GPS基准站网在首都圈地震前兆监测中应用能力的初步分析

<正>1研究背景GPS连续运行基准站网能实时、高精度、高时空分辨率监测地壳形变的动态变化特征,使得其在监测地壳的中长期运动、大震前可能出现的短期前兆、地震过程中观测点位的瞬时变化、震后地壳的运动特征、断层活动等方面,具有较大的应用前景(杨建文等,2021;鲍海英等,2014)。北京地区近15年累积的GPS基准站观测数据,为研究地震前兆提供了宝贵的基础数据。2研究内容选取北京地区2006年以来19个GPS连续运行基准站数据,重新进行原始观测数据的统一解算,获取ITRF2014下GPS基准站坐标时间序列,利用完善的时变速度模型计算速度场,结合2006年以来首都圈地区M_S≥4.0地震以及日本M_W 9.0地震,初步分析北京地区GPS基准站在首都圈地震前兆监测中的应用能力,以促进其在地震监测预报方面发挥作用。北京地区GPS基准台站及首都圈地区M_S≥4.0地震分布见图1。     

基于GPS观测的天津地区形变应变场与构造活动

正天津地区GPS局域网,已经运行多年,积累有较多的资料,为研究本区形变应变场和构造活动性奠定了基础。2006—2010年区域内GPS连续观测站点12个,相对较少,其他为2010年以后新增建的GPS连续观测站。本文使用2006—2015年天津区域内的22个GPS连续站的观测数据资料,GPS观测数据处理采用GAMIT/QOCA软件完成,通过计算获得全球参考框架ITRF2005     

2016年日本本州东岸近海MS7.2地震前后的地壳运动

2016年11月22日日本本州东岸近海发生东日本M_W9.0大地震的M_S7.2强余震。本文利用美国内华达大学内华达大地测量实验室网站获得此次大地震周围共30多个GPS连续观测站及其它台站的IGS08全球参考框架坐标时间序列,采用北京附近的GPS连续观测站BJSH作为区域位移参考框架的核心站,获取了此次M_S7.2强余震的同震水平位移和区域参考框架位移时间序列,得到了此次强余震前后的位移时空变化图像。结果显示:尽管本州东岸近海M_S7.2地震作为东日本M_W9.0地震的强余震,受其震后形变的影响强烈,但其地壳水平形变的前兆规律与已观测到的大地震一致;不同的是东日本M_W9.0地震前的垂直位移无积累,而本州东岸近海M_S7.2地震前后的垂直位移保持M_W9.0地震后均匀而缓慢的衰减变化;临震前震中附近的GPS连续观测站的东西分量明显减速,有的甚至减至零,是明显的短期前兆异常。此外,本文还进一步讨论了两种同震位移及其成因,并推断地壳水平运动挤压是此次地震的成因。      

基于GPS观测的张渤带区域地壳形变

<正>包括张家口—渤海地震构造带(简称张渤带)在内的首都圈区域是我国东部构造活动强烈地区之一,自有记载以来曾发生过M≥463的地震11次。因此,利用GPS区域站数据资料研究现今地壳形变状态和张渤带的形变趋势,对于中长期地震趋势分析具有重要的现实意义。收集整理了研究区内1999年、2007年、2009年、2011年和2013年5期的GPS区域站数据资料。在计算得到全球参考框架ITRF2005下的GPS区域站ENU三维坐标的基础上,计算得到了1999—2007、     

2020年伽师MS6.4地震重力与地壳形变综合分析

2020年1月19日新疆维吾尔自治区伽师县发生M_S6.4地震,此次地震为N倾逆冲兼少量走滑型地震,地震的发震构造是南天山柯坪塔格逆冲推覆体最南缘的柯坪断裂,伽师地震的震中位于喀什-伽师流动重力观测网和中国大陆构造环境监测网络GNSS观测网监测区域内。文中选取2015—2021年的流动重力和GNSS观测资料开展分析。采用绝对重力点约束流动重力数据,并进行全网经典平差计算,进而获得重力场变化图像;基于GNSS数据通过GAMIT/GLOBK软件解算获得研究区的运动速率,借助位移与应变的偏导关系获取水平视应变场分布图。之后,分别研究了孕震区的重力场和应变场的变化特征,并综合探讨了孕震区的重力场、 GNSS形变场特征与伽师M_S6.4地震孕震过程的关系。研究表明：1)一年时间尺度的重力场时变图像较好地反映了伽师M_S6.4地震附近区域重力场的系统演化过程,重力变化零等值线拐弯处及“四象限”特征可为地震预报提供有益参考。2)重力场累积变化反映出伽师M_S6.4地震前的重力场变化受到区域大断裂的控制,研究区一系列中强震...     

芦山MS7.0地震前远、 近场形变 时空演化特征研究

应用芦山M_S7.0地震震中附近跨断层及连续形变观测资料, 分析了芦山地震前不同阶段地形变变化的特点, 讨论了震中附近区域异常时空演化过程. 结果表明: ① 自2013年1月起, 沿鲜水河断裂带一些跨断层基线观测到显著的加速转折变化, 沿安宁河、 则木河断裂带个别场地的跨断层水准基线, 2010年以来出现的巨幅异常等是突出的场兆变化; 沿龙门山断裂带一些水准观测在汶川M_S8.0地震后持续的调整变化具有近震源区变形特征. ② 鲜水河、 龙门山和安宁河3条主要断裂围成的三叉口地区, 地倾斜、 应变、 重力及断层水准和蠕变观测临震前均未有显著的异常变化, GPS水平、 垂直位移年速率最小, 该地区是形变变化或形变异常分布的“空区”. ③ 在对近场与远场多种连续形变数据通过傅里叶变换提取年周期成分后发现, 临震前2—3年近震源区域的地倾斜、 重力年变化幅度不是增大, 而是减小. 芦山M_S7.0地震前观测到的形变前兆现象特征与汶川M_S8.0地震等震前的前兆现象较为接近. 因此, 芦山地震前近震源区及外围形变异常分布特征不是个别的现象.      

2014年新疆于田MS7.3地震前 地壳变形特征研究

利用1999—2007年和2009—2013年两期GPS速度场资料, 采用最小二乘配置方法分别计算了2008年和2014年新疆两次于田M_S7.3地震前新疆及周边地区的主应变率、 面应变率及最大剪应变率, 分析了该区域的变形动态特征, 并结合速度剖面分析方法给出了震源区的构造变形特征. 速度场及应变率场动态结果表明: 新疆天山地区的地壳变形特征整体表现为由南向北缩短, 相对运动速率表现为由南向北、 由西向东逐渐减小; 震源区东侧的左旋剪切变形明显大于西侧; 2008年与2014年两次于田M_S7.3地震的震源区均处于拉张与挤压变形的过渡地带, 易于强地震的发生; 2008年于田M_S7.3地震的张性兼有少量剪性破裂的发生使得阿尔金断裂的左旋剪切变形增强. GPS速度场剖面分析结果表明, 2014年于田M_S7.3地震前震源区西侧的变形宽度大于东侧, 剪切应变积累程度西侧高于东侧. 综合分析认为, 震源周边构造区应变积累的差异性有利于强震的孕育, 2008年于田M_S7.3地震对2014年于田M_S7.3地震可能有促进作用.      

2021年6月10日云南双柏MS 5.1和6月12日云南盈江MS 5.0地震总结

2021年6月10日和6月12日,云南地区先后发生双柏M_S 5.1和盈江M_S 5.0地震,距5月21日云南漾濞M_S 6.4地震发生不足1个月,文中系统总结2次地震前出现的地震活动和地球物理观测异常,其中：地震活动方面：震前存在中等调制地震集中、地震条带等中短期异常;地球物理观测方面：2次地震发生前,震中附近存在形变、电磁和流体等多项异常,其中双柏M_S 5.1地震以形变学科趋势异常为主,盈江M_S 5.0地震以流体异常为主。对2次地震序列跟踪分析,发现双柏M_S 5.1地震余震较为丰富,震后半年内共记录M_L 3.0以上地震7次,最大震级为M_L 4.8,计算得到地震序列活动参数为：h值=1.23,b值=0.85;盈江M_S 5.0地震发生后半年内仅记录M_L 3.0以上余震4次,最大余震为M_L 3.3地震,计算得到地震序列活动参数为：h值=2.45、b值=1....     

中国地壳运动观测网络GPS基准站时间序列分析与研究

本文给出了中国地壳运动观测网络27个GPS基准站测站信息。采用统一的数据处理策略和最新的地球物理模型,利用GAMIT/GLOBK软件解算了这些站1999—2011年底的观测资料。定量计算了同震位移、更换仪器等事件对基准站的影响。在此基础上,给出了ITRF2005框架下由27个站组成的中国大陆地壳运动速度场。     

新疆4次MS≥6.0地震基线时间序列异常变化特征研究

根据“中国大陆构造环境监测网络”基准站2011～2020年的连续观测资料,对新疆境内天山中段、南天山西段和西昆仑的47条GPS基线时间序列变化进行分析,讨论这些基线的趋势性变化运动特征,总结2016年11月25日阿克陶M_S6.7地震、2016年12月8日呼图壁M_S6.2地震、2017年8月9日精河M_S6.6地震和2020年1月19日伽师M_S6.4地震震中300 km范围内不同方向的GPS基线时间序列的异常变化特征和周边构造活动情况,通过对GPS基线异常特征变化的差异性分析,初步得出结论：地震前后基线变化的幅度和趋势跟地震的破裂方向有一定的关系。或许可为新疆未来M_S≥6.0强震可能发生地点提供一定的依据。     

利用多种地形变资料联合求解华北地区水平应变场

阐述了以不同类型不同尺度的地形变资料联联合解算应变场的方法。利用华北地区1995－1996年GPS观测与首都圈跨断层水平形变流动测距资料进行联合解算，所得边长变化率的尺度统一归化，获得了华北地区水平奕变场的分布图像。     

福建地壳运动观测网络观测成果初步分析

利用最新GAMIT软件,对福建省地壳运动观测网络的厦门、福州、泉州、龙岩、南平5个GPS基准站2004年3月1日至2005年3月6日的观测资料在ITRF2000全球坐标系统框架下,使用IGS精密星历数据及其核心观测站的坐标和运动速率为控制参数进行了统一解算,并利用GLOBK软件进行联合平差,得到了5个测站的观测精度。结果表明,福建地区形变南强北弱、东强西弱,且该地区随中国大陆较均匀地向SE（SEE）方向运动。     

基于GPS观测研究2010年青海玉树MS7.1地震震后地壳形变特征及其机制

2010年4月14日青海玉树M_S7.1地震发生在青藏高原东南部甘孜-玉树地震带,在震后7~10天内,我们快速建立了由15个GPS测站组成的跨地震破裂带观测剖面,包括1个连续站,3个半连续站和11个流动站,对所有站进行了240多天的观测,获取了该次地震的震后形变时空特征.采用欧拉矢量和位错模型解算了背景速度场,并从GPS观测的形变场中扣除该分量.采用分层黏弹性位错模型计算余震引起的地表形变,结果表明余震对部分测站的位移造成不可忽视的影响.采用对数模型拟合位移时间序列,表明特征衰减时间为6.7±1.2天.利用最速下降法反演震后余滑时空分布,反演结果表明震后断层活动以左旋滑动为主,断层南盘具有少量的抬升.在空间分布上,余滑主要位于同震破裂区的两侧,西北侧的余滑几乎达到地表,而东南区的余滑基本在同震破裂区的下方,余滑最大的区域位于结古镇东南下方10~20 km的深度范围.随着震后离逝时间的增加,2个余滑区在空间上保持不变,余滑区的面积逐渐扩大.余滑的矩释放为（1.5~5.1）×10¹⁸Nm,相当于1个M_W6.1~6.4地震释放的能量.分层岩石圈黏弹性模型计算的地壳孔隙弹性反弹形变与地表观测值相差较大,不能解释观测到的震后变形.采用麦克斯维尔流变体模型计算下地壳和上地幔松弛引起的地表形变,显示出其对地表形变的贡献较小.GPS观测得到的震后形变所具有的快速衰减特征,以及余滑模型能够较好地拟合GPS地表形变,表明2010年玉树M_S7.1地震后早期阶段的地壳形变主要是由余滑机制决定的.     

2021—2022年川滇地区4次MS≥6.0地震前井下地电阻率观测的异常变化

2021—2022年川滇地区先后发生了云南漾濞M_S6.4、四川芦山M_S6.1、马尔康M_S6.0和泸定M_S6.84次M_S≥6.0地震。距这些地震震中400km的范围内布设有红格、冕宁、甘孜井下地电阻率观测站,其观测数据在这4次地震前出现了不同程度和形态的中短期异常变化。红格站EW和NS测道自2020年12月开始出现同步下降变化,2021年漾濞M_S6.4地震后NS测道的异常恢复,但EW测道仍然持续下降,截至2022年9月5日泸定M_S6.8地震发生,EW测道的异常持续时间约为21个月。甘孜站N10°E测道的下降异常变化始于2022年4月,6月底开始出现转折回升,10月异常恢复,其间先后发生芦山M_S6.1、马尔康M_S6.0、泸定M_S6.8地震。2022年9—11月,甘孜站N60°W测道出现年变畸变异常,2023年1月26日泸定再次发生M_S5.6地震。冕宁站...     

利用高频GPS资料研究2016年新西兰凯库拉地震的地表形变及预警震级

2016年11月13日,新西兰凯库拉地区发生了M_W7.8级地震.本文利用1 Hz高频GPS观测数据,基于GAMIT track解算模块,采用主分量分析（PCA）空间滤波方法获取了地震地表形变.同时从trackRTr模拟实时解算的动态位移中,提取P波5秒峰值位移（P_d）和地面峰值位移（PGD）,并根据震级统计回归模型计算预警震级.结果表明：测站的动态形变时间长达2 min,距震源最近的HANM和KAIK站出现二次剧烈形变,震源北部测站的形变幅度大于南部,而高频GPS静态同震形变场表现出先逆冲后走滑的震源机制特征.不同GPS台站的P_d预警震级相差较大,最大震级差为M_W2.5.综合考虑预警震级发布的时效性和可靠性,采用顾及空间分布的四台站PGD联合预警方法,其预警震级在震后23 s达到初始稳定（M_W7.56）,在震后110 s达到最终稳定（M_W7.78）,该震级与USGS矩张量反演震级（M_W7.8）基本一致.     

2022年3月17日甘肃肃南MS 5.1地震总结

系统总结2022年3月17日甘肃肃南M_S 5.1地震发生前的地震活动和地球物理观测异常,其中：(1)地震活动异常：震前存在地震成组活动异常;(2)地球物理观测异常：震中200 km范围内存在6项地球物理场异常,其中5项异常为趋势异常,但均非此次肃南M_S 5.1地震的相关异常,而高台地震台形变异常虽为短期异常,但异常转折变化与本次地震无关;此外,肃南M_S 5.1地震发生前,我国西北地区存在地磁低点位移、加卸载响应比和逐日比3项异常,但因后续于3月26日发生青海德令哈M_S 6.0地震,认为该地磁预测指标对应成组地震活动,不能作为单一地震的震前异常。肃南M_S 5.1地震余震较少,其序列活动特征显示为主余型;主震震源机制显示断层破裂为走滑型,与距离最近的疏勒南山断裂构造性质相符。综合分析认为,此次地震对于祁连山地震带及其周边后续中强地震的发生具有一定预测意义。     

由APRGP97～APRGP99的GPS联测资料确定的亚太地区地壳形变

使用伪无基准（pseudo nonfiducial）算法、利用GIPSY软件，归算了APRGP97、APRGP98 和APRGP99的GPS资料．对大多数站所得解的站座标的精度:南北分量是1～2mm，东西分量是2～5mm，垂直分量是5～10mm；并初步获得亚太地区84个站在ITRF97中的运动速度，其水平方向的精度约为1～4mm/a．基于ITRF97速度场建立一个新的现今全球板块运动模型ITRF97VEL，由此获得这些站相对于该模型的现今形变速度，并对这些站相对欧亚板块的运动情况作了初步分析．      

青海门源地区地震活动时空分布特征和孕震环境研究

位于青藏高原东北缘的青海门源地区地震活动频繁,自1986年以来先后发生了三次6级以上的强震活动.研究门源地区的地震活动特征、发震构造和孕震环境可以为地震发生机理的分析和未来地震危险性的判定提供重要依据.本文基于中国地震台网中心提供的地震目录和震相数据,使用波速比一致性约束的双差层析成像方法获得了门源地区2009年以来的地震精定位结果和高分辨率的三维V_P、V_S和V_P/V_S模型.使用“剪切-黏贴”方法计算了门源M_S6.9地震和M_S4.5以上余震的震源机制解,并收集了该区域历史中强地震的震源机制解.结果显示：2013年门源M_S5.3地震和2016年门源M_S6.4地震的余震序列沿着冷龙岭北侧断裂展布,2022年门源M_S6.9地震的余震序列沿着托莱山断裂和冷龙岭断裂展布,其展布方向与附近断裂的走向一致.1986年门源M_S6.4地震、2013年门源M_S5.3地...     

汶川MS8.0地震前云南地区显著前兆观测异常分析

汶川M_S8.0地震前云南地区出现了显著的前兆观测异常. 该文从大地震的孕育范围出发分析认为这些地震前兆异常可能与汶川M_S8.0地震有关, 并认识到前兆观测出现的显著极值异常可能是M_S≥7.0大地震的前兆; 有学者认为大震震源区没有或较少出现前兆观测趋势异常是大地震的共性特征, 汶川M_S8.0地震的前兆观测异常也是相同的; 地震前兆观测异常开始和结束时间是多样的, 前兆异常的分布是复杂的, 因此利用震后总结的共性特征, 在震前对汶川M_S8.0地震作出预测是困难的.      

2009年姚安MS6.0地震序列发震断层及应力场特征

本文使用2009年7月9日—12月23日2009年姚安M_S6.0地震序列中M_L≥1.0地震的震相数据, 采用双差定位法对该序列进行重定位, 共得到643次地震的精定位结果; 利用P波初动和振幅比法获取了20次M_L≥3.0地震的震源机制解; 在此基础上采用滑动拟合法得到姚安M_S6.0地震序列的震源区应力场． 研究结果表明: ① 2009年姚安M_S6.0地震序列的发震断层为NW走向、 NE倾向的高角度右旋走滑断层; ② 该序列的余震条带延伸方向与2000年姚安M_S6.5地震序列一致, 两次主震震源机制解一致且两个地震序列均发生在马尾箐断裂上, 2009年姚安M_S6.0地震序列是马尾箐断裂向NW方向的延伸; ③ 姚安M_S6.0地震震源区的最大主应力方向为NNW--SSE向, 接近水平, 与区域应力场方向一致; ④ 2009年姚安M_S6.0地震序列是在区域应力增强的背景下, 位于高低速过渡带高速一侧的震源区应力高度积累, 使得马尾箐断裂向NW方向破裂扩展的结果．