汶川大地震震后重力变化和形变的黏弹分层模拟

基于有限矩形位错理论及陈运泰等、JiChen等通过地震波反演的断层模型,结合研究区地壳——上地幔平均波速分层结构,利用PSGRN/PSCMP软件模拟计算了黏弹分层半空间中汶川地震（Ms8.0）产生的同震及其震后地表形变和重力变化,同时给出了震后形变和重力变化的年变化率．模拟结果表明,同震形变和重力变化显示出发震断层倾滑逆冲兼具右旋走滑综合特征;其变化主要发生于断层在地表的投影区附近,震后地表重力变化和形变量均不断增大,影响的范围也不断扩张;震后50a间近场年均形变量可达10mm,年均重力变化量可达2times;10-8m/s2,而远场年均形变量一般低于2mm,年均重力变化量一般低于0.4times;10-8m/s2;形变和重力变化在震后200a内变化较为显著,变化率逐渐减小,水平位移在400a后基本稳定不变,垂直位移、重力变化和大地水准面变化在800a后基本稳定不变．      

不同产状断层错动的地表重力变化和形变

根据点源位错引起的地表重力变化和形变的理论公式,应用数值算法求得半无限空间任意产状断层位错在地表的重力变化和形变．计算结果表明,产状和位错方式是决定断层的地表重力和形变效应的基本因素．铲式断层活动的地表重力和形变效应与矩形断层相比有显著差异．断层位错引起的重力变化、垂直形变、视垂直形变的图象特征相似．根据重力变化和形变的特殊图象特征,有可能从观测资料中提取断层活动引起的重力变化和形变信息,判识和估计发震断层的几何学和运动学特征．      

重力观测地震预测应用研究

通过强震震例阐述了重力观测在地震预测中的作用,分析了强震震间期与同震及震后重力场变化特征、区域重力场变化及其与强震活动的关系。强震前区域重力场出现大范围的有序性变化,震源区附近产生与地震孕育发生有关的局部重力异常区,并沿区域主要发震构造断裂带出现显著的重力变化梯度带;强震一般发生在重力变化高梯度带转弯附近或重力变化四象限分布特征中心附近;重力场动态变化图像能够较清晰地反映强震孕育、发展、调整过程的重力变化信息,并基于震例提出了强震震前重力变化的“场-源-带”基本模式。最后,提出我国重力监测预报发展中仍存在的问题,并对利用重力监测资料开展地震预测预报研究进行了展望。     

巴颜喀拉地块东部及邻区重力均衡与岩石圈有效弹性厚度

基于SIO(Scripps Institute of Oceanography)最新全球重力和高程模型,计算了巴颜喀拉地块东部及邻区的布格重力异常、均衡重力异常、岩石圈有效弹性厚度及荷载比.结合大地热流、地震速度结构、地震活动和断裂构造分布等,分析了地壳均衡状态和岩石圈有效弹性厚度、地质构造单元间的差异及与地震活动的相关性特征.研究结果表明,该区域布格重力变化范围约为-500～0mGal(1mGal=10~(-5)m·s~(-2),下同),在巴颜喀拉块体东部区域形成弧形重力梯度带,近年来的中强地震活动频发于该梯度带不同部位,应与其应力依次释放有关;均衡重力异常结果表明,其变化范围约为-80～+100mGal,且大部分区域处于±20mGal以内的被认为处于重力均衡的状态,重力非均衡(正或负)多出现于块体边界带附近,地震多发生在靠近块体边界的均衡重力异常(正或负,主要为正)区域内;巴颜喀拉地块东部及邻区岩石圈有效弹性厚度(T_e)为10～65km,不同构造单元之间T_e空间分布差异明显,较低的T_e值出现在龙门山构造带附近,T_e值为20km左右,岩石圈荷载加载比为0.5～0.8,表明现今的岩石圈挠曲状态主要由莫霍面加载形成.进一步分析表明,巴颜喀拉地块东部挤压增生与横向流动同时发生,是造成该区域地震发生与重力均衡异常高值重合、岩石圈有效弹性厚度和大地热流值较低的主要原因.本文获得的地壳均衡特征及岩石圈有效弹性强度结果,加深了对巴颜喀拉东部及邻区岩石圈构造演化过程的认识.     

姚安Ms6.0地震典型重力前兆孕震模型量化研究

基于闭锁剪力模式与地震位错理论,提出构造“等效位错”来描述地震的震前“闭锁剪力”,并建立震前地表重力变化与“等效位错”之间的定量化模型。考虑到粗差干扰,采用稳健-贝叶斯最小二乘方法对姚安M_S6.0地震的“等效位错”进行反演。结果表明,其孕震源为高倾角走滑型,“孕震矩”与USGS给出的矩震级接近,证明该方法可依据震前重力四象限图像对未来震源特性和孕震强度进行预测。     

局域Bjerhammar问题解算理论和断层位错引起的单层密度变化

为了利用大地测量数据解算地壳内部密度时变 ,并为研究地震孕育过程和地震前兆中物质密度时变信息提供理论依据 ,研究了局域 Bjerhammar球面单层密度时变问题的平面解算理论 ;给出了不同投影下 Bjerhammar球面单层密度时变及相关重力位场的严格解式 ;导出了局域 Bjerhammar问题解算理论的使用条件 ,即满足一定精度要求的门限 R和ψ0 的严格解析关系式 ;给出了不同 Bjerhammar平面上的 q*t 之间的关系式 ,并根据一般迭代解算 q*t 的收敛特性 ,提出了空间域的分步迭代算法和空间域、波数域 (二步 )混合算法 ,从理论上解决了解算局域单层密度时变的稳定问题 (当 R较小或 H较大时 )。然后以此为基础 ,研究了位错引起的单层密度变化 ,并给出了不同点位错、断层位错类型引起的单层密度变化的解析表达式和断层位错在不同深度或不同 Bjerhammar球上引起的单层密度变化图像。     

神农架断块西缘北北西向板桥断裂带新活动调查研究

北北西向上地壳板桥断裂带位于神农架三角形穹状断块西缘 ,长达 50 km,走向330°,倾向南西 ,倾角 45°～ 85°,具有左旋走滑的新构造运动特征 ,发育宽大的新构造强变形带和断层破碎带 ,切割第四纪断层堆积。其灰黑色断层岩粉年代鉴定值为1 4 C 2 970 0± 60 0 a和 1 890 0± 660a,显示了晚更新世末期的断层新活动。分段性研究将其评定为 6级潜在震源区。     

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。     

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三峡水库蓄水重力效应数值模拟

运用精密数值模拟算法。计算了三峡水库库首区不同蓄水高度的重力效应;对比分析了首次蓄水前后局部重力监测网观测到的重力异常与模拟计算结果。得出结论：三峡水库蓄水引起的重力效应非常明显．蓄水过程中的重力异常是多种效应的综合反映,其中蓄水本身的直接重力效应是主要的重力效应。