日本9.0级地震前后华北形变场变化特征与地震趋势分析

本文分析了华北主要断裂带基于2011年日本9.0级地震同震位移场的应变变化, 结合华北地区近几年形变异常分析日本9.0级地震前后华北地区形变场的变化特征, 分析了日本9.0级地震对华北地区的影响以及未来值得关注的地区。 日本9.0级地震的发生使得华北地区EW向主压应变有所释放, 不同地区的同震响应存在差异, 部分趋势性变化在日本9.0级地震后有所恢复, 目前郯庐带中南段及附近区域的挤压应变背景和断层活动水平增强值得关注。     

大规模GPS揭示中国现今地壳构造形变特征

利用全国260多个陆态网络连续站以及2 000多个陆态网络区域站2011—2015年观测数据,计算分析中国大陆现今整体地壳构造形变特征以及板内应变场空间分布特征。根据密集、大范围的GPS速度场可知中国大陆现今整体速度场依然呈现西强东弱的态势,其中最大值出现在喜马拉雅地区,一般速率在35~42mm/a之间,而川滇地区形成的右旋剪切带的形变特征最为醒目,其西南部最小速率在3~9mm/a之间,北部最大速率在17~23mm/a;由应变场的空间分布可以看出应力最大的地区主要是喜马拉雅、昆仑山中部、川滇地区的鲜水河断裂带、天山地区以及京津唐地区;东部沿海地区应变速率表现为东西拉张型,主要是由于2011年日本大地震对该地区的影响还未完全消退造成的。     

基于InSAR技术的张家口定点形变观测场地形变监测

针对张家口定点形变观测场地伸缩仪NS向观测曲线在2020年6月至12月出现加速上升的异常变化,以张家口定点形变观测场地为研究区域,基于Sentinel-1 SAR降轨数据并采用小基线集技术对场地进行形变监测,并获取了2018—2020年该区垂向年平均形变速率和形变时间序列。研究结果表明：张家口断裂两侧地表在垂向的相对运动速率小于1 mm/a,断层活动性较弱;张家口断裂在NNW-SSE向拉张应力作用下,使得断层南盘地表相对北盘出现较为明显的沉降运动,导致张家口伸缩仪NS向观测出现张性加速趋势变化异常现象。     

甘肃岷县漳县6.6级地震前后区域地壳形变分析

利用陆态网GNSS连续站及流动站观测数据处理结果,从坐标时间序列、基线时间序列、速度场、形变场等方面分析岷县漳县地震前后青藏高原东北缘地区GPS形变场变化,得出以下结论:岷县漳县地震前GNSS测站时间序列没有明显变化,震前异常不突出;地震引起不同测点不同程度的永久性同震位移,最大值达到16mm;地震前后基线变化不明显,未发现明显的前兆异常;阿拉善及附近的祁连构造带存在顺时针运动的迹象,即运动方向由东侧的南西向逐渐变到西部的北西向,运动大小的范围基本保持在7mm/a之内;区域主压应变优势方向为东北-西南向,最大主压应变区呈带状分布于研究区域南部。     

2013年岷县漳县6.6级地震同震位移及震中区现今地壳形变特征研究

利用中国大陆构造环境监测网络在甘肃省及周边区域的GPS观测资料, 通过高精度数据处理, 获得基准站的位移时间序列, 给出该区域现今地壳形变特征, 并计算得到2013年甘肃岷县漳县6.6级地震同震位移。 结果表明: 该区域的陆态网络连续站中, 只有GSMX站观测到了较为明显的水平同震位移, 大小约18.7 mm, 由此推断此次地震的影响范围在距离震中30～50 km以内。 研究区内的地壳水平运动较活跃, 同时具有一定的规律性和连续性, 西部的运动速率高于东部, 东南区域的运动速率较小, 最小值为4.4 mm/a, 西南运动速率较大, 最大值为18.4 mm/a。 GPS连续应变率结果显示, 研究区存在近NE—SW向的压缩应变, 近NW—SE向的拉张应变, 并且主压应变明显高于主张应变。     

文安5.1级地震前后地壳形变特征研究

应用文安地震200km范围内的定点形变观测资料,在研究断层活动性质的基础上,进一步综合分析在文安地震前后地壳形变的时空演化特征及其与地震活动的关系,结果表明：（1）部分测项在震前均出现张性或者压性转折变化,或者阶跃变化;（2）地表潮汐平面应变状态在中强地震前后表现出不同的变化特征;（3）平面应变参数曲线2011年前后发生同步转折变化,且变化幅度很大,但首都圈及附近地区并没有中强以上地震发生,可能与引发2011年3月日本9.0级特大地震的板块构造应力场变化有关。     

长白山天池火山近期形变场演化过程分析

对长白山天池火山区2002～2005年的4期水准测量数据、2000～2005年6期GPS测量数据以及1999年以来的定点地倾斜观测数据进行了系统处理分析,结果表明：（1）2000年9月～2002年6月期间,长白山天池火山地表变形很小,基本上处于较为稳定的状态. 1993～1998年的InSAR观测资料也未发现明显的地表变形;（2）2002～2003年,长白山天池火山出现了明显的地表形变异常变化,其水平形变表现为以天池火山口为中心的放射状膨胀运动,垂直形变则表现为近火山口的快速隆起,显示天池火山下部可能有岩浆压力增大变化;（3）长白山天池火山2003年以来的形变速率有逐年迅速衰减的变化特征,其最大水平运动速率已由2002～2003年期间的38.3mm/a衰减到2004～2005年的15.8mm/a,最大垂直形变速率则由2002～2003年的46.0mm/a 衰减到2004～2005年的5.0mm/a.     

鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动与形变

1973年2月在鲜水河断裂带炉霍段发生了M7.6地震破裂.自那以来,先后在炉霍县虾拉沱布设了若干横跨该地震断层(1973年破裂带)的地壳形变观测系统,包括断层近场的短基线、短水准、蠕变仪、人工构筑物等,以及断层近-远场的GPS观测站.利用这些观测系统的长期观测资料,本文分析了鲜水河断裂带炉霍段的震后滑动/变形及其时、空变化特征,并建立起解释这些特征的动力学模式.研究表明:(1)1973年地震后的头5年,地震断层在虾拉沱场地表现为开放性质,近场的断层震后滑动以无震左旋蠕滑为主,速率达到10.27 mm/a,且伴有微量的拉张性蠕动作用;1979年以来,左旋蠕滑速率由5.3 mm/a逐渐减小到2.27 mm/a,减小的过程呈对数函数型,反映此阶段断层面已逐渐重新耦合、正朝闭锁的方向发展,并伴有部分应变积累.(2)1999年以来,地震断层两侧远场的相对左旋位移/变形速率为10 mm/a,远大于同时期断层近场(跨距40~144 m)的左旋蠕滑速率0.66~2.52 mm/a;远-近场位移/形变速率的显著变化发生在地震断层两侧各宽约30 km的范围,显示出这是与大地震应力应变积累-释放相关的断裂带宽度.(3)结合动力学背景与深部构造信息,本文对这里断层的震后位移/变形及其时、空变化的机理进行初步解释,要点是:震后约5年之后,由于逐渐增大的断层滑动/摩擦阻抗,上地壳脆性层中的断层面由震后初期的开放性质逐渐转向重新耦合、并朝闭锁的方向发展,但其两侧地块深部持续的延性相对运动拖拽着浅部脆性层发生相应的弹性位移/变形.(4)可估计再经历15~25年,研究断裂段将完全"闭锁",即进入积累下一次大地震应力应变的震间闭锁阶段.     

汶川M8.0地震前后山西地震带水平形变场变化特征研究

通过分析汶川M8.0地震前后山西地震带GPS速度场以及由此计算得到的现今构造应变率场,结果显示：（1）汶川M8.0地震后,山西地震带各区域的运动方向均不同程度向西偏转,太原盆地及其以北的区域由1999—2007年的SW或SSW向转为SWW向,且运动速率由平均约2 mm/a增加到约4 mm/a,太原盆地以南的区域由之前的SSE向转为SW向。（2）汶川M8.0地震后,山西地震带的应变率场显著增强,大同盆地、太原盆地北段和临汾盆地西南段形成了三个压性应变集中区,2010年在这三个区域内分别发生了大同M4.5、阳曲M4.6和河津M4.8地震,可能由于这种压性应变积累的区域应力场环境有利于山西地震带中强地震的孕育和发生。（3）2009—11年,受日本M9.0地震的影响,山西地震带向西运动的速率有所减弱,应变率场张性变化明显,太原盆地及其以北区域平均速率下降为约2~3 mm/a,太原盆地以南的区域由SW向转为整体向南运动的格局,有恢复到1999—2007年背景运动状态的迹象。     

汶川M8.0地震前后山西地震带水平形变场变化特征研究

通过分析汶川M8.0地震前后山西地震带GPS速度场以及由此计算得到的现今构造应变率场,结果显示：（1）汶川M8.0地震后,山西地震带各区域的运动方向均不同程度向西偏转,太原盆地及其以北的区域由1999—2007年的SW或SSW向转为SWW向,且运动速率由平均约2 mm/a增加到约4 mm/a,太原盆地以南的区域由之前的SSE向转为SW向。（2）汶川M8.0地震后,山西地震带的应变率场显著增强,大同盆地、太原盆地北段和临汾盆地西南段形成了三个压性应变集中区,2010年在这三个区域内分别发生了大同M4.5、阳曲M4.6和河津M4.8地震,可能由于这种压性应变积累的区域应力场环境有利于山西地震带中强地震的孕育和发生。（3）2009—11年,受日本M9.0地震的影响,山西地震带向西运动的速率有所减弱,应变率场张性变化明显,太原盆地及其以北区域平均速率下降为约2~3 mm/a,太原盆地以南的区域由SW向转为整体向南运动的格局,有恢复到1999—2007年背景运动状态的迹象。     

变形分解作用研究综述

变形分解作用是描述总的构造应变变形如何分解到一定意义分量的一个运动学概念。变形分解作用形成的构造应变变形分量之间的分解可以是表现在应变场的不均一性，也可以是同一应变场的，还可以是表现在构造力学性质、变形机制等的差异。因此，作为一种运动学概念，它涉及多个构造应用领域，研究者建立了多种不同的变形分解作用运动学模型并讨论其控制因素。为构造变形分解作用的研究提供了一种系统思维的研究思路，有利于更系统的认识相关地质构造之间存在的联系。综述了国内外学者对变形分解作用的研究。     

基于断层形变协调比的断层形变分析

基于唐山台跨断层短基线和短水准观测结果,综合应用不同测段的数据组合,分析断层运动状态和测段组合之间的关系,进而计算断层形变协调比参数序列,分析其与区域中等以上地震之间的动力学关系,最后获得两点认识:(1)与断层走向呈不同夹角的测段组合会对认识断层活动特征状态产生影响,因此在台站资料许可的情况下,要尽可能选择不同的组合进行对比分析;同时也表明在建立跨断层观测时,要布置和断层走向呈不同夹角的测段,以便对断层状态做准确的判断.对唐山台的资料而言,据与断层走向夹角较小的两个测段所得结果相对更好,这可能和该断层以走滑为主、该区域应力状态以水平运动为主相关.(2)4个序列断层形变协调比的变化幅度虽然有较大差异,但其趋势特征基本一致,与正常背景有显著偏离的变化,且这种变化和唐山区域中等以上(M≥4.5)地震活动交替出现,且其间隔时间在2000年后逐渐加长.这可能反映了在20世纪80～90年代区域应力场还处于1976年唐山大地震后的恢复阶段,局部应力场状态在不断地调整和变化之中,而在2000年之后,区域应力状态逐步稳定.     

安康地区地形变资料同震形变波特征分析

利用安康地区3个形变台2017—2020年地形变资料,对比分析6套形变仪器的映震能力,并从面波延迟时间、最大响应幅度及同震持续时间等方面系统探讨同震形变波的特征参数与震源参数的关系,获知形变仪器映震效能的影响因素和同震形变波的物理分布特征。结果表明:形变仪器的映震能力受仪器自身响应特性、地下介质特性及仪器系统误差等因素的影响;同震形变波物理分布特征表明面波延迟时间与震中距、同震响应最大幅度与震级、同震持续时间与震级及震中距之间存在一定的比例关系。      

龙首二级面板堆石坝地震永久变形分析

针对龙首二级(西流水)面板堆石坝工程，根据面板坝土石料的大型动三轴试验结果，确定了坝料的残余应变模式，特别是残余体应变模式。在所建立的面板坝三维非线性动力反应有限元法基础上，建立了一套同时计人残余体应变和残余剪应变的面板堆石坝地震永久变形计算方法，对龙首二级面板坝工程进行了地震永久变形的计算，分析了坝体地震永久变形的量值和分布情况，为大坝的抗震设计提供了有力的技术依据。     

青藏高原东北缘岩石圈变形及其机理

为了解青藏高原东北缘岩石圈变形特征,进一步研究该地区地壳运动的壳-幔耦合机理,本文通过处理分析该地区1999～2007年多期GPS观测数据、1972~2000年水准测量数据和1992年及2007年相对重力测量资料,获得了该区域地壳水平运动速度场、较长时间段的垂直形变场和相对重力变化场.分析发现青藏高原东北缘东西部的变化特征存在明显差异：西部以北东向地壳缩短运动为主,而东部以顺时针旋转为主;东部以地壳隆升为主,速率在2.1 mm/a左右,而西部隆升的速率小于1 mm/a;相对重力变化则表现为在整体增大的背景下东部升高速率较大,平均为9.0×10^-8 m·s^-2·a^-1,而西部较小,平均值为3.1×10^-8 m·s^-2·a^-1.我们还发现,地壳不同变形形式的转换不是渐变的,而是发生在较窄的一个转换带内.这个转换带的整体走向为NEE,北部位于金昌与武威之间,中部在祁连山东部、门源以西,南部位于德令哈以东青海湖以西.最后结合前寒武纪构造格架、重力均衡异常资料和地震SKS分裂结果对形成这种运动态势的机理进行了探讨,我们认为岩石圈物质侧向流动、岩石圈结构及壳-幔耦合方式差异可能是导致东部与西部岩石圈变形差异主要动因.     

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。     

Quantitative analysis on tectonic deformation of active rupture zones

Introduction The Global Position System (GPS) may provide information about the crust movement of high precision in a large area, which significantly improve the capability of monitoring crustal movement over the area. In the last decade, studies on the global plate movement, the large scale block motions, the high-resolution crust movement of related monitored regions and tectonic de-formation fields have become the hotspot of spatial geodesy (ZHU et al, 2003; Wang et al, 2001; HUANG et…     

高孔隙岩石局部化变形研究新进展

“压实带”是高孔隙岩石在脆-延性转换阶段发生的一种局部化变形现象．“压实带”的发现改变了关于局部化变形发生方向的传统观念．“压实带”对于理解地壳运动和变形的重要性以及在材料和石油工业等方面的潜在应用,使得它成为岩石物理学和地质学的研究热点之一．本文围绕“压实带”,从实验研究、连续介质理论分析和数值模拟三个方面详细介绍了高孔隙岩石局部化变形的研究进展．     

形变仪器影响观测质量因素

通过对泰安地震台形变仪器观测资料质量的统计分析,发现影响观测质量的主要因素包括：观测环境的改善、优化可以提高观测精度;仪器管理和数据处理水平可以影响数据精度;降雨、吸潮等可以对曲线趋势变化造成影响;环境恶化,如外界抽水等干扰,会使曲线日变固体潮失真,从而掩盖真实的地壳信息。     

桩-土-结构相互作用对结构弹塑性变形特性的影响

在桩-土-结构弹塑性动力相互作用模型研究的基础上,设计了考虑场地类别、输入地震动等因素的基于相互作用模型的多层和高层钢筋混凝土框架结构算例,分析了桩-土-结构相互作用对结构弹塑性变形特性的影响,并与不考虑相互作用的结构底部固端模型的计算结果进行了对比。分析表明:相互作用对结构的弹塑性变形的影响不容忽视,考虑相互作用后梁柱塑性铰出现的程度降低;结构底部位移增加而顶部位移减小;薄弱层的层间位移可能增加而其余层的层间位移则减小。现行的结构弹塑性变形验算方法未考虑土-结构相互作用的做法的合理性值得进一步评判。