汶川地震同震形变场对川滇地区主要活动断裂地震发生趋势的影响

以所建立的川滇地区主要活动块体及其周边断裂带的模型和前期利用GPS及水准资料反演所得到的断裂带长期运动速率作为基础,将汶川地震引起的同震错动量加入到三维断裂几何模型中,计算出汶川地震大范围的同震形变场,然后基于该同震形变场和活动断裂三维几何模型反演了各条断裂对该同震形变场的反映,并通过与各断裂带长期运动速率对比,得到了汶川地震对川滇地区各主要活动断裂带发震趋势的影响．结果表明,在汶川地震引起的同震形变场作用下,在川滇交界东部地区,龙门山断裂带南西段地震危险性提前了305a,鲜水河断裂带南东段大致提前了19a,安宁河断裂带和则木河断裂带分别提前了21a和12a,大凉山断裂带北段和南段分别提前了9.1a和18a,马边断裂带的地震危险性则提前了51a;对川滇交界西部的丽江——小金河断裂带南西段、怒江断裂带、龙陵——澜沧断裂带、南汀河断裂带、中甸断裂带等断裂带地震的能量积累也有促进作用;相反在鲜水河断裂带北西段、小江断裂带等历史地震频发的断裂带上,地震危险性具有一定的减速作用．      

川滇地区现今地壳形变及其与强震时空分布的相关性研究

本文通过分析80年代以来的川滇地区跨断层形变测量资料、区域垂直形变测量资料及部分大区域GPS测量资料，认为该时间域内川滇地区地壳形变处于相对弱状态，并直接导致了自1981年道孚6．9级地震后至今川滇地区6级以上地震基本上未沿主边界断裂展布，且具有准顺时针旋转迁移的分布特征。基于此，认为未来几年内川滇地区地震危险性预测研究的重点应是川滇地区中部。最后根据现今地壳形变测量资料和地震分布特征提出了川滇地区活动地块时段性划分的概念，并给出了初步的划分结果。     

基于多学科物理观测的地震概率预测方法在川滇地区的应用

川滇地区是我国地震灾害最为严重的地区之一,地震灾害评估对该地区的防震减灾具有重要意义,概率地震危险性分析是量化地震危险性的有效手段.这一方法要求使用可获得的最佳资料来计算地震的长期发生率.通过对比美国加州地区与我国川滇地区积累的资料发现,目前川滇地区的资料积累水平与加州地区正在使用的第三版加州地震破裂预测模型（UCERF3）的要求还有差距,但已可进行多学科综合地震概率计算.通过收集川滇地区地震地质、大地测量和测震学等资料,计算了川滇菱形块体及周边地区不同震级地震的长期发生率,在此基础上给出了未来30年泊松与非泊松分布下峰值地表加速度超越概率的分布.结果显示,在目标峰值加速度较低时,鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带、小江断裂带、红河断裂带和小金河断裂带等川滇菱形块体主要边界带均具有较高的超越概率;在目标峰值加速度较高时,川滇菱形块体东边界的鲜水河断裂带、小江断裂带北段和南段以及莲峰—昭通断裂带仍具有较高的超越概率,但其中安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带中段概率相对较低.最后通过将本研究的结果与前人结果对比,讨论了结果异同的原因.     

川滇地区现代地壳运动速度场和活动块体模型研究

通过分析中国地壳运动观测网络的GPS数据得到川滇地区地壳水平运动速度场 ,由此划分活动块体并分析其运动特征。结果表明 :相对欧亚板块 ,滇中、雅江和中甸次级块体的顺时针转动速率分别为 0 37°± 0 16°/Ma ,0 84°± 0 39°/Ma和 0 90°± 0 39°/Ma ,造成块体间跨木里弧形断裂带约 3mm/a的SN向挤压、丽江 -大理断裂带约 4mm/a的EW向拉张和理塘断裂带约 6mm/a的近EW向拉张。鲜水河断裂带左旋走滑速率 8～ 10mm/a ,安宁河 -则木河 -小江断裂带左旋走滑 5～6mm/a。龙门山断裂带没有明显的地壳消减 ,而断裂带西北约 15 0km处有一形变速度阶跃带 ,右旋走滑速率 4～ 5mm/a。阶跃带两侧的岷山块体和阿坝地区逆时针转动速率分别为 0 13°± 0 0 8°/Ma和0 5 3°± 0 19°/Ma。鲜水河 -小江断裂带以南、以西地区 ,青藏高原物质的E向挤出和重力滑塌造成川滇块体东移 ,在东部相对稳定的华南地块的阻挡下 ,川滇块体沿鲜水河 -小江断裂带由东转向南运动 ,从而引起川滇块体内部各次级块体的顺时针转动     

汶川M_S8.0地震前后川滇地区地壳水平形变动态变化初探

利用中国地壳运动观测网络和中国大陆构造环境监测网络GPS区域网观测资料,解算川滇地区1999—2007年、2009—2011年相对欧亚板块的水平速度场,并借助连续应变模型获得了川滇地区应变率场。通过分析汶川地震前后地壳水平运动速度场和应变率场的动态变化,得到:(1)水平相对运动与主应变场分布反映出在巴彦喀拉地块的东向推挤与华南地块的强烈阻挡下,龙门山断裂带长期的应力应变积累并突然释放导致了汶川大地震的发生;(2)发生大地震的龙门山断裂带在地震前应变量值并不显著,处于应变亏损状态,应变高值区主要集中在川滇菱形块体的东边界与北边界;(3)大地震的发生导致震源区及其周边应力应变剧烈调整,龙门山断裂带中南段显示出明显的应变增强态势,一定程度上反映了2013年芦山7.0地震发生前的应变背景累积信息。     

汶川8.0级地震前区域地壳运动与应变场动态特征

利用中国地壳运动观测网络GPS资料, 通过获取水平相对运动、 水平应变场分布变化等, 研究了汶川8.0级地震前的区域水平运动与应变率场变化, 以及大尺度地壳运动动态特征等。 研究结果表明, 发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带, 由于受到其西侧巴颜喀拉地块向东运动的构造动力作用, 处于缓慢的应变积累状态。 在汶川地震前龙门山断裂带相对华南地块的差异运动小于GPS观测误差。 川滇地区应变场图像显示2004-2007年面应变率负值最高区出现在汶川8.0级地震震中区及其附近, 可能反应了局部挤压增强。 GPS基准站资料反映的大尺度北东向地壳缩短的相对运动增强, 也形成了促进龙门山断裂带发生大破裂的区域构造动力增强的背景条件。     

使用时间—震级可预报模式评估川滇地块边界的分段强震危险性

根据时间—震级可预报模式研究川滇地块边界断裂系统的地震复发规律,利用历史地震记录和断层滑动速率资料得到了相应的时间可预报统计模型和震级可预报统计模型,并对川滇地块边界断裂带8个震源段在未来10年内的强震复发危险性进行概率评估。计算结果表明,综合危险率K值最高的3个震源段依次为小江断裂带(S5段)、红河、曲江、石屏断裂带(S6段)和安宁河—则木河以及大凉山断裂带(S3段),计算得到这些断裂带下次发生地震的震级分别为7.4、7.1和7.1级;其中S5、S3段发震位置位于南东边界,S6段位于南西边界,表明未来10年内川滇地块南部边界发震的危险性高于北部边界;预期的下次发生的最高震级地震位于南东边界。     

3·11日本大地震对中国东北部地区地壳形变态势的影响

以中国东北部地区的GPS观测资料为基础,研究了2011年3月11日日本东部MW9.0大地震对中国东北部地区的地壳形变场状态、活动构造的运动方式及地震危险性态势的影响。结果表明,该地震所引起的同震地壳应变场与研究区域长期地壳应变率场相对比,两者在主应变方向和大小等方面,整体上并无明显的一致性。该地震主要影响了中国东北区域应变积累水平,同震位移在瞬间所产生的应变,相当于该区域约12.7a的长期积累。而在东北以外的其他区域,同震应变对背景应变场的影响并不明显。基于同震应变以及背景应变场,选取了4个重要的活动断裂区段,利用一系列跨断裂连续GPS基线端点相对位置的时间变化序列进行分析,发现该地震使郯庐断裂北段发生了明显的左旋错动和拉张运动,且震后的变化趋势反映着轻微的继续左旋和拉张;而对于郯庐断裂的中段,该地震并没有产生明显的错动和拉张,仅使其震后的右旋运动速率有轻微的加快;对于华北地区的张家口-蓬莱断裂带,虽然在地震后约1a时期内表现为右旋挤压运动,但随后则快速回归到原有的左旋拉张运动,反映出这次地震的发生使该断裂的应力积累首先得到短暂的释放,随后区域应力又回归到原有水平;太行山山前断裂带的运动态势未受这次地震的显著影响,因而推断出此次地震的影响范围并未波及到山西地堑系。总体而言,3·11日本大地震的发生,使中国东北部区域的地壳应变积累和应力水平有所缓解,因此,在某种程度上缓解了区域的地震危险性。     

渭河盆地及邻区现今地壳形变及构造特征研究

基于2009—2014年渭河盆地及邻区GPS资料,利用Shen提出的连续形变场与应变场计算方法,获得渭河盆地及邻区的水平形变场及应变率场,结合构造地质、地震目录等资料对渭河盆地及邻区的现今地壳形变及构造特征进行研究,并得到如下结论:(1)鄂尔多斯地块南缘西段和东段GPS形变场变化差异明显,六盘山—陇县—宝鸡断裂带形变场以挤压变形为主,渭河盆地中部西安—咸阳地区的形变场呈现EW向挤压、SN向拉张特征;(2)主应变率、剪应变率、面应变率变化明显的区域位于鄂尔多斯地块西南缘的六盘山—陇县—宝鸡断裂带、渭河盆地中部的长安—临潼断裂与渭南塬前断裂以及韩城断裂与双泉—临猗断裂附近;(3)未来需要警惕六盘山—陇县—宝鸡断裂带、长安—临潼断裂与渭南塬前断裂以及韩城断裂与双泉—临猗断裂附近的地震危险性。     

川滇地区壳幔地震各向异性研究进展

根据川滇地区已有的地震各向异性研究结果,利用体波、面波资料的结果,分析川滇地区不同构造尺度、不同深度的地震各向异性特征。对比不同方法研究川滇地区介质各向异性的特点,探讨了该地区的介质连续性及壳幔耦合状态。分析认为,地壳上地幔各向异性的差异表明,川滇地区具有复杂的地壳及上地幔形变机制。因此,对于川滇地区壳幔地震各向异性的深入理解,需在理论上和高密度数据资料基础上加强量化分析和综合研究。     

Preliminary analysis of earthquake probability based on the synthetic seismic catalog

The analysis of seismic hazards relies on the statistical analysis of historical seismic data and the instrumental seismic catalog to obtain the regional earthquake recurrence interval and earthquake probability. The accuracy of analysis thus depends strongly on the completeness of the seismic data used. However, available seismic catalogs are too short or incomplete for the reliable analysis of the statistical characteristics of earthquakes. If a long-term synthetic seismic catalog can be generated using a physics-based numerical simulation, and the simulation results match the crustal deformation, seismicity, and other observations,then such a synthetic catalog helps us to further understand the characteristics of seismic activity and analyze the regional seismic hazard. In this paper, taking the northeastern Tibetan Plateau as a case study, we establish a three-dimensional visco-elastoplastic finite-element model to simulate earthquake cycles and the spatiotemporal evolution of earthquakes on the model fault system and obtain a seismic catalog on a time scale of tens of thousands of years. On the basis that the model satisfies the regional geodynamics of the northeastern Tibetan Plateau, we analyze seismicity on the northeastern Tibetan Plateau using the simulated synthetic earthquake catalog. The characteristics of earthquake recurrence at different locations and different magnitudes, and the long-term average probability of earthquake occurrence within the fault system on the northeastern Tibetan plateau are studied. The results are a reference for regional seismic hazard assessment and provide a basis for the physics-based numerical prediction of earthquakes.     

Assessment of strong earthquake risk in the Chinese mainland from 2021 to 2030

The long-term earthquake prediction from 2021 to 2030 is carried out by researching the active tectonic block boundary zones in the Chinese mainland. Based on the strong earthquake recurrence model, the cumulative probability of each target fault in the next 10 years is given by the recurrence period and elapsed time of each fault, which are adopted from relevant studies such as seismological geology, geodesy, and historical earthquake records. Based on the long-term predictions of large earthquakes throughout the world, this paper proposes a comprehensive judgment scheme based on the fault segments with the seismic gap, motion strongly locked, sparse small-moderate earthquakes, and apparent Coulomb stress increase. This paper presents a comprehensive analysis of the relative risk for strong earthquakes that may occur in the coming 10 years on the major faults in the active tectonic block boundary zones in the Chinese mainland. The present loading rate of each fault is first constrained by geodetic observations; the cumulative displacement of each fault is then estimated by the elapsed time since the most recent strong earthquake.     

Short- and Long-Term Earthquake Forecasts for California and Nevada

We present estimates of future earthquake rate density (probability per unit area, time, and magnitude) on a 0.1-degree grid for a region including California and Nevada, based only on data from past earthquakes. Our long-term forecast is not explicitly time-dependent, but it can be updated at any time to incorporate information from recent earthquakes. The present version, founded on several decades worth of data, is suitable for testing without updating over a five-year period as part of the experiment conducted by the Collaboratory for Study of Earthquake Predictability  (CSEP). The short-term forecast is meant to be updated daily and tested against similar models by CSEP. The short-term forecast includes a fraction of our long-term one plus time-dependent contributions from all previous earthquakes. Those contributions decrease with time according to the Omori law: proportional to the reciprocal of the elapsed time. Both forecasts estimate rate density using a radially symmetric spatial smoothing kernel decreasing approximately as the reciprocal of the square of epicentral distance, weighted according to the magnitude of each past earthquake. We made two versions of both the long- and short-term forecasts, based on the Advanced National Seismic System  (ANSS) and Preliminary Determinations of Epicenters (PDE) catalogs, respectively. The two versions are quite consistent, but for testing purposes we prefer those based on the ANSS catalog since it covers a longer time interval, is complete to a lower magnitude threshold and has more precise locations. Both forecasts apply to shallow earthquakes only (depth 25 km or less) and assume a tapered Gutenberg-Richter magnitude distribution extending to a lower threshold of 4.0.     

Retrospective Forecasting of M ≥ 4.0 Earthquakes in New Zealand

We have applied a variation of the Epidemic Type Aftershock Sequence (ETAS) model, which is a stochastic triggering epidemic model incorporating short-term clustering, to data collected by the New Zealand Seismological Observatory-Wellington (Geonet) for forecasting earthquakes of moderate and large magnitude in the New Zealand region. The model uses earthquake data only, with no explicit use of tectonic, geologic, or geodetic information. In this epidemic-type model every earthquake is regarded, at the same time, as being triggered by previous events and triggering following earthquakes. A maximum likelihood estimate of the model parameters has been performed on the learning period from 1960 to 2005 for earthquakes of magnitude 4.0 and larger. Forecast verification procedures have been carried out in a forward-retrospective way on the January 2006 to April 2008 data set, making use of statistical tools as the log-likelihood ratio, the Relative Operating Characteristics (ROC) diagrams, the Molchan error diagrams, the probability gain and the R-score. These procedures show that the clustering epidemic model achieves a log-likelihood ratio per event of the order of some units, and a probability gain up to several hundred times larger than a time-independent spatially uniform random forecasting hypothesis. The results show also that a significant component of the probability gain is linked to the time-independent spatial distribution of the seismicity used in the model.     

根据截断的G-R模型计算东北地震区震级上限

震级上限是指一个地区可能发生地震的最大震级,其概率意义为发生超过该震级地震的概率几乎为0.在有些地区,由于对其内部的地震构造研究和认识存有局限性,很难根据构造或者地质学的原则来确定震级上限.因此,根据数学模型,采用统计手段,使用地震活动性资料来计算震级上限的估计值是一种可行的方法.本文根据截断的G-R关系模型,采用最大似然计算方法,使用东北地震区的地震目录,计算了东北地震区震级上限,结果表明东北地震区的震级上限应为M_u=7.5左右.计算中我们考虑了不同震级的转换、震级误差的修正以及计算方法的影响.最终结果表明,不论采用何种方案进行计算,东北地震区的震级上限值均始终保持在7.5左右,这说明我们采用本文中方法计算得到的东北地震区的震级上限值是合理可信的,同时也说明在以往的研究中对东北地震区震级上限的估计大都是偏小的.     

下扬子地区与西太平洋俯冲带地震相关性研究及动力学背景探讨

对下扬子地区与琉球岛弧、日本岛弧、喜马拉雅碰撞带的地震活动性特征和不同区块之间地震活动的相关性进行分析．并结合地质构造、岩石圈结构、运动学特征等探讨了下扬子地区中强震发生的动力学背景。研究结果表明：下扬子地块与琉球岛弧带应变释放过程趋势一致;下扬子地区中强震与琉球岛弧带强震相关性较好：受琉球岛弧带发生强震影响,在6-8年时间范围内下扬子地区发生中强震概率较高：从更长远时间来看。下扬子地区中强震和构造应变主要受西太平洋板缘俯冲构造运动影响。     

时间-震级可预报模式在南北地震带分段危险性评估中的应用

为了定量评估南北地震带不同段落的长期地震危险性,引入了时间－震级可预报模式。在详细地震复发行为的基础上,沿南北地震带划分了３９个震源区。利用其中２７个震源的多轮回复发资料初步建立起时间－震级可预报统计模型。计算结果表明,不同震源的地震复发表现出较好的时间可预报行为以及相对较弱的震级可预报行为。以时间可预报模型为基础,对所有震源区未来地震的复发概率进行了估算,同时,用震级可预报模型对未来地震的震级作     

东昆仑断裂带地震复发间隔及地震危险性

东昆仑断裂带是青藏高原东北部一条重要的活动断裂, 构成了巴颜喀拉块体的北边界。 根据阿尼玛卿山两侧滑动速率和历史地震的差异, 将断裂带分为东西两个部分。 滑动速率由西向东递减, 近百年的历史地震产生的破裂基本覆盖了西部和东部的一部分。 随着巴颜喀拉块体周缘强震的持续发生, 作为块体北边界的东昆仑断裂带的地震空区及地震潜势研究变得更加重要。 近些年通过对东昆仑断裂带不同段的研究得到了较多的滑动速率和古地震序列数据, 为评价断裂带未来百年地震危险性提供了有利条件。 利用NB模型中的对数正态分布方法, 得到了东昆仑断裂带在未来100 a的发震概率, 研究表明, 东部(玛曲段)发震概率相对较高, 需要进一步关注。     

华北地区中强震前中小地震活动的动态演化特征研究

应用地震活动加速指数AI算法对华北地区1970年以来M_L≥6.0地震进行了回溯性研究。 利用该方法统计中强震前的中小地震活动频度, 分析结果显示在空间上能够反应出中小震活动频度的异常。 另外, 应用有关地震活动的频度面积S值方法, 对M_L6.0级以上强震前后的中小地震活动在时间分布上进行了研究, 此方法对AI算法的计算结果在时间上给予了支持。 结果表明: AI指数能够量化地给出中强震前中小地震活动的相对增强或减弱程度, 中强震的S值在震前表现为高值或低值异常, 震后下降或上升。 S值的异常点与AI扫描值的异常结果在时空分布上相辅相成。 在地震目录完整的情况下, 中强震震中区及其附近地区震前1 a的中小地震活动与之前3 a、 5 a的活动背景相比, 出现明显的“加速”或“减速”现象。 利用这两个参量的变化, 可为该地区中强震的预测分析提供一定的判定指标。     

On the Relationship Between the Crustal Strain Rate and Seismicity:Detect the Source-Field Relation from the Crustal Strain Field

The relationship between the strain cumulative rate (i.e., the crustal strain rate, or CSR in short) and seismic activity is analyzed to develop a new method to determine risky regions for strong shocks within recent years by the recorded crustal strain field. Seismic activity, especially the recurrence period, is different in different areas. Ding Guoyu (1984) pointed out that, for different seismic regions, the difference in the recurrence period of strong earthquakes is mainly controlled by their difference in the rate of the tectonic movement, which is controlled by the seismogenic environment and the tectonic conditions. The method of determining the risky regions for strong shocks from the gradient of vertical strain rates observed in a geodetic survey is preliminarily tested with the earthquakes in recent years; the results show that this method is effective and useful for earthquake prediction. The relationship between CSR and seismicity in a specific region is studied with strain theories, obse