华北地震场和源地壳形变前兆研究

文中用实测资料和构造物理学观点论证了华北中、强地震前孕震形变场(断层活动系统)的存在和它的运动学与力学机制,并用有限元法加以检验;讨论了形变场、源前兆之间的关系和它们的前兆特征;给出了可操作的剪切破裂指标S(t),用断层滑动速度和剪切应变速度较好地表达了某地的地震破裂危险性;最后,提出了华北形变场活动的长期稳定性和周期性(约12年)。     

山西地区重力场变化与洪洞ML5.0地震

选取山西测网内2002年至2004年的重力复测资料,研究了2003年11月25日山西洪洞ML5.0地震前后该区重力场的变化特征,认为重力场变化与洪洞ML5.0地震有较好的对应关系,山西地震带上断陷盆地内的活动断裂蠕动和地壳内部质量迁移等因素的共同作用导致该区重力场发生变化,进而引起了该次地震的发生.     

丽江7.0级地震前形变场动态演化与孕震信息提取研究

本文用分段速率整体动态平差法，处理了滇西水准监测网８０年代以来的水准复测资料，并进行了形变速率多面函数拟合和垂直形变场信息分离。研究了１９９６年２月３日发生于滇西水准监测网北部的丽江７０级地震前，形变场动态演化和信息分离得到的垂直形变剪切变形、扩张变形、体积变化及准加速度等信息指标分布变化特征。结果表明：８０年代中前期，在滇西的丽江、永胜及其附近地区出现的大规模形变速率高梯度带和信息指标高值分布所反映的剧烈垂直差异运动，是丽江７０级地震前１０余年孕震应变能开始快速积累的显示；而１９８５～１９９２年形变场趋势转折与垂直差异运动显著减弱，可能意味着孕震能量积累到一定程度后，孕震区处于相对闭锁阶段。在此基础上，结合丽江７０级地震前区域地震活动分析和不同地区强震孕震形变对比，进一步研究了强震前形变场非均匀态特征和孕震信息的识别提取，得出了一些用大地形变进行强震中期预测的有益结果。     

山西原平4.2级地震前的重力场异常特征

利用晋蒙重力测网2007—2009年的流动重力资料,研究了原平4.2级地震前的重力场变化特征。结果表明,以4.2级地震震中为界,流动重力呈现出东西向的负条带异常,而南部、北部均上升（正异常）的特征,震中附近的大部分测点点值在震前均出现上升—下降—恢复的变化特征,地震发生在重力恢复阶段。在远离震中区的内蒙重力测网并没有出现上述重力场变化特征。     

山西原平4.2级地震前的重力场异常特征

利用晋蒙重力测网2007—2009年的流动重力资料,研究了原平4.2级地震前的重力场变化特征。结果表明,以4.2级地震震中为界,流动重力呈现出东西向的负条带异常,而南部、北部均上升（正异常）的特征,震中附近的大部分测点点值在震前均出现上升—下降—恢复的变化特征,地震发生在重力恢复阶段。在远离震中区的内蒙重力测网并没有出现上述重力场变化特征。     

日本9.0级地震前后华北形变场变化特征与地震趋势分析

本文分析了华北主要断裂带基于2011年日本9.0级地震同震位移场的应变变化, 结合华北地区近几年形变异常分析日本9.0级地震前后华北地区形变场的变化特征, 分析了日本9.0级地震对华北地区的影响以及未来值得关注的地区。 日本9.0级地震的发生使得华北地区EW向主压应变有所释放, 不同地区的同震响应存在差异, 部分趋势性变化在日本9.0级地震后有所恢复, 目前郯庐带中南段及附近区域的挤压应变背景和断层活动水平增强值得关注。     

地震前兆形变场研究

假设在均匀弹性介质半空间中，存在一单一力源F^→，通过求解弹性静力学方程，得到地球表面位移解3个分量（u、v、w)的解析表达式。讨论了理论垂直形变场的基本特征。力的大小是决定形变幅度的基本因素，力越大，形变幅度亦越大，反之，则越小。力源深度h越大，形变幅度越小，影响范围越大，反之，形变幅度大，影响范围小。力源倾角为正时（向下），形变中心区下降，倾角为负（向上）时，形变中心区隆起。力的方位角是决定形变场图像形态的重要因素。利用大同地区（1984－1987年）和张北地区（1984－1991年）水准测量资料反演这二个地区震前力学参数，结果表明，力源中心与实际震中位置相差小于40km，力的方位角近于水平，理论形变图与实测形变图基本相似。     

重力场动态变化与汶川MS8.0地震孕育过程

基于中国大陆1998～2007年(复测周期2～3年)流动重力观测数据,结合GPS、水准观测成果和区域地质构造动力环境,分析研究了汶川8.0级地震区域重力场动态变化演化特征和孕震机理.结果表明:区域重力场动态演化大体反映了青藏高原物质东流的动态效应和汶川大震孕育的中长期(2～10年)信息;汶川大震孕育的显著重力标志为震中西南持续多年的正重力变化(上升)和出现较大规模的重力变化梯级带,前者有利于地震能量的不断积累,后者有利于地震剪切破裂的发生;与地震孕育相关重力场变化总体呈增大-加速增大-减速增大-发震的过程;8年累积重力变化幅差最大约200×10-8m·s-2;2001年昆仑山口8.1级地震孕育发生和震后恢复调整,对区域重力场动态变化和汶川大震的孕育发展具有重要影响;松潘-甘孜块体一般呈现负重力变化,可能反映深部壳幔局部上隆、壳内温度较高而膨胀,有利于逆冲或推覆体运动的形成和大震的发生.     

永登5.8级地震孕育发生过程中的断层变形与重力场动态图象特征

初步研究了１９９５年７月２２日甘肃永登５．８级地震孕育发生过程中的断层形变异常和重力场、垂直形变场动态演化特征。孕震过程中近源区有３外断层形变呈α,β,γ相变化异常,外围区１９９３年以来先后有１０余处场地断层形变出现台阶、突跳等异常。流动重力监测到震肖出现的高值异常区、同震效应及震后恢复正常的演化过程等。资料反映了孕震过程中近源区断层运动由准线性走向非线性的过程,重力场变化由孕育、发震过程的非均匀     

大华北新构造运动和地震活动“成片迁移”的成因探讨

基于板块间的作用及有关物理参数,分别组构了大华北第Ⅲ（1484—1739年）、第Ⅳ（1815年至今）地震活动期的动力边界和厚度非均匀的“薄板”模型,采用有限元法,并根据地壳屈曲的研究,作了屈曲变形计算.所得屈曲图象与大华北新生代隆起、凹陷分布的基本特征一致,也与近30年来大华北垂直形变速率的分布特怔吻合.不同期高变形梯度区不同,7级以上地震均分布在这种区内.由此得出了新构造运动和地震“成片迁移”的力学机制.     

大华北新构造运动和地震活动“成片迁移”的成因探讨

基于板块间的作用及有关物理参数,分别组构了大华北第Ⅲ（1484-1739年）、第Ⅳ（1815年至今）地震活动期的动力边界和厚度非均匀的“薄板”模型,采用有限元法,并根据地壳屈曲的研究,作了屈曲变形计算.所得屈曲图象与大华北新生代隆起、凹陷分布的基本特征一致,也与近30年来大华北垂直形变速率的分布特怔吻合.不同期高变形梯度区不同,7级以上地震均分布在这种区内.由此得出了新构造运动和地震“成片迁移”的力学机制.     

华北地区跨断层垂直形变分区特征及其对块体划分的意义

对 70年代以来的华北地区跨断层形变测量资料进行了分区研究。按构造单元将华北地区的跨断层测量台站或测点分为五组 :山西带、郯庐带、阴山 -燕山带西段、阴山 -燕山带东段和首都圈。对 80项实测资料的计算结果表明 ,华北地区断层垂直活动平均年速率为 0 335mm/a ,但各分区之间的断层活动速率值相差很大。山西断陷带的断层形变速率最高 ,是华北地区最重要的活动块体边界 ;其它构造带的断层形变速率都比较低     

华北平原沉降地区重力场变化分析

华北平原沉降带相对于西部太行山区,近几年观测到的重力值相对1989年同期呈上升状态、其中某些地区累计上升量相当大,比如,沧州地区达143×10~(-8)m/s~2,任丘地区103×10~(-8)m/s~2,巨鹿—南宫为(89—103)×10~(-8)m/s~2.对某些地区的重力变化量进行地下水下降量和地面沉降量校正,其校正量可达到变化量的1/3—1/2.校正后的重力值变化幅度减小,但有些异常依然存在.这种较大的剩余变化量,可能含有两个因素:其一可能与华北平原沉降带的继承性下降及某些地区构造断裂活动有关;其二可能是实际地面沉降量比推测的沉降量大.     

晋中南地区的重力场变化

本文对晋中南地区的重力复测资料、重力场变化及地震活动特征进行了分析,讨论了重力观测对山西断陷带地震监测的意义。     

华北地区重力场与沉积层构造

位于中朝准地台的华北地区是由几个不同的断块组成的,重力异常场的分布具有很强的浅部效应、块状分布和深浅叠加场的特点。重力的高程效应很复杂,不同波长的起伏变化有不同的影响系数。本文对布格改正的有关问题进行了讨论,指出华北如区表浅层的密度值偏低（2520kg/m3）,该区合理的布格改正公式为△g2=-0.0879H。将重力场的垂直导数和向上延拓结合起来,有利于揭示地壳上部构造特征。本文搜集整理了由第四系到寒武系的沉积层资料,给出了沉积层总厚度和视密度的分布。对深部重力异常的分析表明,华北沉积层的形成有深源性质,在均衡调节中起着一定的内载荷作用。     

华北地区重力场与沉积层构造

位于中朝准地台的华北地区是由几个不同的断块组成的,重力异常场的分布具有很强的浅部效应、块状分布和深浅叠加场的特点。重力的高程效应很复杂,不同波长的起伏变化有不同的影响系数。本文对布格改正的有关问题进行了讨论,指出华北如区表浅层的密度值偏低（2520kg/m³）,该区合理的布格改正公式为△g₂=-0.0879H。将重力场的垂直导数和向上延拓结合起来,有利于揭示地壳上部构造特征。本文搜集整理了由第四系到寒武系的沉积层资料,给出了沉积层总厚度和视密度的分布。对深部重力异常的分析表明,华北沉积层的形成有深源性质,在均衡调节中起着一定的内载荷作用。     

华北地区断层运动与三维构造应力场的演化

利用华北地区断层形变测量资料，通过三维有限元模型，数值模拟了华北地区三维构造应力场的演化过程，得到了1986～1997年以一年为时间尺度的演化图象，并分析了应力场的演化特征；结合华北地区该时间段内的地震活动性，初步探讨了应力场的演化过程与地震活动性的关系．      

华北4次中、强地震前震源区及其附近应力场的变化

使用小震机制解资料 ,分析了 1975年海城 7 3级和 1976年唐山 7 8级强震及 1983年菏泽 5 9级和 1995年苍山 5 2级中强震前 ,震源区及其周围不同构造部位应力场的时、空变化 ,证实震前震源区附近应力场曾有某些异常改变 ,如唐山强震前震源区周围出现长达 4a多的小震机制解主应力轴一致性取向的现象 ,菏泽地震前小震机制解P轴“集中—转向” ,苍山地震前P轴偏转且一致性增强。同时还发现 ,唐山地震前应力场异常变化开始时间可能早于 1972年 ;震源区内的陡河台与源外区的昌黎台小震综合机制解反映出震前的受力差异 ;震源断层附近不同应力区内震源机制解和地震活动有时空动态差异。这些现象一定程度上提供了不同构造条件和应力背景下 ,中、强震前震源区不同构造部位力学状态的改变或地震孕育过程的信息 ,对研究不同地震的孕震过程及差异有一定意义。