基于GNSS观测研究2015年尼泊尔MW7.8地震震后地壳形变特征及其机制

收集及处理尼泊尔境内的GPS连续观测站和中国藏南地区的GPS基准站数据,获得2015年尼泊尔MW7.8地震震后3 a的GPS水平形变场。结果显示,尼泊尔地震的震后形变主要分布于尼泊尔北部及中尼边境区域,且东西方向形变较小,南北方向形变较大,整体继续向南运动,最大震后位移约为10.93 cm。采用孔隙弹性回弹模型计算的理论地表位移远小于GPS观测值,无法解释GPS观测到的震后形变。采用震后余滑模型反演的结果表明,震后余滑主要集中在断层的下倾延伸部分,且空间分布较广,余滑释放的地震矩为1.09×1020 Nm。采用PSGRN/PSCMP程序计算粘弹性引起的理论地表形变结果显示,粘弹性松弛模型不能解释近场GPS观测值,但在远场区域的运动方向与GPS观测值一致。采用粘弹性松弛和震后余滑组合机制模型进行反演,余滑释放的地震矩降为1.08×1020 Nm,且空间分布更加集中。研究结果表明,组合机制模型在保证了模型拟合精度的基础上,反演结果与应力驱动模型反演结果更接近。     

震后形变的解析模型和时空分布特征

利用3种可能震后效应（震后余滑、孔隙弹性回弹、震后粘弹性松弛）的数学解析模型，分析了各种震后形变的时空分布特征，并且以1931年富蕴8级地震的震后粘弹性松弛反演为算例，说明震后粘弹性松弛解析模型的应用。分析与计算表明：震后1～2年，3种因素都发挥着很大作用：震后余滑和孔隙弹性回弹主要影响近场，粘弹性松弛影响范围较宽广；此后，震后粘弹性松弛则成为构造活动稳定地区震间形变的重要因素。     

断层及邻区视错动变形系统分析模型

基于跨断层及邻区地壳形变资料,结合板内断层震间、同震错动变形活动、多断层错动变形活动实际,构建从单一断层震间整体视错动变形分析模型、沿断层视错动变形空间分布分析模型、同震视错动变形整体与空间分布分析模型,到多条平行断层视错动变形整体分析和沿断层视错动变形空间分布分析等系统性分析模型。实例表明,该系统分析模型可从不同角度全面揭示震间断层及邻区视错动变形活动的整体与细部特征、变形活动状态或阶段、多断层系统彼此间的关联性活动以及同震及震后调整视错动变形等。     

汶川地震震后余滑和震后粘弹性松弛数值模拟分析

采用2010～2015年汶川地区GNSS震后形变资料,利用有限元法建立三维震后粘弹性松弛模型,通过二维格网搜索获得龙门山断裂带上盘最佳弹性层厚度和中下地壳最佳粘滞系数,并分析汶川地震震后2～7 a粘弹性松弛影响下的震后形变特征;然后采用2008～2009年GNSS震后形变资料,根据最佳参数建立粘弹性松弛与余滑组合模型,...     

基于2014年康定6.3级地震震后形变分析区域介质特征

以2014年康定6.3级地震震后InSAR形变资料为约束,采用三层粘弹性地震周期模型及遗传算法反演鲜水河断裂南东段的康定地震震区深部介质粘弹性层厚度及粘滞系数。最优拟合结果表明：1）该区域下地壳粘弹性层厚度为5 km,粘滞系数为9.9×10¹⁷ Pa·s,且断层两侧下地壳流变存在显著的横向不均一性。2）将断层两侧分别反演,显示断层南西盘下地壳粘滞系数（8.7×10¹⁷ Pa·s）略小于断层北东盘下地壳粘滞系数（1.2×10¹⁸ Pa·s）。     

介质不均匀性和断层倾角对同震位移场影响的数值模拟

利用三维有限元数值模拟方法,定量研究了介质不均匀性和断层倾角变化对同震位移场的影响。模拟结果显示：1）在均匀及纵向分层介质模型中,对于垂直走滑断层地震,水平位移场分量与介质的泊松比呈较弱的负相关,垂直位移场与介质的泊松比呈正相关,水平位移场与剪切模量呈正相关,垂直位移场与剪切模量呈负相关;2）模型介质的横向变化对同震位移场有较大影响,剪切模量的横向变化对地震位移场影响最大,且两者呈负相关,在垂直走滑断层地震中,保持断层一侧块体的介质参数不变、减半另一侧块体的剪切模量,剪切模量减半的块体中的最大垂直位移分量增大55.6%;3）倾角对同震位移场有重要影响。断层附近,倾角对位移场起控制作用,对于高倾角逆冲断层(60°~90°),上盘断层附近区域的水平位移场出现反向,反向区域的范围随倾角的增大而增大,当倾角为90°时,上盘水平位移场全部反向;断层倾角增大时,断层附近下盘的水平位移场的增大幅度较大。     

断层相互作用的初步讨论

给出了半无限介质中任意倾角的多个已发震矩形断层对邻近任意倾角的潜在活断层共同作用的合应力的解析表达式，从而可以计算震后合应力的调整值，为判断潜在活断层的稳定性提供依据。合应力Ｓｒ中既包括了作用在断层面上的正应力，又包括了断层面上的剪应力，它比单独用一个应力描述应力场更有效。最后，用１９７３年２月６日炉霍地震后的实际震例说明了地震断层错动对周围孕震区的触发作用     

活动断层运动的重力场反演

阐述了断层错动引起地表重力变化的基本原理 ,给出了弹性半无限空间点源位错到矩形位错引起的重力变化的基本解析式 ,并将结论推广到多个断层。介绍了利用重力变化反演断层运动的基本思路。以滇西实验场作为应用实例 ,对 1996年 2月丽江 7.1级地震发生前后场区内的活动断层运动进行了演算 ,给出了断层位移解 ,并与已有资料相比较 ,结果基本一致 ,但误差分析结果表明本文位错模型还有待于改善。     

新疆于田MS7.3地震同震与震后形变机制研究

利用InSAR技术获取2008-03-21新疆于田MS7.3地震的同震和震后形变场。同震分布式滑动反演结果表明,同震断层最大滑动量达5.4 m,主要分布在南部断层的0~5 km深度附近,地震以正断错动为主,兼有左旋走滑分量。震后形变结果表明,发震断层北段两侧存在差异性运动,最大累积差异形变在震后782 d达15 cm。进一步分析表明,震后断层余滑可能是震后形变的主要机制。余滑反演结果表明,震后2 a断层余滑量相对较小,滑移区范围明显减小且均位于浅部区域,北部断层能量释放较彻底,南部仍存有少量能量,整体能量基本释放完。     

复数矢量球函数的理论研究

给出了正交归一化的复数矢量球函数的定义和性质。复数矢量球面调和函数是球体位移的研究基础,采用复数矢量球面调和函数可把位移场的球形场和环形场一同表示出来,为地球各种动力学效应的统一研究提供了理论依据。同时还研究了在球坐标系下弹性应变张量与复数矢量球函数的一些关系,为地球弹性动力学方程的解算提供参考。     

基于粘弹性球体地球模型的震后位移与重力变化计算软件

在考虑地球曲率、成层结构、可压缩性与自重的前提下,Tanaka等［1-2］提出一套较为完备的粘弹性球体位错理论,可计算全球任意位置由地震产生的同震与震后形变（含位移、重力变化、大地水准面变化）。Gao等［3］给出了与上述理论相匹配、界面友好的计算软件,能计算30个震后时间点对应的震后形变。本研究针对Gao等的软件进行改进,可计算震后任意时间点对应的震后形变。新软件由3个部分组成：1）与32个震后时间点相对应的32套离散格林函数数值框架;2）格林函数插值计算程序,可针对上述32套格林函数数值框架进行插值运算,输出任意震后时间点对应的格林函数数值结果;3）积分计算程序,调用上述格林函数数值结果,计算任意类型地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。一般情况下,使用者只需按要求准备辅助文件,提供发震断层模型和观测站位置信息,以及震中周围地区地幔粘滞性因子,先后运行格林函数插值计算程序和积分计算程序,即可计算出目标地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。本文基于粘弹球体位错理论与弹性球体位错理论,分别计算2011年日本MW9.0地震引起的远场同震位移,2套结果的高度一致性证明了新程序的正确性。最后,介绍需要注意的若干事项,便于使用者掌握该软件。     

新疆精河2017年6.6级地震对2018年5.4级地震的应力影响分析

基于2017-08-09新疆精河6.6级地震同震破裂位错模型和区域地壳速度结构,利用粘弹性模型计算其地表位移、同震及震后应力场扰动变化,分析其对2018-10-16精河5.4级地震的应力触发关系。结果表明,精河6.6级地震造成的同震位移主要为地表垂向位移,最大位移量为84 mm,地表水平位移最大位移量为25 mm;地震引起发震断裂及其与博阿断裂交会区、库松木楔克断裂东段及分支断裂、喀什河断裂东段库仑应力增加,这些断裂靠近精河6.6级地震震中部分库仑应力增加超过10 kPa,但5~10 a尺度内的应力扰动基本为弹性响应,并未随时间显著变化。精河6.6级地震造成的精河5.4级地震震中位置同震库仑应力变化显著低于10 kPa的触发阈值,两者不存在同震或震后应力触发关系。     

2010年玉树地震库仑应力变化对2016年杂多地震的影响及区域危险性评估

在以往研究的基础上,利用弹性位错理论和岩石圈分层粘弹性模型,进一步分析2010年玉树地震同震及震后应力变化对2016年杂多地震的影响,讨论玉树地震和杂多地震对研究区主要活动断裂的应力影响及未来地震危险性。结果表明,玉树地震同震库仑应力使杂多地震震中位置应力升高1.476 kPa。2010年玉树地震至2016年杂多地震的6 a内,震后粘弹性松弛作用使研究区域库仑应力增强区域应力持续集中,并使应力影区进一步释放应力,杂多地震位于玉树地震导致的库仑应力增强区域。2016年杂多地震发生时,其震中位置应力升高3.902 kPa。采用多组不同模型参数的研究结果均显示,玉树地震对杂多地震孕育起促进作用。2016年杂多地震同震破裂仅影响震中周边小范围区域的应力状态,在杂多断裂带西北端出现应力高值区域。2010年玉树地震同震及震后作用使甘孜-玉树断裂的叶诺卡-结隆段、巴塘乡-洛须段、当江段、巴塘乡断裂中段及五道梁-曲麻莱断裂称多段应力明显升高。甘孜-玉树断裂西北段的叶诺卡-结隆段、巴塘乡-相古段地震空区的地震危险性较高。     

尼泊尔MW7.9地震震后断层滑动时空特征分析

利用2015年尼泊尔MW7.9地震震后16个站531 d的连续观测数据,基于弹性位错理论,使用主成分反演方法（PCAIM）分析该地震震后断层滑动的时空变化特性。结果表明：1）震后断层滑动服从对数衰减模式;2）余滑主要分布在主震破裂带北部区域,最大滑动量达到20.6 cm,位于地表以下26.7 km处;3）余滑释放的地震矩为3.36×1020 N·m,对应矩震级约为M_W7.6。     

1923年仁达地震与1973年炉霍地震的破裂模型及触发关系研究

采用1923年仁达MS7.3地震和1973年炉霍MS7.4地震地质考察的同震破裂数据,基于弹性半空间位错模型和最小二乘方法反演历史地震破裂模型。以仁达地震的同震滑动分布为扰动源,采用PSGRN/PSCMP程序计算其在断层面上产生的同震和震后库仑应力变化。结果表明,仁达地震最大滑动量约为3.3 m,矩震级为MW7.0;炉霍地震最大滑动量约为3.7 m,矩震级为MW7.3。2次地震的最大滑动量均位于浅部0~5 km,且震源机制相似,以左旋走滑为主。仁达地震同震及震后效应引起炉霍地震震中区域的库仑应力增强约29.79 kPa,达到地震触发阈值10 kPa。     

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InSAR约束下2001年昆仑山MS 8.1地震震后粘弹性松弛效应

根据2001年昆仑山MS8.1地震震后2~6 a的InSAR形变场,采用震后粘弹性松弛模型进行模拟,使用半解析平面分层模型研究青藏高原昆仑山地震震区流变结构。Maxwell半空间粘弹性应力松弛模型模拟结果表明,最优的弹性上地壳厚度为15~20 km,莫霍面深度为70 km,该地区下地壳有效粘滞系数在（1~2.5）×1019 Pas之间,上地幔有效粘滞系数在（1~6.3）×1019 Pas之间。该结果与青藏高原玛尼震区的震后粘弹性松弛反演结果基本一致。     

远场GPS同震位移的变形特征分析——以2011年日本东北大地震为例

利用2011日本东北大地震的亚洲东部GPS远场水平位移数据,通过计算及比较分析4个独立震源解和倾/滑角效应,研究了远场地震变形的空间分布特征和规律。结果表明,对于低角度逆冲型地震来说,水平位移格林函数在远场位移场中占主导作用。基于此确定了远场GPS水平位移场能在反演中有效利用的空间范围,为联合远场GPS数据和近场GPS数据反演断层滑动分布作理论准备,并为远场数据反演位错Love数（h、l）提供理论依据。     

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