中国大陆强震孕育过程关联的地壳形变及孕震晚期逼近发震过程识别问题

基于地壳形变观测研究,概略回顾了中国大陆地壳形变时空动态特征及其与强震活动的关系、与强震孕育过程关联的多尺度地壳形变动态特征,以及震前各类形变异常信息提取方面的进展和认识。目前能给出明确时间尺度（10年和更短）强震预测的地壳形变有效依据仍不足,需有效识别孕震晚期强震源逼近发震的过程,推进中国大陆强震预测在较短时间尺度的进展。结合几次强震前全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)观测到的较显著的地壳形变转入非弹性变形状态的分析,讨论了在观测技术已取得显著进步条件下,逐步实现对孕震晚期强震源逼近发震过程有效识别的可能性及相关问题。     

对PCM编码式GPS站点布设模式的评价和改进

本文主要对PCM编码式的布设模式进行分析和改进,介绍PCM编码式和闭锁深度倍数式2种站点布设模式,然后在最小有效距离（MED）为6.31倍断层闭锁深度的情况下,通过精度评价方法对比2种布设模式的结果,发现二者相差不大。进一步研究MED的合理选择,结果表明,MED取20倍的闭锁深度比6.31倍的闭锁深度更为合理。在MED为20倍的情况下对比研究PCM编码式和常规闭锁深度倍数式布设模式的优劣,结果表明,PCM编码式的布设模式优于常规模式。将PCM编码式的布设模式应用于川滇地区的巧家-东川剖面进行检验,发现PCM编码式的结果优于目前站点分布得到的结果,说明合理的站点布设可得到精度更优的结果。本文研究对于断层形变监测中精确获取形变参数具有重要意义。     

针对断层变形GPS观测站点布设的合理性分析

正针对走滑断层震间变形,合理的GPS站点布设可准确反映断层形变状态。稀疏的站点不能完整的监测震间形变信息,密集的站点虽可以较好地监测震间形变信息,但意味着财力精力的巨大消耗,因此,合理的站点布设可以用最少的站点达到最优监测的目的。站点布设主要考虑远场的有效布设距离,以及站点布设的最小间隔。远场的有效布设距离与站点的布设间隔是影响监测结果的重要因素。其中远场布设距离利用断层变形宽度得到远场     

中国大陆活动地块边界带主要断层的强震震间晚期综合判定

由于中国大陆强震主要分布在活动地块边界带上,所以活动地块边界带主要断层成为我国大陆型强震研究的重要目标,各强震孕育阶段的判定是大陆型强震原地复发的动力学过程研究主要内容,而目标断层是否处于震间晚期也是强震时间预测的重要研究基础.虽然地震短临预测仍存在诸多科学难题,但最近20年来全球若干强震相关研究表明,如果放宽预测时间尺度的要求,有些方法也可用于强震震间晚期的判定.本文以中国大陆活动地块边界带的391条断层段为研究目标,利用地震地质的强震破裂空段、大地测量的断层运动闭锁段、地震活动的中小地震稀疏段、数值模拟的库仑应力增强显著段等方法,综合判定中国大陆活动地块边界带可能处于震间晚期的主要断层段.本文结果仅是初步结果,该结果的可靠程度有赖于监测条件,其科学性有赖于大陆型强震孕育发生动力学过程的认识水平,虽然本文尝试给出中国大陆活动地块边界带主要断层的震间晚期判定结果,但其结果可靠程度、精细程度等均存在巨大的改善空间.最后,从断层孕震阶段判定需求的角度,本文尝试给出大陆型震源物理模型的具体基础模型,期望起到抛砖引玉的作用,也期望更多地震学家关注大陆型强震的物理机制及其预测基础研究.

     

走滑断层地表位移动态演化特征研究

在经典走滑断层位移公式基础上引入时间变量, 研究断层运动中地表位移与时间的动态变化关系, 得到走滑断层地表位移时空动态演化公式。 当观测点处于断层近、 中场或者孕震阶段处于孕震中、 晚期时, 地表位移近似正比于时间对数函数。 得到以下结果: ① 走滑断层随时间的位移是不收敛的, 但发散速度十分缓慢。 ② 目前多数GPS水平方向的时间序列良好的线性特征为时间对数函数的局部线性近似。 ③ 在孕震中、 晚期的任意时刻, 断层近、 中场的地表任意一点的位移与其距断层的距离成正比, 即垂直于断层方向的地表位移曲线近似一条直线。 ④ 从震前的某个时刻开始计时, 震前距断层远的站点产生的位移比距断层近的站点产生的位移大; 震后距断层近的站点产生的位移比距断层远的站点产生的位移大。 走滑断层地表位移动态演化公式适用于断层的近中场, 孕震的中晚期, 可为断层地震危险性的判定提供理论支持。     

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。     

用调制解调技术降低地震数据采集器的漂移

地震数据采集是数字化地震观测的重要环节, 因为模拟数字转换器(A/D)是地震数据采集器的重要部件, A/D的技术水准在很大程度上决定了数据观测质量。 放大器及A/D的漂移和 1/f噪声是数据采集器漂移的主要来源, 对以低频信号观测为主要特征的地震观测有较大影响。 为降低其影响, 本文在算法上对此问题做了一些探讨, 在目前autozero技术上做出一些改进, 即用调制解调技术来降低1/f噪声对信号精度的影响, 并做了相应的算法模拟。 在此基础上, 对算法做了进一步改进, 利用高次谐波加权求和使输出信噪比得到一定程度的提高。 结果表明, 通过优化解调算法, 可以进一步提高信噪比约2 dB, 对试验电路获得的测试数据应用优化解调算法也证实了这一点。     

芦山“4·20”7.0级地震同震位移场考证及地表变形模式初探

针对2013年四川芦山7.0级地震震源机制与GPS同震位移场不完全一致的问题,利用高精度水平仪对LS05、LS06等6个GPS连续观测临时站观测墩进行了倾斜测量,对SCTQ墩面水准点高差进行了复测,并对该区域地表变形进行了调查。倾斜测量结果表明,LS06等5个站观测墩相对建站时均无明显倾斜。LS05站观测墩标的确相对建站时发生了倾斜,估计其倾斜量在0.4°～1.2°,倾斜方向以NW为主。无论该点倾斜发生于哪个时段,均不影响同震位移以S向运动为主的特征。对SCTQ基准站观测墩面水准测量结果表明,该站点观测墩非常稳定,未发生倾斜。野外地表调查表明,地壳挤压缩短变形特征较为明显,LS05测点周边确有SW向加速运动和剪切变形现象。综合分析认为,LS05、SCTQ和LS06等GPS测点表现出的左旋应变释放特征真实可靠。     

2008年汶川M_S8.0地震后GPS资料反映的龙门山断裂带南段地壳水平变形动态特征分析

本文对龙门山断裂带南段GPS位移时间序列进行了欧拉基准转换、最小二乘配置插值和滤波分析等数据后处理,并利用块体刚性-弹塑性运动-应变模型计算了龙门山南段各区域应变参数时间序列。结合各站点位移时间序列、速度场及各区域应变参数序列,分析发现2008年汶川MS8.0地震对龙门山南段的影响由西北至东南由大变小,引起最大变形速度达背景速度6倍,增强了隐伏断层对两侧地表影响的差异,使南段的地震危险性由北至南增加。根据龙门山南段的历史地震及构造背景,对各区域地震危险性进行了比较,发现东南侧危险性最大,历史应变的积累及汶川地震的加速影响导致了芦山地震的提前发生和破裂断层的左旋错动。汶川地震对较远的鲜水河断裂南段也有持续两年的应力微释放影响,但其远不及川滇块体的应力压缩作用。