利用多种地震学参数研究中国大陆地壳应变场

地壳应变场研究是地球动力学研究的一个基础性领域, 以往文献的探索大多集中在地壳形变的测量和研究上, 包括大面积水准测量和GPS观测等。 文中利用多种地震学参数研究中国大陆地壳应变场, 利用哈佛CMT目录和现代中国地震目录得到了中国大陆不同区域面波震级与标量地震矩的统计关系, 进而采用中国大陆历史地震资料研究中国大陆地壳应变场, 给出地震最大剪切应变率场的分布。 研究结果显示, 青藏高原及其周边地区是最大剪切应变率的高值区, 帕米尔和阿萨姆地区的应变率值最大。 与GPS得到的应变场结果进行比较, 两者的结果存在一致趋势。 利用NEIC宽频带地震辐射能量目录研究了中国大陆的地震视应变分布, 显示地震的视应变分布与地壳应变水平存在一定相关关系, 且发生在青藏高原周边地区地震的视应变水平较高。 这些研究结果为地球动力学研究的进一步深入探讨提供了新的科学资料。     

1996年包头6.4级地震的地壳应变特征

根据GPS观测资料求出的水平地应变和由跨断层垂直形变计算出的速率强度累积率，研究了包头-大同地区1992～1995年、1995～1996年和1996～1999年的各时期的应变特征，并对包头6.4级(1996年5月3)地震前后的地应变进行对比，认为以压应变为主导的高值区可能是未来强震孕育的地区．面应变、主压应变、剪应变和趋势累积率同时较高的地区，强震危险性较大．一般低应变区和张应变为主导的地区，孕育强震的可能性小，属于比较稳定的地区．1992～1999年包头-大同地区的GPS水平应变的演变，反映了1996～1998年地震幕的孕育发展及结束的全过程．以压应变为主的高应变区和应变梯度带可作为未来强震危险区的判定标志之一．      

地壳应变速率与地震活动关系的研究：从地壳应变场探索强震活动的场源 …

通过研究应变积累速度（亦即地壳应变速率）与地震活动的关系,籍以探讨从地壳应变场中寻找近期强震危险区的方法。针对不同地区的地震活动水平特别是地震复发期折差异,丁国瑜指出,各地震区大震复发时间的差异主要取决于由大震孕育环境和构造物理条件所决定的构造活动速度的差异。从近几年地震实况的初步检验看,应用大地测量中垂直形变梯度判定强震危险区,具有较好的效果和可喜的前景。     

中国大陆垂直形变速率梯度与强震危险区

应用确定形变速率梯度值的方法,探讨了速率梯度与构造活动、地震活动的关系。利用《中国现代地壳垂直形变速度图》经数字化处理后,给出了中国现代垂直形变速率水平梯度等值线图,将高形变速率梯度区与强震发生地点进行了对比,并指示出了未来10～20a的内强震潜在危险区     

地壳应变速率与地震活动关系的研究——从地壳应变场探索强震活动的场源关系

通过研究应变积累速度（亦即地壳应变速率）与地震活动的关系,籍以探讨从地壳应变场中寻找近期强震危险区的方法。针对不同地区的地震活动水平特别是地震复发期的差异,丁国瑜（１９８４）指出,各地震区大震复发时间的差异主要取决于由大震孕育环境和构造物理条件所决定的构造活动速率（亦即应变累积速率）的差异。从近几年地震实况的初步（阶段性）检验看,应用大地测量中垂直形变速率梯度判定强震危险区,具有较好的效果和可喜的前景。作者从理论分析、实际资料对比及计算机模型研究等方面来讨论地壳应变速率与地震活动水平之间的关系,进而为场源关系研究中的“场中求源”的科学思路探索可能的技术途径,并讨论了从应变速率场中寻找强震危险区的方法。     

地壳极限应变与危险区强震发生的概率估计

本文在中国、日本与美国的破坏性地震极震区的地壳形变观测数据的基础上,用维布尔分布确定了适用于中国的地壳极限应变值为5.25×10~(-5)±2.27×10~(-5)。同时根据文献[2]所确定的17个一级危险区与6个二级危险区中各区的形变速度梯度值与历史地震活动资料,按维布尔分布确定了各危险区未来10—20年内发生强震的累积概率。研究结果表明,目前有二个地区累积概率已高达0.70以上,还有五个地区累积概率在0.30～0.70之间,同时对1989年山西大同-阳高地震与1990年青海共和-兴海地震进行了内符合检验,发现这两个地区到发震时的累积概率均超过了0.54,因而初步显示出本方法的有效性。     

应用地震学方法研究中国大陆活动地块应力应变场

在中国大陆活动地块假说及活动边界研究的基础上，将中国大陆按照地震活动特征进行分区. 利用大地震的震源机制资料和历史强震资料，结合小震综合节面解，研究了各地震区的应力应变状态，给出了各地震区的平均应力主轴方向和平均应变率. 应用地震应变能积累释放模型研究了各地震区的地震活动水平. 结果表明最大剪切应变率与地震活动水平存在线性关系. 将地震资料给出的中国大陆地壳应力应变场与GPS测量给出的结果进行了比较，初步说明了两种结果存在着统一性，从而显示出活动地块运动变形与强震活动的内在联系.     

汶川地震前后区域地壳形变场及孕震特征研究

利用中国地壳运动观测网络GPS区域网1999、2001、2004、2007年观测资料及中国大陆构造环境监测网络区域网2009、2011年观测资料,解算了南北地震带相对华南地块的GPS速度场,并用最小二乘配置方法解算了南北地震带南、北部地区应变率场的多期次结果,通过分析汶川地震前、后地壳运动速度场和应变率场的动态变化,进一步研究了汶川地震前区域地壳形变和应变积累背景与孕震异常的形变场主要特征及其形成机制.     

GNSS在中国大陆的地震预测应用研究进展与展望

GNSS技术的快速发展为地震预测研究提供了前所未有的大尺度、高精度的观测结果,为强震变形模型的发展提供了可靠的观测约束。本文针对GNSS技术在中国大陆地震预测中的应用,系统梳理了断裂带滑动特征描述、变形场动态演化解析、应变集中过程识别、潜在震源危险程度判断等方面的研究进展。通过典型震例总结了GNSS资料在长、中、短临不同的地震预测阶段的应用。针对地震中长期预测,基于构造动力过程给出了强震危险性时空逼近的科学思路,即“板块边界动力作用—大-中尺度动态形变场—应力应变增强/集中区—孕震危险段中短期危险性的时空逼近”的过程。在此基础上,针对GNSS监测能力提升、地震孕育过程相关的多尺度地壳形变动态信息获取、GNSS多参量动力学模型构建及产出等问题进行了讨论和发展展望。总体而言,GNSS技术的应用显著增强了我国地震预测的地壳形变观测基础支撑,丰富了对大陆地震孕育发生物理过程的科学认识,推动了大陆地震预测科学思路和预测方法的发展,并促进了地震预测由经验预测向物理预测的拓展。     

青藏高原东北缘近期重力与地壳形变综合分析与研究

利用青藏高原东北缘2011—2014年期间的流动重力与GPS观测资料和1970—2011年水准观测获得的垂直运动背景场资料,结合区域地质构造动力环境和区内发生的强震事件,系统分析了区域重力场变化、地壳三维形变与区域构造环境和强震活动的关系,进一步研究和探讨了区域重力场变化与区域三维地壳运动的时空分布特征及其机理。结果表明:1)测区内重力场变化与GPS观测反映的水平运动和水准观测反映的垂直运动在空间上关系密切,地壳形变总体表现为沿水平运动的方向重力增加,高原山地挤压隆升,地面重力减少;断陷盆地相对伸展下沉,地面重力增加,反映了新构造活动的继承性。2)地壳形变场变化与活动断裂密切相关,重力变化和垂直形变等值线走向总体上与呈NWW向的祁连-海原断裂走向基本一致,水平形变也在祁连-海原断裂附近产生明显的左旋走滑运动。3)强震易发生在具有显著重力变化的活动断裂带上,也易发生在沿活动性断裂的断块垂直差异运动强烈或兼有强走滑运动的地方。2016年门源震中附近区域地壳受挤压变形显著、面压缩率和重力剧烈变化的特征最为显著。2013年岷县漳县6.6级地震发生在重力变化高梯度带拐弯的地区,也是面压缩率变化过渡带和垂直形变过渡带地区。4)文中第一作者等曾基于该区地壳形变资料在岷县、门源地震前做过一定程度的中期预测,尤其是地点预测。基于上述认识,进而强调在研究区形成的一些地壳形变异常部位可能仍存在中长期强震/大震危险背景。     

Characteristics of crustal strain associated with M=6.4 Baotou earthquake in 1996

Introduction Since the 1990s, GPS technique has been widely used in the crustal deformation measurement in China, which has promoted the development in geodynamic study. More and more attentions have been paid to GPS data in the study on crustal movement by the vast geoscientists and many significant results have been achieved (HUANG, et al, 1996; LI, et al, 1998; GUO, 2000). The North China is one of the areas to establish GPS monitoring networks earlier in China. After the establis…     

Characteristics of crustal strain associated with <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis>=6.4 Baotou earthquake in 1996

Based on the horizontal crustal strain derived from GPS data and the rate accumulation intensity calculated from across-fault vertical deformation, the strain characteristics in the periods of 1992–1995, 1995–1996 and 1996–1999 in Baotou-Datong area is studied in the paper. From the comparison between the crustal strains before and after the M=6.4 Baotou earthquake occurred on May 3, 1996, it is considered that the high-magnitude area with predominant compressive strain might be the seismogenic zone for a coming strong earthquake. The area with the simultaneous higher surface strain, principal compressive strain, shear strain and tendency accumulation might be the place with higher risk of strong earthquakes. Generally, the area with low strain and predominant tensile strain might have a small possibility for strong earthquake development, which belongs to a stable area. The evolution of horizontal strain obtained from GPS measurements carried out in Baotou-Datong area in the period of 1992–1999 reflects the total developing and ending processes of the seismic episode from 1996 to 1998. The area with high and predominant compressive strain and the strain gradient zone can be considered as one of the indicators for determining the strong earthquake risk area in the future.     

Characteristics of crustal strain associated with M =6.4 Baotou earthquake in 1996

Based on the horizontal crustal strain derived from GPS data and the rate accumulation intensity calculated from across-fault vertical deformation, the strain characteristics in the periods of 1992–1995, 1995–1996 and 1996–1999 in Baotou-Datong area is studied in the paper. From the comparison between the crustal strains before and after the M=6.4 Baotou earthquake occurred on May 3, 1996, it is considered that the high-magnitude area with predominant compressive strain might be the seismogenic zone for a coming strong earthquake. The area with the simultaneous higher surface strain, principal compressive strain, shear strain and tendency accumulation might be the place with higher risk of strong earthquakes. Generally, the area with low strain and predominant tensile strain might have a small possibility for strong earthquake development, which belongs to a stable area. The evolution of horizontal strain obtained from GPS measurements carried out in Baotou-Datong area in the period of 1992–1999 reflects the total developing and ending processes of the seismic episode from 1996 to 1998. The area with high and predominant compressive strain and the strain gradient zone can be considered as one of the indicators for determining the strong earthquake risk area in the future. Foundation item: State Key Basic Research Development and Programming Project (G19998040700) and State Natural Science Foundation of China (40174029).     

2021年甘肃阿克塞5.5级地震前区域地壳变形异常特征分析

为研究2021年甘肃阿克塞5.5级地震前震中周边的地壳变形运动特征,根据CMONOC提供的GPS观测资料,通过GPS速度场、面应变率场和站间基线时间序列分析,探讨了震前的地壳变形特征。研究结果表明,震中处于发震断层西南侧远场速度大、近场速度小且断裂两侧速度场方向明显不同的位置,同时位于与发震构造类型一致的面应变率场的压缩高值区,即挤压应变累积区。跨发震断裂的基线长度在震前3年多时间出现的转折变化,表明震前发震断裂两侧左旋走滑速率明显减缓;而断裂两侧的挤压速率有所加快则反映出本次地震前震中区域存在一定程度的应变能积累。研究结果有助于认识该地震的孕震过程,并可为相似构造类型区域的强震预测提供参考依据。     

基于GPS的精河M_S6.6地震前地壳变形动态特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,获得精河6.6级地震前震中附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率,并结合区域构造背景分析该区域变形动态特征。结果表明:震前震中附近区域速度场速率逐渐增大,发震断裂两盘构造运动速率不均,震中附近区域GPS测点的速率和运动方向存在差异,反应了地壳应变能量积累。震中区域主压应变率变化反映出应力调整过程,沿断层走向的张压转换的形变高梯度带、最大剪应变梯度带可为地震预测提供参考。     

四川九寨沟7.0级地震中长期预测的回顾认识

回顾了2013年郭增建提出的基于地震活动性的"静中动"和后期与作者共同发展的"准静中动"方法,以1987年1月8日在甘肃南部迭部县发生的5.9级地震作为标志性的"准静中动"地震,结合国家地震局在1989年综合划定的1990—2000年南北地震带10年地震危险区,用中长期预测的时间尺度,指出了南北地震带北段三个未来可能发生6~7级地震的地区,其中一个就是四川省九寨沟地区。回顾分析中对"静中动"方法预测效能、存在的问题及一些中长期预测的问题进行讨论,得到两点认识:一是通过这次地震的再次验证,证明"静中动"方法是一种可行的预测地震的独立指标方法,在验证的基础上对该方法进行了优化认识;二是基于"静中动"方法与南北地震带北段10年地震危险区对应地震较为准确的启发,初步认为前兆可以划分为平静期的前兆与活跃期的前兆,而前者可能对于地震的预测意义更大,未来可以沿这一思路开展进一步的论证和研究。     

GRAVITY VARIATION BEFORE AND AFTER THE MS5.4 EARTHQUAKE IN CANGWU IN 2016

Based on the mobile gravity observation data in 2014-2016 in Guangxi and its adjacent areas, this paper systematically analyzed the changes of regional gravity field and its relation to the M_S5.4 Cangwu, Guangxi earthquake on July 31, 2016, and combined with GPS observation data and seismic geological survey results, discussed the temporal and spatial distribution characteristics of the changes of regional gravity field and its mechanism. The results show that:(1) Before and after the M_S5.4 Cangwu earthquake, the gravity anomaly changes near the earthquake area were closely related to the major faults in space, which reflects the crustal deformation and tectonic activities that caused the surface gravity change along the seismogenic fault in the period of 2014-2016; (2) The gravity changes near the epicenter before and after the M_S5.4 Cangwu earthquake showed an evolution process in which the positive gravity anomaly zone changed to the negative gravity anomaly zone, a gravity gradient belt appeared along NNE direction and the earthquake occurred in its reverse change process; (3) The epicenter of the M_S5.4 Cangwu earthquake located both near the gravity gradient belt and in the zero transition zone of the surface strain gradient and the edge of the high maximum shear strain rate area, the observational fact further proved that the dynamic image of gravitational field and deformation field have important instruction significance to the location prediction of strong earthquakes; (4) in recent years, the gravity dynamic change in northwestern Guangxi presented a four-quadrant distribution pattern, and there is the risk of generating earthquake of magnitude about 5 in the center of the quadrants.     

四川汶川8.0级地震前山西临汾中心地震台地倾斜观测资料分析

将山西临汾中心地震台在四川汶川8.0级地震前地倾斜形变观测的原始记录图、日均值图、矢量图中存在的地震扰动、同震阶跃等异常形态进行分析。以发现震前的中长期异常,总结规律,提高地震预测水平。     

2011年日本东北大地震（M_W=9.0）震间与震前变形场特征及其对强震预测的启示

强震震前(preseismic)动力学过程的研究对于地震预测具有十分重要的意义,但由于观测资料的限制,目前对强震前孕震区力学状态及其演化过程的认识还非常有限.2011年日本东北9.0特大地震(Tohoku-Oki)发生在GPS观测台站最为密集的地区,为研究特大地震震间(interseismic)与震前的变形状态提供了难得的机会.文中将利用日本东北大地震之前连续的GPS观测资料,分别计算震间与震前的速度场与变形场.通过对比分析发现,日本东北地区(Tohoku)震前的应变状态与震间的有很大的不同,震间的变形主要受到太平洋板块向日本海沟北西西向的俯冲挤压作用所控制,其主压应变以近东西向压缩为主,日本东北地区的运动方向与太平洋板块的运动方向大体一致.但是,临近地震前(震前)日本东北地区的运动方向发生了很大变化,震前30天的连续GPS观测结果显示,速度场的优势方向经常变换,间歇性地出现与太平洋板块运动方向相反的情况.这意味着震前孕震区的力学状态发生了很大的改变.这种变化可能与震前破裂成核或慢滑移及慢地震等过程有关,这些过程将加速或促进大地震的发生,从而为大地震的发生准备了力学条件.值得特别强调的是,这些现象都是可以通过直接观测能够发现的大地震之前的异常现象.由此可见,加密GPS站点进行连续观测,寻找震前变形异常区以及探索异常的物理机制对于地震预测预报有重要的科学意义.     

北京地区区域性形变场与近期强震危险性研究

分析1998－2000年期间水准和GPS测量给出的北京地区区域性形变场的背景值及其与定点断层形变观测值的关系。结果表明：（1）该地区的大面积垂直形变速率及速率梯度值在华北地区的通常 数值之下，也低于若干大地震前的相应异常特征值；（2）该区由GPS方法显示的大面积水平形变速率也属于较低水平；（3）定点观测的断层形变速率（垂直向和水平向）与区域性的背景值相当；（4）根据大面积形变场的 断层形变异常水平，预计近期（1－3年内）北京地区不会发生较强地震。