GRACE卫星重力在地震研究中的应用进展

地球重力场恢复与气候实验卫星(GRACE)在运行期间提供了大量的地球时变重力场观测数据,在大地测量、地球环境变化等领域有非常广泛的应用.在固体地球科学研究中,GRACE重力场数据被广泛应用于天然地震研究,由于地震过程中存在大范围的质量迁移,大型地震引起的重力变化可以被GRACE卫星探测到.同时GRACE记录的地震同震及震后长期的重力场变化对反演地震震源参数也起到了帮助作用.本文从GRACE卫星重力场在地震研究中的应用出发,在回顾了GRACE卫星重力在地震应用的主要进展的基础上,总结了以地震研究为应用目标的数据处理方法与流程,为地震同震及震后卫星重力数据处理提供了技术思路.本文结合前人在2004年M_W9.3苏门答腊地震、2010年M_W8.8智利地震、2011年M_W9.0日本东北地震的研究成果,针对地震重力变化的同震观测、震后观测、间接观测等领域,总结了GRACE卫星重力的主要应用进展,提出了其中涉及的GRACE数据处理与地震综合解释的主要研究问题.在总结技术研究进展的基础上,本文以2004年M_W9.3苏门答腊地震为研究对象,对GRACE卫星重力数据序列进行处理,得到该地震的同震重力变化特性,并以此为基础进行了地震同震重力变化的特征分析.在回顾和总结的基础上,本文结合GRACE-Follow on计划的优势,提出未来GRACE卫星应用于地震研究的发展展望.     

卫星重力资料在柬埔寨磅逊盆地中的应用研究

柬埔寨磅逊盆地位于泰国湾东部,构造上处于古特提斯缝合带东侧,属于中-古生代盆地,早期(石炭-二叠系)为板内克拉通盆地,晚期(晚三叠纪)由于北部抬升逐渐转换为板块边缘,受构造运动的多期改造变成陆内裂谷盆地.长期以来,磅逊盆地石油地质勘探研究程度很低.没有进行过任何油气勘探工作,缺乏地震、钻井资料.为了深入分析评价该区油气勘探潜力,此次研究综合应用新采集的2D地震资料和高精度卫星重力数据(样点分布密度:0.02°×0.02°),根据重力场理论,利用全球重力场模型(EGM96)计算了布格重力异常、重力垂向二阶导数和重力水平总梯度异常.利用地震资料对卫星重力资料进行约束反演、综合解释,预测了盆地基底埋深,分析了构造特征,划分了构造单元,为下一步勘探研究指明了方向.     

卫星重力学与重力卫星研究进展

综述了地球重力场研究对揭示其运动和时变与地震之间的关系的重要性；介绍了当今国际固体地球科学与防灾研究的一个新热点——卫星重力学与重力卫星研究的进展。随着重力卫星计划的实施，地球重力场的研究也将因此产生质的变化。文章对CHAMP、GRACE和GOCE重力卫星作了介绍。     

卫星定位导航系统在地震应急救援中的应用

在对地震灾害特点综合分析的基础上,分析了地震应急响应与救援决策中的关键性问题。认为震害的规模、程度、空间分布和灾情发展趋势,以及快速获取灾情信息已成为整个地震应急响应和救援决策的关键;而对灾情空间分布及其不同灾情程度位置的确定是救援决策的先导与重要环节。卫星定位导航技术在地震应急搜救的信息快速获取、应急响应、救援决策、指挥、搜索与营救等救援行动的整个过程中,都将发挥其强大的功能。建议研发中国北斗灾害应急救援导航与指挥决策系统,包括地震灾情快速获取、快速判定和决策定位导航技术系统、地震救援指挥调度技术系统和应急救援物流定位导航技术系统建设;研发北斗灾害应急救援导航装备,包括自主定位导航幸存者搜索和营救设备研发和国内外巨灾救援专用定位与导航系统研发。     

重力水平梯度及其在地震重力前兆中的研究初探

首先根据水平无限长圆柱形地质体的理论重力异常,在频率域使用余弦变换法,通过位场变换计算了水平方向的重力梯度,并与理论重力梯度做比较,发现余弦变换法计算得到的水平重力梯度是可靠的。其次,使用频率域中的余弦变换法计算了2010年9月至2012年10月芦山地震前的累积重力水平梯度,并求得沿龙门山断裂带走向和垂向的重力水平梯度。结果表明:沿断裂带走向和垂向的重力梯度能够以明显的条带状更好地显现出重力在断裂两侧的相对变化,并且芦山震中位于重力梯度高值区的中间地带;重力水平总梯度变化显示,在理县—芦山一带、康定—石棉一带为重力梯度高值区,且高值区位置及走向与区域断裂构造基本重合,并在理县、康定以及石棉附近重力水平梯度值为极值区。     

基于卫星重力和地震活动图像的构造特征分析

利用中国地震监测台网积累的大量观测资料,通过将研究区网格化,计算得到每个节点的地震活动频度即密集值,将定性的震中分布图转化成定量图像。在选取起算震级时通过震级-频度G-R关系和震级-序号法计算研究区最小完整性震级M_C,给出起算震级和时间。使用基于CryoSat-2和Jason-1卫星观测数据的V23.1重力模型,自由空气重力异常经过布格板校正和SRTM30地形数据做地形校正,得到完全布格重力异常。文中对邢台地震区和郯庐断裂带安徽段进行了实例研究:邢台地震区布格重力异常呈NE向狭长条形U型特征,异常位置与束鹿断陷盆地吻合,中、小地震密集值等值线受到重力U型条带的限制,剖面图显示密集值的极值处于重力U型变化的谷底位置;郯庐断裂带安徽段布格重力异常及不同高度的向上延拓结果具有很好的线性和梯度,地震活动图像长轴方向以及震源机制解发震断层节面走向呈NNE,显示郯庐断裂带安徽段是1条现今仍具有控震能力的深大断裂;对发生在郯庐断裂带附近的安庆M4.8地震,使用边界识别TDX方法进行了1︰20万实测重磁数据的隐伏边界解译,结合研究区深地震反射剖面探测成果,探讨了安庆地震的发震断层。     

重力观测地震预测应用研究

通过强震震例阐述了重力观测在地震预测中的作用,分析了强震震间期与同震及震后重力场变化特征、区域重力场变化及其与强震活动的关系。强震前区域重力场出现大范围的有序性变化,震源区附近产生与地震孕育发生有关的局部重力异常区,并沿区域主要发震构造断裂带出现显著的重力变化梯度带;强震一般发生在重力变化高梯度带转弯附近或重力变化四象限分布特征中心附近;重力场动态变化图像能够较清晰地反映强震孕育、发展、调整过程的重力变化信息,并基于震例提出了强震震前重力变化的“场-源-带”基本模式。最后,提出我国重力监测预报发展中仍存在的问题,并对利用重力监测资料开展地震预测预报研究进行了展望。     

地震循环的数值模拟与重力形变变化特征

正认识地震发生规律是预防和减小地震灾害的重要研究内容。因此,从物理规律出发,探索地震发生的规律以及其影响因素是非常重要的研究工作。本研究试图利用有限元数值模拟方法,利用摩擦准则控制断层破裂或活动规律,定量计算模拟地震的孕育、发生和循环规律,并计算分析地震循环过程中地表形变和重力变化以及其变化规律,为利用重力形变观测预测地震     

DEMETER电磁卫星高能粒子在汶川地震中的初步应用

本文利用法国DEMETER电磁卫星的IDP粒子探测器数据,以汶川地震为例,在尽可能排除太阳活动和地磁活动干扰的情况下,分析了汶川地震前后高能粒子日变化情况,探索其作为汶川地震前兆信息的可能性.分别采用了时间序列统计分析、空间对比分析和重访轨道对比分析等方法.结果显示5月6日100～600KeV能谱段的粒子通量增幅强度高达6σ,异常区域集中在震中的西北部区域约47°N～53°N,91°E～93°E之间,考虑到磁壳指数L约1.8～2.0之间,这一增幅现象可能是由于高能质子受地磁场扰动影响向西加速漂移的结果.同时对比6日100～500KeV能谱段通量与其前三个月的重访轨道背景场,得出6日谱通量明显高于其重访轨道背景场一个数量级.最后,对于以上现象可能的物理机制进行了相关讨论.     

双泊松过程在地震危险性评估中的应用

利用双泊松模式计算了山西临汾盆地、太原盆地、代县盆地所围限地区未来５０年发震概率；利用概率分配法与衰减规律相结合，计算了未来地震危险性。     

卫星捕捉到活动中的地震

1991年春天,加州帕萨迪纳美国国家航空和航天局喷气推进实验室的地质学家克里平(Robert E. Grippen)编辑了一份描述他梦想的地震目录。这份目录确信地球表面的卫星照片能显示出在活动中的地震,提供发生地震的确切判据。只要地震大到足以引起至少5米的断层错动,卫星图像就能反映出它的活动。这种图像出现在没有太多地表植被或未被云雾遮盖的开阔地区。如果震中位于靠近卫星覆盖的中心地区之下,则图像会很好,在沙漠地     

中国卫星地震应用系统框架与地震电磁卫星计划进展

地震卫星和卫星地震应用系统建设已写入了<国家防震减灾规划(2006-2020年)>、<航天发展"十一五"规划>、<国家空间信息基础设施建设与应用"十一五"规划>等多项重要规划中.根据防震减灾业务发展对空间对地观测技术的需求,卫星地震应用系统总体包括几个部分.     

天体引力方法在卫星红外地震短临预测中的应用

天体的引潮力能否触发地震的问题早已引起人们的关注,许多学者作了大量的研究和分析,得到一些有说服力的统计结果.但这些都是从单一角度进行地震发震研究,任振球等将天体应力与地应力结合研究地震预报.地震发震前后卫星热红外图像异常增温已经得到广泛的认可,如何将红外异常增温为主导与天体引力为诱导的方法相结合,对地震时空强三要素预报,是一个有价值的研究课题.     

利用重力卫星研究青海玛多及云南漾濞地震周边2002—2021年重力变化

文中基于2002—2021年卫星重力观测数据及全球水文模型,计算了青海玛多及云南漾濞地震震中区及周边(18°～45°N,83°～115°E)范围的重力变化趋势、累积重力变化、差分重力变化及重力时变序列,并模拟青海玛多地震同震重力变化,以探索涵盖此次地震震中的大尺度重力变化背景及可能存在的孕震信息。研究结果表明:1)研究区域长期重力变化趋势的范围为-1～1μGal·a^-1,重力变化长期呈现出负—正—负—正的大四象限空间布局; 2)云南漾濞地震及青海玛多地震均位于重力变化四象限分布的低值区及高梯度带的拐角处,这与地表重力地点预测的基本特征一致;3) 2002年以来的M_S≥7.0地震,如汶川地震、玉树地震、芦山地震、九寨沟地震、玛多地震、尼泊尔地震等都发生在该四象限分布的中心区域或与构造相关的高梯度带的拐角处,这与地面重力地震预测的震例经验吻合; 4)基于位错理论模拟的青海玛多地震的同震重力变化可达-40～151μGal,重力卫星精度需要提高1～2个量级方能探测到这一变化。重力卫星星座的搭建将为提高卫星重力地震监测能力提供可能。     

小波多尺度分析尼泊尔MW7.8地震前卫星重力变化

利用GRACE重力卫星RL05月重力场数据,获取尼泊尔大地震前后震源区周缘2010-2015年每月重力变化,以及震中点位重力时间序列.基于小波多尺度分析方法对卫星重力场进行分解,获得重力场细节和近似部分.研究结果表明:尼泊尔地震前5年(2010-2014)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,2...     

地下水在地震孕育过程中的作用

地下水是地质作用的重要动力之一。它在缓慢的运动过程中,一方面改变着自己的特征,同时也对围岩进行改造,不断地改变着岩石的物理化学性质,产生剥蚀、溶融、搬运及沉积作用。地震是新构造运动的一种特殊表现形式,在其孕育至发震的过程中,     

重力预报地震综述

综述了重力预报地震的概况。文章介绍了中国的重力观测现状,包括海城、唐山、龙陵、松潘等几次大震前后的重力变化及理论解释;还介绍了日本、苏联等国在一些地震前后的重力变化情况,以及有关的理论模型;最后,略述了中国重力预报地震的研究展望。     

重力预报地震动态

地球的重力是地心引力与地球自转产生的离心力的合力,因为在地球内部,除了大量的物质迁移外(如火山岩浆活动),其密度似乎不会发生大规模的增减。过去重力仪观测精度低,很难观测到地震前的重力微小变化。最近20年来,许多高精度重力仪出现了。激光绝对重力仪有:国际度量衡局SaKuma等人研制的固定式重力仪,其精度为1μgal;苏联研制的精度为3μgal携带式重力仪、意大利;美国研制的精度     

张应力在地震过程中的作用

本文根据断裂力学的基本结论,地质学对断裂形成过程的认识以及一部分地震事实,讨论了张应力在地震断裂形成过程中的作用。本文认为:张应力在地震过程中起着十分积极的作用。这是对目前一般认为地震是由剪切破坏形成的观点的必要补充。