提高对地震演化过程、断层性质及地震危险性评估的认识.2017年伊朗M_W7.3地震InSAR观测资料丰富,为研究扎格罗斯造山带山前褶皱带盲逆冲断层震后变形机制提供了切入点.合理详细的震源模型及高精度的形变观测是开展震后余滑或黏弹松弛研究的首要前提,本文采用多视角InSAR资料联合远场波形数据反演该地震的破裂滑动分布,并解算得到伪三维地表位移,利用InSAR时序分析提取震源区主震后一年半内变形特征,显示震源区震后形变特征与同震位移场类似,LOS向形变速率最大值约8 cm·a^-1,震后变形预示震源区可能存在明显的震后应力调整现象.利用震后半年内形变资料约束的纯运动学余滑模型表明同时期释放能量为矩震级M_W6.7,进一步探讨应力驱动震后余滑及下地壳黏弹性松弛对震后变形的贡献,基于分层黏弹模型的模拟计算表明震后余滑和黏弹松弛效应的耦合模型可以更好地解释地表震后变形特征,其中震后余滑主要分布在同震破裂区的上方浅部,对主震后一年半内震后地表变形起主导作用,震源区壳下黏滞系数量级下...     

SCIENCE CHINA Earth Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

正~~     

Distribution of throughfall and stemflow in multi‐strata agroforestry,perennial monoculture,fallow and primary forest in central Amazonia,Brazil

The partitioning of rain water into throughfall, stemflow and interception loss when passing through plant canopies depends on properties of the respective plant species, such as leaf area and branch angles. In heterogeneous vegetation, such as tropical forest or polycultural systems, the presence of different plant species may consequently result in a mosaic of situations with respect to quantity and quality of water inputs into the soil. As these processes influence not only the water availability for the plants, but also water infiltration and nutrient leaching, the understanding of plant effects on the repartitioning of rain water may help in the optimization of land use systems and management practices. We measured throughfall and stemflow in a perennial polyculture (multi‐strata agroforestry), monocultures of peach palm (Bactris gasipaes) for fruit and for palmito, a monoculture of cupuaçu (Theobroma grandiflorum), spontaneous fallow and primary forest during one year in central Amazonia, Brazil. The effect on rain water partitioning was measured separately for four useful tree species in the polyculture and for two tree species in the primary forest. Throughfall at two stem distances, and stemflow, differed significantly between tree species, resulting in pronounced spatial patterns of water input into the soil in the polyculture system. For two tree species, peach palm for fruit (Bactris gasipaes) and Brazil nut trees (Bertholletia excelsa), the water input into the soil near the stem was significantly higher than the open‐area rainfall. This could lead to increased nutrient leaching when fertilizer is applied close to the stem of these trees. In the primary forest, such spatial patterns could also be detected, with significantly higher water input near a palm (Oenocarpus bacaba) than near a dicotyledonous tree species (Eschweilera sp.). Interception losses were 6·4% in the polyculture, 13·9 and 12·3% in the peach palm monocultures for fruit and for palmito, respectively, 0·5% in the cupuaçu monoculture and 3·1% in the fallow. With more than 20% of the open‐area rainfall, the highest stemflow contributions to the water input into the soil were measured in the palm monocultures and in the fallow. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Anthropogenic Eutrophication and Red Tide Outbreak in Lacustrine Systems of the Kashmir Himalaya

Red tide, a recurrent phenomenon has become conspicuous in several Kashmir lake ecosystems since 1991. The responsible organism (Euglena pedunculata), a rare flagellate rediscovered in the Kashmir Himalaya (Khan 1993) caused first and unprecedented red tide outbreak, constituting a maximum of 96% of resident numerical phytoplankton density in Dal Lake. At present, conflicting hypotheses exist on the generation of causal assemblage(s) imparting redness to waters: Jeeji Bai (1991) linked its origin to acid precipitation – a fallout of burning oil‐fields during the Gulf War – whilst Khan (1993) holds local factor(s) responsible. Field/experimental studies support the latter contention that the influx of untreated sewage, in unison with warm temperatures, high levels of PhAR, iron and interruption to hydrological flow‐pattern together with absence/or reduction in grazing activity created conducive environmental milieu for red tide outbreak. Dal Lake “red tide” drifted the bloom‐inoculum to other waters, including Lake Wular, where additional ecological niches were carved out, threatening the aesthetic value and biological diversity of Kashmir lakes. Ecological monitoring indicates frequent seasonal red tide occurrence in Dal Lake (including summer‐autumn event of 1998) which testifies its unabated eutrophication status. Further studies are needed on ecological adaptability and biogeographic distribution of this rare and unique red tide‐causing flagellate.