河西—祁连山中东部地区垂直力源形成机制及其对地震的触发作用

震源机制解和区域垂直形变资料表明，河西－祁连山中东部地区，存在着比较显著的垂直力源。大地电磁测深资料、弹性半无限空间内均匀膨胀球体地面垂直位移的反演表明，该区垂直力源主要起因于上地慢软流层的密度迅速增大和体积膨胀。最后根据断裂力学的观点，以门源６．４级地震立交孕震模式为例，讨论了垂直力源对地震的触发作用。     

单分量地面记录地震波场分离的非线性滤波方法研究

单分量反射地震勘探地面记录的垂直位移分量uz应表示为纵波位移分量uPz和横波位移分量uSz之和.对反射地震数据进行精确处理必须从垂直位移分量uz中分离出独立的纵波位移分量uPz和横波位移分量uSz或者其他的波场分量,例如瑞雷波.现有的地面记录的纵横波分离方法建立在多分量记录基础上,而分离瑞雷波是基于波传播视速度差异的特性,其中隐含了数据观测面是弹性自由边界的假设,这和实际的地面观测条件是有差别的.文中设地面为一非弹性自由边界,利用非弹性自由边界面上的应力条件,给出了从单分量垂直位移记录uz中分离纵波垂直位移分量uPz和横波垂直位移分量uSz的非线性滤波方法.当边界为自由弹性时,该非线性滤波退化为线性视速度滤波.最后讨论了该滤波方法用于反射纵波和频散瑞雷波场分离的可能性.     

1986年门源地震(MS 6.4)过程地形变演化特征及块体模型解析

分析了1986年门源6．4级地震震源周边地区不同尺度跨断层形变在地震过程中的演化特征,依据非连续变形数值分析方法(DDA)模拟了震源破裂过程引起的地表垂直位移速率变化．分析表明,地表跨越断层的剖面形变变化是垂直和水平栽荷共同作用的结果,而垂直力源的影响可能是引起本次地震形变变化的主要因素．这与地质构造分析和震源机制结果是吻合的．     

青藏块体东北缘潜在强震震源研究

依据单一力源模型的基本原理 ,利用青藏块体东北缘多年来水准观测垂直位移资料 ,反演该区 2 0a来中强地震的潜在震源力学参数与未来可能的危险区域 ,得到 :①如果确定所选研究区仅有一个等价强震力源 ,反演的强震力源与实际震中符合度较好 ,这对中强地震地点的预测有一定的参考价值 ;②在青藏块体东北缘6级左右的地震 ,比较合理的可研究范围一般为震源有效半径的 1 0倍 ,对应的等价力源的量级约为 1 0 1 1 N ;③从 1 995～ 2 0 0 0年的分区模拟结果看 ,在祁连的中段存在一个潜在的等价强震力源 (1× 1 0 1 1 N) ;另外 ,在青海与甘肃南部交界处存在一个潜在的等价强震力源 ,该力源深度为 5km ,大小达到 5× 1 0 1 1 N。     

新生代以来玄武岩喷发区与震中迁移始发点—兼论三层模式

1977年文献〔1〕曾经指出，震中迁移始发区往往具有强烈的垂直运动。其基本观点是认为垂直运动强烈地区不仅有大区域水平力源引起的剪应力，而且还有较强的垂直力源引起的剪切应力。这两种力源引起的剪切应力的叠加效果将使该区首先发震，然后促使深部的水平向断层缓慢传播，並触发其它地方发震，形成地震由高处向低处迁移的特点。     

地震前兆形变场研究

假设在均匀弹性介质半空间中，存在一单一力源F^→，通过求解弹性静力学方程，得到地球表面位移解3个分量（u、v、w)的解析表达式。讨论了理论垂直形变场的基本特征。力的大小是决定形变幅度的基本因素，力越大，形变幅度亦越大，反之，则越小。力源深度h越大，形变幅度越小，影响范围越大，反之，形变幅度大，影响范围小。力源倾角为正时（向下），形变中心区下降，倾角为负（向上）时，形变中心区隆起。力的方位角是决定形变场图像形态的重要因素。利用大同地区（1984－1987年）和张北地区（1984－1991年）水准测量资料反演这二个地区震前力学参数，结果表明，力源中心与实际震中位置相差小于40km，力的方位角近于水平，理论形变图与实测形变图基本相似。     

点源位错引起的重力、位势及其梯度变化

本文研究了点源位错引起的重力、位势及其梯度变化，完整地从理论上推证点源位错引起的位势和重力变化；对点源的处理数学简单、物理意义明确，避免了对积分的奇异性估计，使该问题理论上更趋完善．同时，分析了各型位错下空间重力及其梯度变化、地面上的重力变化、重力垂直位移梯度和视重力垂直位移梯度的特征．分析表明:① 点源位错引起的空间重力及其梯度变化随垂直位置变化很小；② 点源位错引起的重力变化比梯度变化大的多，重力梯度变化是不显著的；③ 质量再分布引起的重力变化可达总重力变化的一半左右，且走滑、倾滑垂直位错引起的总重力变化与垂直位移形变场成正负反像分布；④ 重力垂直位移梯度不是常数，对于各型位错具有不同的分布特征；⑤ 点源位错引起的重力垂直位移梯度和视重力垂直位移梯度近似相等．      

断层走滑不均匀性对地面变形的影响

根据塞积群理论导出了走滑断层两端点固定时位移场随位置的不均匀分布解析表示关系,分析和讨论了断层上不同位置的位移场分布特征, 采用新导出的断层滑动不均匀分布公式对地面的水平位移场和垂直位移场进行了数值模拟计算,并与传统的Okada 位错模型在理论和计算结果上进行了对比分析.理论和计算结果分析表明：断层滑动不均匀分布公式是Okada位错模型在一定条件下理论上的扩展,而Okada位错模型是走滑不均匀公式的零阶近似;断层滑动不均匀分布公式与Okada 位错模型计算的地面位移场在走滑方向、垂直于断层走向和垂直于地面方向的近场变形差异最大在50%至65%之间,而最小差异在1%以内.     

邢台地震前地壳形变异常的可能性物理机制

将地壳介质视为麦克斯威尔体 ,运用差分法和三维有限元方法 ,探讨了邢台分层地壳结构模型 （含高速体和低速体及深大断裂 ）中深部断裂加速蠕滑时 ,平均应力、水平最大剪应力和地表面垂直位移随时间演化的特征 ,计算结果表明 :（1 ）在地壳中上部 1 1km处 ,深部断裂的加速蠕滑急剧加速了水平最大剪应力的增加速率 ,可达数百倍 ,深部断裂的加速蠕滑是邢台强地震成核过程的开始 ,可实现地壳下部的能量向地壳中上部快速转移 ;（2 ）深部断裂的加速蠕滑引起的地面垂直位移变化与邢台地震震前的地表面垂直位移变化非常一致 .说明邢台地震震前地壳表面垂直方向的位移不仅与岩石的膨胀有关 ,而且可能与地壳内深部断裂的加速蠕滑密切相关 .     

层状介质中膨胀圆台体震源模型的应力场、应变场及位移场计算

用两层介质中存在的一膨胀圆台体作为模型以便模拟地幔物质上涌孕震的力源模式．计算了层状介质结构条件下结构底部膨胀圆台模拟力源在不同横向、纵向尺度以及不同锥角时的应力场、应变场及位移场的变化．结果表明，介质中及地表附近的应力场、应变场、位移场不仅与上涌力源的几何参数和物理参数有关，而且也受到层状介质结构参数的制约和影响．这种数值模拟不仅为解释上地幔物质向地壳下部侵入的现象提供了一种有意义的方法，而且表明对于考虑地幔物质上涌孕震过程有关的前兆场分布而言，必须认真考虑介质结构不均匀性问题．     

根据地面形变的观测研究1966年邢台地震的震源过程

本文以完整的形式给出拉梅常数不相等情形的半无限弹性介质中任意倾角的矩形滑动断层引起的地震位移场解析表示式。以一些数值结果说明介质的泊松比、断层面的倾角、上界和下界对地面的地震位移场的影响。在比较1966年邢台地震的地形变资料和计算得到的各种走向、倾向、倾角、断层面长度、宽度、震源深度和错距的单个的矩形滑动断层引起的地面位移之后指出,简单的滑动断层错动模式不能同时很好地解释观测到的邢台地震的水平和垂直形变。为了解释观测结果,提出了一个复合的断层模式。这个复合断层模式由六个简单的矩形滑动断层构成。运用网格尝试法,得到了基本上符合观测到的水平和垂直位移场的震源参数。     

基于多卫星平台永久散射体雷达干涉提取三维地表形变速度场

永久散射体雷达干涉(PSI)技术及其应用于区域地表形变监测已成为雷达遥感领域的研究热点之一.使用单一卫星平台所获取的单侧视SAR影像时间序列进行PSI分析,仅能获取沿雷达视线(LOS)方向的一维地表位移信息.本文提出了基于多平台永久散射体雷达干涉提取三维地表形变速度场的模型与算法,其基本策略是:首先针对每一卫星平台的SAR影像时间序列进行PSI分析,并计算各地面目标沿LOS向的位移速度值,然后联合各平台所对应的LOS向位移速度值进行建模,并基于最小二乘方法解算各地面目标的三维位移速度分量.实验选取天津市西北部作为测试区,使用2007—2010年所获取的39幅TerraSAR-X影像、23幅ENVISAT ASAR影像和16幅ALOS PALSAR影像进行分析,经联合解算得到了该测试区域的垂直位移速度场以及南北向和东西向水平位移速度分量.与地面水准和已有GPS观测结果对比分析表明:多平台PSI的垂直位移速度场精度可达毫米级,而其水平位移速度分量与已有GPS结果基本一致.多平台PSI分析无需引入任何外部形变参考信息,便可以实现形变场的偏差校准和三维形变场的恢复.     

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。     

基准站GPS连续观测得到的垂直位移时间序列

利用1998年9月至2004年3月上旬中国地壳运动观测网络基准站GPS连续观测结果所获得的垂直位移时间序列,讨论了基准的选择,分析了基准站垂直位移的特点。取中国东部一组垂直位移变化形态基本一致、年速率较小的6个基准站作为垂直位移时间序列的基准。计算结果表明,每周的垂直位移解的精度可达3mm。与基准站的水平位移年速率相比,垂直位移年速率普遍较低;而与基准站的水平位移时间序列相比,一些基准站的垂直位移时间序列有非常显著的年周期变化,幅度达20～50mm。中国大陆西部基准站的年周期变化与地球自转有明显的相关性,并且符合地球自转守恒。基准站垂直位移的变化值得多方面深入研究     

GPS与PS-InSAR联网监测的台湾屏东地区三维地表形变场

联合高精度的GPS水平位移观测和高密度的PS-InSAR雷达视线位移测量,实现地表三维形变的精确反演.本文在准确计算卫星轨道方位角基础上,使用GPS观测位移与星载雷达LOS方向形变的投影转换模型,将雷达LOS方向形变转换为垂直方向位移,并基于地面GPS与SAR影像PS目标联合构建形变监测网,采用参数平差算法估计区域地表形变场.以地质构造活动极其活跃的台湾岛及其西南屏东高雄地区为例,联合屏东地区48个GPS监测台站与雷达PS目标,监测该地区从1995-1999年间由于板块构造挤压运动和地下水抽取导致的三维地表形变.结果表明,该地区年均水平位移量为向西30~50 mm/a,高雄沿海地区发生明显的逆时针西偏南的逐渐增大的水平位移;垂直位移为屏东平原南部呈现-10 mm/a~-15 mm/a的地面沉降,而平原北部和高雄地区呈现约+5 mm/a~+10 mm/a的地面抬升.     

表面垂直位移和重力变化引起的大地水准面形变

在涉及表面垂直位移的地球物理正演和反演问题的研究中,表面真垂直位移等于表面视垂直位移和大地水准面高变化的和.本文从广义Bruns公式、广义stokes公式和广义Ve-ning-Meinesz公式出发,导出了用表面垂直位移和重力变化确定大地水准面形变的公式.讨论了表面垂直位移和重力变化对大地水准面高变化的影响.在此基础上,给出了表面荷载源、几种不同充填介质的膨胀源和位错源所引起的大地水准面高变化对视垂直位移影响的数值结果,分析了局部地球物理事件引起的大地水准面高变化的特点.最后给出了使用辽南地区的实际观测资料确定的局部大地水准面高变化以及对视垂直位移影响的计算结果.     

无限饱水孔隙弹性空间中由运动源所产生的位移场

基于Ｂｉｏｔ的饱和孔隙弹性介质的运动方程和利用复变函数方法，本文研究了无限饱水孔隙弹性空间中由常速运动源所产生的位移场。考虑了两种类型源：ａ．沿无限空间水平轴运动的斜向集中力源；ｂ．运动双力偶源。关于力源的运动速度，考虑了４种情形：ａ．力源的运动速度Ｕ小于饱水孔隙弹性介质的三种体波速度一亚音速情形；ｂ．速度Ｕ小于介质的第一纵波过度和横波速度，但大于第二纵波速度─—弱跨音速情形；ｃ．速度Ｕ小于第一纵波速度，但大于横波速度和第二级波速度─—强跨音速情形；ｄ．速度Ｕ大于介质的所有三种体波速度─—超音速情形。结果表明，在跨音达和超音速情形里，解呈现出与力源相联系的平面冲击波特征，位移出现了相应的跳跃。     

剪切破裂源及其近场影响

本文利用有限差分法对垂直走滑断层和垂直倾滑断层两种剪切破裂源在不同埋深和不同破裂尺度(指垂直于地面方向上断层尺度)情况下的近场理论地震图进行了讨论,并得到了地表不同震中距处的加速度付氏谱。通过对上述两种源所产生的近场效应的对比分析,本文得到了以下初步结果: (1) 在埋深相同,断层面宽度相同的情况下,垂直走滑断层源对近场地表的影响比垂直倾滑断层源大。(2) 在垂直倾滑断层源的埋深、破裂尺度相同的情况下,在地表同一震中距处产生的水平位移要比垂直位移大。(3) 两种破裂源在地表同一震中距处产生的位移的最大振幅随破裂尺度的增大而增大,且近似为线性关系;在极震区内不同震中距处产生的位移的最大振幅随震中距的增大而减小,且随震中距的变化率在减小;在地表不同震中距处产生的加速度的付氏谱的主峰周期随震中距的增大而变长,随破裂的增大,付氏谱中主峰周期也加长,且长周期成份愈多;随着破裂源埋深的增加,地表不同震中距处产生的位移的最大振幅变小,即等震线变疏。(4) 走滑断层源产生的加速度付氏谱的主峰周期比倾滑断层源长。     

断层错动引起的上覆土体破裂演化规律研究

断层引起的地面永久大变形是工程特别是生命线工程地震破坏的重要原因之一, 而研究断层错动下上覆土体变形和破裂的发展演化规律, 则是预测地面永久变形状态和分析断层危害性的基础． 本文采用有限元方法对垂直断层错动引起的上覆土体破裂演化规律进行了研究, 建立了垂直断层作用下上覆土体模拟的有限元模型, 对断层错动作用下上覆土体的破裂发展过程进行了模拟分析, 并分析了加载速率、 土体特性及断层倾角等参数对上覆土体的破裂演化发展过程的影响． 结果表明: ① 断层倾角越陡, 地表出现破裂时需要增加的垂直位移越大; ② 由于惯性力的影响, 断层加载速率对地表破裂所需施加位移和土层破裂角产生一定的影响; ③ 断层类型对土层地表破裂角与膨胀角、 摩擦角之间的关系有很大影响． 该分析结果可为新建工程的抗震设计和已建工程结构的抗震加固等工作提供依据．      

地下水径向辐射渗流单井排放诱发地壳形变的解析表达

本文把地下水径向辐射渗流单井排放诱发的地壳形变问题化为我孔弹性介质点源力诱发的平面变变问题来处理，利用多孔介质的本构方程和弹性半平面的Ｃｒｅｅｎ函数，在Ｓｃｇａｌｌ工作的基础上，导出通过地下水水位降深Ｓ表达的地下水径向流排放诱发的地面垂直位移和水平位移的解析表达式。