GPS观测得到的大地震前兆地壳形变震例

综合介绍2008年汶川大地震以来,GPS观测得到的国内外10多次6—9级,不同构造、不同类型的大地震前兆地壳形变震例:2008年汶川8级大地震、2011年东日本9级巨震、2013年芦山7级,直至2020年6月墨西哥7.4级地震和7月美国阿拉斯加州以南海域7.8级地震等。利用GPS连续观测站区域参考框架水平位移时间序列和水平位移场,特别是水平位移向量时间序列的研究证明,同震水平位移是研究地震前兆形变存在的关键;利用垂直位移和水平位移向量时间序列、同震垂直位移及同震水平位移向量的分解,揭示地震弹性回跳真实方式;提出了符合GPS观测和岩石破裂试验结果的地震压-剪弹性回跳模型;根据已有震例,提出预报不同震级地震的可能性和监测临震前兆形变的GNSS站布设设想。      

GNSS测得的大地震前兆水平形变

以21世纪全球各具特色且最典型的6次大地震,尤其是巨大地震前后GNSS观测得到的地壳水平形变为重点,回顾探寻前兆形变,探索地震预测预报。6次地震为:2008年汶川8.0级、2010年智利8.8级、2011年东日本9.0级、2015年尼泊尔8.1级、2016年日本九州岛7.3级地震及2023年土耳其7.8级双震。地壳形变是物理问题,区域参考框架是利用GNSS连续观测研究前兆位移物理问题的基本前提,而同震水平位移是探寻前兆形变的关键现象。大震前震中及其附近既无明显的垂直位移积累,也无明显的水平剪切位移积累。大地震震中及其附近前兆水平位移主要有两种形态,水平位移达到峰值或为闭锁;但近震中震前介质已非弹性,仅远场介质为弹性。GNSS观测结果表明震前震中主要为水平挤压,震时产生剪切破裂,这与岩石破裂实验结果一致,因此“压-剪”(弹性)回跳模型符合GNSS观测结果,但至今仅获得少数地震短临前兆形变观测结果。GNSS依然是探索地震预测的主要观测手段,但由于与地震断层破裂临界状态密切相关,利用各种观测技术探索地震断层破裂的临界现象,即地震短临前兆,是突破地震短临预报的关键,仍需要利用多学科各种观测技术...     

中国地壳形变连续观测的发展与展望

简述了我国地壳形变连续观测的由来与发以及在地震预报中的实际贡献，同时展望了未来潮汐形变、GPS与断层形变连续观测三结合，绘制大陆地壳应变图，实现地震物理预报的好途径。     

我国地震预报研究近十年的发展与展望

简要回顾了我国地震预报的发展过程，并着重对最近10年（尤其是90年代以来）的地震预报研究进展作了较系统的阐述．主要分为：（1）大地震震源区地壳细结构和介质物性的探测研究；（2）地震和前兆数字化观测技术的研制；（3）地震短临预报方法及其判据、指标的研究；（4）地震序列类型和震后趋势早期应用判断方法及其指标的研究；（5）华北北部地震短临预报方法、前兆综合解释模型与短临预报综合判别系统的研究；（6）地震预报新技术、新方法的探索；（7）地震中长期预报研究及我国近期（10年左右尺度）地震重点监视防御区的确定；（8）板内地震孕育发生的物理模型及前兆场物理解释的探索研究．最后还对我国地震预报的未来发展进行了展望．     

2008年汶川大地震临震前震中附近是否存在显著的地壳垂直运动?

2008年5月12日的汶川MS8.0地震是自1976年唐山地震以来发生在中国大陆的最大灾难事件.地震发生后有人通过对GPS数据的动态处理分析认为在地震前1小时内震中附近有非常显著的地壳垂直运动发生,从而提升了地震学界对通过高频GPS观测技术实现地震短临预报的预期.高频GPS观测技术是近年来GPS技术发展的一个重要方面,在研究地震前后地壳形变短期变化过程、地震震源破裂过程等方面取得了非常广泛的应用,但数据解算的精度和可靠性还是受到多种因素的制约.文中提出了一种基于数据静态处理得到的载波相位观测残差来分析测站位置动态变化的方法,并采用这种方法对汶川地震前震中附近几个GPS连续站的数据进行分析,结果表明汶川地震前震中附近并不存在显著的地壳运动.     

对地震预报的科学思考(二)——前兆观测研究及加强地震综合预报研究的方向和重点

根据浅源地震发生的物理实质和孕震物理过程的主要特征,把地震前兆观测的努力方向概括为"把握实质,优选项目;靠近震源,合理布局",并把地震前兆分为两类:第一类为"直接前兆",主要包括地震活动、地壳形变和地下流体等;第二类为"次生前兆",主要包括地电阻率、地磁和动物习性行为等。文中认为,为推进地震预报研究的深入和预报水平的提高,必须牢牢把握浅源地震发生的物理实质,推进地震预报理论、方法的创新;必须推进地震和前兆观测技术,尤其传感技术的创新,并调整、优化地震监测台网;必须正确认识预报经验的科学性与局限性,重视地震预报经验正确的继承与发展。     

GPS测得的汶川大地震同震位移

2008年汶川8.0级地震是建国以来破坏最惨重的大地震,是发生在地震前后GPS观测资料最多,震中在连续观测网中部及非连续观测站相当密集的地区.许多GPS连续观测站测得汶川地震同震位移.同震位移具有突变性和时间上的同步性以及变化幅度的显著性,是最确凿的与地震直接相关的地壳运动现象.震区外GPS连续观测站位移时间序列表明,此次大地震同震水平位移范围大,远离震中的许多地区观测到同震水平位移,与震前位移对比表现为弹性回跳.GPS连续观测站震前水平位移和同震水平位移过程揭示了此次地震震前大范围有显著变化的观测站水平位移与地震孕育过程的联系.但华北及邻近地区无明显同震水平位移.震中区外均未观测到明显的同震垂直位移.震区GPS站观测到的同震位移则主要为永久形变,不仅有大幅度的水平位移,也有幅度相对较小的垂直位移.本文研究了汶川地震同震位移的特点与机制,并由此进一步讨论此次大地震的成因、前兆地壳运动特征及其复杂性.     

美国的地壳形变测量及其在地震预报中的应用

本文介绍了美国在地震预报研究中所采用的各种观测地壳形变的技术(包括常规大地测量技术、空间技术及连续观测技术)、形变网的布设与观测结果的分析、皮农弗拉特观测台站、与地震有关的地壳形变理论方面的研究结果及通过观测地壳形变预报地震的现状。     

两次8级特大地震的新启示——地震前兆观测与研究的讨论

地震预报是以观测为基础的科学,观测研究是其基本研究途径;对地震前兆和地震预报有不同的看法和争议,解决的办法是通过观测预测实践;地震前兆和短临预报是地震预报的难点,突破它的主要途径也是通过观测与预测科学实践。我国自1966年邢台地震以来已取得了200余次5级以上地震的震例实测资料,既经历了1966—1976年的7级地震活跃期,     

中国地震局监测预报司在北京举办“地震电磁波前兆观测技术与分析预报方法论坛”

为推进地震前兆观测技术和分析预报方法创新,广泛听取各方面对我国地震预报发展的意见和建议,中国地震局监测预报司与中国地震局地球物理研究所、地震预测研究所、中国地震学会电磁专业委员会于2008年11月29—30日在北京联合举办了“地震电磁波前兆观测技术与分析预报方法论坛”。     

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。     

运城东郭流体观测井震兆特征及映震灵敏性分析

对东郭流体观测井在山西地震带几次4级以上地震前的异常特征及映震灵敏性进行分析,认为震前多以短临异常为主,异常持续时间具有随震级增大而增加的特点;异常形态水位以突降为主,水温则以突升为主,异常幅度表现为随震级增大而增大、随震中距减小而增大的特点;除汶川地震外,东郭井水位、水温所对应的地震均发生在山西地震带上;东郭流体观测...     

DISCUSSING THE INFLUENCE OF MAJOR EARTHQUAKE SEQUENCE IN THE LONGMENSHAN AREA ON THE LUSHAN EARTHQUAKE FROM STRESS EVOLUTION

Calculating the coseismic static Coulomb stress change induced by an earthquake and interseismic stress change permits to explain the distribution of aftershocks, the earthquake sequence and other seismic observations. Four earthquakes greater than M7 have occurred in the Longmenshan area before the 2013 Lushan earthquake since 1900. This paper analyzes the influence of these four events on the Lushan earthquake, the stress evolution after the Lushan earthquake accompany with strong earthquake sequence on Longmenshan Fault, and the stress state of the gap between the Lushan and Wenchuan earthquakes. To address these issues would help future seismic risk assessment in the region. We construct a three dimensional finite element model based on the geological structure, the deep inversion results of density and velocity, and the GPS and the stress observation data. The simulation results show that the annual variation rate of Coulomb stress is higher on the Xianshuihe fault and southern segment of the Longmenshan fault, which is consistant with the regional seismicity. The coseismic Coulomb stresses induced by Kangding, Songpan, and Wenchuan earthquakes at the Lushan earthquake epicenter is greater than 0, implying that the three earthquakes may promote the occurrence of the Lushan earthquake, especially the Wenchuan earthquake. The viscous relaxation is remarkable which cannot be ignored in the analysis of stress evolution. From the stress evolution of this area, we can find that the gap between the Wenchuan and Lushan earthquakes is still at a relatively high stress level after the Lushan earthquake.     

论汶川8．0级地震前的地震活动及趋势估计问题

本文对汶川8．0级地震前南北地震带大震轮回、首发大震、地震平静或空区、地震条带等地震活动图像在震前分析的基础上就地震预测问题进行了思考。地震活动图像在蕴震过程或阶段的估计只能是背景或中期预测的意义。同时指出区域地震活动图像在大范围多构造区的蕴震态分析中的复杂性。     

中强地震平静是汶川8.0级地震前最显著的地震活动异常

本文对四川地区1923年以来5.0级以上地震资料进行了分析研究。 结果表明, 研究区中强地震经历了4个较为完整的周期活动, 中强地震具有16年的准周期活动特征, 平静期持续5年左右, 从2008年汶川8.0级地震开始, 研究区将进入第5个活动周期, 其可能的持续时间为2024年前后。 2008年汶川8.0级地震前, 5.0～5.9级、 6.0～6.9级、 7.0～8.0级三个档次的地震事件的平静间隔均达到统计时段的历史之最, 三个档次地震的平静均被汶川8.0级地震直接打破, 中强地震超长平静是汶川8.0级地震前最为显著的异常现象。     

汶川8.0级地震后中国大陆强震活动状态研究

本文从不同空间、 时间尺度对2008年四川汶川8.0级地震的影响意义进行了初步讨论, 并以此分析了其后我国大陆的强震活动状态。研究结果表明, 1800年以来中国大陆西部及邻区的大三角地区8级地震活动呈现为100年左右丛集性时间过程, 具有地震平静、 地震丛集、 地震丛集发生前的过渡和丛集发生后的调整等时间特征; 2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震和2008年5月12日四川汶川8.0级地震的发生表明, 目前该地区可能处于8级地震丛集发生前的过渡时段。20世纪以来, 中国大陆7级强震的时间活动过程明显受大三角地区8级地震时间进程的影响, 在8级地震活动的1900—1955年时段内, 7级地震幕式活动划分不显著, 而在8级地震平静的1956—2000年时段内, 7级地震幕式活动划分清晰; 以2008年汶川8.0级地震为标志, 受大三角地区8级左右巨大地震活跃控制, 中国大陆可能将进入一组新的幕式活动不清晰的、 类似于1900—1955年的强震活跃时段。     

区域网GPS观测得到的2008年汶川MS8.0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．      

汶川地震与松潘地震前异常现象分析比较

分析了1976年松潘7.2级地震和2008年汶川8.0级地震前异常现象。汶川8.0级地震为地震活跃期的首发大地震,震前区域性中小地震相对平静,区域地震活动b值为0.77;松潘7.2级地震是活跃期间发生的地震,震中附近地区地震活动密集,曾发生松潘黄龙6.5级地震,震前区域地震活动b值为0.62;汶川地震前区域主压应力方位与错动类型总体上与8.0级地震给出的解大体一致,这与松潘7.2级地震前的情况有显著差异,震前地震与余震震型有差异。根据观测数据的分析和异常判定结果认为,松潘地震与汶川地震前的观测异常没有一个台项是重复出现的,短临异常数前者显著多于后者。松潘地震与汶川地震前的宏观异常现象差异极大,更未出现火球、地光临震异常现象。这说明,已有的短临前兆观测异常的出现仅有个案特征,而无普适意义。     

中强地震前的长波辐射异常震例研究

文章利用NOAA提供的1°×1°长波辐射产品对2008年发生在我国的三次地震(2008年8月25日仲巴6.8级地震、 5月12日汶川8.0级地震和3月21日于田7.3级地震)进行了研究。 通过滑动平均, 标准方差阈值等方法分析了各地震震前2个月和震后2个月的长波辐射日数据的时间序列, 分析结果表明在震前40余天到震前几天均出现不同程度的长波辐射异常, 这些异常可能与地震相关, 并且异常的幅度和震级不是简单的线性关系。