中国活动构造研究的进展与展望

在简要介绍中国活动构造基本特征的基础上,分析了21世纪以来中国大陆7级以上大地震活动出现的2个新特点：一是大地震主要沿青藏地块区的巴颜喀拉活动地块边界断裂带丛集发生;二是在活动盆地内部或盆山交界地带发生了多次逆断裂–褶皱型地震。面对新的地震活动特点以及工程建设和社会公众对防灾减灾的新需求,分析了活动构造研究中的一些关键环节或研究薄弱领域,探讨了进一步加强相关研究的发展方向和技术途径。一是要注重活动构造研究自身的理论提升与应用实践,包括活动断裂几何学的精细研究,注重断裂活动习性与破裂分段性相结合的运动学研究,切实加强古地震探槽和断错微地貌的互补性研究,更为重要的是应切实加强活动构造研究与构造地貌、地球物理勘探、地壳形变、地震学等相关学科的交叉融合与应用实践。二是强化区域活动构造研究与大震丛集迁移规律和动力学机制的认识,提升对活动块体及其边界断裂带强震构造活动的整体认识。认真梳理和分析我国各活动地块区发生丛集地震各自的孕震构造环境和发震机制,综合历史地震和古地震详细研究结果,识别可能存在地震丛集活动的活动构造带或地震构造区,为巴颜喀拉活动块体大地震主体活动区结束之后可能的迁移地区将面对的大震灾害风险做好科技支撑。三是关注逆断裂–褶皱型地震构造研究等薄弱环节。除采用传统的活动构造研究技术之外,应结合构造地貌学开展地表地貌变形特征研究,以及开展深部地震构造探测和地震学研究等,以获取其深部结构构造特征,综合分析其深浅构造关系、构建变形模式和讨论发震机制等。重点关注上述关键技术环节和未来发展趋势,为活动构造深入研究和防灾减灾提供参考依据。

     

京津唐地区深部挤压带特征及其与地震的关系

京津唐地区的深部挤压带轴线沿宁河、香河、昌平一线呈南东—北西走向,在通过该带的北东向Ｍ和Ｃ面上均有一向北西弯曲的弧形。地壳下部和上地幔顶部层位呈透镜状增厚,浅部的北东向断裂也向北西弯曲。应力测量表明现今该带的应力场为向北西挤压。深部挤压作用是由渤海底部的扩张所产生的。该挤压带控制着地震的发生,特别其北东侧是一个强地震区     

1911年红海湾6级地震前珠江三角洲及其邻区的区域构造应力场

本文包括：（１）通过拟合区内断层错动方式确定区域边界上作用的远场构造应力;（２）根据发震前震中所在断层段要进入塑性状态,确定１９１１年红海湾地震前区内构造应力场．两个应力场均采用正交设计法与弹塑性有限元方法快捷地得到．结果表明：该区远场最大主压应力σ３的方向为Ｎ６８°Ｗ,σ３＝－２００ＭＰａ,最小主压应力σ１＝－８０ＭＰａ;算得的红海湾地震前区内应力场的特点是除滨海断裂的红海湾段已进入屈服状态外,其余断裂均处于弹性状态．     

基于CPU-GPU异构并行的复杂场地近断层地震动谱元法模拟

我国大量城镇位于沉积盆地,沉积盆地对地震动具有显著的幅值放大和持时增长效应,同时沉积盆地与建筑群间的动力相互作用将导致地震动空间重分布。针对此问题,本文提出了一种考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法：首先,以剪切层模型、弯剪耦合模型等简化力学模型模拟建筑结构,计算建筑群-沉积盆地动力相互作用,获得建筑群的基础顶面地震动;然后,基于精细化有限元模型分析典型单体建筑的地震易损性;最后,结合所求建筑群基础顶面地震动、易损性曲线进行建筑群震害评估。结果表明：采用简化力学模型、精细化有限元模型模拟建筑结构时,上部建筑对基础顶面地震动的影响具有等效性,因此所建方法适用于考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估;建筑群-沉积盆地动力相互作用主要导致盆地内地表地震动峰值降低,但局部位置会在盆地效应基础上产生附加放大效应;建筑群-沉积盆地动力相互作用导致不同地表点地震动加速度反应谱峰值相差3倍,同时放大邻近建筑出现相同等级震害的概率差异,所分析算例中,在是否考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的情况下,邻近四栋相同框架结构发生中等损坏的概率范围分别为66%—92%和87%—93%,此结果与实际震害中建筑结构交替破坏的现象一致。

     

强震作用下陡倾顺层岩质边坡失稳机制研究

安县茶坪乡冷浸沟陡倾顺层岩质边坡在\     

低纬度环球带和环太平洋带大地震的幕式活动分析

统计分析低纬度环球带(E带)和环太平洋带(P带)在1900～2008年间MW≥7.5地震的时空分布,进一步证实两者本身和两者之间都存在15～18年的幕式交替活动. 将这两大地震带分别划分为5个地震区,发现这些分区地震幕式活动互不相同, 但E带各区奇数幕与偶数幕年均地震数之比OER均大于1.58, 而P带各区的OER均小于0.93, 显示出前者以奇数幕活跃为特征, 后者以偶数幕活跃为特征. 对这些地震区的组合分析进一步证明,从幕式活动的共性看, 中太平洋地区宜纳入E带. 本文推论:低纬度环球带是另一条全球尺度地震带;大地震幕式活动的成因应归因于板块运动有几十年时间尺度的非平稳幕式运动;未来5～8年, E带的大地震还会比P带多.     

强震前的“加速矩释放”（AMR）现象：对一个有争议的地震前兆的回溯性震例研究

近年来,国际上对于强震前的加速矩释放（AMR）现象是否可作为一种可靠的、带有普遍性的地震前兆现象争议较大.本文以2008年3月21日新疆于田MS7.3地震为例,试图从前兆存在的客观性和与地震发生的物理相关性两方面考察本次地震前的AMR现象.用“破裂时间分析”方程中的幂指数m作为描述震前加速矩释放“程度”的参量,在时间-空间-地震序列截止震级组成的三维参数空间（T,R,Mc）内考察AMR现象存在的客观性.考虑了多种因素对m（T, R, Mc）分布图像可能的影响,其中,余震是否删除和Mc对计算影响不大,但ML6.0以上“干扰”事件的影响则较大.结果表明,于田地震前的确存在AMR现象,但得到的m（T, R, Mc）分布图像较为复杂,可观测到两个明显的AMR集中分布区.此外,在以实际震中为圆心的多个圆形区域内,使用固定时间窗向实际发震时刻滑动逼近,可观测到m值逐渐减小,即加速特征逐渐明显的过程.对震前矩释放程度m值的时-空扫描结果显示,出现AMR现象的空间区域与震中位置似有较好的对应,但其时-空演化图像与滑动时-空窗的选取有关.这表明,本次MS7.3地震前的确存在AMR现象,并与其孕震过程在物理上相关.但本文仅是一个震例的研究,无法给出具有统计显著性的结论,此外,用AMR来约束地震发生的时间看来是困难的.     

基于BSWT-DDTFA方法的地球天然脉冲电磁场震前信号时频分析研究

地球天然脉冲电磁场（ENPEMF）信号,可理解为地球天然变化磁场的瞬间扰动,携带了大量有用的地质构造及其动力学信息.研究ENPEMF信号所蕴含的时间-频率联合分布特点,有利于深入了解目标对象的地球物理现象及其地质动力学原理.本文针对ENPEMF信号的非平稳特点,在数据驱动时频分析方法（DDTFA）的基础上提出了基于二值化同步压缩小波变换的改进算法（BSWT-DDTFA）.该算法可以实现数据驱动初始相位自动赋值的功能,具有自适应性.实验仿真和实际数据均证明了该改进算法不仅能够得到较为精确的频率曲线和更加清晰的时频分布,而且具有较强的抗噪声能力.以2013年芦山M_S7.0地震为例,利用BSWT-DDTFA方法提取ENPEMF信号的时频特性,结果表明ENPEMF信号的时间-频率-幅度分布在震前有明显的异常特征.

     

历史大地震断层滑动模型的建立及其对同震数值计算的影响——以1920年宁夏海原MS8.5大地震为例

大地震的发生会引起区域位移场和应力场发生变化,进而改变区域内及临近断层的应力状态和地震活动性.目前,研究学者可据已有的断层滑动模型来计算分析大地震同震应力变化,同时采用库仑应力触发理论来进一步分析震后余震分布和断层危险性.然而,历史上曾经发生过不少大地震,例如,1920年的海原M_S8.5大地震,是全球范围内少见的特大地震之一.局限于无确切的地震台站地震波等资料,前人在研究历史地震的影响时往往给出一些简单的断层滑动模型,将断层面上错动量视为均匀分布.为更准确地了解历史地震对后续地震的影响,基于前人研究和一般地震滑动形态分布规律及地震反射剖面等资料,以海原M_S8.5大地震为例,探讨了如何建立海原大地震断层滑动模型,并分别搭建了简单断层滑动模型和复杂断层滑动模型的全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型.通过对海原M_S8.5地震的同震位移场和应力场的计算,发现采用复杂断层滑动模型比简单断层滑动模型地表位错分布更切合实际.同时,进一步计算和分析了此次大地震对青藏高原东北缘近100年历史地震和周围断层的应力触发作用,得出断层滑动模型对同震计算结果的影响集中在发震断层附近而对远场影响较小.

     

利用Terra和Aqua卫星地表温度探索汶川地震同震热响应

如何从卫星热红外遥感影像中提取出可靠的、能够验证的、与构造活动有关的热信息,是利用热红外信息研究构造现今活动亟待完善的问题之一.从信息提取的角度看,地震前后所对应的物理变化最为强烈,同震热响应可能是利用热信息探索现今构造活动潜在的突破点.本文以MODIS/Terra和MODIS/Aqua两颗卫星的地表温度为基础,探索汶川地震同震热响应.首先,去除了由地形等静态因素和太阳年周期组成的稳定背景;其次,去除大气环流的影响,获得由本地因素产生的原地温度场.最后,在原地温度场中,发现了汶川地震的同震温度响应.经过检验,上述温度响应的空间展布形态与发震断层的活动方式产生的力学效应吻合.从应力变化与温度响应的关系看,本文相当于借助热信息获得了汶川地震同震拉张或卸载区的空间展布情况.