主喜马拉雅逆冲带的震间与同震重力场变化

为对中国自主重力/重力梯度卫星在陆地地震研究中提供理论依据,本文选取了主喜马拉雅逆冲断层(MHT),模拟了断层在同震和震间滑移产生的大地水准面、重力变化和重力梯度变化。首先给出了大地测量数据反演断层滑动分布的马尔可夫链—蒙特卡洛方法,实际反演中,Markov链的总长度由4×10~7个模型组成,燃烧阶段和采样阶段的长度均为2×10~7个模型,重采样的间隔为1000,初始温度设为100,终止温度为0.1。再次给出了基于反向滑移模型估计震间断层的耦合度。利用GPS和InSAR数据,对2×10~4个重采样的模型取平均后,反演得到MHT的同震滑移和震间耦合分布,结果表明:2015年M_w 7.8尼泊尔地震同震破裂并未达到地表,最大滑移量约为6 m,地震矩为1.02×10~(21) Nm,相当于M_w 7.9,与其他手段得到的结果一致;MHT的震间耦合模型表明MHT在中上地壳以上部分在震间均处于闭锁状态,积累的能量相当于每年一个M 7地震。基于以上反演的断层滑移/滑移亏损模型,模拟了MHT同震和震间的重力场变化。变形地表面的同震重力变化呈南北两极分布,范围为–261—125μgal,理论上能够被陆地重力测量所检测到。长波长的震间空间重力/重力梯度变化信号难以被当前重力卫星观测到;对冰川等大尺度质量效应进行改正后的同震重力/重力梯度变化有望被提高测量精度的下一代重力卫星检测出。本研究成果对中国未来发射的自主重力卫星数据在地震发生和孕育方面的应用研究将提供有益的启示。     

2011日本东北大地震前震余震重力效应分析

针对2011年日本东北大地震(Tohoku-Oki地震)发生前后较短时间内的多次较大前震和余震和主震混在一起,不利于提取出主震同震信号的问题,该文利用弹性位错理论模拟计算了Tohoku-Oki地震一次较大前震和两次较大余震的同震重力变化,讨论了这3次地震单独和综合的重力效应,并与主震重力变化对比分析,认为这3次前震和余震引起的重力变化数值较大,影响范围广,会直接影响到Tohoku-Oki地震主震的同震重力信号提取,所以需要作为重要误差考虑。     

超导重力数据检测到的2011年日本东北大地震(Mw 9.0)震前重力异常及同震重力变化

高精度的超导重力数据已广泛应用于地球动力学的研究,对大地震前重力异常和同震重力变化的探测有助于震源机制和地震预警的研究,同时高精度的同震观测数据可用于断层滑动模型的反演。本文利用日本、中国及欧洲7个超导台站2011年3月的秒采样数据研究日本东北大地震（M_w 9.0）产生的重力变化,经潮汐、气压、漂移等预处理改正后,得到改正后的重力变化。对比同时段日本岛附近发生的2861次M_b≥4级地震,分析滤波后的重力变化数据,排除非主震的影响,发现0.12 Hz≤f≤0.18 Hz频段显示了明显的震前重力异常扰动信息,所有台站在震前89 h均开始出现重力异常扰动,Medicina站的震前最大异常扰动振幅达到28×10^-8 m/s²。另外,利用球形位错理论及地震的CMT解计算得到的地表同震重力变化理论值与超导重力观测值非常接近,同震重力变化绝对值与震中距成反比,近场站点的观测值比远场站点更接近于理论计算值,前者可作为断层反演的约束条件。     

利用GRACE数据检测日本Mw9.0地震同震和震后重力变化

基于德国地学中心（GFZ）发布的GRACE RL05月重力场模型数据,考虑全球陆地同化系统陆地水储量的影响,采用300 km的扇形滤波,利用叠积法提取了日本Mw9.0地震的同震和震后重力时变信号,并利用最小二乘拟合的方法计算了两个同震重力变化极值点在地震前后85个月的重力年变率。结果表明：土壤水分和雪水引起的重力变化为-0.34~0.09 μgal;利用GRACE数据检测到的同震重力变化为-5.3~4.2 μgal,与基于PSGRN/PSCMP模型计算的结果在空间分布和量级上具有较好的一致性;震后5 a震中附近区域的重力整体上呈现增加趋势,断层上盘所在的日本海域与下盘所在的太平洋区域重力增加的最大值分别为2.6、4.5 μgal,下盘重力增加较大,可能与断层下盘所在地层的黏滞性相对较低有关。     

日本Mw9.0地震前GRACE卫星重力变化

利用GRACE重力卫星月重力场数据,通过去相关与高斯滤波等方法获取日本大地震震前震源区周缘年度、季度和年度差分重力变化,以及若干点位时间序列重力变化;分析结果表明:日本大地震前5年内在震源区周边出现了比较明显的卫星重力异常正负交替和迁移现象,至震前1－2年,震区周边形成了明显正负异常区,正重力异常区重力增加现象明显;点位重力时间序列分布指出了日本MW9.0级地震前存在与1976年唐山地震类似的重力变化现象。这些结果反映了日本大地震震前震源区周边地下物质运动、质量迁移和能量积累等问题,为研究该地震的孕育过程提供了证据。     

基于单历元方法研究汶川8.0级地震对中国大陆的同震变形影响

本文基于BERN5.0软件的动态计算功能,首先验证了GPS连续运行站观测数据单历元计算的可靠性,将其应用到汶川地震当天的观测数据,计算了全国29个连续运行站在地震前后30分钟的瞬时变化,获得了相应的同震变形,重点研究了泸州、西安、北京房山等站的变化情况,计算结果表明,在地震前后,各连续运行站监测到了明显的震间变形.     

陆态网络绝对重力基准的建立及应用

利用陆态网络100个基准站的首期观测数据,建立了基本覆盖我国大陆范围的高精度绝对重力基准,各基准站点值精度均小于5.0μGal/a,为相对重力联测提供了高精度起算基准点,可获得真实的相对重力联测平差结果,避免重复重力观测获得的重力场动态变化图出现畸变。成都基准台重复重力观测获得的重力变化规律表明,汶川地震前长期重力变化率达5.01±0.7μGal/a,如此大的震前重力变化很可能是由于地下物质运移引起的。联合绝对重力和GRACE卫星长期测量数据,根据二者系统偏差确定了武汉地区的地壳沉降速率,为-3.27±0.65mm/a。     

东日本大地震重力信号同震响应

对2011年3月11日日本本州东海岸附近海域Mw9.0级地震前后的观测重力资料进行了同震响应信号分析,给出了gPhone重力仪在大地震后的长周期地震面波和自由振荡的观测结果。震后12h数据经带通滤波后可以分辨出7个环绕地球传播的瑞雷波记录,在低频范围内（5mHz以下）检测到43个地球自由振荡基频振型及52个谐频振型,其分布与理论模型吻合较好。其中,在1mHz以下的低频段内观测到4个振型的谱峰分裂现象。     

运用GPS高频时间序列对地震前兆的探索研究

通过对在日本福岛地震发生前后短时间内的两个GPS测站的时间序列进行拟合以获取在短时间内的地震同震位移数据,通过动态时间序列图的形式对地震同震位移数据进行研究,结果发现,在地震发生时很短的时间内地震同震位移数据会发生大幅度的变化,在地震结束后又恢复正常。这种变化规律可以为地震前兆预测做参考。     

GRACE卫星时变重力场的小波多尺度分解——以2008年汶川Ms8.0大地震为例

根据UTCSR发布的GRACE卫星资料,计算了汶川及其周边地区的卫星时变重力场,并利用小波多尺度分析方法对卫星重力场进行分解,得到了反映不同深度的重力场细节和逼近。通过研究各个细节和逼近成分的重力场变化,结合区域构造运动的特点,对GRACE观测的时变重力场及汶川地震的动力机制进行了初步解释和讨论。结果表明,4阶细节和4阶逼近较好地揭示了汶川地区构造形变和深部物质流动引起的重力变化,而且这种震前重力变化特征满足地震孕育发生的条件。