发震构造呈复杂空间关系下相互影响发震的机理研究——以汶川地震为例

对发震构造呈复杂几何关系(发震构造在平面投影呈非平行关系)下彼此发震影响的机理进行了研究.从发震的“垂震底继”影响关系研究了1933年迭溪地震M7.5和1976年松潘Ms7.2地震对后来发生汶川M8地震的龙门山地震构造的孕震能量叠加的加震作用;同时也指出汶川8级地震对周边断裂的减震作用,计算并指出了其影响减震的距离.研究对CPSHA中对发震构造呈复杂几何关系时,如何确定地震带内各潜在的震源空间分布函数fi,mj提供了大震加减震的判断理论依据.还讨论了汶川地震孕震模式的更复杂性,针对某些用巴颜喀拉块体向东南方向移动挤压龙门山孕震构造,进而解释汶川地震的逆冲性所带来的矛盾的观点,对其孕震的复杂性提出了问题所在和初步探讨.     

汶川Ms8．0级地震成因三“层次”分析——基于深部电性结构

2008年5月12日汶川Ms8级地震的发生不是局部地区孤立的构造事件,研究汶川地震的孕震机制,应该把局部分析和区域分析相结合,关注地壳上地幔直至地幔过渡带的深部结构.基于近年来在东北、华北和汶川地震附近地区进行的深部结构电磁探测结果,结合地震学等其他资料,从太平洋板块的俯冲、印度板块的碰撞和松潘甘孜地块的推挤三个"层次"探讨分析汶川特大地震的成因.太平洋板块向亚洲大陆的俯冲作用,导致中国大陆东部地幔过渡带深度较普遍地存在着停滞的板片,它对汶川地震的影响不可忽视.印度板块与青藏高原的碰撞,使组成高原的各地块发生向北和向东的运动,各地块向东的运动作用于南北地震带中南段,影响到该区域的地震活动.松潘甘孜地块向四川地块的推挤.使松潘甘孜地块运动方向和龙门山断裂带形成"丁"字形结构,龙门山断裂带显示为较陡直的电性边界,加剧了汶川地震前的应力积累,可能是汶川地震发生的最直接的诱因.     

GPS展示的中国大陆主要相对变形特征及强震活动研究

根据GPS观测结果,对全球板块运动特征进行了描述,并分析了其对中国大陆构造及深大断裂形成所产生的影响,指出以南北带为界,西部多以北西向和近东西向断裂为主,东部以南北向和北东向断裂为主,形成这一格局主要是印度板块和北美板块相对欧亚大陆板块长期运动的结果.继而通过张、压、剪切等不同的变形特征讨论了板块运动、断层构造与强震孕育发生之间的关系,结合华北1999-2009年期间多期GPS给出的区域无旋转基准下的水平形变场,从孕震机理上分析了强震孕育的可能性,并分析了5.12汶川地震和3.11日本地震可能对华北产生的影响,认为对华北应该进一步加强研究,对山西断陷带中南部应该给予特别关注.     

汶川MS8.0级地震成因三“层次”分析——基于深部电性结构

2008年5月12日汶川M_S8级地震的发生不是局部地区孤立的构造事件,研究汶川地震的孕震机制,应该把局部分析和区域分析相结合,关注地壳上地幔直至地幔过渡带的深部结构.基于近年来在东北、华北和汶川地震附近地区进行的深部结构电磁探测结果,结合地震学等其他资料,从太平洋板块的俯冲、印度板块的碰撞和松潘甘孜地块的推挤三个“层次”探讨分析汶川特大地震的成因.太平洋板块向亚洲大陆的俯冲作用,导致中国大陆东部地幔过渡带深度较普遍地存在着停滞的板片,它对汶川地震的影响不可忽视.印度板块与青藏高原的碰撞,使组成高原的各地块发生向北和向东的运动,各地块向东的运动作用于南北地震带中南段,影响到该区域的地震活动.松潘甘孜地块向四川地块的推挤,使松潘甘孜地块运动方向和龙门山断裂带形成“丁”字形结构,龙门山断裂带显示为较陡直的电性边界,加剧了汶川地震前的应力积累,可能是汶川地震发生的最直接的诱因.     

浅谈超临界流体在地震孕育过程中的作用

介绍了超临界流体 (SCF)的特性、来源和运移 ,探讨了SCF在地震孕育过程中的重要作用。地球深部流体主要来源于原始流体和板块俯冲带入的流体 ,一般以超临界状态存在。超临界流体始终与壳幔物质发生着反应 ,使岩石和熔浆的物理化学性质发生一系列改变 ,使岩石强度降低、断层和岩浆的活动性增强或发生相变致震。提出了若干亟需解决的科学问题及采取的技术手段     

汶川8.0级地震近场流体的同震响应与震后效应机理的数值模拟研究

2008年汶川8.0级地震引起大范围流体观测同震和震后显著响应, 本文通过对流体观测数据进行分析, 确定了此次地震显著近场流体观测变化的台站。 基于汶川8.0级地震永久形变引起的孔隙压力变化理论计算, 讨论近场流体观测同震和震后变化的物理机制。 为探讨强震引起的同震和震后流体影响空间特征, 分别计算了不同机制类型不同震级所对应的流体响应, 以期确定流体近场效应的空间特征, 为强震同震和震后流体观测机理分析提供了有意义的参考。     

地壳形变与强震地点预测问题与认识

通过对昆仑山口西8.1级地震和汶川8.0级地震震前GPS资料所反映的孕震特征的分析, 对地壳形变资料应用于孕震机理和地震预测研究中在最近几十年的主要进展进行了回顾分析, 并对比了中外学者针对上述问题科学思路的异同。 在此基础上, 对走滑型和倾滑型地震断层带区域孕震形变场特征进行分析, 强调孕震过程地壳形变的认识模式需要从孕震断层拓展到区域甚至更大区域, 并需从多尺度地壳形变时空过程来认识强震孕震形变动态特征, 进而获取强震预测判据。     

四川省芦山“4·20”7.0级地震的前瞻性预测验证及震后趋势分析

针对强(大)震能否预测以及如何预测的科学难题,作者提出了孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法.将汶川地震区前瞻性强震四要素预测结果(包含震级、震中经纬度、震源深度以及临界Benioff应变值)与2013年4月20日发生在四川省雅安市芦山县的Ms 7.0级地震进行比较,认为该地震已被作者所提出的理论方法成功预测.研究表明:芦山"4·20"7.0级地震是汶川"5·12"地震的一次大余震事件,表明该预测理论及方法能可靠地应用于大震及某些大余震事件的预测.此外,本文对汶川地震区未来地震趋势进行了分析.     

中国大陆井水温对汶川8.0级、玉树7.1级、芦山7.0级和岷县6.6级地震响应特征的对比研究

收集和统计了2008年汶川MS8.0地震、2010年玉树MS7.1地震和2013年芦山MS7.0、岷县MS6.6地震引起的中国大陆井水温同震响应现象,分析了其特征。结果显示:这4次地震对中国大陆地下流体影响显著,井水温同震响应特征有很大差异,后三次水温同震响应范围、幅度和持续时间远不及汶川地震,即使震级相差不大的玉树和芦山地震,同震响应的特征也不尽相同。最后探讨了这种现象的成因机理。     

孕震凹形模式(摘要)

我们根据前人岩石标本模拟实验和10种震源孕震模式的研究成果及近14年唐山，澜沧，丽江，大同等78次5．0～7．8级地震的486个孕震凹形图与175个短临突跳孕震图，以倾斜凹形和地应力凹形为骨架，以流体运动为脉胳，经综合分析构建成孕震凹形模式。     

世界上最快回应大地震的汶川地震断裂带科学钻探

2008年5月12日汶川大地震之后,在青藏高原东缘龙门山地区实施了汶川地震断裂带科学钻探,这是目前世界上最快回应大地震的科学钻探,为地学家探索地震成因机制提供了极好的机遇.汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）沿产生同震地表破裂的两条断裂带——龙门山的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂共实施了6口科学群钻.其目标在于对钻孔的岩心、岩屑和流体样品进行多学科观察、测试和研究,揭示汶川地震断裂带的深部物质组成、结构、产出以及构造属性;探索地震过程中的岩石物理和化学行为、能量状态与破裂演化过程;认识汶川地震发生的应力环境、巨大的地震破裂产生及传播原因、地下流体在地震的孕育、发生、停止过程中的作用,从而检验和深入理解地震断裂发震机理.目前,汶川科钻项目已取得的部分重要成果如下：（1）查明了汶川地震断裂带结构、组成;（2）揭示了汶川地震过程中"热增压"为重要断裂弱化机制,提出断裂带内石墨可作为判断大地震发生的标志;（3）发现目前世界上最低的断层摩擦系数,并首次记录到大震后断裂带快速愈合信息;（4）重建龙门山的构造格架,提出汶川大地震发生的新的成因模式;（5）通过对汶川地震余震的精确定位、钻孔附近的地震台阵观测,确定了地震活动与龙门山断裂带不同区段的空间关系;揭示断裂带深部流体特征与地震活动的关系,为确定大震孕育过程提供深部流体活动行为的科学依据.     

汶川8.0级地震构造动力成因分析

汶川8.0级地震发生在青藏活动地块区的东部边界带, 是继2001年昆仑山口西大地震之后青藏块区的又一次巨大地震。 根据龙门山推覆逆冲断裂带深浅部构造背景和壳幔结构特征, 文中构建了汶川地震的震源简化模型。 并依据震源模型的力学抽象建立了孕震过程的动力学方程组, 且在简化解释下给出了孕震过程中的应力、 应变的解析表达式。 应用模型的解析解, 并参照龙门山构造区的构造形变观测结果, 初步讨论了汶川地震的孕震过程, 给出了汶川8.0级地震的孕育过程可达3000多年的结果, 指出由于龙门山地区构造形变速率很低, 因而导致孕震过程缓慢, 大震复发期较长的基本结果。     

2008年汶川MS8.0地震前地震活动异常特征

分析了汶川地震前地震活动时空演化特征．结果表明:①汶川地震前38a龙门山断裂带及其附近形成5级地震背景空区,震前6.5a形成ML4.0地震孕震空区,震前1a孕震空区内部及其两端相继发生多次ML4.0—5.0地震,空区缩小;②中国大陆西部及邻区2001年以来处于大震活跃时段,而中国大陆内部地震活动水平非常低,出现非常显著的7级、6级和5级地震平静;③南北地震带7级以上地震在时间上具有准周期特征,空间上存在由南向北迁移的特点,汶川地震的发生符合这一规律;④1998年以来南北地震带中段为7级地震空段,汶川地震就发生该空段内;⑤2003年云南大姚地震后,南北地震带地震活动显著增强,且在中、南段形成4.6级以上地震环形分布,四川及其附近表现为异常平静,同时震群活动显著,且在4.6级地震平静区内形成震群空区,汶川地震就发生震群空区的边缘,震前8个月,震群频度出现高值异常;⑥汶川地震前7个月,青藏块体大范围ML≥4.0地震平静103d,2008年1月13日以后平静区逐渐解体,至汶川地震前４级地震平静区缩小到巴颜喀拉地块,汶川地震就发生在巴颜喀拉地块的东边界带上,汶川地震前3 个多月,孕震空区内部出现NW走向的3级地震条带,与龙门山断裂带斜交．      

汶川Ms8．0级地震发生背景与过程的研究

本文首先阐明汶川Ms8.0级地震发生在由区域布格重力异常和地震震中分布所确定的武都-松潘-茂汶-汶川-泸定地震带上.汶川地震所在地段是地震前兆和中小地震(M≤7.0)的空白区,震前出现明显的孕震空区,Ms8.0级地震发生在空区周围区域中小地震活动峰值之后的减少段里.地震的破裂超出孕震空区范围,空区内、外余震活动呈现出不同的衰减特征,依此将余震活动分为WS和NE两个区段.地震破裂过程、4级以上余震矩张量及震区应力场反演和余震应力降的测定结果表明,两个区域的位错、余震机制解和应力降及最大主应力的方向等明显有别.根据这些特征和地震应力触发的研究,推测NE段地震的发生可能是由WS段主破裂的发生所触发.     

汶川地震前后地磁Z分量的谱质心变化

提取了汶川地震前后成都台、木里台和西昌台地磁观测的Z分量数据,分3个时段对采样率为每秒一个点的观测数据每小时计算一个最大谱质心、平均谱质心和谱质心标准差。不同台站和不同时段谱质心的结果比较表明,三个参数在汶川地震前这一时段,成都台地磁Z分量显示较大的变化幅度,并存在震前逐渐升高的变化趋势,而其它台站和其它时段没有显示如此明显的特征。对比分析表明,成都台地磁Z分量显示出的谱质心变化是一个与汶川地震有关联的特征信息,且这一特征的出现与台站和震中的距离有关。对这一问题的深入研究,对于研究震磁关系、大地震的孕震机理,大地震的预测及大震发生位置的推测具有积极意义。     

2011年日本东北大地震（M_W=9.0）震间与震前变形场特征及其对强震预测的启示

强震震前(preseismic)动力学过程的研究对于地震预测具有十分重要的意义,但由于观测资料的限制,目前对强震前孕震区力学状态及其演化过程的认识还非常有限.2011年日本东北9.0特大地震(Tohoku-Oki)发生在GPS观测台站最为密集的地区,为研究特大地震震间(interseismic)与震前的变形状态提供了难得的机会.文中将利用日本东北大地震之前连续的GPS观测资料,分别计算震间与震前的速度场与变形场.通过对比分析发现,日本东北地区(Tohoku)震前的应变状态与震间的有很大的不同,震间的变形主要受到太平洋板块向日本海沟北西西向的俯冲挤压作用所控制,其主压应变以近东西向压缩为主,日本东北地区的运动方向与太平洋板块的运动方向大体一致.但是,临近地震前(震前)日本东北地区的运动方向发生了很大变化,震前30天的连续GPS观测结果显示,速度场的优势方向经常变换,间歇性地出现与太平洋板块运动方向相反的情况.这意味着震前孕震区的力学状态发生了很大的改变.这种变化可能与震前破裂成核或慢滑移及慢地震等过程有关,这些过程将加速或促进大地震的发生,从而为大地震的发生准备了力学条件.值得特别强调的是,这些现象都是可以通过直接观测能够发现的大地震之前的异常现象.由此可见,加密GPS站点进行连续观测,寻找震前变形异常区以及探索异常的物理机制对于地震预测预报有重要的科学意义.     

汶川地震前后波速比变化特征的再研究

收集整理了四川省地震台网1990—2012年产出的地震直达波震相数据, 利用单台多震和达法对2008年汶川M_S8.0地震前后四川地区的波速比变化特征进行了分析研究(共筛选出13个数据量较为丰富、 连续性较好的台站). 结果显示: 其中位于龙门山断裂中北段西侧的4个台站, 震前出现长达7年左右的中长期波速比低值异常; 其它9个台站的波速比震前变化基本稳定. 震前波速比出现异常的4个台站的分布与汶川M_S8.0地震孕震区范围大体一致, 从而为研究汶川M_S8.0地震前是否存在地壳介质特性的时间变化过程, 提供了有力的判定依据.      

2008年汶川MS8.0地震前定点观测电磁异常回溯性分析

对2008年汶川M_S8.0地震周围定点台站观测的电磁异常的相关研究进行了简要的回顾分析,以期加深对汶川地震孕震过程中电磁异常的解读.震中周围8个地电阻率台站震前出现不同形态的异常变化,结合震后地电阻率变化形态分析,仅近邻地震破裂带的成都和江油台异常变化符合已有的地电阻率孕震异常机理.在4月24日和5月9日大致沿南北地震带出现两条南北走向的低点位移线,成都台地磁转换函数、谐波振幅比、帕金森矢量和垂直极化强度等主要反映了地下介质电性在震前出现的异常变化;断裂带附近的地电场和电磁扰动在震前出现波形畸变和能量增强,距离较远的西昌台阵和天祝—松山台阵内地电场也出现功率谱能量增加和裂隙渗透方位角扰动等短期异常现象,甚至沿龙门山断裂带NE方向1300km外的河北电磁扰动台网震前数月也出现自观测以来最大幅度的异常变化.     

关于2008年5.12汶川大震若干热点问题探讨

依据史料考证了1327年天全MS≥6.0级地震,认为将其修订为MS7.75级合理.基于孕震断层多锁固段脆性破裂理论,从孕育周期界定与主震事件判识角度,分析了汶川地震区强(大)震事件的孕育过程.结果表明:汶川地震区至少已经历两轮孕育周期,1327年天全大震和2008年5.12汶川大震分别是第1和第2孕育周期主震事件,该区是一个MS7.75级地震危险区,其主震事件复发间隔上限值约为681年;2013年4.20芦山MS7.0级地震是主震后的一次大余震事件,当前孕育周期不会再次发生MS≥7.0级余震;汶川大震发生的直接导火索是1976年松潘-平武双震事件,与修建紫平铺水库并无因果关系.本文所得结论可供相关部门参考,以制定合理的灾后重建规划.     

云南地下流体异常丛集及构造活动性研究

正汶川特大震发生前滇东北水富井水位测值出现了长时间、大幅度的趋势下降变化,长趋势的显著下降是前兆异常表现。该井水位长期异常变化在汶川地震前尤为突出,在强震、大震孕震阶段存在水位长期异常。具体分析方法是,在进行观测信号处理后,用异常形态、持续时间、观测点所处构造分析了该异常与汶川地震的关系,结果表明在强震和大震孕震阶段存在水位长期异常。2017年8月8日发生的九寨沟M_S7.0地震,是继汶川8.0级地震发生以来,在南北地震