垂直形变强度分析在地震预报中的应用

根据数学上曲面拟合度的概念定义－－平均垂直形变量，来定量分析研究地壳表面垂直形变的强度，这一量值同时值有系统分析性质一统计意义。采用５０－９０年代中国大陆趋势性的垂直移计算结果，并利用定方法研究了中国在陆垂直形变强度背景值的分布特征及其与地震危险性的关系；利用华北地区１９６５－１９８８年多期垂直形变资料，研究了１９７６年唐山７．８级大地震的前后华北地区垂直形变强度随时间变化的动态过程，得到了强震的     

关中地区近期地壳垂直形变特征

采用分段线性速率动态平差法处理了关中地区７０年代以来的多期垂直形变资料，在此基础上，通过垂直形变场图像，数字特征量和曲面数字特征，定性、宣地分析了该区垂直形变场演化情况。指出，关中地区目前处于垂直形变差异较弱的继承性运动状态，并对这一现象作了探讨。     

基于GNSS观测资料研究云南地壳形变与地震的关系

以云南省内GNSS连续观测资料为基础,进行扣除区域内稳定基准点、滑动均值等数据处理绘制云南省内区域形变场运动速率时序图,分析在此期间发生的地震事件与地壳形变之间的关系.分析认为,当部分点位运动方向背离长趋势运动背景时,云南省内发生地震的危险性较大,为GNSS连续观测资料用于地震预测预报方面做出了探索.     

海底地壳形变监测现状与启示

海底地壳形变监测对研究洋中脊扩展、火山、海洋板块运动及俯冲带地震活动等具有重要作用,其中GNSS定位与声呐测距技术（GNSS-A）是海底地壳形变监测的主要手段,经过30多年的发展,目前GNSS-A的精度达亚厘米级,可以满足很多海底构造形变的监测需求.我国虽然在大陆地壳形变监测与研究方面已达到国际水平,但在海底地壳形变监测方面与国外相比还存在一定差距,我国海岸线长达3.2万公里,沿海地区的大型活动断裂具有发生大震的风险,如横穿渤海的郯庐断裂带、东南沿海的滨海断裂带都曾发生过大震,因此开展海底地壳形变监测及相关研究势在必行.本文基于GNSS-A的系统组成与工作原理,在总结国内外研究现状的基础上,梳理了关键技术,并结合我国沿海主要活动断裂与地震活动性特点,提出了我国利用GNSS-A技术开展海底地壳形变监测的建议.

     

地壳形变与海平面变化

本文根据冰川和海平面变化资料，探讨地壳形变对冰川消长和海平面升降的响应，并由此得出可以解释相应的地球物理现象的有益结果。这些结果对地壳形变的测量和地震预报有重要意义。     

地壳形变与地震预报问题

在对形变科研成果研究的基础上分析了地形变监测方法用于地震预报研究的现状和进展，对其效能作了肯定性评价。总结了这一研究领域２０余年的得失和教训，并结合当前的体制和管理现状，改革开放对地震科研的新要求，提出了一系列改善本学科生存环境，增强其效益的建议。从自然科学和社会科学的不同视角，对本学科面临的阻力和困境进行了估计，最后展望了地壳形变在地震预报中的应用前景。     

地壳形变与分形

众所周知,地震的频度-震级统计关系满足古登堡-里克特关系式。易知,这一关系是分形的,分维数D=1.8～2.0。既然每条断层都有其特征地震这一观点已被普遍接受,那么断层的频数-尺度统计关系也将是分形的。有限的野外研究表明,断层的出露部分是D≈1.6的二维分形(地震和断层的分维数并不要求一定相等,因为地震的复发时间亦具有依赖于标度的幂律关系)。断块在很宽的尺度范围内具有D≈2.5的分形频数-尺度关系。关于构造形变的一个模型就是碎裂,这样一个标度不变的模型似乎与上述讨论的分形关系是一致的。地震活动性具有许多“自组织临界现象”的显著特性,能量(应变)被持续不断地施加于地壳上,又以离散事件的形式(地震)被释放掉,而这些离散的事件具有分形的频数-尺度分布。这样,认为大陆地壳的所有地方均处于这样一种临界状态似乎是有道理的(类似于与完全塑性有关的临界应力),其证据来源于板内地震的分布,以及差不多是任何一个地方的人工水库蓄水后所发生的诱发地震。     

亚太网三期GPS观测数据处理结果及地壳形变特征分析

本文对亚洲太平洋地区地球动力学计划(APRGP,简称亚太网)在1999-2001年采集的三期GPS观测数据,利用GAMIT/GLOBK软件进行了分析处理,得出各期的观测站在ITRF97框架下的三维直角坐标,并根据三期观测数据中的重复观测站进行了速度场计算和地壳形变特征分析。结果表明亚洲大陆板块具有明显的顺时针旋转运动特征;印度板块和澳大利亚板块从西南方向对亚洲大陆板块进行挤压;而西太平洋地区各观测站则向西北方向运动。这些特征与国内GPS区域网观测数据处理得出的结论是一致的,而本文则揭示了更大范围的亚洲太平洋地区地壳形变信息。     

汶川8.0级地震前后地壳垂直形变浅析

2008年5月12日发生了汶川8.0级特大地震,震中所在区域曾处在中国地震局第二监测中心水准测量监测范围内,后来由于种种原因在地震前没有再进行跟踪监测.地震后,依据中国地震局(2008年5月14日)"汶川8.0级地震强化观测方案"任务要求,对位于南北地震带的3条跨断裂水准剖面实施了强化观测,获得了宝贵的震后观测资料.     

甘肃岷县漳县6.6级地震前后区域地壳形变分析

利用陆态网GNSS连续站及流动站观测数据处理结果,从坐标时间序列、基线时间序列、速度场、形变场等方面分析岷县漳县地震前后青藏高原东北缘地区GPS形变场变化,得出以下结论:岷县漳县地震前GNSS测站时间序列没有明显变化,震前异常不突出;地震引起不同测点不同程度的永久性同震位移,最大值达到16mm;地震前后基线变化不明显,未发现明显的前兆异常;阿拉善及附近的祁连构造带存在顺时针运动的迹象,即运动方向由东侧的南西向逐渐变到西部的北西向,运动大小的范围基本保持在7mm/a之内;区域主压应变优势方向为东北-西南向,最大主压应变区呈带状分布于研究区域南部。     

滇西地区现今垂直形变演化特征

通过对滇西地区1981～1992年、1992～2001两个时段的垂直形变场演化分析,认为：1981～1992年是滇西地区垂直差异运动最为剧烈的时期。就活动区域而言,主要在红河断裂以东,一个是滇西北裂陷区(其内部仍存在差异性,丽江-小金河断裂活动要强于程海断裂);另一个地区就是滇中地块的的姚安、大姚、永仁以及会理地区。1992～2001年滇西地区垂直差异运动明显减弱,但红河断裂以西的隆起区活动有一定程度增强。最后,结合滇西地区的地震活动、动力背景进行了综合分析,对造成这两个时段形变差异的原因进行了探讨。     

有限弹性变形地壳中的地震波

地壳由半无限大的基岩上一层厚度为H^-的表土层组成，入射地震波为垂直的SH波，产生水平地面运动。当浅源大地震发生时，在极震区以外行波传播产生地面运动将使地壳介质有非线性的有限弹性变形。用小参数摄动法使非线性控制方程为线性化的小参数各阶控制方程，得出头两阶线性控制方程的解析解。     

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.     

4-Dimensional Models of Deformation of the Earth's Crust and Earthquake Prediction

Traditionally, when creating 4-D models of elastic offsets in the Earth's crust, the data from geodesic and GPS monitoring of offsets on the ground surface, earthquake catalogs, monitoring of the water level and radon content in wells, sea level fluctuations, as well as gravitational and magnetic fields, etc., can be taken as bases for information. In essence, the reason for creating a 4-D model of slow elastic deformations is to approximate the process by a set of plane deformation solitons (solitary waves). The parameters of a set of deformation solitons are obtained by a two-stage inversion. First, the parameters of the model are determined in a kinematic way by the use of a modified simplification of the method. Then, a calibration of the amplitude characteristics of the model is carried out in terms of elastic dynamic offsets. Taking Ural, Northern Tianshan, Greece, and China as examples, models for these regions are created on the basis of seismological, geodesic, deformation, hydrogeological, and     

空间大地测量技术在火山形变监测中的应用

岩浆活动的不同阶段引起地表变化不同。地表形变受压力源大小、形状、深度及岩浆运移速率等影响;另外火山类型不同,地形不同,形变特征也不同。地表形变幅度范围很大,为1×10-7—1米量级。火山区形变监测可以了解火山活动状态,有助于进行喷发危险性的预测预报。形变监测从20世纪60年代的传统技术逐渐过渡到20世纪90年代发展起来的GNSS和InSAR等大地测量新技术,火山区形变时空监测能力得到提高,同时缩短了预测时间。我国火山形变监测开始较晚,现已在长白山天池、腾冲以及海南等主要火山区开展监测。传统的连续测量以地倾斜观测为主;新技术主要以流动GNSS监测为主,连续观测站少,InSAR技术研究时间密度不够;目前形变监测还不能实现很好的时空覆盖。     

GNSS在断层形变研究中的应用

大地震多发生在主要活动断裂带及其附近, 因此断层形变的监测与研究非常重要。 多年来采用跨断层短水准、 短基线、 跨断裂带综合观测剖面等手段监测断层活动, 进而研究断层活动与变形规律。 GNSS多用于大面积地壳水平运动场和主要地块活动与变形的研究, 随着GNSS数据的积累和应用研究的深入, 已有学者用GNSS从不同角度开展断层形变的监测与研究。 本文介绍和论述了GNSS在断层形变研究中已有的部分应用和新的探索, 主要介绍以下几个方面: ① GNSS用于断层走滑活动的监测与研究; ② GNSS用于断层垂直活动的监测与研究; ③ 通过研究断层两边地块变形规律并建立应变模型, 可分别依据各自模型推测断层的活动与形变, 将推测结果与跨断层观测到的实际情况进行研究与比较。 研究分析认为, 由块体推测的变形与实测变形差异越大, 说明块体相互作用越强烈。 这可能对强地震地点预测、 地震危险性判定及地震趋势预测均有重要意义。