球体位错理论在2011年日本强震中的应用研究

利用球体位错理论计算了2011年日本强震产生的远场同震位移与应变,并利用GPS远场数据修正了该强震的总地震矩。结果表明：1）利用球体位错理论计算得到的理论水平位移场显示,垂直于发震断层的广大区域同震位移较大,位移矢量总体都指向震中地区,震中距约5 000千米的地方亦产生了3 mm以上的同震水平位移。理论位移与远场GPS观测结果具有良好的一致性;2）比较两个独立断层模型对应的理论同震位移场发现,震源西部地区远场位移总体上只有1%～4%的微小差异,而东部广大海域的差异则达到同震信号的6%～15%,震中周围差异更大。该差异表明,相对于震源仅局域覆盖的日本本土GPS观测数据对2011年日本强震的断层滑动分布模型的约束能力有限;3）依据中国及邻区的远场GPS同震观测数据修正2011年日本强震的总地震矩,把该地震释放的总能量约束在(3.24～4.96)×10 ²² Nm,相应的矩震级为Mw8.97～9.10;4）2011年日本强震在华北地区产生的同震应变与该区的长期应力变化背景场大体相反,表明该强震使华北地区的地壳产生了松弛效应。     

GPS连续观测站基线与地震危险性分析

根据中国地壳运动观测网络基准站1999—2009年的资料,文中应用小波方法对中国大陆的有关GPS基线时间序列进行了分离,通过对各个频段小波分解结果的分类分析,我们获得如下看法:①在2001年昆仑山口西Ms8.1级与2008年汶川Ms8.0级强震前,部分GPS基线小波分解中低频段(A8,D8,D7,D6,D5)在数月至1年以上的时间内发生较明显的变化,说明浅源大地震的孕育发生与大区域构造活动增强相关;②与北京十三陵(BJSH)相连的BJSH-YANC,BJSH-JIXN,BJSH-TAIN,HLAR-BJSH,CHUN-BJSH基线近期都存在一定程度的异常,显示北京周围地区压性活动增强,首都圈地区2006—2008年大面积垂直形变结果也反映该地区存在一定的异常。目前尚无足够的证据证明这种形变异常变化是否与汶川地震有关。但也许提示2008年华北北部地区的构造活动已从常态活动开始转向异态活动,有可能是强震孕育的信号,应给予密切跟踪研究。     

具有脆性形变和蠕动变形的复合单断层系模型中的应力、滑动与地震

对弹性半空间中的几个含有不连续断层系的三维弹性连续介质模型，在沿单元垂直走滑断层发生的滑动过程进行了数值模拟，模型的几何形状和所使用的边界条件大致与圣安德烈斯断层中部的情形相符合，数值模拟综合考虑了脆性形变和蠕动变形，断层带的总形变率为蠕变和摩擦滑动率之和。脆性断层的性质由破裂段（数值单元）的不同地震应力降的分布来给定。所假设的分布描述了两种理想化的情形，它们分别对应于不同断层滑动的极限状态：（1）以大尺度范围为特征的强无序状态，表示不成熟的断层带及扩展空间域。（2）相对有序的状态，以小尺度范围为特征，表示成熟的完全滑动断层。假定断层的蠕变特性在所有的情形中都相同。并且是用蠕滑速率与应力的幂次律关系来刻画的。利用这种脆性蠕变过程和模型参数可以得到一个在12．5km深度含有“脆性－延性”过渡带的应力－深度剖面，以及一个在1857年地震破裂西北65km处存在有“脆性－蠕变”过渡带的沿走向的应力剖面。模拟的震源空间分布在统计意义上与观测数据相类似，结果表明，断层强烈不均匀性的特征尺度范围会在断层系统的地球地震响应中显著表现出来，若尺度范围小，则会使震级－频率分布接近于特征地震分布，在时间上会层致如地震空区说所预言的大地震的准周期分布，而大尺度范围的地震活动性符合古登堡－里克特的震级－频度关系以及大地震的随机或是成簇的时间分布特征。数值模拟的结果表明，各种形式的震级－频度关系以及地震时间分布的统计特征都可以通过表征断层带不均匀性的尺度范围统一起来，这可以通过借助一个给定的断层带或是岩石层的结构特征给出一个清晰的物理解释，并且得到地震及断层观测资料的支持。在一些模拟中，小地震的震级－频度关系曲线明显低于自的古登堡－里克特关系曲线。这说明在构造加载过程中，小地震通过平滑应力的长波成分，为大地震的发生创造了条件。这一过程是通过与小地震的大量断裂有关的短波应力的消失过程来完成的，大地震的大尺度破裂的发生正好导致与上述长，短波应力的平滑与消失变化相反的过程。     

形变大地测量学的进展、问题与地震预报

简要概括了形变大地测量学的革命性进展，研讨了它的科学特色、功能和定义以及对地球科学和防灾减灾的推动。形变大地测量学有助于从根本上击破多年来制约地震预报的“瓶颈”，但也存在不少急待解决的问题。着重研讨了在21世纪前10年，形变大地测量学如何依托多年的学科积累并充分受益于人造卫星和数字化等新技术，开展创新性研究和试验以推进地震预报。为此，对当前的研究工作提出了12条科学技术途径。最后对学科名称提出了建议。     

由PREM地球模型计算的洛夫数

本文选取迄今为止最完善的地球模型ＰＲＥＭ,利用它所定义的地球内部基本间断面及所给物质密度的弹性等参数分布,通过求解弹性地幔运动方程,得到形变位移矢量,由此计算出二阶洛夫数。本文的理论值与观测结果符合良好。     

基于ITRF2005框架的南美板块运动及形变分析

本文通过利用ITRF2005框架速度场以及IGS参考站近两年观测数据解算所得速度场对南美板块的运动及形变特征进行分析。结果表明,南美板块整体以约12.4mm/a的速率向北西方向运动,其欧拉矢量参数与NNR-NULVEL1A模型基本一致。形变特征表现为中南部区域西缘因纳兹卡板块俯冲向东凹陷,东侧受大西洋中脊海底扩张推力向西运动,东西向的挤压使其约以22mm/a的速度收缩并阻碍其北向运动。板块南端则受南极洲板块挤压向北西运动。     

利用常熟地震台同场地形变仪记录检测对比地球自由振荡信号

利用常熟地震台同场地观测的洞体应变仪、体应变仪、水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪记录数据,采用小波变换与功率谱密度估计方法,检测2011年3月11日日本9.0级大地震激发的地球自由振荡信号,其中检测到47个球型基频振型（₀S₃—₀S₄₉）、15个环型基频振型（₀T₅—0T₂₅）以及部分球型谐频振型,与地球初步参考模型（PREM）理论频率值基本符合,表明检测结果较好。对比结果显示：水管倾斜仪检测球型振荡振型能力最强,垂直摆倾斜仪检测环型振荡振型能力最强;体应变仪可检测到清晰的环型基频振型,且信噪比较高;倾斜仪对自由振荡信号的检测能力优于应变仪。     

慢滑移及相关脉动和慢地震研究的历史和现状

观测表明,慢滑移事件通常发生在活动断裂带内,为发震层之下的短暂滑移,能够造成地表的瞬态运动。与慢滑移密切相关的慢地震能够发射出频率在一定范围内的脉动信号,但不造成灾害性事件。慢滑移和慢地震很可能是断裂带上形变能释放的基本方式,其观测有可能为人们更深入地了解断裂带的动力学过程提供基础和依据。本文重点介绍近10年来关于慢地震和慢滑移事件的研究历史和现状。目前对慢滑移引发的地表形变和慢地震发射的脉动信号特征有了深入细致的研究,开展了对慢滑移的数值模拟和慢地震定位的研究;但对慢地震和慢滑移发生的位置、两者的关系以及物理机制等方面还存在很多争论和问题。     

中国区域GPS站海潮负荷形变特征分析

讨论5个全球海洋潮汐模型NAO99b、FES2004、GOT4.7、TPXO7.2和EOT11a在中国区域的差异性和适用性,并基于这些全球海潮模型和高分辨率区域海潮模型,分析中国区域GPS站海潮负荷形变特征。采用GIPSY软件对中国区域GPS站长时间观测数据进行处理,分析高精度区域海洋潮汐模型对中国沿海GPS站高精度位置时间序列的影响。分析表明,加入区域海洋潮汐负荷形变后,对GPS时间序列垂向的影响最大可达5.01 mm,可能会引起GPS时间序列中包含15 d和173 d 的虚假周期信号。