地壳形变观测在地震监测预报中的发展与应用研究

正地震的孕育和发生与地壳形变密切相关,而地壳形变是地震过程中最直观的现象,因此精确测定区域地壳形变状态,能够为地震监测与预报提供重要的依据。我国构造动力环境特殊、孕震构造背景复杂,因此现今地壳形变观测已由传统的大地测量(如水准测量、三角测量等)发展为以GNSS、重力和InSAR技术为代表的现代大地测量和典型构造部位的区域形变测量(如跨断层观测和应变/倾斜连续观测),逐渐形成了地震大地测量学科。     

高频GNSS实时地震学与地震预警研究现状

为实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,如何提高地震灾害监测预警和风险防范能力成为我们关注的重点.本文给出了国际上GNSS位移记录、强震动加速度记录、测震速度记录在地震预警中的应用现状,并总结了各自的特点,归纳出围绕高频GNSS地震学在震级与破裂过程实时反演中的几个需要进一步研究的关键问题：（1）引入北斗系统,基于高频GNSS（GPS/BDS）双系统的实时位移解算方法来提高实时单站位移解算精度,使实时解算精度达到厘米级;（2）开展强震仪加速度记录基线偏移校正研究,弥补地震近场GNSS站密度不足问题;（3）强震仪加速度记录与GNSS位移记录特点不同,开展强震仪加速度数据与GNSS位移数据实时融合处理研究,快速获得包含丰富地震形变和速率的波形数据;（4）测震学方法可快速估算震级,但是在强震发生时会出现震级饱和现象,造成震级估算偏低.需要开展基于GNSS位移时间序列的多种方法相结合的实时震级估算方法研究,通过与地震学方法比较和结合,来得到精度高、计算快的震级估值算法;（5）基于高频GNSS、断层初始模型快速选取、断层尺度、参数自适应调整是快速判断断层破裂方向的基础,在断层破裂过程自适应准实时反演算法方面需要进一步加强.通过国内外研究现状调研、分析,表明基于高频GNSS地震学的震级快速确定、震源破裂过程准实时反演算法的发展将对我国地震预警系统从"二网融合"到"三网融合"提供坚实的技术支撑.     

空间大地测量技术在火山形变监测中的应用

岩浆活动的不同阶段引起地表变化不同。地表形变受压力源大小、形状、深度及岩浆运移速率等影响;另外火山类型不同,地形不同,形变特征也不同。地表形变幅度范围很大,为1×10-7—1米量级。火山区形变监测可以了解火山活动状态,有助于进行喷发危险性的预测预报。形变监测从20世纪60年代的传统技术逐渐过渡到20世纪90年代发展起来的GNSS和InSAR等大地测量新技术,火山区形变时空监测能力得到提高,同时缩短了预测时间。我国火山形变监测开始较晚,现已在长白山天池、腾冲以及海南等主要火山区开展监测。传统的连续测量以地倾斜观测为主;新技术主要以流动GNSS监测为主,连续观测站少,InSAR技术研究时间密度不够;目前形变监测还不能实现很好的时空覆盖。     

陕西省GNSS连续观测系统建设与应用

全球卫星导航定位系统（GNSS）的出现使得GPS连续运行参考站网络逐渐成为主流的形变监测手段。为了推进陕西地区构造环境变化规律的认识,兼顾大地测量、气象预报以及国民经济建设等方面,陕西省地震局组织建设了陕西省GNSS连续观测系统。本文介绍了陕西省GNSS连续观测系统的构成,对基准网、网络通信系统、数据中心等三个主要组成部分的具体架构进行了详细叙述,最后对GNSS连续数据在地震监测预报中的应用做了简要介绍,今后将把系统广泛应用于国土、测绘等相关行业。     

2001年昆仑山口西MS8.1地震破裂时空过程的统一模型

2001年昆仑山口西M_S8.1地震经历了一个复杂的破裂过程,其破裂长、幅度大、破裂速度多变,成为大陆型地震研究的典型地震。本文融合近场高精度大地测量观测（4幅InSAR影像,34个GPS点位同震位移）和高信噪比远震波形记录,基于有限断层反演理论,联合反演得到该地震同震破裂时空过程的统一模型;同时,基于欧洲区域台网波形数据,利用反投影方法获得高频破裂的时空展布。联合反演结果表明,破裂自西向东传播的过程中走向有所变化,破裂尺度达400km,最大滑移量达8m,地震矩大小为6.1×10²⁰Nm,对应的矩震级M_W为7.78。主断层破裂经历了3个阶段,其中,超剪切破裂阶段对应最大位错区域,破裂到达西大滩段与昆仑山口断层交叉处时,破裂速度与尺度迅速下降。反投影结果同样显示破裂的3个阶段空间上对应大地测量反演的3个最大破裂区,最大破裂区的扩展速度达6km/s,但超剪切破裂终止在断层交叉口东部约30km处断层走向发生转变的位置。     

青海门源MS6.9地震震前OLR异常与InSAR同震形变关联性分析

对比分析利用涡度距平法提出的2022年1月8日青海门源 M_S6.9 地震震前射出长波辐射(OLR)短期异常分布和震后InSAR技术提取的门源地震同震形变空间分布,结果显示,震前红外辐射增强区与InSAR同震破裂形变区的空间位置基本吻合,扩展形式基本相似(同震破裂形变区分布在红外辐射异常区内部)。在震前的全国范围OLR空间分布上,仅青海德令哈—西宁—甘肃武威一带出现了呈“哑铃”状近WE向展布的OLR热辐射增强区,空间可辨识度高,OLR异常时空演化过程遵循了岩石应力加载破裂过程中的热异常规律,显示热异常变化与应力变化存在关联; InSAR技术提取的同震形变同样位于肃南—祁连断裂(俄堡段)、托莱山断裂和冷龙岭断裂的交汇区。InSAR同震形变结果揭示了地表形变以水平方向为主,断层运动具有典型的走滑变形特征。InSAR同震形变结果为红外遥感反映地震形变提供可检验的地质实体监测证据,验证了门源地震前辐射增强异常是地震构造地应力强度变化的遥感物理参量反映。     

2021年青海玛多7 4级地震的同震变形分析

2021年5月22日,青海省玛多县发生了 7.4级地震,该地震发生在巴颜喀拉地块北部边界东昆仑断裂带以南约70 km,属于块体内部断裂带地震.根据中国大陆构造环境监测网络提供资料,距离震源30多公里的玛多台站记录到东西向永久位移约25 cm.同时,InSAR也观测到明显的形变场,升轨和降轨的最大相对形变量分别约1.87 m和2.32 m.为了解释这些大地测量观测数据,本文利用该地震的三个断层滑动模型,基于不同地球模型的地震位错理论,计算同震变形场,并分别与GNSS观测数据和InSAR视线向形变量对比分析,结果显示基于InSAR数据反演的断层滑动模型产生的位移场与球形地球模型的理论计算结果最为吻合.进一步,利用较优断层模型计算2021年青海玛多7.4级地震的理论同震位移、大地水准面、重力和应变等变化,该结果为玛多地震的GNSS和重力观测的解释提供理论参考依据.     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震同震形变场及地下位错反演

针对2022年1月8日青海门源M_S6.9地震,基于Sentinel-1A卫星的SAR影像获取了本次地震的同震形变场,并进行计算分析,运用SDM程序反演地下静态位错。初步结果如下：①本次地震震中位于蝴蝶状分布的形变图中心,抬升盘与下降盘之间的破裂迹线明显,破裂迹线长约24km,形变中心位于托莱山与冷龙岭断裂交汇处。②降轨数据显示,在断层区域视线向（LOS）形变量最小约-0.55m（远离卫星）,最大约0.68m（靠近卫星）;升轨数据显示,在断层区域视线向（LOS）形变量最小约-0.49m（远离卫星）,最大约0.42m（靠近卫星）。③对中国地震局发布的门源6.9级地震烈度图和本研究获取的地震形变图进行叠加分析,可以看出二者吻合度较高,地表有较明显形变所涉及区域约0.4万km²。④运用降轨InSAR数据反演得出地下最大位错量约3.29m,深度4.75km,在近地表位错破裂长度可达30km,地表有明显破裂的区域长约25km,与中国地震局科考工作每日情况的结果基本一致。     

高频GNSS形变波的震相识别：模拟实验与实例分析

高频GNSS震时形变波震相及识别是GNSS地震学的重要内容.在实时数据处理基础上,本文利用振动台的高频GNSS观测实验,并结合近期部分大震的高频GNSS形变波震相特征进行研究.数据处理结果表明,实时处理与事后处理的精度在同一量级,且与采样率无关.通过与同址观测强震仪和地震计记录的对比及特定震相的频谱分析,发现高频GNSS可完整记录P波、S波、Love波及Rayleigh波震相,影响震相记录的主要因素是GNSS定位精度与震级,而仅当震中距很小时,采样率将产生一定影响.研究结果得出：基于地震波传播规律,利用高频GNSS台阵记录的形变波空间分段特征,结合震相运动轨迹及其他地震波记录,可实现实时高频GNSS形变波的震相识别.     

中国大陆地壳形变GNSS站网简述及数据产品应用现状

自20世纪80年代中期以来,GNSS技术在高精度地壳运动观测与构造形变研究中取得了丰硕的成果,为大地测量、地球动力学研究和防震减灾等诸多领域的业务深化和应用拓展提供了强大的技术支撑。本文在回顾中国大陆地壳形变GNSS站网发展历程的基础上,阐述该网络产出的中国大陆长期构造运动速度场、中国大陆应变率场、位移时间序列、基线时间序列和多边形应变时间序列等几类基础产品,分析这些产品在中国大陆构造运动动态趋势和地震预测分析中的应用情况以及所面临的瓶颈问题,最后展望未来GNSS在高精度地壳运动监测应用中的发展方向。以中国大陆构造环境监测网络为基础,大力推进国内海量GNSS观测数据的共享,提升GNSS多系统融合定位精度,将产出更为精细的科学产品,更好地服务于中国大陆地壳运动和地震预测分析等研究。     

INTERNATIONAL RESEARCH AND TRAINING CENTER ON EROSION AND SEDIMENTATION(IRTCES)

正Director:Shangfu Kuang,China Vice-directors:Chunhong Hu,China Duihu Ning,China Guangquan Liu,China The International Research and Training Center on Erosion and Sedimentation(IRTCES)was jointly set up by the Government of China and UNESCO on July 21,1984.It aims at the promotion of international exchange of knowledge and cooperation in the studies of erosion and     

Calendar of events

正~~     

Information for authors

正SCIENCE CHINA Earth Sciences,an academic journal cosponsored by the Chinese Academy of Sciences and the National Natural Science Foundation of China,and published by Science China Press and Springer,is committed to publishing high-quality,original results in both basic and applied research.     

Dynamic process-response model of river channel development

Feedback mechanisms, which operate upstream through drawdown and backwater effects and downstream through sediment discharge are responsible for channel evolution. By combining these mechanisms with channel processes it euables a dynamic process-response model to be developed to simulate the initial evolution of straight gravel-bed channels. When erosion commences on a land surface, sediment entrained in the headwater reach by hydraulic action is selectively transported, deposited and reworked. This produces a damped oscillation between degradation and aggradation as the channel and valley respond to spatial and temporal variations in sediment calibre and hydraulic conditions. The initial cut and fill phases are responsible for valley incision and floodplain development while secondary and subsequent activity can produce river terraces. Eventually sediment entrainment in the headwaters declines as slopes are reduced. Subsequent channel evolution is relatively insignificant because it is dependent on local weathering activity producing material that can be transported on declining slopes. Therefore landforms produced during the initial phase of development, when local weathering was non-limiting, dominate the landscape.     

Discussion on the Precise Relocation and Seismo-Tectonics of the Jiujiang-Ruichang Earthquake

Based on relocating the Jiujiang-Ruichang earthquake sequence which occurred on November 26, 2005 in Jiangxi Province with the double-difference （DD） algorithm and master event technique, the paper discusses the focal mechanism of the main shock （MsS.7） and the probable seismo-tectonics. The precise relocation results indicate that the average horizontal error is 0.31kin in a EW direction and 0.40kin in a NS direction, and the average depth error is 0.48kin. The focal depths vary from 8kin to 14kin, with the predominant distribution at 10kin - 12kin. The epicenter of the main shock is relocated to be 29.69^oN, 115.74^oE and the focal depth is about 10.Skin. Combining the predominant distribution of the earthquake sequence, the focal mechanism of the main shock and the tectonic conditions of N-E- and NW-strike faults growth in the seismic region, we infer that the main shock of the earthquake sequence was caused by a NW striking buried fault in the Rnichang basin. The nature of seismic faults needs to be further explored.     

Hydrochemical and bacteriological features of the groundwater: southern border of the Rharb basin (Morocco) / Caractérisation hydrochimique et bactériologique des eaux souterraines: bordure méridionale du bassin du Rharb (Maroc)

Abstract

The western reservoirs represent the principal groundwater system in Morocco. Demographic, industrial and agricultural developments during the last decade have markedly altered groundwater quality. The Mamora coastal aquifer system is among the Atlantic systems which are most heavily threatened by pollution. Agricultural and industrial activities, and rapid urban growth contribute to the pollution of the groundwater. Contamination transport is facilitated by a high permeability of the aquifer formations. In order to assess the actual groundwater quality of the Mamora aquifer and to understand the influence of the factors generating the pollution, an extensive multidisciplinary research programme is in progress, with hydrochemistry and microbiology playing essential roles. The present paper concerns the spatial distribution of physico-chemical parameters in the groundwater, subjected to domestic, industrial and agricultural pollution. Fifty-seven samples were analysed for several parameters (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, Cl^?, SO₄ ^2?, HCO₃ ^?, NO₃ ^?, pH, electrical conductivity and temperature). The microbiological analysis of 143 samples reveals the presence of four kinds of indicator bacteria in the groundwater resources: faecal Streptococci, faecal coliform, Escherichia coli and Clostridium. The physico-chemical results and bacteriological monitoring show that the nitrate and bacteria concentrations exceed the maximum admissible levels, notably around pumping stations in the sectors of Sidi Taibi, Sidi Ahmed Taleb and Aïn Sbaâ. Contamination is generated by uncontrolled anthropogenic activities and accentuated by the high intrinsic vulnerability of the aquifer system. Several parameters appeared to exceed admissibility standards. Measures are recommended to prevent groundwater pollution in the region.     

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