汞异常与地震活动关系及预报效能研究进展

汞主要来源于地球深部地幔岩石和岩浆,具有溶解度小、蒸气压低、穿透能力强等特点.地震前,汞在高温和强压力梯度下穿过不同的介质到达地表,导致汞震前异常.汞的前兆异常特征通常被用作地震前预测的重要指标.本文综合国内应用汞的地震观测案例,得出以下结论:(1)与气态汞相比,水溶性汞具有收集方便、不易受传输介质干扰、前兆异常幅度大等特征,易震前观测;(2)水溶性汞观测异常结束到发震时间间隔较长,而气态汞异常一般持续到地震发生;(3)震前汞的异常幅度通常是本底值的数倍至几十倍,这往往与震中距离、震级大小及地质构造有关;(4)对于5级及以下地震,水溶性汞异常范围通常在200 km以内,5~6级地震映震范围在500 km以内.此外,汞震前观测异常与孕震应力场作用下的地下流体活动有关,汞的同位素分馏技术提供了一种新的手段来解决断裂带汞的来源以及汞与地壳深部流体活动的关系.     

川滇地区7级大震前中强震震源机制变化

分析了 70年代以来 ,川滇地区发生的 8次 7级大震前 5年内 ,发生在大震孕震区和震源区内的中强震震源机制解时空分布。结果表明 ,最早中强震发生在大震震源区或其附近 ,其发震应力场与区域构造应力场一致 ,与大多数大震发震应力场一致或接近。大多数中强震震源破裂特征与大震明显不同。之后有多次中强震发生在距大震震源区较远的大震孕震区内其他地方 ,它们的发震应力场往往经历了与区域构造应力场和大震应力场一致与不一致的多次交替变化。大震前最后 1个中强震也发生在距大震震源区较近的地方 ,其发震应力场与大震发震应力场明显不一致 ,偏转了 30°～ 5 0° ,或更多 ,大多数也与区域构造应力场不一致 ,有的中强震发震断裂破裂特征与大震不一致。大震前中强震震源机制的变化 ,反映了大震孕育过程的不同阶段 ,区域构造应力场的时空调整变化和增强过程 ,以及由此引发的构造断裂异常活动 ,揭示出与大震发生有关的应力场和震源破裂特征信息     

哈萨克斯坦斋桑7.3级地震前后的地下流体动力学效应

分析了斋桑地震前后天山地震带不同观测井的地下流体动力学及水文地球化学地震前兆和后效的异常变化特征。认为:地震流体效应具有不可逆性,不同构造带,远距离的异常变化可能与地壳区域块体构造运动有关,强震后效敏感带反映了区域应力场的加强过程,亦可发展成为新的潜在震源区。     

2014年鲁甸MS6.5地震形变高频信息异常与前兆机理浅析

地震前兆异常的识别和提取一直是地震预报研究的重要任务, 也是地震预报事业发展的瓶颈。 结合鲁甸地震的研究成果, 利用S变换和超限率等方法, 提取定点形变高频异常, 总结鲁甸地震前兆高频异常形态特征, 分析异常台站空间分布规律, 剖析高频异常形成的前兆机理。 研究发现, 高频异常主要表现为信号周期在数分钟至数小时的信号成分, 频带较宽, 丛集性好, 与曲线的突跳、 毛刺或阶跃对应较好, 震前4~5 d开始出现, 震后2~3 d衰减消失; 其台站分布较分散, 主要沿NW—SE方向分布, 与区域应力场方向和发震断层走向趋于一致, 且均分布在构造块体边界; 可能是对不同速率的构造块体在震前发生的滑移和瞬间错动的记录, 它的形成与台站附近地壳介质的稳定性有关。     

利用地壳测深资料研究剪切波分裂与偏振异常

利用地壳测深三分向记录,研究了 S 波基底结构和 S 波分裂与偏振异常,进一步讨论了利用 S 波分裂与偏振特征研究地壳介质地震各向异性,区域构造应力场作用方向和潜在震源物理标志的技术途径.通过对长江三峡坝区及外围深地震测深资料的典型 S 波记录分析研究,进一步证明了 S波分裂与偏振异常是研究地壳介质地震各向异性、区域构造应力场作用方向的可靠依据.同时也表明了地壳测深资料具有震源位置确定,能可靠追踪 S 波射线路径等优点,对识别异常体和适当扩大 S 波有效观测窗口是十分有利的.      

2021年滦州MS 4.3地震地磁场同震异常变化分布与断裂构造的关系

基于2021年滦州M_S 4.3地震前后16 d内的流动地磁观测资料,经地磁场的日变通化改正、长期变化改正及差值计算后,获得了震中区域地磁场同震变化特征。结果表明,滦州地震地磁场同震变化总体较小,可能与震中区域地壳介质较为破碎、不易积累较大地壳应力有关。震中位于地磁场水平矢量方向变化的转向区及幅值变化的弱化区,并在震中附近分布有地磁总强度、地磁偏角、地磁倾角的“0”变线。地磁场同震异常变化分布与断裂构造关系密切,宁河—昌黎断裂和滦县—乐亭断裂基本控制着地磁场异常变化的分布,围绕两条断裂交会处,地磁场异常变化分布具有明显的差异性,可能与宁河—昌黎断裂和滦县—乐亭断裂的相互作用导致应力场变化的非均匀性有关。     

强震中期阶段区域性形变异常的共性特征及其机制以青藏块体东北部为例

强震前中期阶段(1～3年或稍长)区域性形变异常往往表现出3个方面的共性特征: ① 区域垂直运动变形呈现与构造有关的异常隆起区、 垂直差异变形高梯度带(有的还呈“四象限”)分布特征; ② 水平运动变形呈现与活动地块及断裂构造有关的、 以剪切变形为主的高应变集中区(带)特征; ③ 区域性垂直形变异常区与水平形变的高应变分布区共生的特征。 分析这些异常共性特征的形成机制, 初步认为: 它们是在基本统一的大区域构造应力场控制下, 不同层次块体系统运动及其边界带变形的非平稳、 非协调性, 在活动地块边界地带和地块内部次级断裂构造部位产生变形差异而导致应力-应变积累、 孕育强震到一定阶段的结果。 在此基础上, 分析探讨了基于区域性形变异常共性特征、 结合地质构造活动背景进行强震中期预测的意义。     

新疆伽师及周围构造应力场区域特征探讨

在利用伽师及周围58次中强地震震源机制解对这一地区的构造应力场进行分析的基础上,结合系统聚类和应力场反演计算结果,对不同时期、不同区域应力场的变化特征进行了分析。该区域地震以走滑错动为主,柯坪块体逆冲作用更为明显。区域最大主压应力方向近SN,但不同构造背景下的主压应力方向存在着较明显的差异。乌恰-喀什地区P轴基本近SN向,但存在着由NW—SN—NE的随时间变化的过程;柯坪块体内部长期以来受较为一致的NW-SE向压应力作用;伽师震区P轴方向为NE-SW。1996年区域应力场方向开始发生明显的变化,P轴方位向NE偏转,倾角增大。结果表现出不同构造环境下应力场分布格局的特征或变化     

泰安-忻州剖面S波分裂计算及介质各向异性与深部构造相关性探讨

利用深地球测深资料进行Ｓ波震相的有效识别和Ｓ波分裂参数计算方法,对泰安－－忻州剖面Ｓ波资料的计算分析,得到了该区域地壳介质向各异性、区域应力场方向异常的可靠证据。与震源机制解及深部的构造结构对比分析表明了Ｓ波传播和Ｓ波偏振异常的超壳断裂带和深部构造活动密切相关,表明测深资料Ｓ波分裂研究了对了解介质各向异性构造活动特征,分析地壳介质属性了解其动力学特征是十分重要的。     

中国大陆及邻区现代构造应力场分区

以“中国大陆地壳应力环境基础数据库”资料为基础,总结了中国大陆及邻区现代构造应力场的基本特征,提出了划分构造应力分区的原则,将中国大陆及邻区现代构造应力场划为四级应力区. 指出一级构造应力区主要受板块边界的几何特征和作用在边界上的力所控制,应力作用在大范围和长时间内保持均匀和稳定;二级构造应力区受控于区域块体间的相互作用,在较大区域范围内应力作用具有较强的相关性;三级构造应力区受控于区域内部块体间的相互作用,在一定区域范围内应力结构具有相似性;四级构造应力区受控于块体和断裂相互作用的影响,其应力性状(方向、强度、结构等)一致性较好. 论文还初步分析了控制中国大陆及邻区现代构造应力场分布的动力学环境.     

强地震前兆异常特征与深部流体作用探讨

根据华北几次强震前后地下流体和重力异常特征,结合大地测深资料探讨了地震发生前后深部介质的变化和地壳浅层应力场变化特征。地震发生前震中区地下水位异常主要表现为下降型,气体异常呈上升型,重力和形变也出现异常;在外围地区地震前地下水位异常以上升型为主。 海城地震和大同–阳高地震前地下水位上升、下降异常有方向性分布的趋势,呈 X 形分布,这意味着地壳浅层应力场是压扭型的,并存在垂向应力的作用。在孕震过程中,地球深部流体向上运移,使得震源区及其附近的岩石膨胀、密度降低,震中区地壳浅层应力场呈拉张型,造成地下水储容积增大,地下水位出现了下降型异常。 在特定的构造单元内,地下流体、重力异常的空间分布特征能较好地反映地球深部物质运动和地壳浅层应力场特征。     

一种震前超低频密度——应力波

地震发生前天文时纬残差观测数据出现异常,得到了不同天文台观测结果的证实。另外,两种与地震相关的物理量震前地下深部物质视电阻率变化和断层活动矩变化,其物理机制的解释以及与后续地震的关联方式和天文时纬残差有很多共性。而且,这3类观测现象与后续地震的关联方式与国外学者提出的热力学弹性回跳模型符合得很好。本文基于现有观测证据和理论模型的一致性,提出地震前在地层构造中存在一种来自孕震区域的超低频密度—应力波。     

大气电场异常作为地震短临预报标志研究进展

通过对华北地地区进行震前大气电场异常观测研究的较为全面分析和总结,验证和论述了震前大气电场异常的基本特征,用大量的震例证实了在每次较大的近场地震发生前都能观测到该类异常现象,以及当较长一段时间内观测不到该类异常时,近场近期也不会有较大地震发生的可能。     

2008年3月21日盈江5．3级地震前长中短临异常特征的研究

在地震短临跟踪工作过程中,我们发现,2008年3月21日盈江5．3级地震前,在地震活动性方面,长中短临不同时段内呈现出各种形态的异常,小震活动呈现条带、围空和平静－活跃的过程。地下流体前兆异常水氡趋势性中期异常呈现同步性转折,水氡突变性短临异常呈现同步性突跳,近源区和邻区的水汞呈现同步性高值异常;而且,地下流体前兆异常形成区域与中强震发生地点有一定的构造关联性。因此,对2008年3月21日盈江5．3级地震前地震活动性长中短临各阶段呈现的异常．中短临地下流体前兆异常,进行了系统回顾和总结,理清预报思路,以便更好地指导今后的工作。     

晋冀蒙交界地区中小地震视应力时空分布特征

选取晋冀蒙交界地区固定和临时测震台网记录的2014-2016年地震波形资料,采用近震Brune模型,结合遗传算法,反演计算298次M_L ≥ 2.0中小地震视应力值,分析震源参数之间的标度关系,并按照震中分区,分析不同地区视应力时序变化特征及不同震级区间视应力空间分布特征,发现该区多处存在视应力高值现象,地震多发生于视应力高值异常及附近地区,与断裂带有一定对应关系。     

中原地区ML 3.0地震高频异常与ML 4.5以上地震时空特征分析

选取中原地区1970—2020年发生的983次M_L≥3.0地震,按季度、半年和全年统计地震频次,回溯检验各时段M_L≥3.0地震高频次异常与周边地区M_L 4.5地震的对应关系,得到以下结果：按照季度、半年和全年统计,3级地震高频次异常定量指标分别为5次、9次和18次,高频异常后1年内发生M_L≥4.5地震的概率分别为0.65、0.63和0.64,且R值计算结果表明,使用该方法预测地震具有一定可信度。将研究区以不同形式划分多种小区,进行3级地震高频次与M_L≥4.5地震震中空间相关性研究,发现在19次震例中,18次震例均可预估M_L≥4.5地震的发震区域,认为预测范围可由42平方度减小到21平方度,在少震弱震地区地震预测预报日常工作中,具有一定实用价值。     

山西奇村热水井水汞异常与地震

研究了奇村热水井水汞异常与山西境内地震的关系，发现奇村热水井水汞异常与山西境内Ｍ＞４．０地震有较好的对应关系。说明水汞是奇村热水井的映震灵敏的观测项目     

2003年巴楚-伽师6.8级地震中短期异常与预测

对2003年2月24日P楚—伽师6．8级地震中短期异常和中短期预测进行了较系统的分析与总结。结果认为,6．8级地震前新疆6级地震平静4年多,5级地震平静2年,中期阶段地震平静显著;短期阶段5级地震显著增强,震源区出现前震活动,同时全疆定点前兆观测资料出现较为明显的短期异常并观测到少量的临震异常。不同孕震时段的异常特征是6．8级地震中短期预测的依据,因而也是当前经验预报的基础。     

新疆地下流体源兆、场兆、大震远兆特征的统计与分析

以20多年来新疆地区的18个地下流体监测点的资料为基础, 沿着“异常与震中”这一主线, 对新疆地区的16次5级地震、 4次 7级以上地震及1个6级强震群的前兆异常特征进行了定量的统计与分析。 结果表明, 源、 场、 远兆异常有如下特征: 异常空间展布不均, 源兆空间内异常监测点展布"密集"、 异常比例可达90%; 而场兆空间展布“稀疏”、 “分散”, 异常比例一般在45%～53%; 而远兆则是更加“稀疏”和“零星”, 异常比例统计为25%。 异常起始时间不同, 源兆异常时间以中期为主; 中强震场兆异常时间以中短期、 特别是短期为主; 强震场兆以中期异常为主; 而强震远兆则也以中期异常为主。 异常形态不同, 源兆中期异常及强震场兆中期异常一般是趋势性大幅度升高变化为主, 且以化学测项为多, 油气探井以井喷形式予以表现; 而中强震场兆异常, 一般表现为幅度明显的短期内的负异常、 脉冲突跳、 短期内的高值上升、 阶变及年变化规律被打破等; 强震远兆特征则基本上表现为少数测点、 测项的大幅度中期异常及个别测项的临震大幅度突跳现象, 油气探井则也以剧烈井喷形式予以表现。