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...     

中国大陆地壳形变及孕震机制研究

以GPS、大面积水准、流动重力测量、跨断层流动形变测量等方面的监测和研究成果为主,围绕青藏块体和中国大陆地壳的运动学特征、动力学特征、震源机制以及孕震机制进行了探讨和研究。多方面的研究结果显示,印度板块对中国大陆的碰撞和挤压,是青藏块体隆升及其周边地区地震孕育和发生的主要动力来源,并通过多方面研究结果的综合分析,提出了“坝体决口孕震模式”的假说。     

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。     

基于GPS观测分析日本9.0级地震同震位错与近场形变特征

2011年3月11日日本本州宫城县东海岸近海发生MW9.0级地震,本文在对GPS同震位移场分布及误差特征分析的基础上,反演了同震位错分布.误差分析结果表明震源北西向300 km、北北西向550 km、南西向700 km范围内的同震位移量值明显大于误差,可以为位错反演提供有效的地表位移约束.沿震源北西向GPS剖面结果和位错反演位移剖面结果均表明同震近场位移符合指数衰减特征.位错反演结果表明,日本9.0级地震最大同震位错为25.8 m,位于震中附近;位错量大于10 m的同震破裂集中在震中附近400 km范围内;日本海沟南段同震位错量相对较小,此次地震为日本海沟地区典型逆冲型地震.根据此次9.0级地震和该地区以往强震破裂空间分布特征,此次9.0级地震破裂既体现了强震原地复发的特点,又体现了强震破裂的填空性.     

GPS观测到的智利及其邻区多次大地震前后地壳运动

2001年以来,智利及其邻区发生了3次7.1—7.7级和4次8级以上大地震,其震中附近至少有一个甚至多个GPS连续观测站观测到地震前后的地壳运动。从http://geodesy.unr.edu网站可获得GeoffreyBlewitt教授用GIPSY软件处理得到的南美大量GPS连续观测站南美板块（SA）区域参考框架位移时间序列,获得的这些大地震同震、震前位移积累和震后位移,特别是同震水平位移和震前水平位移积累,为探索地震预测,增添了更多有意义的震例。研究表明,这些大地震的同震水平位移也是震前水平位移积累的回跳或弹性回跳,同样也证明了震前存在前兆地壳形变;这些大地震前震中及其附近也无明显的垂直位移积累,由此证明了板块运动或地壳水平运动就是地震成因。尽管东日本和智利近海大地震的构造环境不同,日本2011年9级和智利2010年8.8级巨大地震前的地壳运动都清楚显示太平洋海底扩张。这些地震的同震水平位移回跳或弹性回跳的规律一致,地震成因都是水平挤压。智利多次大地震GPS观测到的最特殊现象是,在2015年8.3级地震震中以北,2010年8.8级地震的同震水平位移量值偏小,且方向异常一致向北,可认为是8.3级地震的前兆形变现象。临近智利的南美地区应是全球最利于地震预测探索的地区之一。      

川滇GPS地壳形变监测网的观测与数据处理

介绍中美合作建立的川滇ＧＰＳ地壳形变监测网的布设和观测情况。利用ＧＡＭＩＴ和ＧＬＯＢＫ软件分别对已完成的两期观测数据进行了处理，基线相对精度优于０．１ｐｐｍ。对两期观测主部分基线结果作了比较，得出一些有益的结论。     

利用GPS观测资料分析2008年于田MS7.3地震的同震位移及震后形变

2008年3月21日新疆于田发生MS7.3级地震.本文通过处理、分析GPS数据,得到破裂断层北侧100 km附近的同震位移及震后形变信息.在观测区域GPS点监测到10 mm左右的同震位移,其中最大为南向14 mm,东向5 mm.同震位移呈现一致性的东南向运动特征,证实于田地震存在显著的左旋走滑分量.震后台站向西南方向运动,与同震位移方向不同,说明同震位移和震后形变具有不同的形变源.近普鲁断裂两侧的GPS点震后运动方向存在明显差异,表明于田地震可能触发了普鲁断裂的左旋滑动.普鲁断裂在于田地震发生后呈现的构造活动特征揭示普鲁断裂是康西瓦—西阿尔金断裂带的一部分,兼具左旋走滑与逆冲分量,吸收了青藏高原西北缘相对于塔里木盆地的东向逃逸与北向入侵作用.     

GPS观测到的2004年印度洋9.3级等大地震前后地壳运动

2004—2012年印尼西部海域发生多次大地震,其中2004年印度洋9.3级巨震为21世纪以来全球最强。利用印尼及其邻近区域35个GPS连续观测站和中国大陆北京附近的GPS连续观测站BJFS站全球参考框架坐标时间序列,可得到以BJFS作为核心站的区域参考框架下这些观测站大地震震前位移积累、同震和震后位移,特别是震前水平位移积累和同震水平位移。该区大地震时空间隔密,且分布范围较大,观测站相互间与地震相关的地壳运动影响明显,地壳运动极为复杂。本文重点讨论了5次8级以上大地震前后地壳运动的特点、成因和相互影响。GPS观测结果显示,研究区域内7.5级以上地震的同震水平位移是震前水平位移积累的（弹性）回跳,震前水平位移积累是前兆。9.3级与2005年8.7级地震震级与时空相近,有重合与不重合的前兆形变区,是前者触发后者的主要条件;而9.3级与8.7级震后强烈地壳水平运动与2012年8.6级和8.2级地震的发生直接有关;2007年8.4级地震的发生与9.3级和8.7级地震无明显关系,但其震后水平位移影响了赤道南8.6级和8.2级地震的同震水平位移。尽管所采用的GPS连续观测站数量少、密度低,但仍为...     

地壳形变观测与地震前兆一般性问题的讨论

从构造变形及破裂成核的角度来看, 强地震前形变异常理应出现在地震震源附近, 而许多连续形变观测事实与这种认识往往是相矛盾的.本文研究了攀枝花多次形变异常结束后10天内的首发中强地震与异常之间的相关性, 发现西北地区2000-2005年5.9级以上地震震中(绝大多数作为异常后的首发地震)分布具有较好的规律性.本文揭示的事实对于认识形变观测与前兆本质、实验场区连续形变观测台网建设及物理预测方法探索等都提供了新的可能性.     

地形变强震前兆指标探讨

在多年形变前兆研究基础上，对形变应变前兆的复杂性进行了讨论，并对典型的形变应变短临前兆实例进行了总结，找出其共性。以描述其共性特征为目标，给出了异常指标K的计算模型，似可用该指标结合资料背景和实践经验进行综合分析，对某些6级以上强震作出中短或短临阶段的预报。     

强震前地壳形变时空演化分析

1 研究背景 自从Reid通过对1906年美国加州旧金山大地震发生前后大地测量观测资料分析提出弹性回跳理论以来,地壳形变测量在地震预报及科学研究中发挥着愈来愈重要的作用. 弹性回跳理论从震源区出发,较好解释了地震蕴育过程中断层附近的趋势变形.但是,震源区只是蕴震系统的一部分,无法同周围的、深部的构造环境和动力环境分割开...     

Kinematic model of crustal deformation of Fenwei basin,China based on GPS observations

Using high precision GPS data for the period of 1999–2007 from the China Crustal Movement Observation Network, we have constructed a plate kinematic model of crustal deformation of Fenwei basin, China. We have examined different kinematic models that can fit the horizontal crustal deformation of the Fenwei basin using three steps of testing. The first step is to carry out unbiasedness and efficiency tests of various models. The second step is to conduct significance tests of strain parameters of the models. The third step is to examine whether strain parameters can fully represent the deformation characteristics of the 11 tectonic blocks over the Fenwei basin. Our results show that the degree of rigidity at the Ordos, Hetao, Yinshan and South China blocks is significant at the 95% confidence level, indicating the crustal deformation of these blocks can be represented by a rigid block model without the need to consider differential deformation within blocks. We have demonstrated that homogeneous strain condition is suitable for the Yinchuan basin but not for other 6 blocks. Therefore, inhomogeneous strains within blocks should be considered when establishing the crustal deformation model for these blocks. We have also tested that not all of the quadratic terms of strain parameters are needed for the Yuncheng-Linfen block. Therefore, four kinds of elastic kinematic models that can best represent the detailed deformation characteristics of the 11 blocks of Fenwei basin are finally obtained. Based on the established model, we have shown that the current tectonic strain feature of the Fenwei basin is mainly characterized by tensile strain in the NW–SE direction, and the boundaries betweem the Ganqing and Ordos blocks and the Shanxi graben possess the maximum shear strain. A comparison between our results and past geological and geophysical investigations further confirms that the model established in this paper is reasonable.     

中国大陆地壳运动的GPS观测及相关动力学研究

现代空载大地测量技术的发展极大地改变了传统大地测量学的观测手段、研究内容和范围,促进了地球动力学领域的研究．本文回顾过去近二十年来在中国大陆进行的全国及区域性GPS观测和取得的成果,重点评述在GPS相关动力学领域的研究进展和存在的问题,对我国GPS观测及动力学研究今后的发展提出初步见解．     

地下流体中强震源兆、场兆和强震远兆特征及其物理成因

初步分析了乌鲁木齐9、10号泉地下流体中强震源兆、场兆及强震远兆特征。结果表明,中强震源兆具体表现为震前1~ 2年观测点的绝大多数主测项出现同步性高值异常,临震前可能出现转折或反向,震后恢复正常;绝大多数中强震场兆则表现为观测点仅有部分测项出现短期异常变化;而强震场兆则表现为观测点少数映震性能较好的几个测项出现同步性较好的中期前兆异常;强震(群)远兆则主要表现为个别映震较好的测项出现前兆异常。并对震兆形成的原因进行了初步探讨。     

Response of vertical deformation on faults to remote strong earthquakes

Vertical coseismic deformation on non-causative fault caused by remote strong earthquakes(epicentral distance≥1500 km,MS≥7.0)are observed by fault-monitoring instruments of new type during recent two years.The monitor-ing result shows,delay time,maximum amplitude and duration of vertical deformation on the non-causative faulthave remarkable close relationship with earthquakes magnitude and epicentral distance.The delay time of verticalcoseismic deformation have positive linear relationship with epicentral distance.The velocity of coseismic defor-mation is 5.5 km/s,close to the velocity of surface wave in granite.The logarithms of maximum amplitude of co-seismic deformation and epicentral distance have remarkable linear relationship with magnitude.The greater themagnitude and the closer the epicentral distance are,the bigger the maximum amplitude of coseismic deformationon non-causative fault will be.Relative to the epicentral distance,the magnitude is the most important factor to theduration of coseismic vertical deformation on the non-causative fault.Stronger earthquake causes longer vibrationduration of coseismic deformation.The experiential equation of co-seismic deformation faults obtained by thiswork is significant on the coseismic deformation research.     

Study on the pattern and mode of vertical crustal deformation during the seismogenic process of intraplate strong earthquakes

Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐａｔｔｅｒｎａｎｄｍｏｄｅｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｃｒｕｓｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｅｉｓｍｏｇｅｎｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｎｔｒａｐｌａｔｅｓｔｒｏｎｇｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ杨国华，桂昆长，巩曰沐，杨春花，韩...     

Main phenomenological features of ionospheric precursors of strong earthquakes

This paper summarizes the results of more than 10 years spent by the authors studying the variations in the ionosphere over seismically active regions several days or hours before strong earthquakes. The physical mechanisms of such variations established by the authors and published previously are submitted in the references. This article is aimed mainly at determining the major characteristic parameters of the observed effects (temporal and spatial variations, range in amplitude, etc.) to provide the means to separate the seismogenic effects from other forms of ionospheric variability. Data obtained by ground-based ionosondes and by topside vertical sounding from satellites are used in conjunction with local probe measurements. The topside vertical profiles of the electron concentration are analyzed. It is shown that the most characteristic effect is that of scale height changes in the vertical distribution of ions and electrons implying a decrease in the mean ion mass within the F-layer due to seismogenic effects. This result is supported by direct mass-spectrometer measurements. Differences between magnetic storm ionospheric disturbances and seismogenic variations within the ionosphere are also discussed.     

山东地区地壳速度与中强地震的关系

利用山东区域地震数字台网提供的数据,通过三维层析成像方法结合山东地质构造实际情况,对山东区域进行联合走时反演地壳速度结构,获得该区分辨率较高的三维速度结构图像。结果表明：不同深度上的速度分布反映出山东地区深部构造的某些重要信息,为进一步研究该区的活动构造及地震参数计算提供科学依据。在地壳速度结构与中强地震活动的关系上,再次显示出中强震多发生在速度结构高速单元与低速单元的过渡带附近,说明中强震的孕育与震源区周围介质的不均匀性有关。     

数字化地形变资料异常形态与地震

针对近几年马陵山地震台的数字化地形变资料,参照台站仪器工作日志,排除了人为干扰、气象因素等台站已知干扰因素,通过综合分析总结了本台数字化地形变日值分钟值曲线在震前出现的几种异常图象.