地震前卫星红外异常特征分析

通过对1999年以来发生在中国的几个强地震前的卫星热红外异常分析,得出认识:地震前增温异常具有时间上的突发性、形态上的孤立性、分布上的局限性、异常昼夜对比具有稳定性、异常位置具有迁移性和演变规律具有阶段性;不同构造区强地震前的卫星红外异常分布不同,沿海平原区表现为大范围的面状分布,而山区则以带状延伸为主;在强烈活动的断裂带,异常分布表现为与构造的密切相关性,断裂带内外亮温差分析法定量分析红外增温与活动断裂的时空关系,是提取震前增温异常的有效方法.活动断裂是红外异常反应的最敏感地带.在断裂变形的不同阶段,断裂带内外的卫星红外亮温关系是有差异的.在断裂活动的正常时期,断裂带内外亮温差在某一范围内波动,而在断裂活动的异常时期,断裂带内外亮温差变化到一个新的水平,断裂带内的增温将大于断裂带外的增温.2001年昆仑山8.1级地震和2000年云南姚安6.5级地震都是如此.利用发震断裂带内外亮温的相对变化提取异常信息,在大多数情况下可以消除地形和云层的影响.     

鲁甸、景谷、康定地震预测的原理、方法及其意义

继中长期预测了芦山地震之后,笔者中期预测了鲁甸、景谷和康定地震。例如,鲁甸地震的预测震级为7级左右或6.5级以上(实为里氏6.5级),地点为北纬26°~29°、东经101.5°~105°(实际震中北纬27.1°,东经103.3°),发震时间可能是2014年5月至2015年5月(实际为2014年8月3日)。本文总结了鲁甸、景谷、康定地震和陆内地震热流体物理综合预测的原理、方法和步骤;阐明了在开放复杂地球系统多级物质循环热构造背景下,大陆地壳非均匀流动("热河")过程中热能的源、汇、释过程与热灾害链及其地震之间的关系;提出了根据热灾害链时空结构和活动"热河"地震空区相结合进行长期和中期地震预测,与根据热流体直接和间接前兆异常开展立体监测和短临地震预测有机结合的新思路。根据当前热灾害链的演变规律和异动"热河"地震空区分布,进一步分析了西南和华北地震的发展形势,强调华北(特别是东北)的震情极为严峻,短临地震监测和预测已刻不容缓。     

地震预测:从芦山地震到大陆地震

自从1990年以来,通过对青藏高原的调查和研究,认识到下地壳流动同步形成盆地和造山带,并受控于相关洋盆地幔软流圈向大陆的顺层流动和底辟作用。下地壳不均匀流动通过韧脆性中地壳热能-应变能转换孕育地震,部分发震能量通过上地壳脆性断层释放。在地震孕育过程中通常会伴生跨年度干旱和异常降雨,构成热灾害链。近5年内青藏高原东部连续发生汶川、玉树、芦山大地震,形成于从亚东流经羊八井、安多、玉树并分支流向汶川和芦山—康定的下地壳"热河"的仰冲式和侧冲式撞击作用。从2008年9月以来连续发表5篇论文,根据地壳热构造和热灾害链的时空结构对芦山地震的三要素进行了长期和中期预测。2008年9月预测从2013年开始可能发生大地震,2012年9月将鲜水河—安宁河—小江异常热流构造带5年内将发生多个7级地震的首个大震锁定在芦山或西昌。芦山地震只释放了亚东—羊八井—安多—玉树—鲜水河—安宁河—小江"热河"剩余热能中的一小部分,在西昌—会理—昭通地区、道孚—康定地区、通海—石屏地区近5年内很可能发生4个7级左右的地震。此外,华北典型的热灾害链结构表明震情严峻,环渤海地区近3年内很可能发生大地震。从地震热流体撞击机理与地震异常之间的关联性出发,提出了动态立体监测及短临预测地震的思路和方法。     

芦山地震(MS 7.0)及玉树地震(MS 5.2)震前次声波异常信号分析

中国地质大学（武汉）三峡库区地质灾害研究中心安装在三峡库区的次声波监测仪在芦山地震（2013年4月20日,MS 7.0）和玉树地震（2011年6月26日,MS 5.2）震前都接收到有效的异常信号。根据不同台站接收到的次声波异常信号,配合Matlab滤波和小波分析等手段,得出：芦山地震震前次声波信号的频率主要集中在(0~4)×10-3 Hz;玉树地震震前次声波信号的频率主要集中在(0~5)×10-3 Hz,且地震震级越大,震前次声波信号振幅越大。根据野三关和秭归的次声波监测仪在玉树地震震前接收到的次声波异常信号的时间差和震中与次声波监测仪台站之间的距离差,估算出玉树地震震前超低频次声波的波速约为6.4 m/s。为探讨地震短临预报的可行性,文中设计了一个大三角套小三角的次声监测阵列以实现震中定位。     

2013年4月20日芦山大地震中期预测的初步回顾和评述

在2013年4月20日四川雅安芦山地震发生前,有多个中期预测,文中介绍和评述其中几个预测意见。它们预测的时间和震级与芦山地震都符合得相当好。它们预测地区在图1中标出,由邓志辉等提出的预测地区的北缘距芦山地震震中大约40 km。这样一来,从中期预测角度来看,芦山地震可作为被成功预测的一个范例。许多科学工作者认为：由于对地震的宏观和微观形成过程了解很少,从而对许多经验性成功地震预测震例应采取否定的态度。芦山地震中期预测的成功震例表明上述悲观论调的依据不足。这说明,细心和智慧地使用已有的数据组合,可以得出成功的预测意见,正如立足于“大数据”兴起的新思维所主张的那样。     

2013年四川芦山7.0级地震发震构造机理及青衣江上游流域地貌的响应

2013年4月20日发生在四川芦山的7.0级地震位于龙门山断裂带南段,文中通过分析震区青衣江上游流域地貌的构造响应与典型的震灾特征,研究此次地震的发震构造机理。对穿越龙门山断裂带南段的青衣江上游水系地貌特征及流域盆地面积高程积分的分析结果表明：该地区流域地貌发育对龙门山断裂带的新活动具有明显的反馈作用。在芦山地震中,遭受严重破坏的建筑物呈条带状分布,并产生大量次生地表张性地裂缝、串珠状砂土液化等地表破坏现象,其展布方向均与震区中的主断裂和背斜隆起相平行。余震分布表明,芦山地震与本区的双石-大川断裂、新开店断裂和大邑断裂的新活动有关。龙门山断裂带为典型的逆冲推覆构造,具有前展式发育特征,芦山地震的发震构造就具有该特征。综合龙门山南段的地貌响应过程、芦山地震的地表破坏及余震分布特征,认为芦山7.0级地震应为龙门山断裂带持续向SE逆冲扩展、地壳挤压缩短的产物。     

基于GPS监测芦山MS 7.0级地震同震位移

高精度GPS测量是研究现今地壳运动和地壳形变的重要手段之一。2013年4月20日,龙门山断裂带南段芦山地区（30.3°N,103.0°E）发生了MS 7.0级地震。震后的野外考察表明,芦山地震在震中区没有形成具有构造地质意义的地震地表破裂带。文中根据震中附近监测站（BXB： 30.48°N,102.71°E和BXN：30.26°N,102.84°E）资料,通过对震前、震后的GPS监测数据反演、分析,推断芦山4·20地震发生机理为逆冲错动型地震。GPS监测结果显示,震区的同震位移量为：断裂北侧测站BXB即断层西北盘（上盘）东向同震位移量为34.0 mm,北向同震位移量为-28.2 mm,垂向抬升10.3 mm;断裂南侧测站BXN即断层东南盘（下盘）东向同震位移量为-45.5 mm,北向同震位移量为-25.9 mm,垂向同震位移下沉为67.8 mm。芦山4·20地震使得断层南北向缩短3～6 mm,水平错动位移78～82 mm,断裂垂向错动75～80 mm。     

芦山地震：一个成功的中期预测案例

2013年4月20日MS 7.0级芦山地震是2008年汶川地震以后龙门山断裂带的又一个灾难性的地质事件。文中回顾了对芦山地震的成功中期预测并给出了预测的依据。2012年11月25日上午,中国地球物理学会天灾预测专业委员会讨论中国西南地区中期地震预测问题。专业委员会主任耿庆国回顾了2012年4月作出的中期预测,认为2012年5月至2013年5月期间,在我国西南地区可能存在MS 7~8级地震。参加会议的委员们同意这一时间预测和震级预测,但是在震中位置预测方面存在不同意见。文章第一作者在会上作了一个报告,并展示了确切的震中预测位置图,即位于四川省雅安与康定连线的中间位置。这一预测的依据主要有两个方面：一方面,雅安西侧与汶川两地,具有两个特征相同的独立的卫星重力局部高异常;二是汶川(5·12)大震只是释放了龙门山断裂带北东段的能量和应力,这导致能量和应力在龙门山断裂带南西段,特别是南西端与重力异常突变叠加区(即中上地壳密度突变区)的加速积累和集中。芦山地震震中位于雅安芦山,与预测震中位置仅相差80 km,发震时间在2013年5月前。芦山地震中期预测的成功给予我们很多启示。作为一种地质过程,地震应该有其自身的规律可循;成功的地震预测需要多方面观测信息的综合分析,正是基于此,目前迫切需要国家的或者国际的具有综合分析经验的专家组和有效的前兆信息平台;卫星重力异常数据的处理和更新将有助于缩小强震预测的包围圈。     

四川芦山7.0级强震震前监测及预测

2013年4月20日中国四川芦山发生7.0级地震,它是在2009-2011年中国西南地区出现长期大面积严重干旱这一强震中期典型异常背景下发生的。笔者执笔的年度中期预测发震地点与实际偏差400 km。地震前一天晚上,中国地球物理学会天灾预测专业委员会对“2013年4月27日前后10天是中国大陆及周边地区可能发生MS≥7.5级强震的危险日期”,专门就国内近期存在发生强震的危险性展开了内部闭门讨论。震前3小时陈维升发现：全国气温自记曲线出现大面积断点。并且,震前4天北京工业大学地震研究所接收到次声波异常信号。2013年4月21日从郑州返京后,才得以查实：2013年4月18日23时-4月19日08时（北京时间）韩国气压图资料显示,在包括北纬30.3°、东经103°在内的100 km范围内,出现了低气压异常区。笔者指出必要的反思是：科学是人类与自然的通信;要从发展演化的观点研究强震信息。     

芦山地震前的重力扰动

继2008年汶川8.0级大地震“突然”发生后,2013年4月20日芦山7.0地震的“突然”发生,再一次表明大地震短临监测的重要性和迫切性。芦山地震后,对中国大陆构造环境监测网络（简称“陆态网络”）连续重力台站的重力观测资料进行了处理分析,首次发现震前存在两种不同性质的重力扰动信号,周期分别为8~11 s和6~8 s。其中,周期为8~11 s的重力扰动信号从大震前1天开始逐渐增大,并于震中距大于1 570 km时消失;周期为6~8 s的重力扰动信号从大震前7天开始逐渐增大,能够被所有台站监测到。两种重力扰动信号可能反映了芦山地震孕震过程的两个不同阶段,对进一步揭示芦山地震孕震机制具有重要的参考意义。     

Seismogenic Structure of the April 20, 2013, Lushan Ms7 Earthquake in Sichuan

At 08:02 on April 20, 2013, a Ms7.0 earthquake occurred in Lushan, Ya'an, in the Longmenshan fault zone, Sichuan. The epicenter was located between Taiping Town and Shuangshi Town, Lushan County and the maximum earthquake intensity at the epicenter reached class IX. Field investigations in the epicenter area found that, although buildings were seriously damaged, no obvious surface rupture structure was produced, only some ground fissures and sand blows and water ejection phenomena being seen. An integrated analysis of high-resolution remote sensing image interpretation, mainshock and aftershock distribution, and focal mechanism solutions indicated that this earthquake was an independent rupturing event in the southwestern segment of the Longmenshan fault zone, belonging to the thrust-type earthquake. Ruptures occurred along the south-central segment of the Shuangshi-Dachuan fault and the principal rupture plane dipped SW at 33-43°. It is inferred that the Lushan earthquake might be related to the ramp activity of the basal detachment zone (13-19 km) of the Longmenshan fault zone. Historically, there occurred at least two Ms6-6.5 earthquakes along the Shuangshi-Dachuan fault zone; thus it is thought that the Lushan earthquake, different from the Wenchuan earthquake, was a characteristic one in the southwestern segment of the Longmenshan fault zone. In-situ stress measurements indicated the Lushan earthquake was the result of stress release of the southwestern segment of the Longmenshan fault zone after the Wenchuan earthquake. This paper analyzes the tectonic setting of the seismogenic structure of this earthquake.     

2017年四川九寨沟Ms7.0地震InSAR同震形变场及发震构造探讨

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_s7.0级地震,构造部位处于青藏高原东缘的巴颜喀拉地块东北角,震中位置是岷江断裂、塔藏断裂、虎牙断裂和雪山梁子断裂围闭的空震区。哪条断裂发震,如何界定其与周边活动断裂的关系,与青藏高原东缘近年来发生的大地震是否有成因联系等问题对于理解该区域现今构造活动模式、预判地震发展趋势和部署地震地质灾害防控等工作具有重要意义。利用地震前后两期Sentinel-1合成孔径雷达数据对地表同震形变场进行了InSAR测量,获取了极震区约2000 km²范围内的雷达视线向变形（-13~28 cm）和运动方向,呈现为主动盘单侧走滑兼逆冲的变形模式,结合震源机制、断裂展布、构造背景和近年地震迁移的分析,揭示了控震构造是巴颜喀拉地块北缘边界断裂弧形旋转体系的尾端构造,发震断层是该断裂系中塔藏断裂的南段,并有与虎牙断裂贯通的趋势,因此,应重视本次地震与虎牙断裂之间的空震区未来的强震危险性问题;从区域上看,此次九寨沟地震可能与汶川地震具有一定的时空成因联系,因在巴颜喀拉地块南北边界断裂破裂基本贯通的条件下,2008年汶川地震诱发的东缘中部锁固破裂导致块体加速向东挤出,2013年鲁甸地震又释放了东缘南段挤压构造应力,从而进一步加剧了东北角的应力集中,促使九寨沟地震的发生。     

芦山7.0级地震与巴颜喀拉块体中东段的活动性

巴颜喀拉块体及周缘是近年来中国大陆大震主要发震区域之一,2013年4月20日四川省芦山7.0级强烈地震就发生在巴颜喀拉块体东缘的龙门山断裂带的西南段上。以巴颜喀拉块体中东段为研究区,通过对该区域地震前后的多期区域水准观测数据和GNSS连续站观测数据进行计算处理,得出研究区垂直形变速率图像和水平形变速率图像;结合区域地质构造,建立地震诱发模型,解释芦山地震主震发震和余震活动源于龙门山断裂带中大型块体的突然断裂和小型块体集合的流动机制;通过对垂直形变速率图像和水平形变速率图像的分析,认为芦山地震是龙门山断裂带逆冲活动的结果,东昆仑断裂带中东段未来大震发生的可能性增大;提出未来5年基于区域水准测量和GNSS测量为技术手段的监测建议。     

The Seismogenic Structure and Deformation Mechanism of the Lushan (Mw 6.6) Earthquake,Sichuan, China

On April 20 th, 2013, an earthquake of magnitude MW 6.6 occurred at Lushan of Sichuan on the southern segment of the Longmenshan fault zone, with no typical coseismic surface rupture. This work plotted an isoseismal map of the earthquake after repositioning over 400 post–earthquake macro–damage survey points from peak ground acceleration(PGA) data recorded by the Sichuan Digital Strong Earthquake Network. This map indicates that the Lushan earthquake has a damage intensity of IX on the Liedu scale, and that the meizoseismal area displays an oblate ellipsoid shape, with its longitudinal axis in the NE direction. No obvious directivity was detected. Furthermore, the repositioning results of 3323 early aftershocks, seismic reflection profiles and focal mechanism solutions suggests that the major seismogenic structure of the earthquake was the Dayi Fault, which partly defines the eastern Mengshan Mountain. This earthquake resulted from the thrusting of the Dayi Fault, and caused shortening of the southern segment of the Longmenshan in the NW–SE direction. Coseismal rupture was also produced in the deep of the Xinkaidian Fault. Based on the above seismogenic model and the presentation of coseismic surface deformation, it is speculated that there is a risk of more major earthquakes occurring in this region.     

丽江地震区应力场研究

通过现场调查工作,研究了丽江地区主要活动断裂的特征及现代活动性,分析了该地区构造应力场演化历史及现今构造应力场特征,探讨了丽江地震产生的机制,然后用离散元方法对该地区现今应力场进行了二维模拟,并进而深化了对丽江地震区应力场的认识。丽江地区处于川滇菱形断块的西南部,巨甸-九子海断块二级断块中的玉龙雪山-九子海三级断块上,该断块介于近南北向的楚波-白汉场断裂、北东走向丽江-小金河断裂和北西向中甸-永胜断裂之间,平面上成一顶角向东的三角形。在近南北向现今应力场的作用下,北东向的丽江-小金河断裂左旋走滑,北西向的中甸一永胜断裂右旋走滑,使两者所夹持的巨甸-九子海断块的主体部分发生向西的位移,在两者的复合部位,即断块的尖端附近,形成了局部的近东西向的拉张应力环境,从而使处于该部位的南北向玉龙雪山东麓断裂于1996年2月3日因发生了正断错动而导致了7．0级地震的发生。该地震后第三天,在其震中的正南方又发生了一次6．0级余震,其地震破裂是由北向南的一种撕裂,进而说明,本次地震的发生是由于玉龙雪山东麓断裂与中甸一永胜断裂复合部位拉张应力的强烈集中造成的。     

基于GPS速度场的四川地区1999～2018年应变场特征演化分析

基于1999～2018年GPS水平运动速度场数据,解算并分析了四川“Y”形构造区各周期网格速度场、地壳应变率场,并讨论了近20年尺度的地壳应变场演化过程。研究表明：1）2008年汶川地震前1999～2007期GPS速度场相对稳定,整体“Y”型构造区地壳运动变化不大,但汶川地震后龙门山断裂带发生较大变化,由4.0 mm/a增至10.0 mm/a。2）1999～2007年,整个四川“Y”型构造区应变场演化特征微弱,而汶川地震之后的两个周期,最大剪应变自龙门山山前断裂向西到汶川一带,形成了由高到低、平行于龙门山断裂带走向的高密度梯度带。龙门山断裂带以ES或EES向的主压应变为主,其量值变化范围为 5.0×10^-8 /a～12.0×10^-8 /a;鲜水河断裂由震前主拉应变,改为震后近EW向的主压应变特征。面膨胀结果则显示龙门山断裂带由震前低密度梯度带瞬间变为平行于龙门山断裂带走向的高密度变化区。3）2008年汶川地震和2013年芦山地震是最为重要的时刻分割点。近20年的应变率场变化,更似一个“时间—地壳构造运动”的大轮回,目前四川“Y”型构造区整体处于2008年汶川地震前较为稳定的活动周期。龙门山断裂带仍值得我们做出更为深入的研究。     

大地震前后实测地应力状态变化及其意义——以龙门山断裂带为例

实测地应力状态在连续地震事件前后的变化特征,对于应用地应力实测数据探索开展地震预报等研究有重要意义,但一直以来缺少典型实例研究。以龙门山断裂带西南段的跷碛和映秀地区为研究区,利用该地区汶川地震前至芦山地震后获得的地应力实测数据,分析了表征地应力状态的特征参数在汶川和芦山地震事件前后变化特征,探讨了其对地震预报研究的意义。研究表明,跷碛地区地应力状态特征参数K_HV、K_Hh和μ_m变化表现为芦山地震后值（QQ-14）大于汶川地震前（QQ-99）,QQ-99结果大于汶川地震后值（QQ-09）,而主应力梯度系数变化为QQ-09>QQ-14>QQ-99;分析认为K_HV、K_Hh和μ_m变化规律能准确反映汶川和芦山地震事件前后跷碛地区构造应力场演化特征,而仅用主应力随深度变化梯度系数变化特征,不能完全准确地反映构造应力场调整变化情况;映秀地区,除K_Hh外,主应力随深度变化梯度系数、K_HV和μ_m均表现为汶川地震后结果大于震前,其变化反映的应力场调整变化特征需要补充数据检验;利用地应力状态参数变化规律开展地震预报探索研究时,长期的、可对比的高质量地应力测量数据是研究有所突破的关键。研究成果对于龙门山地区构造应力场和减灾防灾研究有重要意义,对于应用地应力数据探索开展地震预报研究等有参考价值。      

芦山地震发震构造及其与汶川地震关系讨论

芦山地震发生在巴彦喀拉块体与华南块体之间龙门山推覆构造带南段。野外考察表明,芦山地震在震中区没有形成具有构造地质意义的地震地表破裂带,仅在各山前陡坡地带出现平行于山麓陡坡的张性地裂缝、山地基岩崩塌、滑坡等边坡震动失稳现象和震动引起的砂土液化现象。重新定位的芦山地震余震分布、震源机制解和地表构造地质等分析表明,芦山地震的发震断层为一条现今尚未出露地表、其上断点仍埋藏在地下9 km以下地壳中的一条盲逆断层,走向212°,倾向NW,倾角38°±2°,上断点以上至地表的构造变形符合断层扩展背斜模型。根据汶川地震和芦山地震的余震空间分布、地震破裂过程、深浅构造关系等差异反映出它们是分别发生在龙门山推覆构造带中段和南段的两次独立地震破裂事件。     

龙门山构造带南段向西南延伸的遥感影像证据及地震地质意义

在系统总结活动断裂遥感影像解译标志的基础上,利用Landsat ETM、Google Earth及ASTER GDEM等影像资料,结合前人研究成果,重点分析了龙门山构造带南段主要活动断裂的空间展布及几何学与运动学特征。研究结果表明,龙门山构造带在向南延伸过程中发生了明显的断裂分散现象,整个断裂带逐渐展宽,主要包括5条断裂带且其中包含多条次级断裂,至最南端被北西向鲜水河左旋走滑断裂带阻挡。其中活动性较为明显的断裂自西向东主要有4条:泸定断裂、天全断裂、芦山断裂和大邑-名山断裂,前两者是北川-映秀断裂的南延分支,而后两者是安县-灌县断裂的南延部分。由于龙门山构造带南段的构造变形被分解至多条次级断裂上,导致单条断裂错断地表的活动迹象明显变弱,因此单条断裂的潜在发震频率和强度也将相应变小,但潜在震源区会更为分散。结合已有的地震地质资料认为,未来应注意泸定和雅安2个地区的地壳稳定性及未来强震危险性问题。      

四川芦山2013年Ms7.0地震发震构造初步研究

2013年4月20日8时2分,四川龙门山断裂带的雅安芦山发生Ms7.0级地震,震中位于芦山县太平镇和双石镇之间,震源深度13～14km,震中最大烈度达IX级。震中区野外调查发现,尽管房屋建筑损坏较严重,但这次地震没有产生明显的地表破裂构造,仅见少量的地裂缝和喷砂冒水现象。高分辨率遥感图像解译、主余震分布、震源机制解等综合分析认为,该地震是龙门山断裂带西南段一次独立的破裂事件,属于逆冲型地震,沿双石-大川断裂中南段发生破裂,主破裂面西倾,倾角33°～43°,推断芦山地震与龙门山构造带底部滑脱带(13～19km)断坡构造活动有关。历史上,沿双石-大川断裂发生至少2次Ms6～6.5级地震,由此认为芦山地震是龙门山断裂带西南段特征型地震,与汶川地震不同。原地地应力测量和监测数据表明这是汶川地震后龙门山断裂带西南段应力释放的结果。