跨断层测量资料的卡尔曼滤波数学模型

本文研究了卡尔曼滤波方法在跨断层测量资料处理中的应用。在统计回归法的基础上,将回归法与卡尔曼滤波结合起来建立了函数模型与随机模型,滤波时不仅考虑断层活动的随机性,也顾及各环境因子对测值影响随时间的变化。并采用自适应滤波方法,用迭代法求得动态噪声方差。本文系统地推导和建立了单测线(水准或基线)、双测线水准、双测线基线及双基线双水准的函数模型。可连续和实时地对跨断层测量资料进行动态处理,不仅求得各时刻的高差或基线长度的滤波值,还可求得断层在垂直升降和水平错动方向上的各时刻变化速率,以及各环境因子的影响。     

太原台短水准东西向测线形变异常的分析

本文较详细地介绍了太原台短水准东西方向测线1986年形变异常的基本情况.分析了测线周围的环境变化与背景干扰.利用动态灰箱分析方法和回归分析方法对资料进行了处理,初步认为测线出现的反向抬升异常变化是由周围地下水位变化引起的.此外,本文还就有关问题进行了讨论.     

山东青州中黄山流动水准测值与流体变化关系研究

运用1993—2014年山东青州中黄山流动水准及辅助手段的观测资料,系统分析中黄山流动水准测值与降水量、水库蓄水量、水库水位、地下水位等影响因素的关系。结果表明,水准测值与水库水位和蓄水量的相关性良好,与老井水位的相关性次之,与降水量的相关性最差。同时讨论流体影响水准观测的力学机理,认为水准测值变化的原因是,在水库蓄水量载荷改变、地下水孔隙压力变化和腐蚀的共同作用下,断层上盘向下或向上滑动的结果。     

首都圈长水准与跨断层流动观测资料的综合研究

为了更深入地研究大面积形变与断层活动之间的关系，对首都圈１９８８～１９８９年复测的长水准资料中跨过明显活动断裂的测线单独进行了分析，并与相应的流动跨断层短水准短基线资料进行了对比，证明八宝山等北东向断裂带的中段和南段活动较为强烈，而北段相对活动较弱，结合大面积水准平差给出垂直运动速率分布图，分析认为该地区是应力比较容易集中的地段，对未来的震情监视与研究有一定的指导意义。     

山东高崖水准主要干扰的分析

对山东高崖水准资料进行了详细的分析,认为１９９０年出现的大幅度西倾变化系其西侧水库荷载猛增而引起的。指出水准测值与水库库容量存在着一定关系,相关系数为０５６,水库容量的变化是引起水准测值变化的主要因素。     

台站水准观测光段选择讨论

台站水准观测的光段选择,长期以来是一个有争议的问题。下面我们根据鸭鸽营台站Ni004水准仪的观测资料进行讨论。 鸭鸽营台站南北水准测线沿农村大道,属半林荫线路,而东西水准测线有四站穿过庄稼地,基本上无林荫遮蔽。     

北京南口跨断层流动水准场地监测与布设初探

北京南口跨断层流动水准监测场地布设于南口—山前断裂与南口—孙河断裂交汇处。运用前人地质构造研究成果、监测资料和野外地质考察资料等,研究了南口跨断层流动水准场地监测和布设状况、结果表明:(1)监测场地存在未跨断裂测线;(2)4号测点不为基岩点且可能在断裂带内;(3)测线巨大突变异常是大量降雨所致,不为前兆异常或断裂活动。     

流动水准测量资料的效果探讨

对桃花吐跨断层短水准不同观测方法资料的对比分析结果表明,流动水准测量成果能代表该点某一时段的高差动态变化状态,但资料的动态精度较低.认为除了复测周期外,测量方法的简单和测线过长也是造成流动水准测量成果预测预报地震效果不佳的主要原因之一.本文还对提高效果的途径提出了见解.     

浅析山西临汾中心地震台定点水准测段高差的变化特征

叙述了山西临汾中心地震台定点水准观测场地及所跨断层的简况，利用1987年至2000年的观测资料对跨断层的2个测段高差变化进行了分析，结果表明，BM4-BM1测段能反映所监测断层的变化。     

桃花吐短水准干扰因素的再研究

在桃花吐短水准流动资料干扰因素研究的基础上,对该点台站水准观测资料作了排除干扰,提取异常信息研究。认为地下水位和冻土深度变化是该点跨断层测线高差变化的主要干扰源;该点水准趋势,短期异常不明显。对基岩标的抗干扰能力,干扰排除的复杂性等作了讨论。     

祁连—川滇复合菱形块体周边主要活动断裂带断层形变特征与机理

根据布设在祁连—川滇复合菱形块体周边主要活动断裂带上形变场地观测资料并结合大面积水准测量成果, 分析了复合菱形块体的活动规律, 并进行了动力学机制的讨论。     

龙门山断层地震周期及其动力学过程模拟研究

在断层面上引入速率-状态相依摩擦本构关系、考虑铲形逆冲断层几何结构特征、断层下盘和上盘中下地壳及上地幔为黏弹性介质、上盘上地壳为弹塑性介质,本文用二维有限元动力学模型模拟了龙门山断层上大震准周期复发行为、分析了断层上地震孕育位置、地震周期不同阶段的应力/应变场演化特征.不同于近垂直走滑断层上的地震周期行为,大陆铲形逆冲断层上的构造应力的积累和释放过程更复杂、有其独特性.我们得到如下认识：（1）铲形逆冲断层上的地震复发是准周期行为.（2）龙门山断层最大库仑应力位于断层17~20 km深处,应力长期积累和同震释放都在此深度最大,说明地震会在此处孕育、发动.（3）在断层破裂的深部和浅部,同震滑动大小和构造应力释放大小并非同步,而是差异悬殊.（4）地震仅部分释放区域积累的应变能,断层上盘上地壳顶部和底部的褶皱、破裂等永久变形形式也是释放应变能的重要形式.（5）应变能密度增量的演化图像分为：震间、同震、震后期,清晰反应了龙门山断层附近的地震动力学过程.（6）地震发生除释放能量外,同时也对近断层的中地壳和断层底部有很大的应变能加载;这些加载,在震后期可能通过震后滑移、余震或中下地壳乃至上地幔的驰豫形变用几十年时间释放.以上对大陆内铲形逆冲断层上变形特征的了解,有助于我们在其地震周期行为中评估地震危险性.     

汶川Ms8．0级强震震前龙门山断裂带断层形变异常分析

概述和分析四川汶川Ms8．0级强震的发震构造及其地质背景,从断层形变的角度研究这次地震前形变场的异常变化情况。结论是：汶川地震区的地形变前兆异常是客观存在的,在某些局部区域甚至是非常显著的;流动短水准观测资料反映出了震前龙门山断裂带局部区域的加速活动;从现有形变资料出发,要实现如此大地震的预报仍然缺乏根据和把握。     

首都圈断层形变与重力场动态变化分析

本文利用首都圈跨断层形变观测和观测场地的综合调研结果, 对跨断层基线、 水准各测项的综合效能进行评估, 对断层整体活动信息进行分析提取, 对首都圈地区强震的映震效能进行分析研究。 利用首都圈地区流动重力区域测网的观测结果, 分析重力场动态变化特征, 对近期首都圈地区的地震趋势进行预测。     

GNSS在断层形变研究中的应用

大地震多发生在主要活动断裂带及其附近, 因此断层形变的监测与研究非常重要。 多年来采用跨断层短水准、 短基线、 跨断裂带综合观测剖面等手段监测断层活动, 进而研究断层活动与变形规律。 GNSS多用于大面积地壳水平运动场和主要地块活动与变形的研究, 随着GNSS数据的积累和应用研究的深入, 已有学者用GNSS从不同角度开展断层形变的监测与研究。 本文介绍和论述了GNSS在断层形变研究中已有的部分应用和新的探索, 主要介绍以下几个方面: ① GNSS用于断层走滑活动的监测与研究; ② GNSS用于断层垂直活动的监测与研究; ③ 通过研究断层两边地块变形规律并建立应变模型, 可分别依据各自模型推测断层的活动与形变, 将推测结果与跨断层观测到的实际情况进行研究与比较。 研究分析认为, 由块体推测的变形与实测变形差异越大, 说明块体相互作用越强烈。 这可能对强地震地点预测、 地震危险性判定及地震趋势预测均有重要意义。     

Characterization of Fault Zones

— There are currently three major competing views on the essential geometrical, mechanical, and mathematical nature of faults. The standard view is that faults are (possibly segmented and heterogeneous) Euclidean zones in a continuum solid. The continuum-Euclidean view is supported by seismic, gravity, and electromagnetic imaging studies; by successful modeling of observed seismic radiation, geodetic data, and changes in seismicity patterns; by detailed field studies of earthquake rupture zones and exhumed faults; and by recent high resolution hypocenter distributions along several faults. The second view focuses on granular aspects of fault structures and deformation fields. The granular view is supported by observations of rock particles in fault zone gouge; by studies of block rotations and the mosaic structure of the lithosphere (which includes the overall geometry of plate tectonics); by concentration of deformation signals along block boundaries; by correlation of seismicity patterns on scales several times larger than those compatible with a continuum framework; and by strongly heterogeneous wave propagation effects on the earth's surface. The third view is that faults are fractal objects with rough surfaces and branching geometry. The fractal view is supported by some statistical analysis of regional hypocenter locations; by long-range correlation of various measurements in geophysical boreholes; by the fact that observed power-law statistics of earthquakes are compatible with an underlying scale-invariant geometrical structure; by geometrical analysis of fault traces at the earth's surface; and by measurements of joint and fault surfaces topography.¶There are several overlaps between expected phenomenology in continuum-Euclidean, granular, and fractal frameworks of crustal deformation. As examples, highly heterogeneous seismic wavefields can be generated by granular media, by fractal structures, and by ground motion amplification around and scattering from an ensemble of Euclidean fault zones. A hierarchical granular structure may have fractal geometry. Power-law statistics of earthquakes can be generated by slip on one or more heterogeneous planar faults, by a fractal collection of faults, and by deformation of granular material. Each of the three frameworks can produce complex spatio-temporal patterns of earthquakes and faults. At present the existing data cannot distinguish unequivocally between the three different views on the nature of fault zones or determine their scale of relevance. However, in each observational category, the highest resolution results associated with mature large-displacement faults are compatible with the standard continuum-Euclidean framework. This can be explained by a positive feedback mechanism associated with strain weakening rheology and localization, which attracts the long-term evolution of faults toward progressive regularization and Euclidean geometry. A negative feedback mechanism associated with strain hardening during initial deformation phases and around persisting geometrical irregularities and conjugate sets of faults generates new fractures and granularity at different scales. We conclude that long-term deformation in the crust, including many aspects of the observed spatio-temporal complexity of earthquakes and faults, may be explained to first order within the continuum-Euclidean framework.     

2015年新疆皮山MW6.4地震发震断层和滑动分布反演

本文基于Sentinel-1A卫星影像数据提取了2015年皮山M_W6.4地震的同震形变场, 震中北部以隆升为主, 最大抬升量为12.9 cm; 南部以沉降为主, 最大沉降量为5.5 cm。 采用基于单一断层滑动模型的多峰粒子群优化和蒙特卡罗算法, 以LOS向InSAR形变场为约束, 对发震断层的几何模型进行非线性反演。 在此基础上, 联合InSAR和GPS数据, 利用最速下降法反演断层滑动分布。 综合结果表明: 发震断层是顶部埋深约7.4 km的隐伏断裂, 断层面大小为48 km×35 km, 断层走向、 倾角、 断层滑动角分别为111°、 19°、 91°; 断层最大滑动量0.47 m, 位于深度为10.6 km的区域; 累计地震矩3.89×10¹⁸ N·m, 约合矩震级M_W6.33。 最后, 依据主震断层滑移量计算了主震对周围中小断裂的库仑应力扰动变化, 结果显示距离震中最近的泽普断裂受主震影响的库仑应力明显增加; 震后3年内余震集中分布在泽普断裂库仑应力增加区域, 表明皮山地震主震对余震的发生可能具有一定的应力触发作用。     

Fault Geometry and Departure of Precursors From the Epicenter

Different tectonic elements may play different roles and their deformation styles and types of anomalies are also different in the process of deformation.Such differences may be the cause of the phenomena of the departure from the region with obvious anomalies from the coming epicenter,which are called "departure of precursors from epicenter." From some new experimental and numerical modeling results,five types of deformation elements are identified according to their roles in the process of deformation in a region.They are the brake(or locked),slip,yield,sensitive,and valve elements.Spatial distribution of different elements,especially sensitive and slip elements,are discussed by taking the bend fault,extension,compression,and complex en-echelon faults as examples.These elements with different roles may overlap each other in some cases or be separated in other cases.It is obvious that for different fault geometry,the spatial layout of these elements is different and thus the position and style of possi     

土工三轴试验方法-静动耦合试验

尝试了一种新的土工三轴试验方法,即在一个试样同时得到与土体静动变形和强度特性相关的各种参数。文中讨论了采用耦合试验方法时应变循环大小对静力变形和强度特性的影响;并通过与常规试验结果的比较,给出了等效弹性模量、等效阻尼比和动永久应变等动力变形参数的试验结果。试验结果表明：采用耦合试验复杂加载方式,能够更深入地研究土体的静、动变形和强度特性,尤其在复杂应力条件下的动力变形特性方面。     

青藏块体东北缘地区断层形变研究

根据青藏块体东北缘地区的跨断层流动水准测量资料,分别从断层形变异常的空间分布特征,不同断裂带上断层形变平均活动速率的分布和断层形变群体性异常在时间上的分布三个方面进行了统计、对比、分析和研究。结果显示,自2002年以来青藏块体东北缘地区的断层形变异常的主体区域逐步由西向东迁移,地震活动也具由西向东迁移的现象;断层平均活动速率也是东部区偏高。但是,断层形变群体异常在时间上的分布显示目前该区域断层形变异常活动的数量和强度均不十分显著,短期内发生强震的可能性不大。本文提出的方法及初步结论对该区域日常地震预测及震情跟踪工作有一定的参考价值。