研究现今地壳运动和强震机理的一种方法

本文阐述了地壳形变与密度变化耦合运动的基本理论,分析了地壳形变与密度变化耦合运动引起的重力时间变化.断层位错运动是地壳形变与密度变化耦合运动的特殊形式.利用重复重力观测数据,选用稳健算法反演研究了1985-2002年滇西地震实验场主要断裂运动的时间分布和强震响应特征,获得了不同类型强震孕育过程图像.     

我国中强震前后重力场的时空变化特征

本文汇集了1970—1985年中国的高精度重复重力测网和固体潮台站的重力变化资料,分析了在6个测网和5个测点周围的11个M≥5.0地震与重力变化的关系,并且探讨了重力场随时间变化的可能机制和特征。作者认为,在重力测点附近一定范围内如果发生中强以上地震,那么会伴随地震出现一定量的重力变化,重力变化的时间与震级M和震中距L以及余震面积S或震源体积V之间有一定的依赖关系。伴随地震出现的重力变化除由地壳形变引起外,主要可能是地下物质密度变化所引起。不同类型的地震特征可以用重力和形变资料来佐证。     

2005-2008年北京地区典型重力变化跟踪与分析

自2006年起,北京地区一些流动重力测点测值在趋势变化的基础上加速变化,昌平和顺义等测点附近重力场非均匀性变化增强。以北京昌平重力观测点为中心增加2条重力剖面观测线,并进行3期观测,分析重力场演化特征,采用地下水重力效应经验公式、自由空气改正关系式,分别改正地下水位、地壳形变对重力典型变化点的影响。研究表明：重力变化是地下水位、地壳形变影响的结果,重力剖面观测区及附近重力变化比较平稳,变化均在误差范围内,排除该异常是地震前兆异常的可能。     

基于CORS站网监测三峡地区陆地水负荷对地壳形变和重力变化的影响

三峡地区水资源丰富,加上三峡水库蓄放水的影响,水动力环境复杂,对该区域陆地水负荷变化影响的研究还比较薄弱.本文基于CORS站网,辅以少量重力台站数据,采用负荷形变和重力场球谐分析方法,研究了三峡地区陆地水负荷对地壳形变和重力变化的影响.本文研究发现:①基于CORS站网能够监测陆地水负荷引起的地壳形变和地面重力时空变化.②陆地水负荷对垂直形变的影响达厘米级,对水平形变的影响较小,对地面重力的影响可达数百微伽.③2011年1月至2015年6月陆地水负荷对垂直形变影响的年变化趋于平衡,对地面重力变化影响主要集中在三峡水库和重庆市附近.④基于CORS站网确定的三峡地区陆地水地壳垂直形变,与GRACE卫星重力成果在分布规律和趋势上具有较高的一致性,但在部分区域存在差异.本文研究成果可用于水动力环境监测与水资源保护利用,为高程基准和重力基准的动态维护提供支持.     

宁夏中强地震前重力变化原因探讨

依据八十年代以来宁夏境内中强地震前观测到的重力异常变化,结合地下水、垂直形变、区域应力场以及地质构造资料进行了综合分析。其结果认为,重力变化原因与地下水位的变化关系不大。也不是由于地壳垂直形变引起的。其主要原因可能是在强大NE向水平挤压应力场作用下,活动断裂带及其附近某种特殊部位有物质密度变化所致。同时进行了海原大断裂走滑摸拟计算,其结果支持上述看法。     

长宁地震前后重力变化和地壳垂直形变特征及其关系

为研究2019年四川长宁地震前后地壳内部物质的运移过程，文中利用流动重力和GNSS资料对地震前后的重力变化特征、地壳垂直形变及其关系进行了深入分析。地震震中处于重力变化正、负异常的梯度带上，并在地震前后呈现明显反向。小波多尺度分解表明，浅部的离散性局部变化特征明显，深部的趋势变化特征显著。震中周边4个站点的重力变化与地壳垂直形变的关系与近似规律不一致。长宁震区长期的动力是青藏高原的物质在深部向四川盆地南边界运移的结果。在震中及周边区域的地表浅层可能存在一些空洞或气囊等空间，在地震前后出现气体、液体或高密度物质流失和填充的现象。结合前人对长宁地震发震机制的研究成果分析认为，该区域的采盐、采气及废水回注等因素可能是触发四川长宁地震的原因之一。     

地壳介质微形变异常与强震短临前兆

什么是形变观测中可靠的地震前兆 ?虽然目前有很多不同的认识 ,但都还是认为应从地球力学和形变应变的变化信息中获取地震前兆 ,形变观测的地震前兆应是由于地震孕育到破裂过程中地壳介质产生形变应变等力学变化的信息 .当然 ,地震前兆存在场兆和源兆之分 ,如构造块体活动产生的区域应力场变化 .场兆与地震的发生是一种间接关系 ,是大范围内的异常现象 ,而源兆则主要是震源区及近源区出现的效应 .显然 ,源兆的捕捉对地震的预报是极为有利的 .微形变观测主要包括倾斜、应变和重力观测 .与 GPS、大地形变测量和流动形变测量相比 ,微形变(倾…     

香山绝对点的重力非潮汐变化

1988年3月－2001年3月中国地震局和中国计量科学院合作用NIM－Ⅱ仪器在香山地震台进行58次绝对重力测量，其中44次同时量测了地下水水位。本文从角度研究了香山点重力变化的机理。主要结论：（1）地下水活动是重力变化的主要局部干扰源，它与重力观测值分段相关，可用一个5次多项式进行改正；（2）局部地壳形变的影响甚小，可略而不计；（3）地震活动导致重力值发生短期变化，最大幅度达0．333μms^-2;(4）1989－2001年重力值近于线性地下降了0．191μms^-2,平均速率为－0．0147μms^-2/a属全球性或区域性重力变化。     

豫北重大垂直形变异常的成因研究

１９８０年以来，豫北安阳至清丰水准测线上出现了较大的地面沉降漏斗。通过对标石稳定性、采矿影响、地壳构造运动特别是地下水与地壳形变关系的分析研究，认为漏斗形成的原因与地下水和地层有关，并非地震前兆异常。     

河南范县M_L4.3地震前后的重力场变化与预报过程

讨论了2005年4月27日范县ML4.3地震前后重力场的变化:自2003年5月经历了趋势下降→转折上升→变化加速,地震发生在加速变化过程中。部分测点点值、测段段差值的趋势性异常在持续相当长时间后变化幅值在(30~60)×10-8m.s-2之间。震后该区的重力异常没有恢复。重力变化可能是由该区地壳形变、地壳深部质量迁移和断层蠕动共同作用引起的。介绍了根据重力异常预报地震的过程。     

唐山地震前后区域重力场变化机制

系统地分析了唐山地震前后34期的重力测量数据，讨论了地面沉降、采矿和地下水位变化对重力观测的影响．论证了观测资料的可靠程度，并在此基础上结合地质构造、形变测量和测震结果分析了重力变化的物理机制，讨论了这次强烈地震前后重力变化的全过程，演绎出3个特征阶段重力变化的物理机制:① 1971～1975年期间，震区附近区域重力场具有显著的上升趋势，它与莫霍界面的上隆有关；② 1975～1976年期间，根据形变、地震波的震源机制解正演的唐山点的重力变化表明，这期间的重力变化主要由震前的蠕滑、膨胀和同震位错引起．重力观测表明，蠕滑和膨胀是发生在震前的；③ 1976年8月以后的重力变化呈恢复趋势，地壳的均衡下沉和引张恢复是这一期间重力变化的主要原因．      

尼泊尔M_W 7.9地震同震及震后地表形变及重力变化模拟

基于USGS公布滑动分布模型,本文利用用地壳分层模型,考虑到自重及黏弹特性,采用数值模拟的方法,对尼泊尔M_W7.9大地震同震及黏弹松弛效应引起的震后形变场及重力变化进行模拟计算,并与发震断层地表投影面附近区域实测同震GPS水平形变数据对比,结果显示:(1)同震形变场及重力变化均显示该次地震主要表现为逆冲型,且主要形变及重力变化主要发生在发震断层地表投影区域,离断层越远区域,形变量及重力变化值越小;(2)震后形变量及重力变化均增大,且影响范围逐渐增大,其中,垂直形变变化趋势与重力变化相反,表明地表高程变化与重力变化具密切的联系;(3)模拟同震结果与实测同震水平形变结果比较符合,少数台站点差异较大,但运动趋势与实测结果基本一致,一定程度上验证了模拟同震及震后形变量及重力变化的可靠性.     

岩石圈结构对大地震震后形变的影响——以1976年唐山大地震和2001年昆仑山大地震为例

大地震发生之后通常会诱发一系列的余震序列,对比1976年M_S7.8唐山大地震和2001年M_S8.1昆仑山大地震周边区域的地震事件可以看出,唐山大地震余震活动时间要明显长于昆仑山大地震余震活动时间.余震序列往往与震后形变密切相关,而影响震后形变的因素不仅与地震发震断层和震级有关,同时与岩石圈的结构有关.考虑到唐山大地震的发震区华北地块和昆仑山大地震的发震区青藏高原有着较大的岩石圈结构差异,本文采用PSGRN/PSCMP软件计算了岩石圈分层模型的大地震同震和震后形变,分析了地壳弹性模量、弹性厚度以及黏滞性系数对同震和震后形变的影响,进而讨论了影响唐山地震和昆仑山地震余震序列差异的原因.计算结果显示,震后形变会在黏弹性效应的作用下逐渐调整,震后形变的持续时间与地壳弹性模量、地壳弹性厚度和下地壳黏滞性系数有关.上地壳和下地壳弹性模量越大,震后形变达到稳定值的时间越短,弹性模量对震后形变稳定值影响很小.地壳弹性厚度越大,震后形变达到稳定值的时间越短,当断层面底端深度小于地壳弹性厚度时,地壳弹性厚度的增加会引起震后形变稳定值的减小;下地壳厚度对震后形变达到稳定值的时间和稳定值基本无影响.下地壳黏滞性系数越大,震后形变达到稳定值的时间越长,反之亦然.结合唐山地震区的华北地块和昆仑山地震的青藏高原深部结构发现,两者之间的上地壳弹性模型差别不大,唐山地震区地壳弹性厚度略大于昆仑山地震区,但昆仑山地震区下地壳黏滞性系数明显低于唐山地震区.这些因素均决定了昆仑山地震的震后形变持续时间短（余震时间序列短）而唐山地震的震后形变持续时间长（余震时间序列长）.由此可见,岩石圈结构差异可能是导致唐山地震和昆仑山地震余震序列差异的主要因素之一.     

排除地下水电导外界温度干扰的实验

目前,在地震预报中,对地下水电导的测定已广泛应用于群专台站.几年来我测报点水化学分析的实践证明,在地震的孕震期里,尤其在临震前夕,由于震中应力场的急剧变化,引起了地壳形变,而伴随这一现象所引起的地下水动态变化使地下水的温度及各种离子浓度发生了异常变化.这些与地震信息相关的变化,可以测到地震的前兆信息.这为综合分析地震前兆提供了参考数据.     

流动重力结果与河南范县ML4．7级地震

讨论了2006年4月9日范县ML4.7级地震前后重力场的变化和预测过程.震前2005年9月～2005年12月重力场表现为趋势下降,在2006年3月重力场转折上升,表现为变化加速,地震发生在重力场加速变化过程中.部分测点点值、测段段差值存在异常,点值和段差值的变化幅值在(30～60)×10-8m·s-2之间.震后该区的重力异常没有恢复.重力变化可能是由该区地壳形变、地壳深部质量迁移和断层蠕动共同作用引起的.     

地震前地表重力场变化的一种可能解释——应力-损伤耦合效应

文中运用损伤力学研究方法 ,提出孕震过程中引起地壳破坏的应力 -损伤耦合效应。利用应变等效性假设 ,推导了地壳体的应力 -损伤耦合效应与地表重力变化之间的理论关系。根据岩石力学实验的不同加载途径 ,模拟了 1976年唐山 7 8级地震和 2 0 0 1年昆仑山口西 8 1级地震重力演化的不同特征 ,结果与实际情况符合较好 ,表明应力 -损伤耦合效应可以作为地震前地壳重力变化的一种物理解释     

探索中的几类地震前兆的物理依据

本文着重谈了十一类地震前兆的物理依据:1.地震活动图象;2.小地震震源参数;3.波速异常;4.电阻率变化;5.重力变化;6.地磁变化;7.水压致裂测定地下应力;8.地震测深;9.地壳形变;10.地下水;11.宏观现象。     

青藏高原东北缘近期重力与地壳形变综合分析与研究

利用青藏高原东北缘2011—2014年期间的流动重力与GPS观测资料和1970—2011年水准观测获得的垂直运动背景场资料,结合区域地质构造动力环境和区内发生的强震事件,系统分析了区域重力场变化、地壳三维形变与区域构造环境和强震活动的关系,进一步研究和探讨了区域重力场变化与区域三维地壳运动的时空分布特征及其机理。结果表明:1)测区内重力场变化与GPS观测反映的水平运动和水准观测反映的垂直运动在空间上关系密切,地壳形变总体表现为沿水平运动的方向重力增加,高原山地挤压隆升,地面重力减少;断陷盆地相对伸展下沉,地面重力增加,反映了新构造活动的继承性。2)地壳形变场变化与活动断裂密切相关,重力变化和垂直形变等值线走向总体上与呈NWW向的祁连-海原断裂走向基本一致,水平形变也在祁连-海原断裂附近产生明显的左旋走滑运动。3)强震易发生在具有显著重力变化的活动断裂带上,也易发生在沿活动性断裂的断块垂直差异运动强烈或兼有强走滑运动的地方。2016年门源震中附近区域地壳受挤压变形显著、面压缩率和重力剧烈变化的特征最为显著。2013年岷县漳县6.6级地震发生在重力变化高梯度带拐弯的地区,也是面压缩率变化过渡带和垂直形变过渡带地区。4)文中第一作者等曾基于该区地壳形变资料在岷县、门源地震前做过一定程度的中期预测,尤其是地点预测。基于上述认识,进而强调在研究区形成的一些地壳形变异常部位可能仍存在中长期强震/大震危险背景。     

川滇地区重力场特征及其与区域强震的关系

本文利用最新超高阶重力场模型EIGEN-6C2、全球DEM模型topo_15.1.img和地壳模型CRUST1.0等数据,研究了川滇地区的不同类型的静态重力场(自由空气重力异常、布格重力异常和剩余均衡重力异常)分布特征,探讨了区域强震与静态重力场之间的关系.整体上看,川滇地区自由空气重力异常FA与地形镜像关系明显,说明地形效应对重力场影响较大;由于扣除了地形效应,区域布格重力异常格呈现西北低、东南高的特征,总体反映了川滇地区地壳厚度变化的基本格局,并在此之上,叠加了各种强度不等的局部异常;利用Parker方法正演了Moho起伏引起的地表重力变化,将其从区域布格重力异常中扣除,得到反映地表密度分布的剩余重力异常.通过对比2000年以来发生的区域大震震源机制与不同静态重力场分布特征可知,逆冲/正断型地震(如汶川地震、芦山地震)往往发生在静态重力异常的高梯度带上,而走滑型地震(如玉树地震、鲁甸地震)发生在重力异常变化较为平稳的区域,这可能与断裂的性质及其所处构造环境有关.     

河北文安5.1级地震前后重力场动态变化

分析了2006年7月4日文安5.1级地震前后文霸流动重力测网的观测结果,讨论了垂直形变和浅层地下水位变化引起的重力改变,并对重力资料进行了高程改正.研究结果认为,文安地震前后,测网出现了明显的异常变化,测区的重力异常以重力上升为主,且上升幅度大的区域主要在测网南部;地震震中在震前形成重力高梯度带,2005年10月至2006年4月短期内的重力变化表现最为明显;测区内的正负重力变化的分界线,地震前后出现逐渐偏转的特点,且在2007年10月逐渐恢复.