川滇地区地壳密度变化与强震孕育关系

为研究川滇地区地壳密度的时空演化特征与强震孕育的关系,本文基于2011—2014年川滇地区的重力复测资料,利用阻尼最小二乘反演算法,获得了川滇地区0—50 km深度范围内分辨率为55 km×55 km×10 km （长×宽×高）的三维动态密度变化模型。以所获取的动态密度变化为依据,分析了川滇地区三维密度变化特征与2013年四川芦山M_S7.0、2014年云南鲁甸M_S6.5和四川康定M_S6.3地震的关系,并由此对强震重点构造部位的深部地壳结构特征、孕震背景及区域动力学过程进行了深入分析。结果显示:川滇地区出现多个与主要活动断裂带展布方向基本一致的密度变化高梯度带,在三次地震的震中区及其附近观测到明显的区域性密度变化异常。15—35 km深度范围内的密度变化水平剖面显示:强震容易发生在上地壳密度变化正、负异常过渡的高梯度带和密度变化四象限分布的中心;中地壳深度密度变化低异常是强震孕育的主要介质条件;下地壳深度密度变化低异常或密度变化高梯度带均有可能是孕育地震的主要介质结构。0—50 km深度的垂直剖面上的密度变化结果显示,地震震中区及附近浅部、深部地壳呈现解耦变化。壳内垂向正负密度变化过渡带可能是强震孕育的又一个主要特征构造。      

川滇地区强震序列间相互作用的数值模拟

汶川地震发生后,川滇地区陆续发生盈江Ms5.9,攀枝花Ms6.1和Ms5.6,姚安Ms6.0,盈江Ms5.9以及边缘区域玉树Ms7.1等系列Ms≥5.5强震,系列强震发生后该地区的地震危险性值得关注.利用川滇地区的三维有限元模型,对汶川等系列强震间应力转移和断层间相互作用进行模拟,并初步判定未来的地震危险区.     

动态地壳形变与川滇地区成组强震活动

初步分析了1982年以来川滇地块的地震,存在2组强震活动,即1988～1989年澜沧、巴塘、小金地震,1995～1996年孟连、武定、丽江地震.研究了川滇地区跨断层短水准、短基线、连续蠕变观测资料在这2组强震前中期-短期的形态异常和年速率动态异常.震前形变异常场地震数的比例在云南地区为0.33～0.42, 而四川地区较低.部分场地出现的异常时段有一定的同步性.文中对跨断层形变异常图像与成组强震关系作了初步的讨论.     

中国大陆地壳应变能密度年变化率图像与强震活动关系的初步探讨

以现代构造应力场和地壳运动的观测结果为约束条件,利用有限元方法计算了中国大陆地壳应变能密度年变化率,三维有限元模型采用粘弹性本构关系,包含了中国大陆主要活动断裂带,在青藏高原考虑了因高海拔地势蓄集的附加重力势能和地壳山根浮力作用。     

基于GPS结果的川滇地区地壳形变有限元数值模拟

依据川滇地区的主要活动构造,构建该地区现今地壳形变的有限元模型,以高精度的GPS速度场作为外部约束条件,以本研究区域内部主要断层的滑动特征作为内部约束条件,对川滇地区现今地壳变形进行数值模拟,得到该地区地壳运动的速度场和应力场。应力场模拟结果表明,在各断层交汇处,特别是甘孜—玉树和鲜水河断裂交汇处两侧、小江和红河断裂交汇处北侧、则木河和小江断裂交汇处应力集中现象明显。     

华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

川滇地区强震序列库仑破裂应力加卸载效应的数值模拟

通过建立较精细的川滇地区三维有限元模型,数值模拟了川滇地区主要活动断裂的强震活动对于其他活动断裂潜在强震孕育进程的库仑破裂应力加卸载效应.模拟结果显示在川滇地区主要活动断裂带的几何学展布形态和运动学性质的构造背景之上,川滇地区强震活动相互影响的主要特征是活动断裂面库仑破裂应力变化大多处于增大状态.其中,金沙江断裂带、小江断裂带、楚雄—建水断裂带、鲜水河断裂带和安宁河断裂带上的强震所产生的加载作用比较强,而丽江—小金河断裂带和腾冲—澜沧断裂带则较弱.1981~2000年川滇地区M≥6.5地震序列的模拟结果显示,后续地震全部位于已发生地震所引起的库仑破裂应力增大区之内.数值模拟结果显示,在川滇地区,一个强震发生之后,发震断层本身强烈卸载的同时,库仑破裂应力的加载效应在其他主要活动断裂带潜在强震孕育进程中占据了主导地位,强震活动之间相互作用的主要效应是应力加载,已发生的强震加速了下一个强震的孕育进程,进而导致一系列地震的发生,直至整个区域所积累的应变能处于较低水平之后,区域地震活动进入一个新的平静期.     

川滇地区下地壳流动对上地壳运动变形影响的数值模拟

根据活动断裂分布和区域流变结构建立川滇地区三维有限元模型, 采用上地壳为弹性介质,下地壳和上地幔为Maxwell体的粘弹性模型,模拟川滇地区地壳现今运动和应力分布,探讨川滇地区地壳运动变形的动力学机制. 通过4种不同边界条件和深度分层结构有限元模型的计算结果的对比,认为川滇地区绕喜玛拉雅东构造结顺时针旋转的地壳运动模式主要受川滇地区特殊的边界动力作用控制,川滇菱形块体下地壳流动对上地壳的拖曳作用亦不容忽视. 同时,川滇地区各块体的现今地壳运动场和应力场还受到区域主要活动断裂带的影响, 呈现分块特征.      

川滇地区现今地壳形变及其与强震时空分布的相关性研究

本文通过分析80年代以来的川滇地区跨断层形变测量资料、区域垂直形变测量资料及部分大区域GPS测量资料，认为该时间域内川滇地区地壳形变处于相对弱状态，并直接导致了自1981年道孚6．9级地震后至今川滇地区6级以上地震基本上未沿主边界断裂展布，且具有准顺时针旋转迁移的分布特征。基于此，认为未来几年内川滇地区地震危险性预测研究的重点应是川滇地区中部。最后根据现今地壳形变测量资料和地震分布特征提出了川滇地区活动地块时段性划分的概念，并给出了初步的划分结果。     

川滇菱形块构造应力场的数值模拟

本文以滇西北的实测绝对应力资料为依据,用有限元方法模拟了川滇菱形块的构造应力场;讨论了该地区构造应力状态与强震分布的关系;计算成果与实测地震数据基本吻合,由数值分析得到的三个最大剪应力高区,分别对应于菱形块两侧的三个地震带。定量地展现了该区现今构造应力的分布状态     

大地震的强余震活动持续时间和重复时间

1966—1981年中国大陆华北和西南地区发生了10次大地震(M_s≥6.9),其强余震活动持续时间有明显差异,从1天到1000天不等。它们似乎与主震震级大小无关,却依赖于不同主震的重复时间,即较长的持续时间对应较长的重复时间。基于地震力学的观点,较长的重复时间意味着地震断面静止接触时间较长,断面摩擦强度将增大,产生数量较多和面积较大的强固点,所以,有可能在断面主破裂之后,观测到较长持续时间的强余震活动(强固点破裂     

川滇地块的震源力学机制、运动速率和活动方式

用 4 4 2次中强地震的震源机制解分析了川滇次级地块应力场的优势方向。使用 771次 3级左右地震的滑动角λ参数统计确定震源断层的错动方式 ,并用中强地震P波初动解的N轴仰角的统计分布结果得到的震源断层错动或滑动型式去佐证。拟合中强地震的矩张量速率式 ,计算了川滇次级地块各地震构造区的年均滑动速率 ,并进行比较。根据 1980— 2 0 0 1年川青地块、雅江地块和滇中地块边界断裂带跨断层短水准、短基线定期复测结果 ,分析了水平和垂向年均形变速率。川滇地块间的运动是不均匀的。川青地块的运动方向为SEE。雅江地块压应力场优势方向为SSE ,相对川青地块的运动速率更大。滇中地块承袭雅江地块的运动方向 ,略偏东。密支那滇西地块压应力场有 2组优势方向 ,存在向NE方向的推挤和SSE方向的逃逸 ,活动速率大     

相对蠕滑速率与特征地震复发间隔的估计——以小江断裂带为例

将特征地震之间的次级地震产生的位移看作相对蠕滑速率,推导了相对蠕滑速率的估算公式,进而分析了次级地震对特征地震复发间隔的影响,从而可以更好地与古地震资料对比以得到可靠的特征地震重复间隔     

大地震的重复时间和余震持续时间关系的理论研究

前人的工作曾给出大地震的强余震活动持续时间与大地震的重复时间之间存在正变化关系，即较长的余震持续时间对应较长的主震复发时间。应用地震孕育的流变模型，推导了大地震重复时间和大震后余震活动持续时间的数学表达式，并从理论上给出了大震重复时间和其余震持续时间之间的对数正比关系，从而为建立大地震的重复时间和余震持续时间的关系提供了一方面理论依据     

中国大陆强震相近重复的50年周期及其对大陆西部强震趋势的预测

以中国大陆三十年代与八十年代强震对比证实，在各种相近重复周期中存在的五六十年的优势周期，１９８１－１９９４年发生的４６次强震，其中有３８次大五六十前（即１９３０－１９４３年期间）都曾相近重复发生过强震，其他８次强震主要分布在青海，新疆，西藏无重复发震记录，可能与三四十年代该区强震记录不全有关，按现有的资料上述两时段内５０年相近重复震率达８０％，本在讨论了震强相近重复的基本特征的差异性后认为，强震     

地震视应变场的演化与强震发生地区的关系

根据中国的中强地震资料,初步研究了地震视应变场的时空演化特征与1955 年以来31次强震事件发生地区的关系．结果表明,在1～5年左右的时间范围内,地震视应变异常区与强震事件发生地区存在相当好的对应关系．应用地震视应变异常区预测强震发生地区的M值为0.458,预测强震发生地区的经验概率为0.625,具有比较好的预测效果．最后对所得到的主要结果进行了初步的讨论．