震后形变的解析模型和时空分布特征

利用3种可能震后效应（震后余滑、孔隙弹性回弹、震后粘弹性松弛）的数学解析模型，分析了各种震后形变的时空分布特征，并且以1931年富蕴8级地震的震后粘弹性松弛反演为算例，说明震后粘弹性松弛解析模型的应用。分析与计算表明：震后1～2年，3种因素都发挥着很大作用：震后余滑和孔隙弹性回弹主要影响近场，粘弹性松弛影响范围较宽广；此后，震后粘弹性松弛则成为构造活动稳定地区震间形变的重要因素。     

云南地区地壳垂直运动与地震的关系

利用云南地区1951—2011年的水准复测资料,计算获得了1951—1980年、1980—1994年、1994—2011年、1951—2011年的垂直形变速率图和各个阶段的形变增量场,结合该区的地震活动,研究了垂直形变与地震的关系。结果表明：7级以上地震主要发生在上升区,与区域性上升有关;地震多数发生在垂直形变速率增量场的正值区。     

基于GPS观测值研究日本M_W9.0地震震后形变机制

基于GPS观测的震后水平位移对2011年日本MW9.0地震的震后形变特征进行研究。震后近5a(截至2015-12),震后水平位移累积达到东向60~165cm,南向20~65cm,距离震中较远处的G104、G105及J192站点观测到的震后位移累积变化已超过同震位移,且震后形变还在持续。联合震后余滑和粘弹性位错理论模拟震后形变,利用这2种作用机制对震后GPS水平形变进行解释。研究表明,震后余滑在震后形变最初阶段起主要作用,但随着时间增长而逐渐衰减,粘滞性松弛作用的贡献随着时间增长而变大,GPS观测到的震后地表形变可由这2种机制结合得到较合理的解释。利用震后GPS形变模拟估算地震区域的地幔粘滞系数在1.5×1019 Pa·s量级。     

基于GNSS观测研究2015年尼泊尔MW7.8地震震后地壳形变特征及其机制

收集及处理尼泊尔境内的GPS连续观测站和中国藏南地区的GPS基准站数据,获得2015年尼泊尔MW7.8地震震后3 a的GPS水平形变场。结果显示,尼泊尔地震的震后形变主要分布于尼泊尔北部及中尼边境区域,且东西方向形变较小,南北方向形变较大,整体继续向南运动,最大震后位移约为10.93 cm。采用孔隙弹性回弹模型计算的理论地表位移远小于GPS观测值,无法解释GPS观测到的震后形变。采用震后余滑模型反演的结果表明,震后余滑主要集中在断层的下倾延伸部分,且空间分布较广,余滑释放的地震矩为1.09×1020 Nm。采用PSGRN/PSCMP程序计算粘弹性引起的理论地表形变结果显示,粘弹性松弛模型不能解释近场GPS观测值,但在远场区域的运动方向与GPS观测值一致。采用粘弹性松弛和震后余滑组合机制模型进行反演,余滑释放的地震矩降为1.08×1020 Nm,且空间分布更加集中。研究结果表明,组合机制模型在保证了模型拟合精度的基础上,反演结果与应力驱动模型反演结果更接近。     

两次强震过程中垂直地形变分维特征研究

本文采用关联维的计算方法,对四川西部道孚6.9级地震和青海共和6.9级地震过程中的垂直地形变序列分维数进行了计算,得到了如下初步结论和认识:(1)上述两震区远场地形变序列分维数为0.63～0.73,而近场(震中区)序列分维数为0.12～0.49,近场出现明显的降维现象;(2)孕震期间地形变观测序列分维数为0.32～0.46,而震后时期则为0.72～0.85,孕震过程中地形变序列存在明显的降维现象。     

利用GPS观测资料分析2015年尼泊尔MS8.1地震震前及震后形变

通过对尼泊尔MS8.1地震前后附近区域GPS台站记录到的观测数据进行处理,获得了震区以及中国青藏高原地区地震前后GPS站点速度场以及震后形变场。震前速度场显示,喜马拉雅构造带整体呈现出约16 mm/a的压缩特征。同时,震前喜马拉雅构造带根据形变特征可分为东、中、西3段,其地震发生在中段,主要以北向挤压为主,而东西两段分别具有逆时针旋转和顺时针旋转的特征。震后GPS站点形变场显示,此次地震对中国新疆、青海、西藏等地区的影响较大,其最大震后位移达20 mm左右。震后速度场显示,本次地震对尼泊尔地区以及中国藏南地区的构造形变影响较大,主要表现为喜马拉雅构造带的年推挤速度减小,藏南地区的南北向运动速率减小,而东西向速度有增大的现象。这一现象可能对藏南地区的走滑断层有较大影响。     

新疆富蕴地区近五十年形变场研究

根据20世纪50～60年代高等级三角测量资料和2004～2005年GPS复测数据,计算了新疆富蕴地区近50年的区域形变场。结果表明:富蕴断裂带中部的相对位移最大,约300mm,中误差约为60mm,平均形变速率最大达6mm/a;不管是采用GPS分析得到的断裂长期滑动速率(2mm/a)还是采用地质资料得到的滑动速率(4mm/a),根据弹性应变积累模型,扣除断裂长期构造运动的影响后还有较大的剩余形变场。富蕴地区近50年的区域形变场可能是地壳长期构造运动和强震(例如1931年富蕴8级地震)震后粘弹性松弛共同影响的结果。     

基于粘弹性球体地球模型的震后位移与重力变化计算软件

在考虑地球曲率、成层结构、可压缩性与自重的前提下,Tanaka等［1-2］提出一套较为完备的粘弹性球体位错理论,可计算全球任意位置由地震产生的同震与震后形变（含位移、重力变化、大地水准面变化）。Gao等［3］给出了与上述理论相匹配、界面友好的计算软件,能计算30个震后时间点对应的震后形变。本研究针对Gao等的软件进行改进,可计算震后任意时间点对应的震后形变。新软件由3个部分组成：1）与32个震后时间点相对应的32套离散格林函数数值框架;2）格林函数插值计算程序,可针对上述32套格林函数数值框架进行插值运算,输出任意震后时间点对应的格林函数数值结果;3）积分计算程序,调用上述格林函数数值结果,计算任意类型地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。一般情况下,使用者只需按要求准备辅助文件,提供发震断层模型和观测站位置信息,以及震中周围地区地幔粘滞性因子,先后运行格林函数插值计算程序和积分计算程序,即可计算出目标地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。本文基于粘弹球体位错理论与弹性球体位错理论,分别计算2011年日本MW9.0地震引起的远场同震位移,2套结果的高度一致性证明了新程序的正确性。最后,介绍需要注意的若干事项,便于使用者掌握该软件。     

2018年通海两次5.0级地震前GNSS观测异常及震后云南地区的应变变化

基于2018-01以来云南地区GNSS连续观测时间序列，采用克里金插值方法对形变场进行网格化、计算应变，并获取面应变，结合基线数据动态分析两次通海5.0级地震前区域应变场特征和震后云南地区的应变变化情况。结果表明，通海地震前，云南整体区域应变积累存在显著增强的背景，并在震前短期内出现快速反向调整；通海地震后，短期内以腾冲为代表的小滇西地区、大寨-会泽等滇东北地区挤压应变积累出现明显的减弱趋势，滇南地区的勐海-勐腊区域存在压性增强现象。     

汶川地震震后余滑和震后粘弹性松弛数值模拟分析

采用2010～2015年汶川地区GNSS震后形变资料,利用有限元法建立三维震后粘弹性松弛模型,通过二维格网搜索获得龙门山断裂带上盘最佳弹性层厚度和中下地壳最佳粘滞系数,并分析汶川地震震后2～7 a粘弹性松弛影响下的震后形变特征;然后采用2008～2009年GNSS震后形变资料,根据最佳参数建立粘弹性松弛与余滑组合模型,...     

汶川Ms8.0地震前后青藏块体东北缘的垂直形变

利用区域水准、跨断裂水准资料,分析了2008年汶川8.0级地震前后青藏块体东北缘地壳垂直形变。结果表明：震前近10年,垂直形变具有明显的区域性和差异化特征。其中,祁连 河西地区垂直形变主要反映祁连山下沉、河西走廊相对抬升的逆继承性运动;西吉、海原、固原地区构造运动相对平稳;兰州、天水、漳县 武都以西的岷山隆起抬升速率明显增大并伴有形变高梯度带。这主要反映了震前青藏高原北向推挤作用相对减弱,东向挤压作用明显增强;震后,2008年8—10月的观测显示,垂直形变出现反向大幅变化;2006—2008年岷山隆起区相对临夏呈现逆继承性的快速下沉,反映由于地震的发生,导致青藏高原东向挤压运动减弱;2010年的监测表明,垂直形变幅度减小,2008—2010年合作相对临夏仍呈现反向下沉,但差异运动明显减弱,显示当前包括岷山隆起在内的区域构造活动已基本趋于稳定。     

汶川地震地形形变监测与分析

地形形变监测与分析对于研究汶川地震对震区及青藏板块地形变化的影响有重要意义。通过收集相关监测点的汶川地震前后地形形变数据,采用统一模式进行数据处理,将震前与震后的形变监测成果归算到ITRF2005参考框架和2008.363(2008年5月12日)历元,计算得到震中区域的大地基准造成严重破坏,监测点形变位错,水平位移量达243 cm,沉降量达68 cm,隆起量达36 cm。并对汶川地震地形形变监测进行分析,认为位于"映秀镇—北川—青川"断裂带西侧块体呈现向东南方向移动并呈现隆起趋势;东侧块体向西北方向移动并呈现下沉趋势;北侧块体向东北方向移动,南侧块体向西南北方向移动,块体两侧形成了明显挤压形态。上述研究为进一步揭示汶川地震产生的机理和龙门山断裂带的活动提供了良好基础。     

沂沭断裂带的短水准测量

沂沭断裂带是我国东部郯庐断裂带在山东境内的一组深大断裂。由东往西由昌邑——大店(F_1)、安丘——莒县(F_2)、沂水——汤头(F3)、鄌郚——葛沟(F_4)四条断裂组成,中间为汞丹山地垒,东边为莒县地堑,西边为苏村地堑(图1)。一九六九年渤海大震后在安丘、临沂设立了短水准观测站,一九七六年唐山大震后又在宿迁设立了台站,其中有短水准测量。经过十年来连续观测,取得了丰富可靠的资料。它不仅提供了地震前的形变异常,而且对于沂沭断裂带垂直运动提供了可靠数据。     

昆仑8.1级地震前青藏块体东北缘构造运动特征

利用青藏块体东北缘1993、1999和2001年的GPS观测资料和1980年以来的跨断层流动形变资料，分析了昆仑8．1级地震前青藏块体东北缘地区水平运动演变与断层异常活动的一些特征。结果显示：震前水平运动与变形强度减弱，断层形变异常发育。结合块体和构造研究认为，青藏块体内部8．1级大震的蕴育和发生，对块体边界构造区域影响显著；震后调整和应力转移可能加速块体东北部某些构造部位应变能的积累。     

三维地面形变的探求

本文根据摄影测量的基本原理,探讨了解算三维地面形变量的方法,编制程序,应用本程序将唐山市7.8级地震前后拍摄的航片,在立体座标仪上测得同名地物点的观测值,在电子计算机上计算出震后三维地面形变量△X、△Y、△Z,从而绘制成唐山市东南区水平和垂直地面形变图。可对大震后地面形变作定量分析研究。     

基于GRACE RL05数据探测苏门答腊Mw8.6地震的同震和震后形变

利用美国德克萨斯大学空间研究中心（UTCSR）最新发布的GRACE卫星RL05月重力场模型数据,采用去相关和300 km半径的高斯平滑滤波,提取出2012年苏门答腊MW8.6地震的同震和震后形变,并利用最小二乘拟合方法计算了地震前后震中附近区域的形变率。结果表明,GRACE卫星观测到的同震形变约为-8~14 cm,震前和震后震中附近区域的形变率分别为1~4 cm/a和-1~-3 cm/a。     

华北地区强震前断层形变异常与演化特征

利用华北北部地区20世纪70年代以来的跨断层形变观测资料，研究了该区强震前的断层形变异常。结果表明：唐山、大同和张北地震前断层形变的中、短期前兆异常显著，说明剧烈的断层活动是强震发生的重要信息；唐山地震在形变异常恢复后或在恢复过程中发生的异常测项的比例高于大同和张北地震；断层活动存在10年左右周期的群体准同步阶段性特征；在大同和张北地震活跃期内，震前断层形变主要表现为突跳性(无趋势积累)短期异常，而在唐山地震活跃期内，断层形变主要表现为趋势性积累，这可能是华北6级～7级以上强震前断层形变异常特征的主要区别之一。     

民乐-山丹6.1级地震前后的地壳垂直形变

利用青藏块体东北部的区域水准、跨断裂水准和断层形变资料,分析了2003年10月25日民乐-山丹6.1级地震前后的地壳垂直形变。结果表明,震前出现了明显的长、中、短期形变前兆异常。在经历了1995~2000年的缓慢形变阶段后,2000~2002年祁连山断裂带中、西段形变显著加速,2003年3~10月断层形变异常数量经历了一个“少-多-少”的演变过程,并沿构造体自外围向震中附近收缩;震后祁连山断裂带中、西段形变反向,东段则出现局部隆起区。     

2012年苏门答腊MW8.6级地震震后效应模拟

基于弹性-粘弹性分层半空间中矩形位错理论和地震波反演的断层模型,结合研究区地壳-上地幔平均波速分层结构,利用PSGRN/PSCMP软件模拟计算2012年苏门答腊MW8.6地震产生的同震效应以及考虑2004年MW9.1地震效应的震后地表形变和重力变化,同时给出震后形变和重力的年变化率。结果表明,同震形变和重力变化显示发震断层左旋走滑特征,其变化主要集中于断层附近;海水质量的重新分布对同震垂直位移和重力变化影响显著;震后50 a年均变化率揭示了地表形变和重力变化的过程, 其图像明显受2004年MW9.1地震震后效应影响,呈现复杂的正负6区域分布;震后50 a近场年均形变量达10 mm/a,年均重力变化量达1.2 μGal/a,而远场年均形变量低于1 mm/a,年均重力变化量低于0.1 μGal /a;水平形变在震后400 a内变化明显,变化率逐步减小,800 a后基本稳定;垂直位移和重力变化在震后100 a内变化尤为显著,变化率快速衰减,400 a后基本稳定不变。     

地震过程中地形变的Lyapunov指数变化

Lyapunov指数是判断动力学系统演化趋势的主要依据之一。本文根据Lyapunov指数的定义,导出了形变能到达临界状态时地壳中弹性模量与应变状态之间的关系,计算了青海门源6.4级地震过程中不同弹性模量所对应的Lyapunov指数,得出以下结论:(1)在Lyapunov指数稳定的意义下形变能的稳定性与应变张量ε和弹性矩阵D的乘积有关,当2ε~TD大于单位矩阵I时,形变能随应变的变化不稳定;当2ε~TD小于单位矩阵I时,形变能系统稳定。(2)在门源6.4级地震过程中,震后弹性地形变动力学系统的稳定性大于震前的稳定性。