川滇菱形块体东边界库仑应力演化及强震发生概率估算

本研究基于分层黏弹介质模型,考虑强震或大地震同震位错、震后黏滞松弛及主断层段震间构造应力加载三方面效应,给出1480年以来,川滇菱形块体东边界鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带共20个断层段由三方面效应引起的累积库仑应力变化随时间的演化,分析强震间相互作用和强震发生的应力累积背景,定性分析各断层段的地震危险性.同时,分别采用现今台网地震目录和川滇菱形块体东边界各断层段强震复发间隔两种资料,定量计算2030年各断层段的强震发生概率;并基于摩擦本构理论,将周边强震引起的库仑应力变化量作为应力扰动,修正强震发生概率的计算结果.各断层段累积库仑应力演化的结果表明,鲜水河断裂带中部八美段、色拉哈段及南部磨西段、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带北部巧家-东川段和南部建水段的累积库仑应力显著增加.修正的强震发生概率计算结果显示,鲜水河断裂带中部八美-色拉哈-康定一带、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带南部华宁-建水一带强震发生概率较高,地震危险性值得关注.本研究基于库仑应力演化计算定性分析强震危险性的同时,基于摩擦本构律理论,结合地震引起的应力扰动和强震发生背景,定量计算修正的强震发生概率,为川滇菱形块体东边界强震危险地点及中长期发震紧迫程度判定提供方法和依据.     

断层面上库仑破裂应力变化的相关研究进展

地震的孕育、发生和震后调整被认为是震源区及其邻区的应变积累释放过程.地震引起的静态库仑应力变化可有力地解释余震分布、强震序列等地震观测,并为探索地震发生机制和地震预测提供新的线索.地震学家们多采用弹性位错模型计算同震位错引起的库仑应力变化,以研究余震分布及地震间相互作用;随着流变学的发展,粘弹模型因可以很好的解释大量震后形变观测而被广泛用于断层面上的震后应力调整研究;此外,构造应力加载作用在更长时间尺度上造成断层面的应力积累,基于负位错模型计算震间库仑应力变化为又一研究内容.本文从同震、震后、震间库仑应力变化的角度提炼出断层面上库仑破裂应力变化的大量研究成果,介绍了库仑应力变化的基本计算原理及引起断层面上库仑应力变化的主要原因,论述了通过库仑应力演化来研究地震活动的方法和应用,进一步讨论断层面上库仑应力演化研究存在的问题和近期的进展.     

从断层相互作用研究华北地区未来的地震危险性

从应力释放角度研究断层相互作用,采用合应力描述已发震断层对相邻活断层稳定性的影响。研究认为,合应力为正的地区,未来发震的可能性增大;反之,发震的可能性减小。对华北地区１９６６￣１９７７年发生的１４次６级以上地震进行了预测效能检验。结果表明,合应力为正值的地区与后继强震的相关达７５％。将研究结果应用于华北地区给出了该地区２００５年前可能发生强震的危险区,为中长期地震预报提供依据。     

断层的大地震复发概率研究

本文以布朗过程时间物理模型为基础,以地震孕育过程为研究主线,计算了我国大陆地区主要活动断层在不同预测时段内的强震复发概率,进而对断层的地震危险性进行了研究。结果表明：鲜水河断裂带、阿尔金断裂带、东昆仑断裂带、小江断裂带这4条断层的强震复发概率值显著高于其他断裂带,反映了这些断层所处地区的应力积累水平高于其他地区,应属于未来可能复发强震的危险地带。     

巴颜喀拉块体东南缘应力演化及鲁甸地震自发破裂模拟研究

巴颜喀拉块体活动导致的昆仑—汶川地震系列,是目前中国大陆唯一一组7级以上地震序列,未来几年该块体仍是发生7级地震的主体地区。巴颜喀拉块体东缘从走滑运动向逆冲运动转换的构造动力学性质使得活动块体两个相邻边界带存在大地震序列的关联性。研究表明近期逐渐加速的块体东边界强震序列是北边界强震活动的响应,巴颜喀拉块体南边界的鲜水河断裂带同样以左旋走滑的方式向东边界挤压,但巴颜喀拉块体东南缘地震呈现以下两个特点,一是强震大都发生在巴颜喀拉块体东边界断裂带,东边界强震序列呈现加速状态;二是南边界鲜水河断裂带在1973年炉霍7.6级地震后,已有40多年没有发生7级以上地震,鲜有6.5级以上强震,在此次地震序列中表现出一种大震缺失的状态。因此,巴颜喀拉块体东南缘主要断裂带的地震危险性值得关注和研究。同震库仑破裂应力及震后粘弹性松弛在解释余震序列分布,分析强震序列相互作用关系及未来地震危险性分析等方面发挥了重要的作用。比如汶川地震之后,一些研究者利用弹性位错模型计算了汶川地震的同震库仑破裂应力变化,并对龙门山区域未来的地震危险性进行了估计。一些研究者分别计算了汶川地震和芦山地震后周边断层的同震库仑应力变化,以及汶川地震和芦山地震引起的同震和震后粘弹性松弛应力场变化,得到了汶川地震可能有效地促进了芦山地震的发生的结论。在应力演化过程中,震间构造应力加载对强震危险性的作用也非常重要,目前比较流行的计算这部分应力积累的做法是采用"负位错"的理论进行计算,这一方法虽然简洁,但假设了断层是完全闭锁的,可能会造成一定误差。本文拟以巴颜喀拉块体区域构造活动作为三维有限元模型的边界约束,综合研究区域介质速度、密度结构最新反演结果计算介质的弹性材料参数,从初始应力场出发模拟在构造应力和重力作用下的现今背景应力场,计算强震序列引起的区域内断裂带震前、震间、震后的应力演化,获得更为准确可靠的应力场结果。利用速率-状态关系计算库仑应力变化对研究区域背景地震发生率的影响,利用泊松概率过程计算研究区域在汶川地震和芦山地震震后未来10年6级以上强震的发震概率及研究区域主要断裂带的6级以上强震发震概率。除以上述准动力学的方法研究巴颜喀拉块体东南缘应力演化及地震危险性,本文还以鲁甸地震为例,研究鲁甸地震从成核区开始破裂,然后扩展直至终止的自发破裂动力学过程,探索影响地震自发破裂位错的主要因素。研究内容:(1)建立巴颜喀拉块体东南缘三维粘弹性有限元模型。(2)模拟巴颜喀拉块体东南缘主要断裂带上1900年以来7级以上强震序列的应力演化过程,并对强震序列对芦山地震的触发作用进行了研究,对比库仑应力场及等效应力场演化结果与背景地震活动的关系。(3)应用速率-状态关系研究库仑破裂应力对汶川地震、芦山地震震后研究区域的地震发生率的影响,应用泊松过程给出研究区域主要断层未来的强震发生概率。(4)应用可以描述断层摩擦机制的FAULTS有限元软件对芦山地震断层错动方式,初始破裂点进行了模拟,研究了汶川地震后,断层强度的变化对芦山地震的影响。(5)应用曲线有限差分方法建立鲁甸地震非平面断层自发破裂模型,模拟鲁甸地震在包谷垴—小河断裂上的自发破裂过程,分析影响鲁甸地震自发破裂过程的主要因素。本文的创新点:(1)以三维速度、密度反演结果建立能反映更真实地下介质的三维粘弹性有限元模型;(2)从初始应力场出发,进行数十万年的应力场演化模拟直至获得与现今构造应力场更为吻合的背景应力场用于地震序列模拟;(3)采用泊松概率模型计算地震发生概率时直接基于三维粘弹性有限元模型得到的库仑应力结果,充分考虑了同震、震间和震后效应的影响。同时,在考虑背景地震发生率时采用了更全面完整的地震目录,这可能使得对未来地震危险性的估计更准;(4)对鲁甸地震自发破裂过程进行了动力学模拟,将震间应力积累过程与同震地震破裂过程的模拟结合起来。     

断层的大地震复发概率研究

本文以布朗过程时间物理模型为基础, 以地震孕育过程为研究主线, 计算了中国大陆地区主要活动断层在不同预测时段内的强震复发概率, 进而对断层的地震危险性进行了研究。 结果表明: 鲜水河断裂带、 阿尔金断裂带、 东昆仑断裂带、 小江断裂带这4条断层的强震复发概率值显著高于其他断裂带, 反映了这些断层所处地区的应力积累水平高于其他地区, 应属于未来可能复发强震的危险地带。     

川西及邻近地区地震活动性模拟和断层间相互作用研究

本研究采用基于库仑破裂准则的地震活动性准静态模型,模拟计算了川西地区长达10000年的理论地震目录,通过对理论地震目录的分析发现川西地区M_s≥7.0强震在时间上表现出很强的随机性,与平均地震发生率为1/22.0年^－1（≈0.0454年^－1）的Poisson过程很相近, Poisson模型可能是川西地区开展长期（数10年）地震危险性计算中较为合适的模型.而单一断层M_s≥7.0强震的时间间隔分布与Poisson过程存在很大的差异,用Poisson模型估计单一构造上长期地震危险性可能是不合适的.通过分析模拟产生的长时间理论地震目录,逐一给出了川西地区主要断层的M_s≥7.0强震的时间间隔分布与平均M_s≥7.0强震的复现时间,并讨论了主要断层间强震活动的相互关联,计算出了强震在各断层间的转移概率.定量计算了研究区一断层的破裂产生的库仑应力在研究区其他断层面上的投影.从而为研究断层间的相互作用,研究一断层发生强震对其他断层发生强震危险性的影响提供了依据.本文为开展区域地震危险性分析研究提出了新的思想和途径.     

利用非线性摩擦有限元方法计算大凉山次级块体及其周边地区地震危险性

大部分地震是在复杂的物性条件下,应力不均匀加载作用下断层活动的结果,还受到断层结构和断层相互作用的影响,导致地震中长期预测研究中常用的"地震空区"理论出现误差。断层的摩擦行为可以体现断层的不均匀破裂过程,文中尝试将非线性摩擦有限元方法应用到区域地震危险性评价中,模拟计算了大凉山次级块体及周边地区主要断层的摩擦行为,将断层节点破裂与7级以上历史地震的时空演化进行对比。结果表明,模拟所得的断层破裂与历史地震对应较好,且在地震震级、地震破裂顺序上都有良好表现。模拟结果还显示,小江断裂和则木河断裂有可能是后续地震危险性较强的地区,在更长的时间内,大凉山断裂和安宁河断裂具有发生中等强度地震的可能,鲜水河断裂的北段可能发生较大地震。     

基于地震活动性资料估计鄂尔多斯块体周缘构造断层面倾角

本文以鄂尔多斯地区为研究对象,探讨了基于地震参数的鄂尔多斯周缘构造几何产状的研究方法.首先,以全国活动构造图为基础,结合地震活动性,确定了鄂尔多斯地区的地表活动构造分布图.其次,对这些活动断裂截取剖面,通过地震震源分布,运用最大似然估计法确定断层面的倾角.最后,结合震源机制解以及地质资料验证了所估计的倾角的可靠性.期望本文建立的鄂尔多斯地区断层几何模型,能为基于GPS观测开展该地区断层滑动速率反演、强震发震构造及强震危险性预测模拟等提供基础.     

GNSS在中国大陆的地震预测应用研究进展与展望

GNSS技术的快速发展为地震预测研究提供了前所未有的大尺度、高精度的观测结果,为强震变形模型的发展提供了可靠的观测约束。本文针对GNSS技术在中国大陆地震预测中的应用,系统梳理了断裂带滑动特征描述、变形场动态演化解析、应变集中过程识别、潜在震源危险程度判断等方面的研究进展。通过典型震例总结了GNSS资料在长、中、短临不同的地震预测阶段的应用。针对地震中长期预测,基于构造动力过程给出了强震危险性时空逼近的科学思路,即“板块边界动力作用—大-中尺度动态形变场—应力应变增强/集中区—孕震危险段中短期危险性的时空逼近”的过程。在此基础上,针对GNSS监测能力提升、地震孕育过程相关的多尺度地壳形变动态信息获取、GNSS多参量动力学模型构建及产出等问题进行了讨论和发展展望。总体而言,GNSS技术的应用显著增强了我国地震预测的地壳形变观测基础支撑,丰富了对大陆地震孕育发生物理过程的科学认识,推动了大陆地震预测科学思路和预测方法的发展,并促进了地震预测由经验预测向物理预测的拓展。     

Dynamic pattern characteristics of fault deformation and gravity field in the development process of Yongdeng M S=5.8 earthquake

In this paper, the fault deformation abnormality, dynamic evolution features of gravity and vertical deformation field in the seismogenic process of the Yongdeng, Gansu Province earthquake on July 22, 1995 are studied primarily. There appeared α-β-γ tri-stage anomaly at three sites near the epicenter, and there appeared anomalies of step and sudden jump at more than 10 sites in outer region since 1993. The high value area before shock, coseismic effect and process of recovery aftershock were monitored by portable gravity data. Data reflects the changing process of fault movement from the quasi-linear to the nonlinear in the near source region during seismogenic development of the Yongdeng earthquake and evolution of gravity field from heterogeneity of seismogenic term to quasi-homogeneity of postseismic term. There exists close relationship between strong earthquake and dynamic evolution of regional stress-strain field. Considering all above, the experience and lessons in this medium-short term prediction test are summarized.     

历史大地震破裂区地震危险性的地震活动性定量分析——以南北地震带中北段为例

尽管地震空区理论在中长期地震预测中起着重要的作用,但大地震复发在时间上的丛集或非线性行为使得在中长期地震预测研究中依然需要同时考虑非地震空区的、历史地震破裂区的潜在大地震危险性。为了探索能基于观测资料分析的、鉴别历史地震破裂区(包括历史、史前地震破裂的地震空区)大地震复发危险性的技术方法,在南北地震带中北段挑选出8个具有不同离逝时间的历史大地震破裂区,分析这些破裂区现代地震活动性的量化特征,以初步探索判定潜在大地震危险性紧迫程度的地震活动性方法。结果表明,反映地震序列衰减状态的p值和反映地震活动率的a值与这些历史破裂区最晚大地震的离逝时间有较好的对应关系,但也有部分破裂区可能由于复杂的断层结构与运动性质,对应关系并不明确;反映构造应力积累状况的b值则难于反映离逝时间演化阶段的信息。b值的时间扫描结果显示,大部分历史破裂区的b值随时间演化平稳,但1879年甘肃武都8级地震破裂区的b值则表现为明显的涨落,并存在持续20年的降低趋势。对比分析认为,1933年四川茂县7.5级、1976年四川松潘—平武两次7.2级地震破裂区目前仍处于序列衰减期,不具备再次发生7级以上地震的背景;公元842年迭部7级地震破裂区北缘低b值的玛曲段比迭部段更具危险性;1879年武都8级地震破裂区的b值持续降低也可能反映该区处于新的一轮孕震期。     

福建第四纪活断裂岩石显微构造特征与孕震标志研究

在福建第四纪活断裂调查研究基础上,进一步详细观察活动断裂面的擦痕、阶步、断层泥、蚀变程度的对比,并采集断面岩石切片,作显微构造观察,结合宏观断裂特征、震源机制解、地震破裂形迹,探讨宏、微观地震断裂破裂力学特性,试图为本区强震的中长期预测提供新的标志.     

青藏块体北缘跨断层测量资料宏观分析

本文在系统整理青藏块体北缘跨断层测量资料的基础上，进行了形变类型的划分，探讨了不同类型形变所反映的断层运动性能。     

老虎山断裂带的分段性研究

本文分析了老虎山断裂的基本特征，在此基础上运用活断层的自然分段、几何学特征分段、运动学分段及破裂分段等分段原则，对老虎山断裂带进行了分段研究，其中着重研究了破裂分段问题。老虎山断裂带可以分成４段，从东到西依次为喜集水段、老虎山段、草峡段和黑马圈河段。对断裂分段的研究可以为地震的中长期预报提供重要依据。     

GPS水平形变面应变率梯度与强震危险区关系探讨

全球定位系统(GPS)观测和信息处理技术的发展, 为获取高精度地壳水平运动和相关的应用研究提供了良好的基础． 应用中国地壳运动观测网络中心提供的1999—2007年GPS水平形变速率观测结果, 研究了地壳水平形变面应变率梯度与强震发生的关系, 探索了地震中长期预测对强震危险区的判识方法． 结果表明, 中国大陆2001—2011年发生的大部分M_S6.8以上强震, 地震地点均位于面应变梯度高-低值过渡区与块体边界带相交汇的部位; GPS面应变率梯度可以作为中长期强震危险区判识的一种方法, 与最大剪应变率分布相比, 缩小了强震孕育地点的判识范围． 文章最后给出了中国大陆地区未来10年或稍长时间的强震危险区.      

Seismic characteristics near the epicenter of the 1303 Hongtong M=8 earthquake, Shanxi Province and its implication

Introduction A great earthquake occurred on Sept. 25 of 1303 (Seventh of Dade, Yuan Dynasty) around Zhaocheng and Hongtong in Shanxi Province. The great earthquake is a very famous one, which is affirmed as the first earthquake with magnitude 8 in Chinese history. The catastrophes took place; meanwhile, huge archives of the disaster were recorded. According to these disaster recordings, the first isoseismal map in China was delineated, which provide us with abundant information of intensi…     

微震研究与应用进展

随着地震观测台站密度的不断增加以及地震检测技术的快速发展,微震研究受到了地震学界的广泛关注。与发震周期较长的大地震相比,微震复发周期短、发生频次高,可以获得更高分辨率的地壳内部介质物性和应力状态等变化信息。微震在许多领域具有广泛的应用,如研究断层几何形态、前震与地震成核的关系、余震时空演化特征及余震触发机理、远程动态触发现象、重复地震、诱发地震以及非火山震颤信号的检测等。高精度的微震定位结果可以揭示断裂带的精细几何形态和深部活动过程,促进对断层特性和地震物理过程的深入认识。本文简要总结了国内外微震研究的主要进展,包括微震检测的主要方法和微震在多个领域的研究实例,并对微震在地震科学中的应用前景进行了展望。     

加勒比板块多学科研究综述及其对地震预测的启示

2010年1月12日海地M_W7.0地震打破了Enriquillo断层近240余年的地震平静期, 可能意味着加勒比地区新的活跃周期的到来。 本文通过收集该地区地质构造演化、 地球物理场、 发震构造、 震源物理、 运动学特征及应力场演化等方面的研究成果, 分析由于海地地震的发生所带来的区域地震危险性等相关认识的改变。 通过对多学科资料的梳理, 分析利用多学科研究成果开展加勒比地区地震危险性分析的基本思路, 以期为未来的中国大陆区域动力学模型构建、 地震预测预报研究提供基础参考。     

断裂活动的平行消减作用

依据断裂活动时代，滑动速率，破裂位移，强震复发期和地震释放能量等要素，通过一些典型实例证明，断裂活动的平行消减作用具有普遍意义，讨论了与断裂活动平行消减作用有关几个问题，本的研究成果对确定断裂活动力源，认识断裂和地质活动规律以及地震预报和地震危险性分析重要意义。