川滇地区主要活动断裂运动特征及地震危险性分析

利用1980~2019年跨断层形变资料,基于断层三维运动模型和改进的灰色关联度方法研究川滇地区主要活动断裂的运动特征及地震危险性。结果表明：1）鲜水河断裂带总体呈左旋拉张运动,并具有明显的分段差异性运动特征;则木河断裂带具有正-逆断阶段性变化特征;滇南和滇西北主要表现为拉张运动。2）断层三维累积活动量与改进的灰色关联度综合指标对断裂附近6级以上地震均具有明显的震前异常及震后趋势转折变化,可能与断裂附近强震孕育-发生、同震及震后调整等影响有关。3）通过分析跨断层综合指标可知,川滇地区需重点关注鲜水河断裂带南东段、则木河断裂带及滇南地区。     

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。     

重力数据反演鲜水河断裂三维滑动速率

分别将粒子群算法、遗传算法、蒙特卡洛法与位错理论模型相结合,利用已知纯走滑单断层参数正演模拟出的重力变化数据,对单断层三维滑动速率进行反演计算,分析并选取最优的非线性算法。利用2013-09~2014-09和2014-09 ~2015-04两期地面重力数据反演鲜水河断裂三维滑动速率,结果显示：1）粒子群算法相对于遗传算法、蒙特卡洛法收敛性较好、稳定性强、精确度高;2）鲜水河断裂带具有明显的分段差异性且不同段处滑动速率大小不同,该断裂以左旋走滑为主,整体呈逆冲断层,局部兼有挤压;3）2014-09~2015-04地面重力数据反演鲜水河断裂断层走滑、倾滑参数大于2013-09~2014-09重力数据反演结果,这可能与2014-11-22康定6.3级地震有一定关系。     

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。     

基于InSAR的广义海原断裂带中东段现今深部运动特征

以InSAR技术获取的高空间分辨率震间形变速率场作为约束,利用最速下降程序包（SDM,steepest descent method）反演了广义海原断裂带中东段（毛毛山断裂、老虎山断裂、狭义海原断裂）断层面上整体的震间滑动速率空间分布。结合区域历史强震和现今中小地震活动情况,分析讨论断层面上的现今应力积累状态和活动特征。结果表明,广义海原断裂带中东段以左旋走滑运动为主,由东至西各段的最大滑动速率依次为3.5 mm/a、2.3 mm/a及3.4 mm/a,分别位于18~24 km、18~21 km及15~21 km深处;毛毛山断裂闭锁深度约为9 km,存在一定的应力积累,具备强震发生背景;老虎山断裂深部存在无震滑移,未来发生强震的可能性不大;狭义海原断裂活动存在分段差异,东、西两段断层滑移较明显,中段断层滑动速率较小(最大速率约为1.5 mm/a）,应在日常震情跟踪工作中予以关注。     

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。     

龙门山断裂带三维滑动速率反演及其分段性研究

基于负位错模型,结合粒子群算法反演龙门山中央断裂段的三维滑动速率。反演结果表明,龙门山断裂带的现今构造运动整体而言为右旋逆冲断层,滑动速率较小,其运动特征具有显著的分段性。断裂带南段以逆冲为主,兼有左旋特征;在向北延展过程中逐渐转化为右旋走滑,且走滑分量逐渐加大;龙门山断裂带南北两端具有挤压特征,其中段显示一定的拉张。由此推断,龙门山断裂带现今构造活动,在青藏块体整体移动的影响下,还与其区域应力场和内部地壳结构有关。基于负位错模型,结合粒子群算法反演龙门山中央断裂段的三维滑动速率。反演结果表明,龙门山断裂带的现今构造运动整体而言为右旋逆冲断层,滑动速率较小,其运动特征具有显著的分段性。断裂带南段以逆冲为主,兼有左旋特征;在向北延展过程中逐渐转化为右旋走滑,且走滑分量逐渐加大;龙门山断裂带南北两端具有挤压特征,其中段显示一定的拉张。由此推断,龙门山断裂带现今构造活动,在青藏块体整体移动的影响下,还与其区域应力场和内部地壳结构有关。     

龙门山断裂带的性质与活动性研究

沿龙门山构造带两侧，在9个100～500m深的钻孔中进行了水压致裂地应力测量，获得了断裂带两侧地表浅部构造应力的大小、方向和分布特征。据这些实测的应力资料，用库仑摩擦滑动准则分段研究了断裂带的性质和活动性。结果表明：试验得到的摩擦强度(0．6～1．0)似乎适用于浅部断层构造，地壳浅部地应力的大小和方向与断裂的性质及活动性密切相关，应力状态与断裂带的逆冲性质相一致；在断裂带东段的广元地区．中段的平武、汶川和茂县地区，实测的最大水平主应力值达不到逆断层活动要求的临界状态；而西段与鲜水河断裂带、南北向构造带复合部位的二郎山地区，现今构造应力状态比较复杂．实测的最大水平主应力值满足逆断层活动要求的临界状态。     

利用向-位错组合模型研究龙门山断裂带的三维运动

提出描述断层滑动和转动的向-位错组合模型。利用实测的2008年汶川大地震GPS同震数据,基于向-位错组合模型,采用粒子群算法反演了主破裂带的三维滑动和转动,并将滑动结果与前人成果进行对比,最后由正演计算进一步验证反演结果的可靠性。理论分析和模型计算结果表明：1) 震源破裂的主要特征是逆冲兼右旋走滑;2) 龙门山断裂的滑动和转动有明显的分段性特征;3) 汶川地震的地震矩为7.069×1020 Nm,矩震级为7.899。向-位错组合模型反演结果与前人成果保持了很好的一致性。     

基于InSAR约束的2022年泸定MW6.6地震同震滑动分布及库仑应力变化

基于Sentinel-1A升降轨影像数据,利用D-InSAR获取2022-09-05泸定地震视线向同震形变场。首先利用贝叶斯方法搜索断层的先验几何参数,利用非负最小二乘原理反演断层精细滑动分布,然后根据断层滑动分布参数计算震中附近库仑应力变化,最后利用震间GPS速度场数据计算发震区震间应变场。结果表明：1)泸定地震的同震形变场沿视线向的最大形变量为15 cm; 2)泸定地震是一次典型的左旋走滑型地震,断层走向为NNW-SSE,约167°,沿走向破裂约为55 km,倾角约74°,断裂深度主要为0～17 km,最大滑动量约为1.12 m,对应深度为1 km,释放的总地震矩为1.02×10¹⁹ Nm,对应矩震级为M_W6.64;3)鲜水河断裂带南东段、安宁河断裂带北段和玉龙希断裂中北段处于应力加载状态,未来发生地震的可能性较大;4)震源区位于拉张应变和挤压应变的转换区域,该应变转换区可能与多个不同活动块体在该地区的交会有关。     

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利用GPS观测分析青藏高原东缘应变特征

根据青藏高原东缘2004~2007年的GPS观测资料,通过多面函数法建立青藏高原东缘地壳水平运动速度场模型,给出球面坐标系下的视应变场。对照该区同期发生的地震活动,讨论了水平运动、应变场空间分布与强震和区域构造变形的关系。结果表明,松潘块体东西向地壳缩短显著,川滇块体以左旋剪切变形和顺时针转动为主。地应变特征表明,2008年汶川地震前龙门山地区为面应变能次高值区,呈面压特性,应变快速积累,龙门山断裂带中段震前处于闭锁状态。鲜水河断裂带西段南北地壳呈北东-南西向挤压缩短,东段两侧呈北西-南东向压缩。川滇菱形块体为应变能和面应变率梯度高值区,金沙江西部的应变能次高值区与羌塘块体的构造应力作用有关。     

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用激光测距小网的观测资料研究鲜水河断裂带的活动特征

利用跨鲜水河断裂带的两个激光测距小网 1985～ 1997年的重复观测资料 ,分析研究了鲜水河断裂带的活动特征。通过对观测资料的数据处理 ,获得了测区较客观的位移场和应变场。形变分析结果表明 ,鲜水河断裂带北段处于蠕动状态 ,南段则处于应变积累的闭锁状态。     

川滇地区断层形变模型与应变积累分析

用改进的断层形变模型和GPS资料对川滇地区主要断层的地表水平滑动(沿断层走向)和沿断层方向的应变进行了计算。结果显示小江断裂的中南段和楚雄断裂的东南段锁定程度较高,其它分段锁定程度偏低;沿断层方向应变积累的高值区为鲜水河的炉霍段、乾宁至色哈拉、雅拉河段,小江断裂北段与则木河断裂的交会处、东川南侧及小江断裂南段的宜良一带;鲜水河断裂及小江断裂北段下盘的应变值、应变梯度均高于上盘,而小江断裂中南段上下盘没有明显的差异;红河断裂应变水平偏低;楚雄断裂其应变的高梯度带集中在东南段小江断裂附近。     

川滇菱形块体东边界现今应变积累特征及强震危险性

基于川滇地区2013~2018年GNSS速度场结果,解算区域地表应变率场,分析川滇菱形块体东边界现今地表应变特征,反演其断层闭锁程度和滑动亏损分布,并重点分析芦山地震后该区域的深部应变积累程度。结合已有历史地震破裂及断层库仑应力结果,综合分析芦山地震后川滇菱形块体东边界不同段的强震危险性。结果表明,川滇菱形块体东边界现今呈现出明显的左旋应变积累特征,三岔口地区剪切应变积累速率最大,最大量值为3.5×10^-8/a;同时,川滇菱形块体东边界还表现出NS-NE向的拉张和近EW-NW向的挤压变形,康定-石棉段EW向挤压应变率最高,为-3×10^-8/a;安宁河-则木河断裂带EW向挤压应变率为-2×10^-8/a ~ -3×10^-8/a,而小江断裂带由北至南挤压变形逐渐减缓,东川以南转为拉张变形;断层闭锁反演结果与GNSS应变率结果具有较好的一致性,同样反映出川滇菱形块体东边界左旋剪切应变兼局部挤压或拉张的应变积累特征。综合分析认为,鲜水河断裂带道孚-八美段、康定以南的磨西至安宁河断裂带及小江断裂带的巧家-东川段、宜良-建水段具有较高的闭锁程度和左旋滑动亏损速率,是强震危险性较高的段落。