南北地震带中南段典型强震震前跨断层形变特征分析

基于南北地震带中南段18个不同震级的典型震例震前跨断层形变观测异常特征, 结合《中国震例》已有研究结果, 定性分析了各地震震前跨断层形变观测异常的类型和时、 空变化特征。 结果表明, 对于8.0级以下地震, 震前2~3年异常数量明显增多、 震前1~1年半左右异常达到峰值、 震前部分场地异常恢复的特征对区域强震预测在时间上具有一定的中期或短期前兆意义; 震前跨断层场地异常震中距和异常类型对强震震级具有一定的预测意义; 无论是跨断层异常类型、 空间分布, 还是异常的时间进程特征均与区域强震发生地点没有显著的统计关系。 汶川M_S8.0地震前出现趋势异常多、 中短期异常较少、 外围异常多和中心异常少的特征; 异常最早出现在7~8年前, 震前3年左右明显增加, 震前部分异常恢复; 异常以趋势异常和速度变化为主, 没有破年变异常。     

1999～2001年南北地震带GPS综合观测解的负位错模型

利用1999～2001年中国大陆GPS最优综合观测解资料,借助改进的负位错模型,研究南北地震带及其邻近区域活动块体与其边界断裂的构造变形特征,获取高应力应变积累的闭锁区段及可能与强震孕育有关的背景信息。分析表明：祁连山断裂带与海原断裂和日月山断裂交汇区、日月山断裂南段与拉脊山断裂、宗务隆山-西秦岭北缘断裂交汇部位;盐源-丽江地块及NE向延伸至川滇交界的安宁河、则木河断裂交汇区及其临近区域;鲜水河至安宁河断裂北段以及与龙门山断裂交汇部位、滇西南边界的永德龙陵-澜沧-勐遮断裂及其北段与怒江断裂交汇区域可能具有高应变能积累背景。而阿尔金断裂中段、海原断裂东段、库玛断裂东端、红河断裂中东段与元谋-绿汁江断裂及小江断裂的交汇区域也可能存在一定程度的应变积累背景。     

南北地震带北段近年地壳水平运动

采用中国地震局陆态网络数据,解算并对比南北地震带北段速度场、速度投影、基线时间序列。对比发现：①各点速度矢量呈顺时针旋转;②相对于鄂尔多斯块体,2011-2015年银川地堑各站（银川、盐池、中卫、海原等）沿NNW方向扩张;③祁连断裂表现为左旋剪切和逆冲挤压,2013年起闭锁加强;海原断裂表现为稳定的左旋和逆冲,2013年起剪切加速;六盘山断裂表现为持续并放缓的逆冲和较弱的右旋;西秦岭北缘断裂带西段呈高速且放缓的逆冲以及高速但低应变累积的左旋,东段保持高速稳定的左旋和持续逆冲。     

南北地震带地震转移图像与趋势预测

初步分析了中国中部南北地震带历史大震活动在不同时间尺度的整体转移图像。 南北地震带近500年来地震活动东侧强于西侧地区; 本世纪以来大震(M≥7.1)活动的主体地区呈现自北向南的整体转移过程; 本活跃期以来强震(M≥6.0)的集中区明显西移。 据此, 对该带大震趋势及危险地区进行了分析和讨论。     

南北地震带中南段断层现今活动

分析了南北地震带中南段流动形变资料,研究了断层现今活动的空间分布及特征。结果表明,红河断裂带、楚雄-通海断裂带及鲜水河断裂带活动水平最高,龙门山断裂带活动最弱;断层活动水平近年总体未见加剧或减缓。研究认为: 强震前区域断层活动加剧;断层突然错动引起的位移在地质资料显示的断层位移中占主要成分;近期南北地震带南段仍将保持近20年强震频发的态势,中段近年有发生6级地震的可能; 楚雄-通海断裂带中段及鲜水河断裂带两端,为值得注意的强震危险区。     

南北地震带区域形变异常特征与地震关系研究

利用南北地震带及附近地区20世纪70年代以来的区域水准网和90年代以来的GPS监测网资料, 结合地质构造和监测区发生的多次6级左右及以上震例, 分析了震前区域性形变场异常的基本特征。 进而根据资料支持程度, 分别以GPS、 区域水准观测位移为地表约束, 以“973”项目活动地块划分结果为地质依据, 进行非震负位错模型反演计算, 研究了数值模拟结果反映的活动块体和边界断裂构造变形状态与地震的关系。 在此基础上, 定性与定量相结合分析研究了强震前区域性水平、 垂直构造形变异常特征及可能的机理, 初步总结了基于区域水准、 GPS观测与数值模拟的强震前区域构造形变异常的一些判据。     

南北地震带近期地壳水平运动变化分析

对2009、2011及2013年3期陆态网络流动GPS观测资料进行了处理,获得了2009~2011及2011~2013年两个时间段南北地震带地壳水平运动速度图像。参考1999~2007年网络工程流动GPS速度场结果,分析了南北地震带近期地壳水平运动场与应变场变化特征,认为近期地壳运动变化受汶川地震震后影响较大。2013年芦山7.0级地震和岷县漳县6.6级地震是2008年汶川8.0级地震震后应力场调整触发的结果。     

GM模型在南北地震带中南段地区强地震序列预测中的应用

对南北地震带中南段地区M≥6．5强地震序列进行灰色系统GM模型的建模，从模型检测精度和结果看，模型的关联度R，后验差比值C，小误差概率P等有关指标都说明所建模型可靠，精确，因此灰色系统GM模型在南北地震带中南段地区强地震序列和预测中的应用是可行的。     

基于Love波相速度反演南北地震带地壳上地幔结构

收集了南北地震带区域地震台网中292个地震台站2008年1月至2011年3月期间的地震波形数据,由频时分析方法提取了Love波相速度频散曲线,经过反演得到了研究区内的Love波相速度分布.根据Love波纯路径频散,采用线性反演方法对0.25°×0.25°的网格点进行了一维S波速度结构反演,利用线性插值获取了南北地震带地区的三维S波速度结构.结果显示了松潘-甘孜地体和川滇菱形块体地区的下地壳具有明显的S波低速层分布,该异常分布特征支持解释青藏高原隆升及其地壳物质运移的下地壳流模型.在100至120 km深度上,川滇菱形块体西北部呈现较强的S波高速异常,这可能是印度岩石圈板块沿喜马拉雅东构造结下插至该区域所致,该区域下地壳的低速软弱物质与上地幔的高速强硬物质形成了鲜明对比,暗示了地壳和上地幔可能具有不同的构造运动和变形方式,这为该区域的壳幔动力学解耦提供了条件.     

南北地震带大地形变监测与大震预测问题思考

本文以南北地震带及其附近地区大地形变监测与地震预测实践为基础,简要总结回顾了利用大地形变进行强震预测研究的工作思路、方法和一些进展;进而结合2001年昆仑山口西8．1级、2008年四川汶川8．0级特大地震前区域地壳运动变形背景和已有的研究结果,分析和探讨了基于大地形变监测,并考虑地震构造的差异性来进一步提高大震预测的科...     

利用GPS数据研究南北地震带北段近期地壳水平形变特征

采用中国地震局"陆态网络"GPS基准站和流动站观测数据,利用MIT的开源软件GAMIT/GLOBK解算南北地震带北段(33°~42°N,97°~110°E),特别是六盘山地区、祁连地块、银川地堑1999年以来在欧亚框架下、以鄂尔多斯块体作为参考的GPS速度场。计算南北地震带北段5条断裂两侧50~350km范围内各站垂直/平行于断裂走向的速度投影,以及14个基准站18条基线2010年以来的长度时间序列,试图进一步估计关心区域的应力积累情况,探索断层闭锁段。结合地震活动性,认为南北地震带北段未来50年有发生M8地震的可能性;该段1900年以来的第4个M6、M7地震活跃期可能已经拉开序幕,未来2年有发生M7以上地震的可能性;祁连断裂带、海原断裂、西秦岭北缘地震带具备发生M6和M7地震的优先条件,尤其是海原断裂。     

近10年华北地壳水平运动的若干特征

根据近10年华北网高精度GPS复测资料、“中国地壳运动观测网络”GPS复测资料、山西断陷带的GPS资料等，分析了华北地区最近10年来地壳水平运动状态与演化，结果表明：①燕山构造带(张渤带)是华北地区水平应变最大的活动构造带，相邻块体的趋势性差异运动以燕山块体与华北平原块体之间为最大，约2mm／a(左旋)；②华北地区周边差异性水平运动最显著的特征为该区西界中北段(银川等活动构造带组成)呈右旋走滑活动，南段以压性活动状态为主，该区北界西段的阴山断陷带以拉张活动为主，其它各界带的差异活动均不太明显；③从整体上看，每个时段的结果均有所不同，这其中除了误差因素外，可能还包含着运动的非线性成分。与此同时，文中也给出了华北各个块体、边界带不同时段的相对运动和应变结果。     

全国主要构造区GPS水平运动负位错反演与应变积累特性

利用2009～2011年全国GPS水平运动速度场资料,借助负位错反演,寻找新疆、青藏块体东北缘、川滇、华北地区主要活动断裂能量积累闭锁段,研究其积累速率、闭锁深度、分区分段差异性,及与强震孕育—发生的可能关系。结果表明:(1)新疆天山地区应变积累速率最强,平均闭锁深度也最深,约20.9km。其次为川滇地区,平均深度约16.3km。青藏块体东北缘存在一定程度应变积累,平均深度约15.7km。华北地区应变积累最弱,平均深度约16.0km;(2)南天山西段、川滇交界东部、红河断裂中段至滇西、祁连山断裂带西段、西秦岭北缘断裂甘青交界段、晋冀蒙交界区近期能量积累相对显著。     

Characteristics of Horizontal Crustal Movement in the North China Region in the Last Decade

Based on high-precision data obtained in the past decade from GPS re-measurement in the North China Network, the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) and GPS measurement along the Shanxi graben zone, the status and evolution of horizontal crustal movement in the North China region are analyzed. The results show that (1) the Yanshan tectonic zone (Zhangjiakou-Bohai Sea zone)is an active one with the largest horizontal strain in the North China region; The largest tendency differential movement of adjacent blocks is seen between the Yanshan block and the North China plain block; about 2mm/a (left lateral) ; (2)The significant horizontal differential movement along the boundaries of the North China region is characterized by right-lateral strike-slip movement at the middle-north segment on its west boundary (composed of Yinchuan and other active tectonic zones) and compressive movement at the south segment; while the Yinshan rift zone located along the west segment on its north boundary is dominated by tensile movement. Other boundaries and zones have no obvious differential movement; (3) On the whole, measurements of each period differ from one another, which might result from the nonlinear movement component as well as from the error effect. In the paper, results of the relative movement and strain in different periods are given for different blocks and boundary zones.     

川滇地区地壳水平运动的弹性块体边界负位错模型与强震地点预测

利用川滇地区1991～1999年和1999～2001年GPS水平运动速度场成果,通过研究建立的块体弹性变形及其边界负位错部分锁定的复合作用模型反演,获取地壳水平运动反映的块体变形差异、边界断裂的高应变能积累部位和锁定能量强度,以及区域构造应变场的时空演化图像。在充分考虑区域构造和块体变形的前提下,研究与该区6级以上强震孕育及地点判定有关的背景性前兆的共性特征。     

2004年苏门答腊地震粘滞性松弛效应对华南地区地壳水平活动的影响

2004年苏门答腊地震后, 不同学者根据不同观测数据(地震波、 GPS), 得到了此次地震的断层滑动模型。 反演过程中使用半无限空间模型时, 无法利用远场观测数据进行约束, 势必影响远场形变的解释。 基于Hoechner等使用的断层几何模型和GPS同震位移数据, 本研究利用球体位错理论反演方法反演了2004年苏门答腊地震断层滑动模型, 得到的矩震级为9.24, 最大滑移量为30.4 m, 由于考虑了曲率的效应, 该模型在远场同震位移的计算结果与GPS数据吻合较好。 然后, 选取了2001—2004年和2004—2007年两期的GPS水平位移速度场, 研究2004年苏门答腊地震对华南地区地壳水平活动的影响, 从两期的GPS水平位移速度场差异可以看出地震后华南块体有向西南方向的运动趋势, 华南块体受到此次地震明显的震后影响。 最后, 基于反演得到的断层模型, 利用Tanaka等提出的粘弹性球体位错理论对华南块体两期GPS水平位移速度场差异进行模拟, 得到华南块体内部粘滞性系数为2×10¹⁹ Pa·s, 当考虑地幔粘滞性松弛效应后, 两期的速度场差异的均方根值由3.2 mm减少为1.9 mm。 可见在研究2004年前后中国大陆GPS水平位移速度场时, 若继续以华南块体为基准, 需考虑此次地震的地幔粘滞性松弛效应。     

南北地震带北段强震形变异常特征与预测指标研究

利用南北地震带北段及附近地区上世纪70年代以来的区域水准、跨断层短测线和90年代以来的GPS、流动重力等监测资料,结合地质构造和监测区发生的几次6级左右及以上震例,采用定性与定量相结合的方法分析研究了与地震有关的构造形变异常的基本特征及可能的机理,初步总结了基于这些不同尺度(类型)的构造形变异常进行强震中期预测的一些指标判据。     

山西带形变监测场地情况调查

对山西带跨断层短水准流动测量场地、定点台站跨断层水准场地和区域流动GPS场地及分布情况进行了调查、汇总和分析。调查了10个流动水准测量场地和4个定点台站水准测量场地,所跨断层绝大多数走向为北北东至北东向,多具有右旋正走滑活动性质,反映了山西带总体构造特征。同时发现,偶有近东西向断裂或北西向断裂与其互相切割,应该是容易造成应力集中的地方。整个山西带布有区域GPS观测点40个,每年正常观测1次的有39个,点距多为几公里到几十公里不等,在整个断层带上的分布比较均匀,并已积累了十几年的流动观测资料。结合地质资料和历史地震的活动特点,认为山西带再次孕育强震的可能性较大,这些多手段形变测量场地的布设情况、时间和空间上的相互联系及多年复测资料的积累对强震预测研究有重要价值。     

中国地壳运动观测网络的建设及应用

"中国地壳运动观测网络"是国家"九五"期间建设的重大科学工程,自1998年开始观测以来,获取了大量的地壳形变GPS观测资料和相对重力观测资料,为认知中国大陆地壳运动特征及其动力学机制提供了至关重要的基础资料和定量约束。"十一五"期间,国家将实施中国地壳运动观测网络的二期工程"中国大陆构造环境监测网络",对网络中观测站点的空间密度、观测方式和应用功能进行大幅度强化。本文扼要介绍了中国地壳运动观测网络一期工程的建设内容、运行现状和主要成果及二期工程的建设规划。中国地壳运动观测网络一、二期工程将为我国地震监测和地学研究提供一个具有国际先进水平的大地测量基础平台。