走滑断层震间形变GPS观测站点布设的合理性分析

针对单条断层合理布设GPS站点可准确反映断层形变状态。 远场布设的有效距离与近场的布设间隔是影响断层运动分析结果的重要因素。 远场有效距离为变形宽度的边界, 其与断层闭锁深度之间的关系约为6.31倍; 近场间隔利用分段折线近似替代断层震间形变曲线, 根据形变曲线的变化特点将形变区域分区, 得到“近场区”和“过渡区”与断层闭锁深度之间的关系。 并且, 对川滇块体东边界目前站点布设状态对结果可能的影响进行初步分析。 研究结果可对今后GPS站点布设方案提供理论参考。     

华北地区跨断层流动形变监测场地优化初探

首先分析了华北地区跨断层流动形变监测场地布测现状及监测效能,继而依据跨断层流动形变测量规范及监测的可控性、均匀性、目的性以及监测场地监测效能等,结合该区域断裂活动及地震活动性研究结果,给出华北地区跨断层流动形变监测场地拟优化布设结果。该优化布设结果消除了华北地区跨断层流动形变网监测地震活动盲区,有助于提高该区跨断层流动形变网监测地震活动能力。     

唐山台跨断层形变速率阶段性变化及预报效能评估

采用启发式分割算法(BG算法)对唐山台跨断层形变观测时间序列进行均值突变检测。以此为基础,通过计算突变前后子序列均值变化量,探讨唐山台跨断层形变的阶段性变化特征。结合台站及其周围典型震例,分层次统计突变距离发震日的时间间隔,计算虚报率、漏报率和R值,并对唐山台跨断层形变的预报效能进行定量评估。结果显示,唐山台跨断层形变阶段性变化特征显著;各测项突变后对应发生地震的概率均不低于50%,突变距发震日的最短时间间隔自当天到2个月不等;水准的预报效能整体上略优于基线,而断层垂向分量和张压分量的预报效能整体上优于走滑分量。     

利用远场GPS观测修正东日本9.0级地震断层滑动模型

<正>真实的地震断层滑动模型(简称地震模型)和介质参数决定了同震变形影响方式和范围,同震变形对于认识和理解地震孕育的前兆信息具有重要意义。通常人们利用GPS近场位移资料研究同震位错变形,或者结合远场和近场资料,但远场资料往往不发挥作用。在此利用GPS观测的2011年东日本Mw9.0地震同震变形,研究大范围同震位移的分布规律和特性,地球介质参数对于远场同震变形模拟结果的影响;从众多地震模型中判断最接近真实情况模型的方法;尤其是远场同震位移对地震模型的敏感性或约束作用。     

基于球体位错理论的地震形变分析

地震形变分布特征主要取决于地震断层破裂特征, 不同震级的地震引起的形变响应范围存在差异。 本文中, 我们基于球体位错理论, 以5 mm的形变测量值为基准, 针对逆冲型和走滑型地震断层, 分析了M_W6.0~M_W8.5地震在跨断层法方向上的形变响应范围, 提出了地震震级和响应范围的经验公式, 并与实际地震(2001年昆仑山口西地震、 2013年芦山地震等)结果进行了比较。 比较结果显示, 经验公式计算结果和实际观测值相符合, 可以用于估算M_W6.0~M_W8.5地震在跨断层法方向的形变响应范围, 同时为地震远场形变特征分析与同震、 震后形变测量点布设等方面提供参考数据。     

汶川Ms8.0地震前InSAR垂直形变场变化特征研究

利用D-InSAR技术,选用汶川地震前日本ALOS/PALSAR数据,提取了汶川地震前4个条带的形变场,形变场覆盖了映秀镇、茂县、北川县、平武和青川县.结果显示,汶川地震前形变场沿断层呈“凸”状对称形变分布特征,沿发震断层附近出现隆起形变,而远离发震断层两盘均出现下沉,且随着远离断层距离的增加,沉降幅度逐步增加.在断层两侧附近的平武、北川、安县、江油一带出现了大面积形变隆起,幅度为5～10 cm,且断层西侧抬升范围大于东侧.在映秀镇和汶川地震震中附近,沿断层两侧呈现出小范围斑块状隆起,范围在10～15 cm.该隆起区域与汶川震中位置和破裂最强烈段落基本一致.在远离断层的两盘区域出现沉降,绵阳至成都一带沉降范围在0～ -10 cm之间,松潘至文县一带沉降范围在-5～ -10 cm之间.研究表明对于处于闭锁阶段的逆冲断层,震前的垂直变形可能是其主要变形特征.虽然获得的震前形变变化可能存在5 cm的DEM和对流层大气延迟造成的误差,但这种震前垂直形变场变化趋势仍然存在,可能为地震监测预报提供科学依据.     

基于三维粘弹性有限元进行汶川地震对川滇地区震后影响研究

正国内外相关研究表明,一次大地震同震及震后形变场(介质粘弹性松弛效应引起)不仅与地壳介质纵向分层有关,也与地壳介质的横向不均匀性有关,特别是中下地壳粘滞系数较小的粘弹性层的存在,对震后形变场与应力场的时空分配具有重要的作用。另外,发震断层两侧同震形变的非对称性对相关区域震后形变场也具有重要的作用。因此,在研究由于地壳介质粘弹性松弛效应引起的震后变形场之前,首先应得到和实际观测同震形变场(特别是远场     

局部区域GNSS地壳形变监测系统设计与精度分析

为探索页岩气开采与地壳形变的关系、地表形变对页岩气压裂的响应等,布设一套GNSS跨断层形变监测系统。该系统综合使用静态和动态测量方法采集地表形变信息,结合多种GNSS定位方式增加监测区域地表动态位移信号探测的可靠性,并利用网络通讯与云服务器实现数据的自动化传输、设备的远程管理和站点的动态监测。考虑到测量误差与形变量之间的可区分度问题,文章从测量精度方面进行详细的分析。静态测量计算结果表明,单日基线解和PPP静态解精度在水平和垂直方向均可达到10 mm以内。四川泸定6.8级地震动态定位计算结果表明,RTK解、PPK解和PPP动态解时间序列中,瞬态地表位移信号的可识别程度也可达到10 mm以内。精度分析结果认为该系统可以较好地反映监测区域的部分长期和瞬态形变信息。     

汶川8.0级地震前龙门山断裂带及邻近区域的震间形变与发震机理

利用跨龙门山后山和前山断裂的短水准监测资料、龙门山区域GPS和水准测量资料,结合龙门山及邻近区域的地震构造、以及2008年汶川8.0级地震前的中小地震活动等信息进行分析,研究汶川地震前横跨龙门山断裂带的震间(震前)地壳形变特征,探讨引起发震断裂近场和远场形变的构造活动与动力学模式,并由此认识汶川地震的孕育与成因机制,以及该地震破裂的发生机理.     

2021年青海玛多MW7.4地震GNSS同震形变场及其断层滑动分布

2021年5月22日青海玛多M_W7.4地震作为发生在巴颜喀拉块体内部的一次强震,再次引起了人们对该地区地震活动性的强烈关注.本文基于震后GNSS流动观测和区域连续GNSS站资料,解算了106个站点的同震形变及其中17个站点的高频形变波形.同震形变场显示玛多地震具有典型的左旋走滑特征,GNSS观测到的最大同震位移达到1.2 m.GNSS与InSAR数据相符度较高,GNSS提供了准确的近场形变信息.基于GNSS同震形变场,本文反演了断层滑动分布,并计算了发震断层上产生的库仑应力变化.结果表明,发震断层的滑动破裂存在多个凹凸体,破裂分段特征明显且出露地表,与野外地表破裂考察和余震分布吻合,主体破裂位于断层面0~10 km的浅部区域,最大滑动量达到4.6 m,地震矩1.63×10²⁰N·m,矩震级为M_W7.4;发震断层上静态库仑应力增加区域与余震分布具有一致性,说明余震主要是由静态库仑应力加载而触发的.     

利用 Yabuki＆Matsu'ura 反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震同震滑动分布

Yabuki & Matsu'ura反演方法是利用ABIC最佳模型参数选取方法和平滑的滑动分布作为约束条件,由形变观测数据计算发震断层滑动分布.本文基于日本列岛同震GPS观测数据和发震断层曲面构造模型,利用Yabuki&Matsu'ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震的发震断层同震滑动分布.反演结果表明,断层面上的最大滑动量为35 m,较大滑动分布在浅于30 km的震源中心上部,最大破裂集中在20 km深度的地方,其地震矩约为3.63×1022N·m,对应的矩震级为Mw9.0.模拟结果显示Yabuki&Matsu'ura反演方法更适用于倾角低于40°的断层模型反演.最后,本文基于上述方法获得的发震断层滑动模型,利用地球体位错理论正演计算该地震在中国及其邻区产生的远场形变,正演计算结果基本可以解释由中国GPS陆态网络观测到的同震形变.     

唐山地震发震断层动态及其与较强晚期余震的关系

介绍了设于唐山地震发震断层地表裂缝的形变台站,在地震后１８年间观测到的断层形变,分析了唐山地区晚期余震与断层活动对应关系的几种形式,说明监测发震断层的活动对研究形变场动态具有一定意义     

跨断层流动形变数据处理软件构建

由于跨断层流动形变数据具有特殊性,其数据处理均为用户自己编制软件进行处理,缺少涵盖跨断层流动形变数据日常处理方法软件。为此,本文基于Windows系统、使用C#语言、MySQL数据库开发研制日常跨断层流动形变数据处理软件,不仅可以存储管理监测场地监测数据,而且具有多种数据包括不等间隔数据预处理、数据处理以及图像与辅助信息编辑输出等功能。该软件将进一步推动跨断层流动形变数据在防震减灾工作中发挥作用。      

北京黄庄—高丽营断层,八宝山断层中段活动性综合研究

在黄庄－高丽营断层及八宝山断层中段布设了监测断层活动性的水淮、短边测距、重力、地磁等的共点同步观测网，分析了各观测量的时空分布及相互关系。研究认为，黄庄－高丽营断层处于应变能积累的闭锁状态；八宝山断层处于蠕动或旷动的状态；应用形变及重磁手段共点同步综合监测断层活动性，可以获得断层活动的微动态的丰富信息。     

2021年青海玛多MW7.3地震同震和早期震后断层滑动模型及发震构造摩擦属性

地震同震和早期震后断层滑动是研究发震断层深浅部孕震形态及摩擦性质的重要手段.本文基于雷达干涉测量(InSAR)数据获得了玛多地震同震和早期震后形变场,并反演得到了发震断层的滑动分布模型.研究结果表明同震滑动主要分布在上地壳浅部,并且存在多个滑动亏损区域.发震断层在东端分叉处的倾向与主断裂和西端倾向相反.基于N-SBAS方法获得的震后4.5个月形变场显示,断层近场震中区域的累积形变量达5 cm,远场区域累积形变达2 cm.震后早期余滑分布在断层浅部和深部以及两侧的横向延展区域;部分余滑区域与同震区域重叠.其中,上地壳浅部的余滑达20 cm且填充了同震滑动亏损.时序地震矩显示上地壳浅部区域在震后快速余滑而深部稳定滑动,表明了发震断层区域的复杂摩擦属性.     

唐山、汶川地震地壳形变特征综合研究

通过对比分析1976年唐山7.8级和2008年汶川8.0级地震前后的区域水平和垂直形变场及跨断层形变的时空特征,归纳总结了与大地震孕育物理过程相关联的地壳形变共性特征.主要认识如下:(1)在中国大陆复杂的构造孕震环境下区域地壳形变场充分表现出非稳定态的起伏消长和复杂变化,在强震前孕震区地壳形变经历先增强后弱化的动态特征,剧烈形变局部化可能出现在震源区边缘附近;(2)震源区在震前数年主要表现为弱变形状态,可能是孕震晚期发震断层强闭锁、断层近场应力应变积累趋于极限的表现;(3)两次大地震前发震断层区域形变均显著偏离长期构造应变积累的变形方式,反映在大陆内部小尺度多块体的复杂构造孕震环境下局部应力应变场更容易出现扰动,且小块体边界临近发震的断层响应更为显著;(4)震源区边缘或外围可能出现显著的断层形变异常,而震源区内部由于发震断层处于强闭锁状态而不易观测到断层形变异常.     

GPS测定的2020年阿拉斯加MW7.8地震震时地表动态变形及永久同震形变场

以UNAVCO公布的阿拉斯加地区GPS 1 Hz和30 s采样观测数据为基础,采用双差定位方法分别对两种采样率的数据进行处理分析,获得2020年7月22日阿拉斯加M_W7.8地震震时地表动态变形及同震三维形变场。结果显示,震中270 km范围内高频GPS震时波形明显,最大振幅达600 mm。根据各个GPS站的动态形变波形振幅及响应时间认为,其振幅和响应时间受地震的破裂传播方向和场地效应影响较大。静态同震位移矢量指向震中,同震位移大小基本符合随震中距离增大而减小的特征,除站点AC13外,其中距离震中最近站点的最大水平位移达26.7 cm。GPS测定的同震形变表明,2020年阿拉斯加地震是发生在阿拉斯加阿留申俯冲大断裂的一次逆冲型地震。     

利用Yabuki & Matsu'ura反演方法计算 2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震同震滑动分布

Yabuki & Matsu'ura反演方法是利用ABIC最佳模型参数选取方法和平滑的滑动分布作为约束条件,由形变观测数据计算发震断层滑动分布.本文基于日本列岛同震GPS观测数据和发震断层曲面构造模型,利用Yabuki & Matsu'ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域M_w9.0级地震的发震断层同震滑动分布.反演结果表明,断层面上的最大滑动量为35 m,较大滑动分布在浅于30 km的震源中心上部,最大破裂集中在20 km深度的地方.其地震矩约为3.63×10²²N·m,对应的矩震级为M_w9.0.模拟结果显示Yabuki & Matsu'ura反演方法更适用于倾角低于40°的断层模型反演.最后,本文基于上述方法获得的发震断层滑动模型,利用地球体位错理论正演计算该地震在中国及其邻区产生的远场形变,正演计算结果基本可以解释由中国GPS陆态网络观测到的同震形变.     

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.     

基于孕震物理模式的断层气流动监测网络布设技术

为了解决我国地震地下流体流动监测网络布设中目前存在的一些问题,以“坚固体孕震模式”为理论基础,以西秦岭北缘断裂带为研究对象,通过高密度地下流体背景值探测,结合地壳垂直形变特征以及地震活动性特征,寻找区域活动断裂带流体与形变以及地震活动的耦合段及断层气响应的灵敏点,综合判断断裂带活动分段性。断层形变、地震活动与地下流体活动有着良好的对应性与耦合关系,震源区均表现为“断层闭锁区”特性,发震地点都显示出一种相对平静的状态。基于以上研究,形成从活动断裂带—“坚固体”闭锁段—近震区前兆场地的追踪思路,规划具有一定物理预报思想的标准化断层气流动观测方案,并建立研究区域观测网络的雏形。这对今后全国地震重点危险区流体流动监测台网布设提供技术思路,并为我国地震预报、震情跟踪及防震减灾工作提供重要依据。