2015年尼泊尔地震破裂过程的统一模型

模拟2015年尼泊尔地震（主震M_W7.8及最大余震M_W7.3） GPS/InSAR同震位移、远震体波、高频GPS位移波形和强震加速度记录,构建统一震源模型.统一模型分布特征主要由InSAR观测决定,地震矩释放过程则与P波模型相似,静态与高频GPS观测增加了对破裂时空特征的约束强度;各种比对表明,该模型对各基于单一类型反演模型具有很好的兼容性,棋盘测试展现其具有更优空间分辨率,最小可恢复20 km×20 km尺度的空间特征,压缩了非同震信号或误差导致的零散瑕疵,主、余震破裂具有更好的空间对应关系.主震展布范围为140 km×80 km;4 m以上破裂集中在加德满都以北30 km、深度15 km的狭长区域内,最大滑动量为7.4 m;破裂持续总时长为60 s,破裂速度为3.3 km·s^-1,子断层上升时间在10 s内.M_W7.3余震破裂区域位于主震东侧边缘,滑动量围绕震中扩散,扩展范围为30 km×20 km,最大滑动量约为4.4 m,总破裂持续时间为35 s.本次地震中静态和高频的GPS观测亦具备独立约束主震破裂扩展过程的能力.     

中国地震大地测量——半个世纪的历程与科学贡献

自1966年邢台地震以来,中国尝试用大地测量手段监测地震变形,至1976年唐山地震,变形监测到达高潮,但受地面技术局限,20余年可以用于分析震源的震例寥寥。自20世纪90年代初全面进入空间观测时代以来,境内或边邻6级以上强震大多数有相应的近场变形观测和破裂模型研究,这其中又以2001年昆仑山口西、2008年汶川和2015年廓尔喀3次特大地震的变形资料相对完整、破裂特征清晰、理论成果丰富,成为近期大陆内部最引人注目的大震事件。近30年来,对包括中国台湾在内的60余次强震变形的系统研究丰富了人们对区域地震活动性及危险性的认识,也为青藏高原构造演化研究提供了观测依据与理论参考。半个世纪积累的经验、夯实的基础以及未解的难题更为未来的地震大地测量提供了历史借鉴、前进动力和发展方向。     

基于Monte Carlo方法数值反演区域初始构造应力场——以巴颜喀拉块体为例

构造应力场往往对地震活动性具有控制作用,应力快速集中的地方常常是地震频繁发生的地方.本文以巴颜喀拉块体及其边界断裂带近20年来的7次中强震为例,结合区域历史地震震源信息、地质背景及GPS等观测数据,利用Monte Carlo方法和库仑-摩尔破裂准则为计算依据,反演该块体的震前初始构造应力场.通过将初始应力场反演中不确定部分限定在一个合理的上下限范围内进行独立的重复性随机试验,并运用统计学方法得到了巴颜喀拉块体1997年玛尼M_W7.5地震震前区域初始应力场.计算结果显示：（1）巴颜喀拉块体10 km深度处最大水平主应力方向自西向东呈顺时针旋转趋势,由NS向转变为近EW向,与浅部实测地应力数据、历史地震类型和板块运动方向吻合较好.（2）最大/最小水平主应力和二者差值自西向东均逐渐增加,最大水平主压应力值~400 MPa,最小水平主压应力值~250 MPa.差应力在昆仑山断裂带与阿尔金断裂带交汇处及甘孜—玉树断裂带西段较低（~150 MPa）;在昆仑山断裂带东端和甘孜—玉树断裂带的东南段局部地区较高（~220 MPa）.     

汶川地震GPS形变约束的破裂分段特征及滑移

为了解2008年汶川地震破裂分段特征及滑移,采用弹性位错模型和模拟退火算法,数值模拟汶川震区密集的GPS同震形变。结果表明,GPS同震形变场至少需要用铲状的映秀-北川五断裂加上灌县－江油断裂来模拟,该模型对GPS数据的符合程度与汶川地震滑动分布模型相当,基本反映了汶川地震破裂特征。映秀－北川断裂总长255~294km。南段以逆冲为主,分上下两层,最深达30km。中段右旋走滑和逆冲都很大,而北段以右旋走滑为主。映秀段地震周期最短为3000年。破裂上层深度14km可能是龙门山中央断裂的闭锁深度。汶川地震可能源于相邻块体的相对运动和挤压、深部滑脱或浅部闭锁,在薄弱构造处首先爆发地震。     

利用地基GPS探测震前电离层TEC异常

利用地基GPS测量获得垂直电子总含量(VTEC)数据，采用统计分析方法，对亚洲3次大地震震前VTEC进行了检查。结果发现，在临震前10天之内。孕震区上空的VTEC均出现了明显的异常扰动，异常的增加一般出现在异常减少之前。但距发震时刻较远，该异常可能与太阳或地磁活动增强有关；异常的减少一般临近发震时刻，基本可以归结为地震引起的电离层效应。     

尼泊尔Mw 7.9级地震同震垂直位移与断层运动模型

2015年4月25日尼泊尔地区发生了Mw 7.9级地震,发震断层位于印度板块与欧亚板块碰撞边界带,此次地震是一次典型的板块逆冲型事件。利用中国境内加密的GPS同震观测资料,融合ALOS-2卫星L波段的InSAR（interferometric synthetic aperture radar）同震形变数据,基于最小二乘方法获得了此次地震的同震垂直位移场。同震垂直位移结果表明,此次地震造成尼泊尔加德满都地区抬升约0.95 m,珠穆朗玛峰地区受地震的影响有所下降,其主峰的沉降量为2~3 cm,中国境内的希夏邦马主峰沉降约为20 cm。地区利用改进的二维弹性半空间位错模型反演了发震断层运动参数,本文模型显示此次地震的断层面破裂宽度约为60 km,平均滑动量达到4 m,相当于Mw 7.89级。     

改则Ms6.9地震InSAR同震形变场模拟

以InSAR同震形变场为约束，采用各向同性弹性半空间位错模型，利用试错法对2008年西藏改则县扎西错\%M\%s6.9地震断层几何形状进行格网搜索寻优模拟。观测值离散化得到1 010个数据总集，并重采样80次得到80个数据子集，每个子集之间存在微小的噪声差异，采用Bootstrap方法进行80次搜索寻优。首先用单断裂矩形断层模型进行模拟，最大残差为30 cm。然后用双断裂矩形断层模型进行模拟，最大残差为15 cm。双断裂模型反映了观测形变场的基本特征，并与地震资料符合。根据80次搜索寻优得到主断裂倾滑量95%置信区间为1.6~2.4 m。模拟表明，地表变形是主、余震两次破裂的结果。实际观测和数值模拟结果表明，InSAR可以作为监测青藏高原大陆动力学的有效技术。     

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海底地壳形变监测现状与启示

海底地壳形变监测对研究洋中脊扩展、火山、海洋板块运动及俯冲带地震活动等具有重要作用,其中 GNSS定位与声呐测距技术(GNSS-A)是海底地壳形变监测的主要手段,经过 30 多年的发展,目前 GNSS-A的精度达亚厘米级,可以满足很多海底构造形变的监测需求.我国虽然在大陆地壳形变监测与研究方面已达到国际水平,但在海底地壳形变监测方面与国外相比还存在一定差距,我国海岸线长达 3.2 万公里,沿海地区的大型活动断裂具有发生大震的风险,如横穿渤海的郯庐断裂带、东南沿海的滨海断裂带都曾发生过大震,因此开展海底地壳形变监测及相关研究势在必行.本文基于 GNSS-A的系统组成与工作原理,在总结国内外研究现状的基础上,梳理了关键技术,并结合我国沿海主要活动断裂与地震活动性特点,提出了我国利用 GNSS-A技术开展海底地壳形变监测的建议.