汶川地震震后短期青藏高原东北缘地壳变形特征成因讨论

2007—2009年时段GPS数据资料显示青藏高原东北缘地区地壳运动较前期(1999-2007年时段)发生明显变化.本文分别对汶川地震同震影响、震后粘弹性松弛影响和震后余滑影响进行了分析.结果表明,同震对该区域地壳变形特征的形成存在一定影响,而震后粘弹性松弛和余滑产生的影响均可忽略不计.分析认为,对于中国大陆这种多块体系统而言,现有的震后变形机制并不能充分解释震后短期某些区域地壳运动变形特征的形成,汶川地震震后短期青藏高原东北缘的地壳变形特征的形成可能主要与震后块体运动调整有关.     

基于地壳分层的唐山地震断层震后变形分析

本文利用球体粘弹性地球模型研究唐山地震断层基于地壳分层的震后变形影响，计算四种不同类型的地球分层模型（均匀模型和三种地壳分层模型）产生的震后变形场，分析不同模型对地表变形的影响异同，定量研究了实际地壳分层模型与均匀地壳模型计算的地表变形差异.计算结果显示，相对均匀粘弹性地球模型，利用分层的地壳结构模型，计算的唐山地震断层附近区域震后28年积累的变形，两者最大差值水平方向可达20mm，垂直变形相差10mm左右.计算的结果显示地壳结构的差异对震后地表变形的影响很大，超过现有高精度测量技术的精度.如果利用该区的实测资料进行反演研究，必须根据实际地壳构造情况考虑地壳分层的影响.     

1991 ～ 2004 年GPS 观测到的中国大陆地壳动态变形特征

利用1991～2004年间的GPS资料和最小二乘配置方法计算了中国大陆现今地壳变形及其动态变化,结果表明,1991 ～2004年间中国大陆整体运动特征变化不大;西部特别是青藏高原及川滇地区应变速率存在显著高值;不同期的GPS资料显示地壳的动态变化与区域强震活动相关,如2004年的GPS资料明显指示出2001年昆仑山口西Ms8.1地震的震后变形特征.     

1999年台湾集集地震震后地表变形的力学机制

1999年台湾集集地震震后450天的GPS观测资料显示了几十到几百毫米的地表位移.下地壳的震后黏性松弛和断层无震蠕变产生的震后滑动是用来解释地表震后变形的两个主要机制.本文利用接触问题的黏弹性有限元(LDDA)方法,以GPS观测数据作为约束,分别考察了黏性松弛和震后滑动机制对地表震后变形的影响.计算结果表明,黏性松弛机制产生的地表位移与观测数据吻合较好,通过试错法由震后GPS观测约束得到的下地壳黏度为1017Pa·s,而上地幔黏度对计算结果影响不大.考察震后滑动机制对地表变形的影响时,在LDDA方法中结合了速率状态摩擦定律,结果显示震后滑动机制不能很好地解释震后450天的观测数据,它产生的地表变形只在震后50天内与观测大致吻合,之后位移值基本不随时间变化.这些结果有助于增进对集集地震震后变形机制的认识.     

岩石圈结构对大地震震后形变的影响——以1976年唐山大地震和2001年昆仑山大地震为例

大地震发生之后通常会诱发一系列的余震序列,对比1976年M_S7.8唐山大地震和2001年M_S8.1昆仑山大地震周边区域的地震事件可以看出,唐山大地震余震活动时间要明显长于昆仑山大地震余震活动时间.余震序列往往与震后形变密切相关,而影响震后形变的因素不仅与地震发震断层和震级有关,同时与岩石圈的结构有关.考虑到唐山大地震的发震区华北地块和昆仑山大地震的发震区青藏高原有着较大的岩石圈结构差异,本文采用PSGRN/PSCMP软件计算了岩石圈分层模型的大地震同震和震后形变,分析了地壳弹性模量、弹性厚度以及黏滞性系数对同震和震后形变的影响,进而讨论了影响唐山地震和昆仑山地震余震序列差异的原因.计算结果显示,震后形变会在黏弹性效应的作用下逐渐调整,震后形变的持续时间与地壳弹性模量、地壳弹性厚度和下地壳黏滞性系数有关.上地壳和下地壳弹性模量越大,震后形变达到稳定值的时间越短,弹性模量对震后形变稳定值影响很小.地壳弹性厚度越大,震后形变达到稳定值的时间越短,当断层面底端深度小于地壳弹性厚度时,地壳弹性厚度的增加会引起震后形变稳定值的减小;下地壳厚度对震后形变达到稳定值的时间和稳定值基本无影响.下地壳黏滞性系数越大,震后形变达到稳定值的时间越长,反之亦然.结合唐山地震区的华北地块和昆仑山地震的青藏高原深部结构发现,两者之间的上地壳弹性模型差别不大,唐山地震区地壳弹性厚度略大于昆仑山地震区,但昆仑山地震区下地壳黏滞性系数明显低于唐山地震区.这些因素均决定了昆仑山地震的震后形变持续时间短（余震时间序列短）而唐山地震的震后形变持续时间长（余震时间序列长）.由此可见,岩石圈结构差异可能是导致唐山地震和昆仑山地震余震序列差异的主要因素之一.

     

强震后地表变形的动力学机制研究—以1999年台湾集集地震为例

强震后地表变形的动力学机制是地球动力学研究的重要方面,现在普遍认为震后变形主要由断层的震后余滑或由介质的黏弹性松弛所至。1999年台湾集集地震GPS观测系统记录到了空前的资料,为研究震后变形的动力学机制提供了难得的机会。本研究认为集集地震后地表变形由震后断层余滑、下地壳／上地幔的黏弹性松弛、震源区介质的破裂、孔隙弹性回跳、地下流体的运移、介质孔隙度及孔隙压的变化等多种因素共同影响决定。为抓住重点,研究中将介质的破裂、地下流体的运移和孔隙弹性回跳等因素等效为震源区介质的物性变化。文中运用黏弹性有限单元模型（麦克斯威尔体）、利用GPS观测的时间序列资料对震后余滑、地壳／地幔黏度以及等效的震源区介质物性变化进行了反演。反演模型给出了震后余滑的分布及变化特征,反演结果初步显示台湾地区的下地壳／上地幔的黏度分别为2.7×10^18,4.2×10^20Pa·s。此外,反演结果还给出每种影响因素对地表变形的贡献大小,在集集地震后的450d时间里,断层的震后余滑引起的地表变形占总变形的44.6％,下地壳／上地幔的黏性松弛占34.7％,等效的震源区介质的物性变化占20.7％。     

盲逆断层震后变形耦合机制研究——以2017年伊朗MW7.3地震为例

震后变形是地震周期中一个重要阶段,深入研究其产生机制有助于提高对地震演化过程、断层性质及地震危险性评估的认识.2017年伊朗M_W7.3地震InSAR观测资料丰富,为研究扎格罗斯造山带山前褶皱带盲逆冲断层震后变形机制提供了切入点.合理详细的震源模型及高精度的形变观测是开展震后余滑或黏弹松弛研究的首要前提,本文采用多视角InSAR资料联合远场波形数据反演该地震的破裂滑动分布,并解算得到伪三维地表位移,利用InSAR时序分析提取震源区主震后一年半内变形特征,显示震源区震后形变特征与同震位移场类似,LOS向形变速率最大值约8 cm·a^-1,震后变形预示震源区可能存在明显的震后应力调整现象.利用震后半年内形变资料约束的纯运动学余滑模型表明同时期释放能量为矩震级M_W6.7,进一步探讨应力驱动震后余滑及下地壳黏弹性松弛对震后变形的贡献,基于分层黏弹模型的模拟计算表明震后余滑和黏弹松弛效应的耦合模型可以更好地解释地表震后变形特征,其中震后余滑主要分布在同震破裂区的上方浅部,对主震后一年半内震后地表变形起主导作用,震源区壳下黏滞系数量级下...     

基于三维粘弹性有限元进行汶川地震对川滇地区震后影响研究

正国内外相关研究表明,一次大地震同震及震后形变场(介质粘弹性松弛效应引起)不仅与地壳介质纵向分层有关,也与地壳介质的横向不均匀性有关,特别是中下地壳粘滞系数较小的粘弹性层的存在,对震后形变场与应力场的时空分配具有重要的作用。另外,发震断层两侧同震形变的非对称性对相关区域震后形变场也具有重要的作用。因此,在研究由于地壳介质粘弹性松弛效应引起的震后变形场之前,首先应得到和实际观测同震形变场(特别是远场     

丽江M_S7.0地震余震深度揭示出的中地壳脆塑性转化特征

1996年丽江MS7.0地震的余震深度分布明显具有时间依赖性,主震发生后短时间内余震震源深度较深,随着时间的延续,余震震源深度变得越来越浅。余震的这种深度分布受地壳脆塑性转化带深度控制,而脆塑性转化带的深度变化与地震前后断层的应变速率有关。由震后GPS地表变形数据得到的地表变形模型表明,震后地表变形主要来自地壳深部,震后滑动与地壳深部弹性松弛有关。根据鲜水河断层地表的滑动数据和按Marone's(1991)给出的方程确定的震后滑动模型,估计的应变速率显示,主震发生后应变速率较高,随时间延续,应变速率逐渐下降。基于地壳P波速度结构和利用热流数据估计的丽江地区地壳温度,采用含水石英的塑性流变参数,估计了中地壳脆塑性转化带深度随震后应变速率的变化。结果表明,主震震源深度与余震深度分布下限与中地壳脆塑性转化带的深度随时间变化趋势一致。由于断层的震后快速滑动致使断层带深部具有很高的应变速率,高应变速率引起断层脆塑性转化带深度下移,主震之后短时间内发生了较深的余震;随着震后时间的延续,断层逐渐进入蠕变阶段,断层滑动速率逐渐减小,地壳应变速率逐渐降低,断层脆塑性转化带也逐渐恢复到间震期的深度,相应余震深度随之变化。因此,余震分布的深度变化是中地壳流变结构和脆塑性转化带深度变化的直接反映。     

南北地震带近期地壳水平运动变化分析

对2009、2011及2013年3期陆态网络流动GPS观测资料进行了处理,获得了2009~2011及2011~2013年两个时间段南北地震带地壳水平运动速度图像。参考1999~2007年网络工程流动GPS速度场结果,分析了南北地震带近期地壳水平运动场与应变场变化特征,认为近期地壳运动变化受汶川地震震后影响较大。2013年芦山7.0级地震和岷县漳县6.6级地震是2008年汶川8.0级地震震后应力场调整触发的结果。     

On the physical model of earthquake precursor fields and the mechanism of precursors’ time-space distribution (III) — anomalies of seismicity and crustal deformation and their mechanisms when a strong earthquake is in preparation

By studying the seismicity pattern before 37 earthquakes withM?6.0 in North China and the pattern of crustal deformation in the Capital Area from 1954 to 1992, some abnormal characteristics of these patterns before strong earthquakes have been extracted. A comparison has been made between the anomalies of these two kinds of patterns. From the results we can know the following. (1) Before a strong earthquake, the seismicity will strengthen and the crustal deformation rate will increase. (2) Several years before a strong earthquake, there will be seismic gaps and deformation gaps around the epicenter of the quake. (3) The dynamic parameters of patterns all show a decrease in information dimension. This means that the crustal deformation has become more and more localized with time and it gives an important indication showing that a strong earthquake is in preparation. At the end of the paper, the physical mechanisms of the abnormal patterns of seismicity and crustal deformation have been explained in a unified way in terms of the earthquake-generating model of a inhomogeneous strongbody in inhomogeneous media.     

汶川8.0级地震前区域地壳运动与变形动态过程

利用GPS等观测资料研究了2008年汶川8.0级地震前的区域地壳运动与构造变形、应变积累,以及大区域地壳运动微动态变化过程,结合同震位移场分布等分析、讨论了汶川地震前近10年区域地壳变形的表象所反映的大震孕震最后阶段的物理过程.结果表明,发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带1999～2004年相对稳定的华南地块无明显的相对运动,2004～2007年有一定程度的相对运动显示,以右旋活动为主,年速率为1.6mm/a.龙门山断裂带西北侧的巴颜喀拉地块东部为右旋剪切为主兼有推挤的大尺度缓慢变形状态,右旋扭动变形率为2.1±0.2(10^-8/a),地壳总体缩短变形率为-0.7±0.1(10^-8/a).由GPS基准站资料计算的基线时间序列显示,2005年以来大尺度北东向地壳缩短的相对运动明显增强,青藏块体相对华南地块的北东向运动明显增强.对汶川大地震前应变积累的特殊性等问题进行了初步讨论,分析认为,汶川大地震的发生是四川盆地西缘的龙门山断裂带受到其西侧巴颜喀拉地块推挤导致大尺度、长时期、缓慢的地壳应变积累的结果.在发震前不仅龙门山断裂带为显著闭锁状态,且孕震区域可能存在地壳弹性变形趋于极限后难以发生变形的相持阶段,大尺度地壳运动与动力环境的动态变化对汶川大地震的发生有促进影响.     

地形变测量在我国地震预报中的应用研究及进展

介绍了地形变测量学的定义及其包括的内容,分别从大地形变测量、台站形变观测和重力观测方面,阐述了地形变测量应用于中国地震预报的研究进展。通过震例介绍具有较好预报效果的地形变测量手段,说明利用地形变测量可以做出具有一定减灾实效的地震预测预报。同时,提出了一些建议,以期地形变测量水平能有较大的提高,为地震预报提供更多支持。     

2014年2月12日于田7.3级地震对青藏东北缘地震活动的影响分析

首先, 利用“中国地壳运动观测网络”和“中国构造环境观测网络”截至2013年的GPS区域站观测资料, 结合地质构造, 简要分析了2014年2月12日新疆于田7.3级地震前大区域地壳水平运动变形背景; 接着, 对青藏块体东北缘地区GPS和精密水准两种不同类型资料反映的地壳运动变形与应变积累状态进行了对比分析研究; 最后, 结合地震活动动力环境, 研究和探讨了于田7.3级地震的发生对青藏块体东北缘地震活动的可能影响。 我们认为, 此次于田7.3级地震发生在近年来中国西部边邻强构造活动环境和内陆地壳强烈差异运动显著的背景下, 同时也是青藏块体及其边缘构造应力场较强的时段; 于田7.3级地震左旋走滑错动和应力传递, 可能会加速青藏块体东北缘具有高应变积累的构造断裂部位(尤其是祁连山构造带、 西秦岭以南的甘青川交界)破裂释放。     

东北地区中强震前的小震频度特征分析

1970年以来东北地区共发生13次5.0级以上地震,其中8次地震在时间和空间上相对独立。通过系统研究东北及其邻区这8次中强地震前的小震,发现这些中强地震前存在比较明显的小震增强现象。结合东北地区小震活动的特点,提出根据小震活动空间格局是否改变统计小震频度的方法,并进行了初步的应用。结果表明:利用新方法统计小震的频度更能突出中强地震前的小震频度异常,能够有效的提取东北地区中强地震前的中短期异常指标。     

大同－阳高地震前后华北地区形变场动态及其演化

叙述了１９８９年大同一阳高地震地壳形变的主要特征，指出其具广泛性、多样性和阶段性。分析了这次地震前后大地形变场的动态和演化，并从不同时空尺度对这次地震后华北地区形变场的新格局和未来地震形势进行了讨论。     

地壳垂直形变速率梯度,断层形变速率变化与强震危险区研究

应用最新的全国垂直变形速率图和各地区不同年代的形变图。编绘相应的形变速率梯度图，计算了若干跨断层测量台、点资料的低通滤波残差及其一阶和二阶差分。结合在相应空间和时间域内所发 生的强震，讨论了地壳形变与强震的关系，得到了一些有意的结果。     

东北地区GPS连续观测站的变化

根据东北地区GPS连续观测站数据计算位移变化量,将结果分离为线性趋势变化部分和非线性变化部分。据此分析了东北地区的地壳运动,异常特征及其与中强地震孕育发生的关系。结果显示,相对全球框架基准,东北地壳以27．06mm／a的速度向南东方向位移;GPS站点的非线性变化在地震前几个月至2年出现不同程度的异常变化,震级相对较大时,异常范围大,出现异常变化的站点也多;单个站点出现异常时,常常是站点附近地区有中小地震发生。无中、强地震孕育发生的时期,站点位移变化也相对稳定,一般无明显异常变化。