鲜水河断裂带断层蠕变观测与地震

利用断层蠕变观测数据,采用断层运动学分析方法、主成分分析法,综合研究鲜水河断裂带现今运动学特征,并探讨其与断裂带附近中强震孕育-发生及周边大尺度强震的可能关系。结果表明：1）鲜水河断裂带现今构造运动以左旋走滑为主,但错动方式并不唯一,在个别时段也出现短暂的右旋走滑。此外,鲜水河断裂带还表现出明显的分段活动特征。2）鲜水河断裂带断层蠕变观测在白玉MS5.5地震、雅江MS6.0地震、汶川MS8.0地震、芦山MS7.0地震以及康定MS6.3地震前均出现了不同程度的形变异常,属于这几次地震的前兆反应,而鲜水河断裂带于2001年底开始的大幅度拉张运动,主要是受2001-11-14昆仑山口西MS8.1地震震后大区域应力场调整影响所致。     

九寨沟MS7.0地震前跨断层水准前兆异常与震后变化

利用2017-08-08九寨沟MS7.0地震前震区北侧青藏块体东北缘跨断层短水准观测资料,以及震后8月、9月两期加密复测结果,综合观测曲线、异常时空演化特征及特征强度指标,分析九寨沟地震前断层形变异常及震后变化。结果显示,九寨沟地震前1 a多西秦岭至六盘山构造区异常比较集中;震前1~3个月西秦岭构造区及其附近(震区周边300 km范围内)短期异常增多,异常特性以逆断性突跳为主,对该次地震有中短期-短期前兆反映;震后1个月西秦岭构造区多数异常调整恢复。     

鲜水河走滑断层主形变带与地震形变带关系的研究

本文分析了主形变带和地震形变带与老断层面的关系,指出主形变带与地震形变带不能简单地看成一致或重合,二者是随时空变化的。把断层形变测线布置在地震形变带最大剪切形变段上,不一定能测到断层带上平时的最大剪切形变值。鉴于鲜水河走滑断层两盘同时运动的事实,建议把形变测线布置在老断层带非闭锁段上,并向两侧延长80—100m。     

利用小波变换方法分析跨断层形变异常

为了从跨断层形变观测资料中获取中强地震的前兆异常信息，运用二进小波变换方法和噪声与信号的定量识别方法，分析了不同尺度的小波变换的细节信号变化特征。研究结果表明：(1)不同尺度小波变换分解的细节信号显示出不同的时变特征。当尺度为1时。细节信号主要为噪声；尺度为2、4、5时，细节信号主要为非平稳信号；尺度为3时，细节信号主要为平稳周期信号；(2)每月观测一次的跨断层形变资料在尺度为3时的细节信号有较好的年周期特征；(3)当尺度为3时的细节信号变化超出2倍均方误差时，测点周围200km左右范围内发生中强地震的可能性很大。     

汶川 Ms8.0地震前后鲜水河断裂南段的变形特征

对鲜水河断裂南段康定和石棉两个剖面的GPS观测结果的研究表明:离断层较近的站点,由汶川地震前的左旋走滑变为震后的右旋走滑、震前的挤压变为震后拉张;不管是右旋走滑量、拉张量,还是影响范围,汶川地震对石棉剖面的影响明显大于对康定剖面的影响;由于鲜水河断裂南段具有左旋走滑背景,汶川地震的发生在一定程度上缓解了鲜水河断裂南段的地震危险性.     

利用地震矩张量反演鲜水河断裂带现今运动学特征

本文探讨了利用地震矩反演断裂形变带运动学参数的基本理论和方法，将其初步应用于鲜水河断裂形变带变形分析和运动机制的研究。结果表明，鲜水河断裂带呈现出走向拉伸、倾向压缩的形变格局，由地震矩反演的断裂带剪切形变速率（１０．９ｍｍ／ａ）与用地质学估算方法（１７ｍｍ／ａ）和现今地壳形变测量（８ｍｍ／ａ）的结果相当。同时，反演出的应变主方向能解释鲜水河断裂现今活动分段性特征以及多种滑动方式共存的现状，从而证明该方法是目前研究区域运动学问题切实有效的手段之一。     

张北6.2级地震的断层形变速率异常

利用北京地区 1994～ 2 0 0 0年的跨断层形变资料 ,研究了张北地震的形变前兆规律。以形变速率值和基准值之比作为异常参数 ,定量分析了北京地区 1995～ 1999年的异常及其与本区及邻区中强地震的关系。结果表明 ,异常出现后的 0 .5～ 1年内 ,都有中强震发生 ,而在 1997～1998年近 2年内异常数都超过 6次 ,其间即发生了张北 6 .2级地震 ( 1998年 1月 )     

用变形分析方法研究鲜水河断裂带的地震形变

提出了一种变形分析和用Ｒｏｂｕｓｔ原理进行位移场变换的方法，并用以计算了鲜水河断裂带的水平形变，给出了比较客观的位移场。按均匀应变模型计算了点和图形的均匀应变和分区应变的加权平均值，结果说明主应变轴方位与破裂线方位相关；在北西走向的主干断裂上，无论是破裂区或闭锁区，主压应变轴方位都是近东西向的。采用样条函数和截断多项式函数拟合跨断裂的点，用非线性动态平差模型求得了地震区的垂直形变模型，结果显示了道孚地震震前的加速形变、震时以震中为中心的下沉和震后的反向回升运动。     

鲜水河断裂带现今断层运动短周期事件的发现与初步研究

根据鲜水河断裂带上连续动态地壳形变台阵数据，首次揭示了中国大陆板内断层现今运动的短周期现象，包括蠕变阶、蠕变坡和脉动等，其持续时间为数分钟至数十小时。发现其空间分布与断层分段（闭锁或活动段）有关；其时间分布与强地震孕育过程有关。蠕变过程符合Ｌｏｍｎｉｚ提出的对数蠕变函数，可能是断层面不均匀结构中的局部流变行为。断层短周期事件对揭示断层不均匀结构和微破裂过程动力学有重要意义，并可能发展为一种新的地震前兆     

断层形变异常的地震与无震判别

针对断层形变异常的地震判别不确定性问题,以发生于青藏块体东北缘的3次典型中强地震为例,研究了地震前断层形变异常特征和相应时期与之关联的外部构造区域的地震活动状况。研究结果表明：如果区域断层形变异常满足地震发生前的异常特征判据,并且相应时期与之关联的外部构造区域地震活跃背景情况下,其反映地震的概率较大;否则反映无震的可能性较大。     

2008年汶川MS8.0地震与2017年九寨沟MS7.0地震成因关系探讨

利用2008年汶川地震破裂模型及2017年九寨沟地震接收断层参数和断层面有效摩擦系数等不同模型参数,计算2008年汶川地震造成的库仑应力变化。结果显示,在考虑不同模型参数条件下,2017年九寨沟地震震源处的库仑应力增量（同震及震后）约为3~7 kPa,尚未达到地震触发阈值10 kPa。综合分析认为,2008年汶川地震对2017年九寨沟地震有一定的触发作用,但作用十分有限,九寨沟地震的发生主要受控于区域构造活动及地壳流变结构。分析不同参数对计算结果的影响发现,不同破裂模型的选取对2018年汶川地震计算结果的影响最大,这可能是导致前人研究结论产生差异的原因之一。     

九寨沟Ms7.0地震的InSAR观测及断层破裂研究

为提高九寨沟2017-08-08 MS7.0地震的InSAR同震形变场精度,厘清发震断层的构造形态及形成机制,对形变区相干系数进行统计分析并确定相干性阈值,利用GACOS对形变场进行大气校正,再根据余震分布和地质背景确定发震断层的基本形状,最后基于Okada弹性半空间位错模型反演发震断层的滑动分布。改正后的InSAR同震形变场显示,视线向最大下沉为25 cm,最大抬升为10 cm,分别位于震中西北和东南,形变长轴为北西向,主要形变区位于发震断层西部。改正后的InSAR形变场残差均方根较改正前小,最大滑动量为0.9 m,平均滑动角为-0.5°,破裂主要集中在地下1~20 km范围内,矩震级为6.5,与USGS和GCMT等机构的结果一致。研究表明,利用GACOS改正九寨沟InSAR同震形变场对提高形变场精度具有一定的作用,反演断层滑动分布的结果较改正前差别不明显,发震断层的属性与虎牙断裂北段的性质基本一致。结合余震重定位结果可以推断,发震断层为虎牙断裂的北向延伸部分,此次地震事件为巴颜喀拉地块南东向扭转与华南地块碰撞的结果,中下地壳粘性流体的差异分布是导致虎牙断裂倾角变化的主要原因。     

漾濞6.4级地震孕震背景分析和跨断层定量化异常指标提取

基于云南省内11处跨断层场地资料,结合跨断层数据分析方法,系统提取云南地区地震综合预测指标,并对其在漾濞6.4级地震前的映震能力进行分析。结果表明,跨断层资料在漾濞地震发生前存在显著的中期异常,且漾濞地震的发生可能与川滇菱形块体西边界的活动增强有关。跨断层中期指标对漾濞地震作出较好的预测,短期指标虽然也通过了效能评估,但预报效能稍差。在后续的跨断层资料分析中,应更加注重中期异常及中期预测指标的提取和应用,总结得到的综合指标可应用于云南地区的震情跟踪工作。     

鲜水河断裂带间震期断层滑动与转动特征研究

构建描述断层平动和转动的向-位错模型,利用2001~2004 年的GPS数据,采用粒子群算法反演鲜水河断裂带不同分段处的断层滑动和转动情况,最后由正演计算验证反演断层参数的可靠性。结果表明：1）鲜水河断裂带断层活动以滑动特性为主,整体呈左旋走滑运动,局部兼有挤压;2）鲜水河断裂带转动特征分段性较为明显,北西段和南东段的断层转动特征较强,且南东段断层转动最为显著。     

利用跨断层形变资料研究天山中段断层现今活动特征

利用2001年以来天山中段多个跨断层形变场地的测量资料,从断层运动方向和断层平均速率2个方面分析天山中段3条断层现今活动特征。结果表明,霍玛吐断裂呼图壁段断层的活动性质为正、逆断和左、右旋交替活动;北轮台-辛格尔断裂库尔勒段断层表现为右旋运动特征,活动性质为逆断性;妖魔山F2断裂乌鲁木齐段的断层活动性质以逆断为主。妖魔山F2断裂乌鲁木齐段断层的活动程度最高,霍玛吐断裂呼图壁段最低。霍玛吐断裂、北轮台-辛格尔断裂、妖魔山F2断裂垂直方向上基本均处于张性变化,前两者水平向处于挤压状态;断层活动速率的时间进程具有阶段性特征,各个时间段转折点有较好的匹配性。     

鲜水河断裂运动引起地表形变的向-位错模型模拟

基于三维向错理论模拟倾角为60°的矩形断层在转动角不同量级和形式下引起的地表形变,分析断层转动对地表形变大小及空间分布的影响。利用向-位错模型,采用数值方法模拟鲜水河断裂带断层滑动与转动引起的地表形变,并与扣除趋势项的2009~2015年的GPS实测结果进行对比。研究表明：1）转动角大小与断层向错引起的地表位移场大小呈正比关系,位移场方向不变,转动方向不同时,地表位移场方向随之改变,大小不变,且断层附近地表位移场影响较大;2）基于向-位错组合模型对鲜水河断裂带模拟结果与GPS结果在大小和方向上均具有较好的一致性;3）鲜水河断裂带表现出一定的旋转特性,存在明显的分段差异性,具有一定的转换构造样式。     

2017-08-08四川九寨沟MS7.0地震对周边区域应力影响

基于2017年九寨沟M_S7.0地震破裂模型及区域均匀分层粘弹性地壳模型,计算此次地震引起的周边地区同震及震后库仑应力变化,讨论地震对周边若干活动断层的影响。结果表明,此次地震增加了虎牙断裂北段发震破裂区两端的库仑应力,最大同震库仑应力增量为148 kPa,在很大程度上超过地震应力触发阈值10 kPa,震后50 a内破裂区两端的库仑应力有所增强,但增量较小,仅在3~5 kPa左右;虎牙断裂南段同震库仑应力增量较小,在3 kPa左右,震后50 a内应力基本无变化;塔藏断裂带西北段的同震应力增量在5～33 kPa之间,在大部分区域超出应力触发阈值,震后应力有所加强,但是增量较小(约为3 kPa)。库仑应力加载有可能增加以上活动断层的地震危险性,需加强监测。地震对雪山断裂带西段(以虎牙断裂与雪山断裂交叉点为界)的影响较小,其同震库仑应力最大增量仅在6.15 kPa左右,未超过地震应力触发阈值。同时,地震还减小了雪山断裂带东段、白龙江断裂舟曲段、岷江断裂北部以及龙日坝断裂北部地区的库仑应力,可能短时间内减小了这些地区的地震危险性;而对距离震中较远(150 km以外)的地区(如青川断裂)影响十分微弱,其同震与震后应力变化可忽略不计。     

多手段形变监测与地震预报

系统回顾多手段地形变监测应用于地震中长期预测和中短期预报的若干实例,以及震后总结给出的突出形变异常和巨幅形变异常未能对应地震的实例,展示了形变手段用于强震预测的有效性和局限性,并针对实践中发现的若干问题进行讨论,提出看法和建议.     

2017年四川九寨沟MS7.0地震震前地壳密度变化特征

基于紧凑约束最小二乘优化反演算法,利用2014~2017年地表重力变化观测成果,反演得到2017年九寨沟MS7.0地震前震中及周边地区的地壳三维密度变化。结果表明：1）在震中及周边地区出现大范围的重力变化,并沿张掖-西宁-九寨沟一带形成最大值达9 μGal的重力变化梯度带;2） 地壳密度变化量随深度增加而增大,其中在45 km附近达到最大,为0.2 g/cm3;3） 震中及邻区范围内形成密度变化的正负四象限分布（2014-04~2017-04）,其表现的物质运移方向呈左旋走滑式分布,与震源机制解基本一致。据此推断,在震前产生了与地震孕育相关的深部构造运动,而强震易发生在物质运移汇聚地方。