四川断层活动性分析及汶川、芦山地震活动关联性研究

基于龙门山、鲜水河、安宁河-则木河断裂带上跨断层水准资料,计算不同场地年均形变速率和断层垂直形变累积率,分析断层年变速率和Dc空间分布等值线变化,揭示汶川地震前后断层活动规律、区域应变、应力场的能力聚集程度,进而探讨汶川、芦山两次地震的关联性。结果显示：1）汶川地震的发生明显加剧了龙门山断裂带中南段的断层活动性,年均形变速率由震前<1 mm/a,到震后最大达10.01 mm/a;汶川地震的发生对安宁河-则木河断裂带上的汤家坪、西昌场地影响较大,年变速率显著增加,断层活动性得到加强;2）汶川地震发生前,龙门山断裂东北段存在Dc高值区,随后Dc值逐渐减小,汶川地震的发生存在一定的应力累积背景;汶川地震发生后明显改变了整个龙门山断裂带的Dc空间分布,加速形成围绕双河场地的Dc高值环绕区,而芦山地震的震中位置位于高值与低值交界区域,空间差异较为显著。     

青藏高原东南缘现今地壳形变与多尺度应变率场特征

利用青藏高原东南缘1999~2007年与2011~2017年高精度GNSS监测资料,充分顾及GNSS测站非均匀分布的特性,构建青藏高原东南缘地壳形变多尺度球面小波模型,定量分析汶川强震前后该区域地壳形变与不同空间尺度下地壳应变率场变化特征。研究结果表明,汶川强震前后研究区整体地壳运动具有一定继承性发展特征,均在龙门山、安宁河、则木河与小江断裂处形成明显的速度差异梯度带,且高应变率值也主要聚集在上述主干断裂及附近区域;汶川强震后,研究区域整体地壳运动速率量值,特别是龙门山断裂带西北侧地壳运动速度量值显著增大,羌塘、巴颜喀拉与川滇地块也呈现出加速向南东运移并推动华南块体的趋势。不同尺度下的应变率场反映出不同空间范围下区域应变积累特征,青藏高原东南缘区域在尺度因子q=7时的计算结果是合理的（合理的最大尺度因子）;当尺度因子q=6时,能较好地揭示出区域整体构造活动特性,即清晰地揭示出汶川强震后龙门山断裂处呈现出的显著主压应变、面压缩与最大剪应变率高值特征;当尺度因子q=3~7时（最佳组合尺度因子）,可较好地综合揭示出区域地壳大尺度（整体）形变与局部形变特征。汶川强震后,研究区域主干断裂带,特别是震中及其附近区域地震活动性显著增强。     

GNSS监测的川滇地区地壳形变动态变化特征

利用1999~2015年陆态网和四川省CORS网GNSS数据，研究川滇地区地壳形变动态变化特征，按照1999~2004年、2004~2007年、2007~2009年、2009~2011年、2011~2013年、2013~2015年建立6期地壳速度场和应变率场，并进行对比分析。研究表明，川滇地区地壳水平运动整体以继承性运动为主，汶川地震等强震没有改变区域整体运动趋势与作用力方向，但速度场随时间变化更加复杂且量级有所增加，特别是在龙门山断裂西侧，汶川地震后运动速率明显增加。川滇地区应变率数值和形变状态随时间呈现较为明显的动态变化特征，变化较大区域主要位于龙门山断裂、鲜水河断裂、小江断裂等深大断裂周边，表明川滇地区断裂活动对地壳形变影响显著。     

芦山地震科学考察观测到的重力变化

利用芦山地震科学考察流动重力观测成果及科考区域内其他流动重力观测资料,系统分析芦山地震前后重力场变化特征。结果表明：1）地震前,重力场变化显著异常特征主要表现为龙门山断裂带两侧正、负高值异常以及与龙门山、鲜水河、大凉山断裂平行或垂直的较大规模重力变化梯度带,与汶川地震前重力变化特征一致|2）地震后,重力场变化沿龙门山发生反向调整|3）中下地壳物质的生热、膨胀可能是松潘-甘孜块体震前重力变化的场源,并可能成为芦山地震及汶川地震的重要触发因素。     

汶川地震地形形变监测与分析

地形形变监测与分析对于研究汶川地震对震区及青藏板块地形变化的影响有重要意义。通过收集相关监测点的汶川地震前后地形形变数据,采用统一模式进行数据处理,将震前与震后的形变监测成果归算到ITRF2005参考框架和2008.363(2008年5月12日)历元,计算得到震中区域的大地基准造成严重破坏,监测点形变位错,水平位移量达243 cm,沉降量达68 cm,隆起量达36 cm。并对汶川地震地形形变监测进行分析,认为位于"映秀镇—北川—青川"断裂带西侧块体呈现向东南方向移动并呈现隆起趋势;东侧块体向西北方向移动并呈现下沉趋势;北侧块体向东北方向移动,南侧块体向西南北方向移动,块体两侧形成了明显挤压形态。上述研究为进一步揭示汶川地震产生的机理和龙门山断裂带的活动提供了良好基础。     

横断层作用下汶川地震与芦山地震发震机制新探

在分析龙门山断裂带区域构造背景、青藏高原东缘新构造运动特征的基础上,阐述龙门山断裂带的构造格局,并利用横断层对龙门山断裂带进行分段;同时,对汶川地震与芦山地震的发震机制及其相互关系进行探讨,并对未来强震危险区进行预测。结果表明:汶川地震具有深部构造的控震作用,其深部孕震机制十分复杂,而芦山地震没有明显的地表破裂带,为一次盲逆断层型地震;卧龙—怀远一线为地壳物质运动方向和主断裂走滑方向发生反向的转换带,发生在其两侧的地震是各自独立的,即汶川地震与芦山地震相互独立;汶川地震与芦山地震发震时,龙门山断裂带中未活动的区域存在较高的地震危险性,尤其是卧龙—怀远和小金横断层之间的断块为强震危险区,虎牙断裂与主断裂交汇处也是强震较危险区。     

汶川Ms8.0地震前后青藏块体东北缘的垂直形变

利用区域水准、跨断裂水准资料,分析了2008年汶川8.0级地震前后青藏块体东北缘地壳垂直形变。结果表明：震前近10年,垂直形变具有明显的区域性和差异化特征。其中,祁连 河西地区垂直形变主要反映祁连山下沉、河西走廊相对抬升的逆继承性运动;西吉、海原、固原地区构造运动相对平稳;兰州、天水、漳县 武都以西的岷山隆起抬升速率明显增大并伴有形变高梯度带。这主要反映了震前青藏高原北向推挤作用相对减弱,东向挤压作用明显增强;震后,2008年8—10月的观测显示,垂直形变出现反向大幅变化;2006—2008年岷山隆起区相对临夏呈现逆继承性的快速下沉,反映由于地震的发生,导致青藏高原东向挤压运动减弱;2010年的监测表明,垂直形变幅度减小,2008—2010年合作相对临夏仍呈现反向下沉,但差异运动明显减弱,显示当前包括岷山隆起在内的区域构造活动已基本趋于稳定。     

江苏省近期形变特征分析

利用江苏省内GPS连续站基线时间序列分析江苏省整体形变状态,由GPS流动站观测资料计算应变率场,并根据跨断层流动水准资料得到郯庐断裂带江苏段和茅山断裂垂直形变速率,根据以上结果研究江苏省主要断裂2011~2015年的形变特征。结果表明,江苏省受控于挤压应力场作用,大部分区域应变方向为东西向;郯庐断裂带江苏段处于南北向拉张挤压梯度带,垂直形变速率处于正常活动水平;茅山断裂的水平和垂直观测结果均反映出该区域为拉张性质。     

2016年门源Ms6.4地震前祁连山周边断层活动分析

基于青藏高原东北缘地区最新的跨断层资料,利用时序曲线分析、断层速率合成分析和垂直形变累积率分析等多种方法进行计算,从不同角度和范围提取2016年门源Ms6.4地震震前异常特征,揭示断层活动。结果显示：1）震中距150 km以内多个场地出现了典型的以加速张性变化为主的短期异常,150~300 km内的异常以趋势变化为主;2）祁连山-海原断裂带上异常场地的空间分布表现出由祁连山断裂带中部集中向东迁移至中东部集中的特征,海原断裂上异常有所增多,此类现象与2003年民乐6.1级地震前的现象极其相似;3）祁连山断裂自2014年以来合成速率偏离正常动态值较远,容易积累应变。垂直形变趋势累积率的计算结果显示,地震震中位于形变积累的高值区。     

汶川地震震前龙门山以西地壳垂直隆升机理分析

结合流动GPS观测速度场及层析成像结果,构建跨龙门山断裂剖面的二维有限元分层模型,分两种情况讨论汶川地震前龙门山前缘地壳垂直隆升的物理机制,以及中、下地壳软物质垂向和横向的不均匀性对地壳隆升作用的影响。分析认为：川西高原相对四川盆地的差异抬升和龙门山以西地壳缩短的共同作用是汶川地震震前龙门山前缘地壳垂直隆升的可能原因。     

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利用GPS观测分析青藏高原东缘应变特征

根据青藏高原东缘2004~2007年的GPS观测资料,通过多面函数法建立青藏高原东缘地壳水平运动速度场模型,给出球面坐标系下的视应变场。对照该区同期发生的地震活动,讨论了水平运动、应变场空间分布与强震和区域构造变形的关系。结果表明,松潘块体东西向地壳缩短显著,川滇块体以左旋剪切变形和顺时针转动为主。地应变特征表明,2008年汶川地震前龙门山地区为面应变能次高值区,呈面压特性,应变快速积累,龙门山断裂带中段震前处于闭锁状态。鲜水河断裂带西段南北地壳呈北东-南西向挤压缩短,东段两侧呈北西-南东向压缩。川滇菱形块体为应变能和面应变率梯度高值区,金沙江西部的应变能次高值区与羌塘块体的构造应力作用有关。     

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断层及邻区视错动变形系统分析模型

基于跨断层及邻区地壳形变资料，结合板内断层震间、同震错动变形活动、多断层错动变形活动实际，构建从单一断层震间整体视错动变形分析模型、沿断层视错动变形空间分布分析模型、同震视错动变形整体与空间分布分析模型，到多条平行断层视错动变形整体分析和沿断层视错动变形空间分布分析等系统性分析模型。实例表明，该系统分析模型可从不同角度全面揭示震间断层及邻区视错动变形活动的整体与细部特征、变形活动状态或阶段、多断层系统彼此间的关联性活动以及同震及震后调整视错动变形等。     

鲜水河断裂带的构造大地测量

利用短边GPS点阵、短基线标石阵和精密激光测距 ,在与鲜水河断裂带的断层破裂带垂直的剖面上和构造盆地内进行构造大地测量 ,获得了断层软弱带和断层蠕变带上的最佳形变分布。综合利用相关地学成果和理论 ,揭示了构造形变所隐含的动力学信息 ,识别了断层应变带、塑性流变带和主断面在地面的分布范围。用外围GPS远场联测成果探讨了该断裂带的驱动力机制 ,匡正了其“左旋”运动和现今活动速度的含义。最后 ,评估了该断裂的地震活动趋势     

郯庐断裂带安徽段及“霍山窗”断层活动特征与地震关联性研究

利用郯庐断裂带安徽段及“霍山窗”区域的跨断层水准测量资料，运用断层形变累积率及年滑动速率比方法计算各测线近20 a的观测数据，研究区域内断层活动及能量积累的整体空间演化特征，梳理各测点所跨断裂带的断层形变特征及变化过程，从空间分布和时间演化的角度探讨断层活动特征与安徽及邻近地区中强地震的关联性。结果显示：1）郯庐断裂带安徽段断层形变累积率总体高于“霍山窗”区域，震前存在高值聚集、区域分界、高密度低值梯度带等特征，显示震前的应力积累背景；2）安徽地区断层活动明显受郯庐断裂带整体活动的影响，区域性差异和阶段性变化显著；3）断层形变的年滑动速率比异常对地震活动的判断具有一定的指示作用，主要表现为震前2个月~1 a的高值异常及多个测点的群体性异常等特征，随着震级的增大，异常分布范围和变化幅度均有所增大。