汶川M8.0地震前后山西地震带水平形变场变化特征研究

通过分析汶川M8.0地震前后山西地震带GPS速度场以及由此计算得到的现今构造应变率场,结果显示：（1）汶川M8.0地震后,山西地震带各区域的运动方向均不同程度向西偏转,太原盆地及其以北的区域由1999—2007年的SW或SSW向转为SWW向,且运动速率由平均约2 mm/a增加到约4 mm/a,太原盆地以南的区域由之前的SSE向转为SW向。（2）汶川M8.0地震后,山西地震带的应变率场显著增强,大同盆地、太原盆地北段和临汾盆地西南段形成了三个压性应变集中区,2010年在这三个区域内分别发生了大同M4.5、阳曲M4.6和河津M4.8地震,可能由于这种压性应变积累的区域应力场环境有利于山西地震带中强地震的孕育和发生。（3）2009—11年,受日本M9.0地震的影响,山西地震带向西运动的速率有所减弱,应变率场张性变化明显,太原盆地及其以北区域平均速率下降为约2~3 mm/a,太原盆地以南的区域由SW向转为整体向南运动的格局,有恢复到1999—2007年背景运动状态的迹象。     

汶川M8.0地震前后山西地震带水平形变场变化特征研究

通过分析汶川M8.0地震前后山西地震带GPS速度场以及由此计算得到的现今构造应变率场,结果显示：（1）汶川M8.0地震后,山西地震带各区域的运动方向均不同程度向西偏转,太原盆地及其以北的区域由1999—2007年的SW或SSW向转为SWW向,且运动速率由平均约2 mm/a增加到约4 mm/a,太原盆地以南的区域由之前的SSE向转为SW向。（2）汶川M8.0地震后,山西地震带的应变率场显著增强,大同盆地、太原盆地北段和临汾盆地西南段形成了三个压性应变集中区,2010年在这三个区域内分别发生了大同M4.5、阳曲M4.6和河津M4.8地震,可能由于这种压性应变积累的区域应力场环境有利于山西地震带中强地震的孕育和发生。（3）2009—11年,受日本M9.0地震的影响,山西地震带向西运动的速率有所减弱,应变率场张性变化明显,太原盆地及其以北区域平均速率下降为约2~3 mm/a,太原盆地以南的区域由SW向转为整体向南运动的格局,有恢复到1999—2007年背景运动状态的迹象。     

汶川MS8.0地震前后南北地震带北段GPS垂向形变特征

2008年汶川M_S8.0地震对南北地震带北段垂向变形产生了影响,对1999—2016年多期GPS观测数据进行精密解算,采用多面函数方法分别对研究区垂向运动进行周年运动剔除和空间滤波,获取了汶川地震前后垂向形变特征。结果表明:(1)以巴颜喀拉块体与华南块体交界带西侧为界,其西部自东向西呈指数函数衰减;东部自西向东呈对数函数形式衰减,且东部衰减程度大于西部,两块体交界南北段垂向形变特征存在差异性,北段隆升速度和变化梯度均弱于南段;(2)地震前后南北地震带北段垂向形变特征具有明显差异性,相对震前,震后大部分区域隆升速度加快,平均约为2 mm/a,局部区域加快程度较大,最大值达7 mm/a;(3)垂向速度的差异性变化对地壳的垂向应变积累具有影响,最大正影响区域为巴颜喀拉块体与华南块体交界及其西侧区域,增大了约10×10~(-8)/a,约为震前的2倍,最大负影响区域为川滇块体北部局部区域,减小了约7×10~(-8)/a。建议对巴颜喀拉块体与华南块体交界及其西侧区域和川滇块体北部局部区域强化跟踪分析。     

应用最小二乘配置建立地壳运动速度场与应变场的方法

简要论述了应用最小二乘配置原理,利用GPS资料建立水平运动速度场统一模型和应变场的方法.讨论了建立基于不同参考基准和几何变形含义的地壳运动模型及空间不同尺度和频率域应变场等问题.对中国地壳运动观测网络区域网资料进行了处理、分析,并分别以中国大陆区域整体及首都圈地区不同空间尺度的区域作为研究区对本文提出的模型和方法进行了实际应用和讨论.     

利用GPS观测结果研究地壳运动分布动态及其与强震关系

本文简要论述了应用最小二乘配置原理、利用GPS观测资料,建立基于不同参考基准和不同运动学与几何变形含义的地壳运动模型及不同空间分辨率应变场的方法。同时,结合中国地壳运动观测网络区域网和有关GPS连续站观测资料的处理与分析,从GPS观测能够直接获取地壳相对运动和反映研究区域几何变形时空分布状态,讨论了关于地壳运动动态与强震关系的问题。     

汶川8.0级地震前区域地壳运动与应变场动态特征

利用中国地壳运动观测网络GPS资料, 通过获取水平相对运动、 水平应变场分布变化等, 研究了汶川8.0级地震前的区域水平运动与应变率场变化, 以及大尺度地壳运动动态特征等。 研究结果表明, 发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带, 由于受到其西侧巴颜喀拉地块向东运动的构造动力作用, 处于缓慢的应变积累状态。 在汶川地震前龙门山断裂带相对华南地块的差异运动小于GPS观测误差。 川滇地区应变场图像显示2004-2007年面应变率负值最高区出现在汶川8.0级地震震中区及其附近, 可能反应了局部挤压增强。 GPS基准站资料反映的大尺度北东向地壳缩短的相对运动增强, 也形成了促进龙门山断裂带发生大破裂的区域构造动力增强的背景条件。     

汶川地震前后地震波速比和视速度变化特征的研究

2008年5月12日在中国四川省境内龙门山断裂带发生了8级巨大地震．在其主震前后随着震源区附近应力状态的改变,地壳介质的物性是否也存在相应的异常变化过程？该问题成为汶川地震研究的热点科学问题之一．本研究搜集和整理了中国地震局四川数字地震台网2001年1月1日-2010年5月31日产出的震相观测报告,和中国地震局地球物理研究所流动数字地震台网2008年5月12日——9月30日产出的震相观测报告,采用多台和达法和多地震联合测定法,根据入选的直达波Pg和Sg的震相数据,重点研究了龙门山断裂及其附近地区的P波和S波视速度的时间变化特征,并与波速比的时间变化特征进行了对比分析．为保证计算结果的可靠性和稳定性,对所收集到的数据进行了较为严格的筛选和限定．研究发现,龙门山断裂及其附近地区,在汶川地震前P波和S波视速度存在4年左右的明显降低过程,到震前约半年出现快速恢复．在震前P波和S波的视速度明显降低的过程中,波速比的低值异常过程仅为2年多,且幅度小持续时间较短．在波速比和视速度异常发展的进程中,进入发震中短期异常快速恢复是两者的共同特征．      

汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究

2008年5月12日汶川8.0级地震是我国自建国以来灾难最为严重的一次强地震。 文中讨论了汶川地震前震源附近与外围地区潮汐形变变化及龙门山地震带、 鲜水河地震带和祁连山地震带断层活动的特点。 分析结果表明: 震前沿龙门山地震带分布的雅安、 汶川及茂县观测台地倾斜测项在2006年初发生转折, 由单向东倾或西倾转向平稳, 临震前无明显变化; 龙门山断裂带及附近地区有5个断层水准观测场地, 除耿达场地观测到巨幅变化外, 其他场地震前未观测到突出的前兆性变化。 震源外围龙灯坝断层蠕变仪(Δ=220 km)震前观测到持续时间在3个月左右的突变性异常, 但依据突变持续时间较难估计相应地震为8级。 而离震中较远的祁连山地震带中西段, 震前也有巨大的断层水准变化, 其与汶川地震的关系值得讨论。     

南北地震带北段现今运动特征及地震活动性分析

利用1991—2015年GPS数据,研究南北地震带北段现今地壳水平速度场特征,根据区域地壳主应变率、面膨胀率及最大剪应变率的空间变化以及小震分布特征,对研究区主要断层的活动性及地震危险性进行综合分析。结果表明:①区域主应变率和最大剪应变高值区分布在海原断裂弧形构造带附近,香山—天景山断裂和六盘山断裂中南段应变率较低,结合历史地震及离逝时间,认为其可能处于孕震晚期;②海原断裂现今左旋走滑速率为(4±0.5)mm/a,香山—天景山断裂、烟筒山断裂和牛首山断裂活动性较弱,总体显示为逆冲兼走滑的性质;③震源深度剖面显示老虎山断裂、海原断裂南东段小震分布较密集而均匀,海原断裂北西段小震较少,香山—天景山东南段存在一个小震稀疏段,断层可能已经闭锁,未来应重点关注。     

利用背景噪声互相关研究汶川地震震源区地震波速度变化

利用2007年3月至2009年3月四川数字地震台网的宽频带连续波形资料,通过计算地震背景噪声互相关提取台站对间的经验格林函数,在0.1～0.5 Hz频带下测量每天经验格林函数与参考经验格林函数的走时偏移,进而得到各台站对在该时段内的相对地震波速度变化.结果表明,2008年5月12日汶川Ms8.0级地震造成了震源区地震波速度的急剧降低,最大降幅达0.4%;大致以安县为界,余震带西南部地区在汶川主震后波速降即达到最大值,而东北部地区的最大波速降一般出现在主震后的1~4个月,相对地震波速度变化的这种分段特性与地震序列的时空分布特征有较好的对应关系;在震源区外围的四川盆地也观测到了震后波速降低,而川西高原内部则没有出现显著的波速变化.进一步的分析和计算结果表明主震的静态应力变化和强地面运动引起的地表破坏都不能很好地解释震后波速的急剧降低,地震导致的断层区内部结构破坏和周边介质应力状态改变可能是波速变化的主要原因.     

区域网GPS观测得到的汶川大地震前后的地壳垂直运动

中国地壳运动观测网络1000个观测站的GPS非连续观测区域网分别在1999年、 2001年、 2004年、 2007年和2009年作了5次观测。 2008年5月12日汶川8.0 级地震震中(31.0°N, 103.4°E)恰好在区域网GPS观测站密集的地区。 区域网长期、 多期GPS观测可降低年周期变化影响, 有利于获取此次地震前后的垂直位移趋势变化。 简要讨论了GPS垂直位移观测的精度。 分析了垂直位移观测的主要干扰地面沉降, 特别是华北地区因大量抽取地下水产生的严重地面沉降。 为获取汶川地震前垂直运动信息, 首先剔除因大量抽取地下水产生的大幅度沉降干扰结果, 通过趋势面分析中国大陆垂直位移空间分布, 显示了3个垂直位移沉降最显著区域。 对比分析表明, 临近汶川震区的沉降区, 未见大量抽取地下水干扰影响。 汶川地震前1999—2007年区域网GPS观测站得到的垂直位移表明, 汶川地震紧临显著沉降区的西北侧, 龙门山断层北段垂直运动闭锁。 该沉降区与另两个沉降区的时空变化明显不同, 也与区域网水平应变异常区的空间分布不同, 但该沉降区与区域网水平应变异常区同时出现。 大幅度同震垂直位移集中在龙门山断层北段震前垂直位移闭锁区。 这些事实表明, 汶川地震前GPS观测到的紧临震中的沉降区及垂直运动闭锁区与汶川地震的发生存在密切关系。     

characteristics of recent crustal movement in the north section of north-south seismic belt

Tectonic activity is intense and destructive earthquakes occur frequently in the northern section of the North-South Seismic Belt(NSSB). After the May 12, 2008 Wenchuan earthquake, the North-South Seismic Belt enters a new period of high seismicity. On July 22, 2013, the Minxian-Zhangxian earthquake occurred, which broke the 10-years seismic quiescence of magnitude 6 of the area, indicating an increasing trend of strong earthquakes in the region. Earthquake is the product of crustal movement. Understanding the dynamics of the process of crustal movement may provide basis for earthquake prediction. GPS measurement can provide high-precision, large-scale, quasi-real-time quantitative crustal movement data, that allows us to explore the evolution of crustal movement and its relationship with earthquake, thus providing the basis for determining the seismic situation. Since 2009, the density of mobile GPS measurement stations has significantly improved in the Chinese mainland, and moreover, the Wenchuan earthquake has brought about adjustment of the regional crustal deformation regime. So the introduction of the latest repeat GPS data is important for understanding the features of crustal movement in the northern section of the North-South Seismic Belt. In this paper, we obtained the GPS velocity field, fault profile and baseline time series and analyzed the dynamics of recent crustal movement in the northern section of the North-South Seismic Belt using the 1999a-2014a GPS data of mobile and continuous GPS measurement stations. The results show that: the Qilianshan Fault has a high strain accumulation background. There are locked portions on the Liupanshan Fault, especially in the region of Jingning, Pingling, Dingxi, Longxi. In 2004-2009a, the degree of locking of the Liupanshan Fault got higher. In 2009—2013a, crustal movement on the northern section of the North-South Seismic Belt weakened compared with 1999-2004, 2004-2009, and showed some features as follows: ① The velocity field weakened more markedly near the Qilian-Haiyuan-Liupanshan faults; ②The velocity decreased more significantly in the region north of Qilianshan-Haiyuan Fault than that of the south, resulting in enhanced thrust deformation on the Qilianshan Fault in 2009-2013a and the decreased sinistral shear deformation on the Qilianshan Fault and Haiyuan Fault; ③the velocity field decreased more remarkably at 50km west of Liupanshan Fault, compared to the east region, which led to the locked range on the Liupanshan Fault extending to the range of 100km near the fault zone during 2009-2013 from the previous locked range of 50km near the fault. The GPS baseline time series analysis also reveals a number of structural features in the region: Yinchuan Graben is continuing extending, and the extension in the west is stronger than that in the east. On the southern end of Yinchuan Graben, the deformation is very small.     

Horizontal crustal movement before the great Wenchuan earthquake obtained from GPS observations in the regional network

The great Wenchuan earthquake of M8.0 on May 12, 2008, occurred in an area with dense GPS observation stations in the regional network of the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC). Non-continuous observations were carried out at the 1 000 GPS stations of the regional network in 1999, 2001, 2004 and 2007. The horizontal displacements at GPS stations in the regional network before the Wenchuan earthquake show that the main driving tectonic force of the earthquake was the northward pushing of the Indian plate, added at the same time by the pushing of plates on the east and south. In comparison to the displacements in other regions, the horizontal displacements near and around the seismic area is characterized by diverging eastward displacements, that is, the stations to the north of the epicenter moved in the ENE direction while those to the south of epicenter moved in ESE direction with smaller displacements at stations near the epicenter. The accuracy of the estimated strain results is briefly discussed. In order to obtain the anomalous information before the earthquake, the methods of both best fits by trend surface and statistics have been used in the study for finding the future epicentral area from the strain accumulations in the regional network observed from 1999 to 2007 before the Wenchuan earthquake. Besides the epicentral area of the western Kunlun mountain pass earthquake of M8.1 in 2001, the results of best fits by trend surfaces of the strain accumulations from 1999 to 2007 in the regional network show that the Wenchuan earthquake occurred at the eastern fringe of a large area with relatively large accumulations of the first shear strains and also at the northeastern fringe of a smaller area with significant accumulated areal compressions. The statistics of the accumulations of the strain components demonstrates that they also showed anomalous distribution patterns in this area and its neighborhood with increasing accumulations of both shear strains and areal compressions.     

区域网GPS观测得到的2008年汶川M_S 8.0地震前的地壳水平运动

2008年5月12日汶川（31.0°N,103.4°E）MS8.0大地震发生在中国地壳运动观测网络区域网GPS观测站相当密集的地区．1000个站的GPS 非连续观测区域网分别在1999,2001,2004年和2007年作了4次观测．震前区域网GPS观测站得到的水平位移表明,汶川大地震主要力源是印度板块向北对中国大陆的挤压,但同时也受到东部与南部板块的挤压．与其它地区相比,震前震中附近水平位移最显著的特点是,汶川地震发生在南北地震带上位移分叉部位,即震中北部明显向东北位移,震中南部明显向东南位移,而震中附近的水平位移则明显小于其北面和南面的水平位移．简要讨论了应变计算结果的精度．为获取地震前的异常信息,分别采用趋势曲面拟合和统计方法研究了汶川地震前（1999—2007年）区域网的应变积累,寻找震中的大致区域．除了2001年昆仑山口西大地震震中及其周围地区外,1999—2007年震前区域网的应变积累的趋势曲面拟合表明,汶川地震发生在中国大陆第一剪应变积累大、范围最广的区域的东侧,且在此区域内积累较大的面压缩区的东北边缘．应变分量的统计分析表明,震前其分布在此区域及其附近同样有明显的异常,剪应变和面膨胀积累均增强．      

南北地震带北段近年地壳水平运动

采用中国地震局陆态网络数据,解算并对比南北地震带北段速度场、速度投影、基线时间序列。对比发现：①各点速度矢量呈顺时针旋转;②相对于鄂尔多斯块体,2011-2015年银川地堑各站（银川、盐池、中卫、海原等）沿NNW方向扩张;③祁连断裂表现为左旋剪切和逆冲挤压,2013年起闭锁加强;海原断裂表现为稳定的左旋和逆冲,2013年起剪切加速;六盘山断裂表现为持续并放缓的逆冲和较弱的右旋;西秦岭北缘断裂带西段呈高速且放缓的逆冲以及高速但低应变累积的左旋,东段保持高速稳定的左旋和持续逆冲。     

汶川大地震前地震频度变化和小震群活动

分析后认为,从1999年开始龙门山断裂带上地震活动增强,并持续到2008年5月12日汶川8级地震发生前一个多月。地震活动的增强主要以最大地震的震级为3、4级的小震群活动的方式表现。2006年至2008年3月间,有两个小震群出现在汶川8.0大震震中附近。小震群地震震源机制的结果表明,随时间接近汶川8.0级大震发生,小震群的震源机制趋向一致,这些在空间分布不均匀的密集小破裂逐渐成定向有规律地排列,有利于裂隙的进一步扩展贯通,形成大破裂。     

汶川8.0级地震前后宏观异常现象分析

文章对2008年5月12日汶川8.0级大地震前后(2008年2月1日至6月10日)出现的宏观异常现象进行了收集整理。 较为可靠的异常做为地震宏观异常, 并对其时空分布特征进行了研究。 研究结果表明, 在时间分布上, 地震宏观异常的数量在临震前形成一次峰值, 震后出现两次峰值; 在空间分布上, 大震前后宏观异常的空间展布方向趋于一致。 文章还对宏观异常的映震机理以及对地震预测可能发挥的作用等问题进行了讨论。     

青藏块体东北缘近期GPS水平运动特征与汶川大震影响

利用青藏块体东北缘2004～2007年、2007～2009年GPS水平运动观测资料,分析地壳运动与活动断裂带构造变形演化特征以及汶川大震对活动断裂的影响。研究表明:祁连山—海原断裂带近期仍呈现与其构造活动背景一致的左旋挤压特性,观测结果未显示汶川大震对断裂有明显影响。而汶川大震对西秦岭构造区中东部、六盘山断裂中南段、秦岭北麓与渭河断裂的西段的影响相对显著,其中对西秦岭构造区中东部的大范围区域应变积累可能呈以增强为主的影响,其它断裂段近期可能呈以调整为主的状态特征。