倾斜形变观测技术发展综述

地壳应力应变观测在地震预报及构造应力场分析中占据重要地位。地壳形变观测应包括水平形变、垂直形变和倾斜形变观测。本文着重介绍了基于地倾斜测量的倾斜仪的研究现状与进展,探讨了钻孔倾斜仪的应用前景。     

深井地壳活动综合观测技术略谈

岩石圈在地球内动力作用下，塑造出不同类型的地球表面形态，而通过钻孔地壳活动综合观测技术捕捉地壳应力状态及其动态变化规律，是人类认识地球内动力过程、研究内动力地质灾害机理的重要途径。文章总结了日本、美国等发达国家以及IODP国际合作研究计划在发展钻孔地壳活动综合观测技术方面的贡献，并对中国钻孔应变观测技术及其观测仪器发展历程、研发现状进行了系统性的总结，尤其是“十三五”以来，在深地深海探测国家战略的大背景下，中国地质调查局、中国地震局等单位相继完成井中综合地球物理观测系统研发工作，并在陆域综合观测站中完成野外验证。其中，中国地质科学院地质力学研究所利用系统集成关键技术成功研制的地壳活动综合地球物理观测系统，拥有应变、倾斜、地震、地磁、地温、孔隙压等多种传感器和15个分量，具备观测地壳变形、应力、应变、倾斜、地震及其诱导的地温、水文、地电、地磁等岩石圈地球动力相对变化的能力，已在甘肃山丹（安装深度253 m）、四川平武（WFSD-4,1600 m）观测站投入使用，取得了一定的成效，对中国未来突破3000 m深井地壳活动综合观测技术具有指导意义，可为地球动力学研究、深部矿产和地热资源安全开采...     

地壳结构对GRACE估算中国大陆地表垂直负荷形变的影响

根据重力卫星GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)估算固体地表垂直负荷形变时通常采用的PREM(Preliminary Reference Earth Model)地球模型不能较好地反映中国大陆特别是青藏高原巨厚的地壳结构。基于考虑中国大陆区域地壳结构的地球模型计算了新的负荷勒夫数,探讨了地壳结构差异对GRACE卫星RL05观测数据估算中国大陆地表垂直负荷形变的影响。结果表明,区域地壳结构差异对GRACE估算中国大陆地表负荷形变的影响较为明显,90阶垂直位移负荷勒夫数的相对差异接近11%;前90阶垂直负荷形变差异的极值出现在青藏高原东南部,最大相对差异达到10%左右,均方根相对差异为4%。建议利用GRACE卫星RL05数据估算中国大陆地表垂直负荷形变时,应该使用更加趋于真实的区域地壳结构替代PREM模型的相应部分。     

基于地下电性结构探讨中国东北活动火山形成机制

东北地区是我国现代火山活动最强烈的地区之一，也是许多学者十分关注的地区。本文回顾了前人提出的关于该地区火山成因的研究成果；通过分析在东北活动火山区大地电磁观测研究的地壳上地幔结构和采用大地电磁网观测研究的地幔1000km以上的电性结构成果，发现长白山天池火山区存在地壳岩浆囊，其它活动火山没有发现地壳岩浆囊，但都存在通往地幔的岩浆通道；东北地区在80～120km左右和200～250km可能存在与地幔岩浆囊相关的地幔高温流体。基于电性结构的研究成果，作者提出了一种东北地区可能的活动火山成因假说。认为东北火山的成因可能与西太平洋板块俯冲到中国东北地区的地幔过渡带后产生脱水有密切关系。这种水以矿物组分或流体方式向上运移，在地幔200-250km和80～120km左右聚集，80～120km的聚集区可能是火山喷发的物质来源。     

新托尔巴奇克火山研究综述

位于堪察加半岛的新托尔巴奇克山是世界上有史以来仅遥六个大裂隙喷发的火山之一，也是迄今对喷发研究得最为详尽的三个火山之一。本文从喷发活动、玄武岩、气体成分与升华物，喷发区地球物理特征，喷发预报，地震，形变及喷发机制等方面综合论述了该火山的观测观察成果，并指出这些成果对我国火山研究有重要的借鉴意义。     

利用近期地形变分析地壳应力变化过程的有限单元模拟

如何把地形变资料与地壳应力联系起来,利用地表所观测到和探测到的地质和地球物理资料来推测分析地下地壳应力变化过程,这是人们正在关注的问题。本文试图利用地形变资料,通过有限单元法来计算地壳的温度分布,进而分析板块边缘地震的机制,为中长期地震预报创造有利条件。     

关于重构三维形变场的方法综述

为了更好地研究地壳形变细节和运动机理,需要获取地壳精确三维形变场的方法。本文首先介绍重构三维形变场理论的发展历程,综述了目前几种主流的重构三维形变场的方法,包括:基于升、降轨SAR干涉对测量和方位向形变测量,构建模型获取三维形变场;联合GPS和DInSAR测量的形变值,构建模型解算三维形变场;联合多个视角的视线向形变观测结果,构建线性模型解算三维形变场。每种方法都有各自的特点、也有其特定的使用范围,本文对这些方法以及它们的特点进行总结,在此基础上对重构三维形变场理论的发展进行展望。     

跨断层地形变观测新技术应用综述

跨断层地形变观测对于寻找强震前兆异常、分析孕震机理、研究区域地球动力学等具有重要的科学意义。本文在分析传统短水准、短基线跨断层地形变观测技术的发展和主要不足的同时,比较详细地介绍了我国自行研制的MD数字化跨断层地形变自动观测仪器的应用,以及EDM全自动激光测距、GPS、D-InSAR等几种国际上最新的跨断层地形变观测技术。文中还从监测能力、观测精度、信息特征等角度,对这几种主要的跨断层地形变观测技术进行了较为全面的总结和讨论。     

大屯火山群: 整合分析地球物理、地球化学、测地学之观测

台北市的大屯火山群仅距离几百万人居住之市中心大约15km 左右,虽然已经沉寂长久,但是地表地热活动还是很明显。为了了解未来大屯火山可能的潜在活动﹐中央研究院根基於过去的调查,配合了“国科会”于阳明山国家公园内成立的大屯火山观测站(TVO)﹐加强蒐集并分析整合性的地球物理, 地球化学, 测地学的观测资料﹕(1)地壳形变及地震最能反映火山的活动﹐地球物理观测包括全球定位系统(GPS)、水准测量、倾斜仪等,配合地震台网的记录﹔(2) 火山喷气口之气体成分与火山喷气通量,包括氦、碳、氮、硫同位素、及冷凝水之氢、氧同位素比值;（3）地面重力测量,包括一部超导重力仪提供连续宽频重力时间序列,及周期性反覆的野外重力观测网﹔(4) 应用2005 年的空载光达数据,获取高分辨率的数值高程模型,进行地貌分析﹔(5) 地表土壤采样,钻取沉积物岩芯,用以了解大屯山火山群最新的火山喷发及喷发型式﹔(6) 全域的磁场多点测量﹐用以反演地下岩物质分布及居里温度层的深度分布。另外﹐由于商业的温泉应用﹐地下水和地热分布及变迁则较难掌握或监测。     

汶川8.0级地震前BSQ型数字垂直摆倾斜仪观测到的地形变异常现象

地倾斜连续观测是地壳形变观测研究中重要内容。汶川8.0级地震前,布设在四川德阳金河测点的新型BSQ型数字垂直摆倾斜仪观测到了明显的地形变异常现象。分析其观测结果可知,汶川8.0级地震前约半月时间内德阳金河测点的地倾斜运动速度较过去的平均运动水平提高了数十倍,且震前地表快速倾斜的方向在N25°W左右。除此之外,德阳金河BSQ型数字垂直摆倾斜仪测点还观测到较为完整的,对应于可以反映地表应力集中、释放过程的震前地表破裂过程。上述现象为今后研究强震孕育机理提供了重要的信息。介绍与分析了布设在龙门山断裂带附近的其它类型地倾斜仪在震前的观测结果。事实证明,BSQ型数字垂直摆倾斜仪在强震前的浅表过程监测中具有重要意义,值得在今后的地震前兆台网工作中进行推广。     

九江瑞昌5·7级地震赣鄂定点形变分析

本文根据南昌台、黄梅台和麻城台的水管倾斜仪和伸缩仪的观测资料对此次地震前后地壳形变情况进行分析。     

2009年度全国钻孔应力-应变台站观测资料评比会成功举办

2010年5月4日-9日,2009年度全国钻孔应力-应变台站观测资料评比会在上海市地震局佘山地震台顺利召开。会议由中国地震局地壳应力研究所钻孔应力-应变台网管理组主办,上海市地震局负责承办。全国形变学科管理组的有关领导、钻孔应力-应变台网管理组成员和全国各有关省、市、自治区地震局及台站代表出席了会议,代表们对全部参评的2009年度全国钻孔应力-应变台站观测资料进行了评比,并排出了所有参评测项的名次。     

厦门地震台地震前兆观测(地形变学科)数字化改造基础工程建设完工

闽南地区综合防震减灾示范工程厦门地震台地震前兆观测(地形变学科)数字化改造基础工程建设工作于4月上旬完工,近日通过福建省地震局验收。厦门地震台地震前兆观测(地形变学科)数字化改造工程的建设目标是将厦门地震台建设成为我国东南沿海地区地壳形变观测基本台。在2000年度,厦门地震台将配备安装目前国内最先进的数字化ＳＳＹ型伸缩仪;ＤＳＱ型水管仪,ＶＳ型垂直摆倾斜仪、ＤＺＷ微伽重力仪和德国生产的具国际先进水平的ＤｉＮｉ11电子水准仪,目前已签订完成了全部仪器的订购合同并已预付首期合同款。这次厦门地震台地震前兆观测数字化改…     

钻孔应变观测现状与展望

钻孔形变观测是研究地壳运动的主要观测手段,同时在地震前兆观测中占有重要地位。本文介绍钻孔应变观测的特点,日本、美国等发达国家在钻孔应变观测开展的情况,目前中国在钻孔应变观测中采用的主要的观测设备、仪器特点,中国应变监测台网的分布,以及中国目前开展的深井地震综合观测系统。     

GPS观测的2001年昆仑山口西MS8.1级地震地壳变形

2001年11月14日17时26分,在昆仑山口西青海和新疆交界处发生了M_S8.1级强烈地震。震后利用 GPS开展了相对密集的地壳形变观测。计算获得的同震位移表明,地震地壳形变影响范围大致为88°～97°E, 32°～38°N,断层运动具有明显的左旋兼挤压的特点。在昆仑山口附近GPS观测获得的地表破裂两侧的相对左旋 位移量约为2.6m,与地表野外调查获得的该处的地震破裂位移值符合的很好。断裂南侧垂直断裂走向同震位移 量逐渐衰减,位移方向相对稳定。而断裂北侧,同震位移主要集中分布在柴达木盆地南缘,位移方向变化较大,盆 地内部位移量迅速衰减,表明东昆仑断裂北侧柴达木盆地地壳介质性质与其南侧高原腹地有明显不同。GPS观测 得到的震后断层蠕动结果表明,最初两周内断层蠕动位移量就占了观测期(近1年时间)总位移量的47%还要多, 其后半年多的时间内断层蠕动位移量不到观测期总位移量的40%,而余下的近5个月时间断层蠕动位移量只占观 测期总位移量的13%。断层蠕动速率在最初两周内超过130cm/a,到2002年3月11日迅速下降到26cm/a,其后 则逐渐呈线性衰减。区域GPS观测的初步结果同时表明,尽管地震破裂附近断层两侧有较大的相对位移,但东部 甘青川一带相关断层上相对运动不明显,可能说明这一区域仍处在     

基于光纤传感的多参量地震综合观测技术研究

面向地震综合观测需要,自主研制了窄线宽光纤光栅谐振腔,并将其作为核心传感元件,发展了一种基于有效腔长的光纤应变、地震波和温度多参量同步测量新方法。采用边带扫频激光技术实现了高精度多参量光纤信号同步解调,研制出了光纤地壳形变、地震与温度多参量探头,并开展了多参量地震综合观测实验。实验结果表明,所研制的光纤多参量传感系统应变与温度测量分辨率分别达到4.7×10^-10和6×10^-5℃,能够同时记录到清晰的固体潮汐信号、地震波信号以及环境温度扰动,有望为多参量地震同步观测提供先进的技术手段。     

DFG型断层形变垂直分量测量仪自动化标定

本文介绍了自主研发的DFG型断层形变垂直分量测量仪的测量原理及自动化标定系统。结合在北京市丰台区大灰厂地震台该仪器的安装,介绍了标定的实现过程,标定结果满足地壳形变观测仪器相关技术标准的要求。     

GPS观测与数值模拟揭示的滇西北地区地壳形变特征及主要断层运动变化

滇西北地区地质构造复杂,强震孕育背景显著.本文利用滇西北地区不同期次(1999～2007期、2013～2018期)GPS观测数据解算地壳应变率场,分析地壳应变率场的动态演化特征.以不同期次GPS观测数据作为边界约束,利用二维有限元接触计算,模拟给出滇西北主要断裂带运动学特征与应力积累速率的变化;并结合汶川、芦山等历史强震和近场跨断层观测等资料,探讨滇西北地区地壳变形特征及其变形机理.结果表明:滇西北地区现今地壳变形特征表现为近东西向的拉张和近南北向的挤压,同时还叠加了南西—北东向的剪切变形,地壳应变率场在不同时段经历了动态调整,但最大主压应变方向在两个时段未发生改变,为NNW向.汶川地震前,滇西北地区主要断裂带的运动速率、运动性质与现有地质、形变结果较为一致;汶川、芦山等地震后,部分断裂带的运动性质与受力状态发生变化,本文分析认为与汶川等远场强震及断裂带近场中强震的发生有关,这些地震对滇西北地区局部应力场产生一定的影响,是部分断层运动性质发生变化的原因之一.     

长白山天池火山监测工作进展

长白山天池火山是我国最具有潜在喷发危险的活火山。本文介绍了天池火山监测系统建设的基本情况，报道了近些年在火山地震监测、大地形变监测以及地球化学监测等方面的工作进展。     

地震与地震前兆数字化观测基础

本文介绍了数字观测中的模数转换、采样、量化和传输的基本原理并以地形变数字观测为例介绍了采样定理的应用