中国大陆强震发生前地震活动增强统计特征分析

依据《中国震例》(1966—2017年)对1966年以来中国大陆东部M_(S)>6.0、西部M_(S)>7.0强震前地震活动增强的异常现象特征进行了系统的梳理,并试图总结不同活动构造地块周缘强震前地震活动增强的异常时空演化特征。结果显示:①我国大陆大震前普遍存在地震活动增强现象,33个震例中有21个震例存在震前地震活动增强异常,占比达64%;②西部地区大多数震例的地震活动增强空间范围表现为中间尺度或构造尺度,且主震震级越大,越有可能出现大范围的地震活动增强;③西部地区出现中强地震活动增强的概率高于东部地区,前兆地震活动增强的平均震级较大,发生大震(M>7.0)的概率增大;④西部地区地震活动增强的时间尺度与震级成正比,而东部地区随着震级增大,更可能出现中期到中短期的地震活动增强异常;⑤多数西部地区震例在震前出现不同时间尺度的地震活动增强叠加的现象;⑥川滇菱形地块的强震前均出现了中长期尺度的地震条带交会现象、不同空间尺度的地震空区以及中短期尺度的中小震活动增强现象,并且对大震地点有较好的指示意义。巴颜喀拉东边界与北、西及南边界大震前存在显著的不同地震活动增强特征,震前未出现中强地震围空的现象。

基于GPS数据分析巴颜喀拉块体边界强震活动特征

基于巴颜喀拉块体边界大地震序列,运用多弹簧滑块系统理论分析未来各边界断裂发生强震的可能时间;基于1991—2016年中国大陆GPS水平速度场数据,采用均匀弹性块体模型计算了巴颜喀拉块体各边界断裂带的长期活动特征,并以此作为参考背景,计算了1999—2007、2009—2013、2013—2015、2015—2017、2017—2020年各边界断裂带的活动性质及时空演化特征,同时结合1995年以来发生在各边界断裂带上的M≥7.0地震震源机制解综合分析强震活动与块体运动的关系。结果表明:1995年以来发生在块体各边界断裂带上的M≥7.0地震震源机制与块体边界的运动特征一致,这一系列地震可能是由巴颜喀拉块体向E—SE向运动增强所致。综合块体边界大震序列与块体相对运动结果认为,未来十年,甘孜—玉树断裂、龙门山断裂南段、东昆仑断裂带东段存在发生M≥7.0地震的可能。

2022年泸定M_(S)6.8地震震前区域变形背景及同震形变特征

文中利用Sentinel-1 SAR影像获取了2022年泸定6.8级地震的震间形变场(2014—2020年)和同震形变场,估算了泸定地震的震间断层滑动速率、闭锁深度和同震滑动分布,分析了此次地震对周边断裂的影响,并进一步探讨泸定地震的发震构造和磨西断裂及其周边断裂的未来地震发生趋势。震间InSAR形变场及InSAR和GNSS融合的三维形变场结果显示了2022年泸定地震发震断层的长期滑动特征,滑动速率为(5.9±1.8)mm/a,主要表现为剪切变形明显且应变集中的特征,震前磨西断裂存在明显闭锁,具有强震发生背景。同震滑动分布反演结果表明,此次泸定地震是以左旋走滑为主的高倾角走滑地震,最大滑动量可达1.71m,最大滑动位于10km深处。基于文中获得的同震滑动分布计算了同震位错效应引起的断层面上的库仑应力变化,结果显示磨西断裂南段的地震破裂段形成应力影区,而在此次地震中未破裂的北段的库仑应力显著升高,同时,折多塘断裂南东部分、安宁河断裂带石棉—冕宁段北西部分、大凉山断裂竹马段南东部分和公益海段南东部分的断层面库仑应力显著增加。2022年泸定地震的发震构造为鲜水河断裂带的磨西断裂,此次泸定地震的发生并没有完全降低鲜水河断裂带的地震风险,仍需重点关注磨西断裂未破裂段及其周边具有大地震发生背景的强震破裂空段。

2013年岷县漳县M_(S)6.6地震和2017年九寨沟M_(S)7.0地震震前地球物理观测异常空间分布机理分析

对甘东南地区2013年岷县漳县M_(S)6.6地震和2017年九寨沟M_(S)7.0地震震前地球物理观测异常特征进行总结梳理。根据活动构造单元对地球物理观测台站进行区域划分,统计了相关构造单元上异常的数量和百分比,以及不同学科震前异常数量、百分比、异常持续时间等特征,并对异常的空间分布和机理进行分析,讨论了活动构造对异常分布的影响、异常强度与震源机制及断层应力之间的关系。结果表明:①2013年岷县漳县M_(S)6.6地震比2017年九寨沟M_(S)7.0地震震前地球物理观测异常百分比高,两次地震的震前电磁异常和跨断层水准测量异常均较为显著,而流体异常不明显;②震前地球物理观测异常分布与活动构造相关,2013年岷县漳县M_(S)6.6地震震前异常主要集中在东昆仑-西秦岭断裂带和六盘山-海原断裂带,2017年九寨沟M_(S)7.0地震震前异常则主要集中在龙门山断裂带和东昆仑-西秦岭断裂带;③两次地震震前地球物理观测异常分布均与GNSS速度场分布特征有较好的对应关系;④安德森断层应力模式解释了2013年岷县漳县M_(S)6.6地震(逆冲型)比2017年九寨沟M_(S)7.0地震(走滑型)的形成需要更多的应力积累,因此2013年岷县漳县M_(S)6.6地震虽然震级较小但震前异常更显著。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震中川乡泥流成因及破坏性分析

2023年12月18日23时59分,甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震,并诱发了大量地质灾害,其中,中川乡砂土液化泥流灾害造成了重大的经济损失与人员伤亡,亟需对其特征、成因、破坏性进行分析厘定。根据已有文献资料,利用获取的高精度、高分辨率数字成果,借助影像解译、地面调查,对震后泥流灾害进行综合分析。结果表明:(1)易滑且饱水黄土在地震的震动载荷作用下,土体内孔隙水压力迅速升高导致砂土液化,最终土层失稳破坏,导致台地边缘垮塌与地震滑坡。土水混合物在重力作用下,顺着高差沿沟谷、冲沟前进形成液化型滑坡-泥流灾害。(2)此次灾害现象并非泥流单一作用,而是砂土液化导致的泥流和砂涌同时存在,二者同时发生的概率很低,破坏性极大。(3)此次地震为典型的“小震、中震大灾”情况,相比其他相似成因液化滑坡灾害,其规模更大;相比其他相近震级地震,其造成的破坏及伤亡更大。此次地震诱发的地质灾害具有一定的特殊性与异常性。

构造转换区强震间相互作用机制的数值模拟研究:以2008—2020年4次M_(S)>6.0于田地震为例

2008年于田M_(S)7.3地震后,阿尔金断裂带西南段的构造转换区内接连发生了2012年M_(S)6.2、2014年M_(S)7.3和2020年M_(S)6.4等强震.研究强震间相互作用对于理解强震的发震机制具有重要意义.本文通过构建阿尔金断裂西南段及邻区三维黏弹性有限元模型,以强震同震滑动模型为约束,综合同震位错与震后黏弹性松弛效应的影响,研究4次强震间相互作用以及强震发生所引起的区域内断裂库仑应力变化.计算结果表明:考虑同震和震后效应的共同作用,后续3次地震发生前震源处库仑应力变化分别为-1.89×10~4 Pa、3.63×10~4 Pa和1.04×10~4 Pa,表明2008年于田地震延迟了2012年于田地震的发生,2008和2012年于田地震共同触发了2014年于田地震的发生,而前3次地震同样触发了2020年于田地震的发生.从不同构造部位强震间相互作用的结果来看,阿尔金断裂西南段尾端张性区内发生的正断型强震,对区域内北东向断层上的左旋走滑型强震有加载效应,造成强震的提前发生,同时也会延迟尾端张性区内近南北向的断层上正断型强震的发生.综合分析认为,阿尔金断裂和郭扎措断裂西段应力显著增加(>1.0×10~5 Pa),未来发生强震的可能性很高,需要重点关注.

联合GPS和InSAR研究海原-六盘山断裂现今的地壳变形特征

海原—六盘山构造区为青藏高原东北部构造变形最为显著的区域之一,历史强震活动频繁,是研究青藏高原NE向扩展的重要窗口和地震孕育过程的理想场所。文中处理了跨海原-六盘山断裂2014—2020年期间2个轨道的时序Sentinel-1A/B SAR数据,获得了该区域InSAR视线向现今的地壳形变场。融合公开发表的近十多年时间尺度的水平GPS地壳运动速度场,获得了研究区高密度地壳水平形变场。对比GPS、水准和InSAR观测结果,以及GPS-InSAR融合的高密度水平形变场,分析讨论了该区域的地壳形变、应变场特征及其与构造之间的对应关系。主要结论如下:1)GPS和InSAR观测表明,1920年海原8.5级大地震的震后黏弹性松弛效应在海原断裂南侧至今仍较为明显;2)GPS-InSAR高分辨率水平形变场表明,狭义海原断裂左旋滑动速率的递减主要发生在中东段,而中西段递减并不显著,可能与海原断裂向六盘山断裂之间由左旋走滑向逆冲推覆构造转换有关;3)六盘山断裂中—南段的地壳垂直形变和水平形变场特征均显示,该段断裂可能处于强震孕育的中晚期,根据反演得到的断层运动参数和地震地质资料,估算六盘山断裂中—南段发生强震的最大矩震级约达7.5级;4)研究区应变积累较快的区域主要集中在海原断裂附近和海原断裂—香山-天景山断裂之间的左旋剪切区,香山-天景山断裂东南段的应变率场和周围相比明显偏小,存在应变不匹配现象,可能与强震孕育有关。

2022年门源M_(S)6.9地震前祁连—海原断裂带闭锁程度及地震危险性研究

利用2015—2021年GPS速度场,采用负位错程序反演祁连—海原断裂带的闭锁程度及滑动亏损速率,结合断层面小震分布特征研究2022年门源M_(S)6.9地震震前异常特征,综合分析该断裂带各段的地震危险性,并根据跨断层GPS剖面获取断裂带滑动速率,对区域地壳变形特征进行探讨。结果表明:在2022年门源地震前,冷龙岭断裂处于强闭锁状态,并且闭锁深度在15 km,滑动亏损速率也较大,小震分布也相对较少,这些特征与中强地震的发生密切相关。而金强河断裂、冷龙岭断裂西段和托莱山断裂东段现今闭锁程度较高,闭锁深度深,滑动亏损速率大,具有较高的地震危险性。进一步结合小震分布和2022年门源地震前闭锁特征,认为未来需关注托莱山东段的中强地震危险性。祁连—海原断裂带现今走滑速率为3.9~4.3 mm/a,说明该断裂带整体运动一致性较好,挤压速率从西段的2.9 mm/a向东逐渐减小为1 mm/a,说明青藏高原东北缘现今的地壳形变主要以祁连山上的地壳短缩和祁连—海原断裂带上的左旋走滑运动为主。

九寨沟M_s7.0地震的InSAR观测及发震构造分析

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_s7.0地震.本文基于Sentinel-1 SAR影像,利用InSAR技术获取了此次地震的同震形变场,反演获得同震滑动分布,计算了同震位错对余震分布和周边断层的静态库仑应力变化,并对发震构造进行了分析讨论.结果表明:①InSAR同震形变场显示,九寨沟地震造成地表形变最大量级约为20 cm(雷达视线方向),同震形变存在非对称性分布特征.②同震位错以左旋走滑为主,主要发生在4~16 km深度,最大滑动量约为77 cm,位于9 km深处.反演得到的矩震级为Mw6.46.同震错动未破裂到地表.③大部分余震发生在库仑应力增加区.此次地震增加了震中周边地区一些断裂的库仑应力,如东昆仑断裂带东段、龙日坝断裂、虎牙断裂等.④东昆仑断裂东段的未来地震危险性值得关注.⑤九寨沟地震的发震断层为树正断裂,可能是虎牙断裂的北西延伸隐伏部分,此次地震是巴颜喀拉块体南东向运动受到华南块体的强烈阻挡过程中发生的一次典型构造事件.

长白山天池火山2015—2022年InSAR变形与活动状态分析

地表形变信息可有效反映火山下岩浆房的活动状态,对于理解火山活动演化过程非常重要。文中利用Sentinel-1A/B的升、降轨影像,采用SBAS InSAR与Stacking InSAR技术,获取了长白山天池火山2015—2022年间的地表形变时间序列及速率,并结合Mogi点源模型反演岩浆房的几何参数,得到的主要结论如下:(1)火山口及周围区域整体下沉,火山口附近视线向形变速率约为-4~-2mm/a,远离火山口的局部形变速率可达-6mm/a。(2)根据Mogi模型反演的火山下浅层岩浆房深约6km,体积变化率为-3.3×10^(5)m^(3)/a,岩浆房位于长白山天池火山口下偏西的位置。(3)1992—2022年期间,火山经历了从平静到扰动、再到平静的岩浆活动过程,在2002—2005年监测到明显的地表隆升变形,岩浆房体积显著膨胀,之后岩浆的活动性逐渐减弱。

利用SBAS-DInSAR技术提取腾冲火山区形变时间序列

基于6景JERS-1 L波段SAR影像,利用小基线集-合成孔径雷达干涉测量技术,通过线性形变相位、非线性形变相位、大气延迟相位以及地形残差相位的分离,提取了腾冲火山地区1995—1997年间地表形变时间序列(雷达视线向),与2003—2004年的GPS观测结果对比表明,SBAS-DInSAR技术提取地壳形变的精度可达亚厘米级。时间序列形变显示胆札-高田断裂两侧形变差异性显著,可能与其下方存在的地壳岩浆囊的活动有关。打鹰山地区地表形变揭示其下方可能存在隐伏断裂。

陕西榆神府矿区塌陷地震波形时频特征分析

选取2020—2021年陕西测震台网三分向宽频带地震仪记录到的陕西榆神府矿区ML>2.7塌陷地震和陕西省内ML>2.7天然地震的地震波形资料。采用波形特征、频域信号特征和时频特征对比等多种方法相结合,分析陕西榆神府矿区塌陷地震特征。结果显示,塌陷地震的P波初动方向一般向下,波形较简单,高频成分较少。塌陷的时频图比较“集中”,以低频成分为主,时频谱能量最强点位于面波。塌陷地震S/P振幅比在近台明显大于天然地震。天然地震频率域较宽,频率成分复杂,时频分布图比较“分散”,时频谱最强点位于横波。关于该地区塌陷地震的研究,对快速识别周边地震类型及地震灾害的评估与防治可以提供一定参考。

利用InSAR技术研究新疆阿什库勒火山群现今活动性

新疆于田县以南250km处的阿什库勒盆地内部,坐落着由10余座主火山和数十个子火山组成的阿什库勒火山群。该火山群海拔较高,气候恶劣,现今活动性未知。文中基于Envisat ASAR和ALOS PALSAR卫星影像资料,利用干涉图堆叠技术和短基线集合成孔径雷达干涉测量技术提取了阿什库勒火山群地区2003—2010年的地表形变场,并据此分析了火山的现今活动状态。结果表明,2008年于田地震之前(2003—2007年),阿什库勒火山群地区比较稳定,形变不明显;2008年于田地震之后(2008—2010年),阿什库勒火山群地区整体有沿雷达视线方向隆升的态势,累积最大约1cm,为震后块体应力调整的结果,并非火山活动引起的地表形变。而于田地震地表同震破裂带北端则显示出了较强的东向水平运动和垂向下沉运动的形变态势,累积最大约6cm。

利用卫星热红外遥感技术监测长白山天池火山活动性

介绍了卫星热红外遥感技术用于火山监测的国内外研究现状,阐述了热红外遥感技术的原理,分析了卫星热红外遥感技术用于火山活动性监测的可行性。以长白山天池火山为例,基于Landsat TM/ETM影像和ASTER影像反演获得了1999—2008年的温度场,并选取了其中的3种地面覆盖类型(森林植被、土壤和植被(矮草)以及裸露岩石),从而去除了地表环境因素的影响;从每种地面覆盖类型中扣除了当日天池气象站的平均气温,去除了气象因素的影响,得到了由火山热活动可能导致的温度热异常。结果显示,从1999—2005年,由火山活动导致的温度热异常伴随着扰动发生了明显的上升,自2005年以后逐渐下降,2006—2008年趋于稳定。这些结果与测震、GPS形变以及He同位素比值变化趋势保持了较好的一致性,表明卫星热红外遥感技术用于火山活动性监测的巨大潜力和优势,可以作为一种常规的监测手段尝试性地纳入日常的火山监测工作中。

利用InSAR技术研究滇西南镇康—永德地区现今地壳形变特征

基于12景ALOS PALSAR卫星影像,利用InSAR的前沿技术,提取了2007~2010年滇西南镇康—永德一带的平均地壳形变速率和形变时间序列,并结合不同时段的水准和GPS监测结果,从三维角度研究了该区域现今的地壳运动特征。研究结果表明,水准资料显示的镇康—永德一带异常隆起区位于南汀河断裂带附近,范围沿北东—南西方向呈近椭圆形展布。这一地壳形变异常区在数十年尺度上表现为隆升（速率约2~3 mm/a）,表明区域具备中强地震孕育的地壳形变背景。而在2007~2013的数年尺度上表现为大幅垂向形变波动,可能反映区域近年来地壳垂直运动比较活跃,应加强跟踪与监视。

基于大地测量观测的断层运动研究综述

以基于大地测量观测资料研究断层运动为主线,分析讨论地震大地测量观测资料在分析研究断层不同孕震周期运动模式中发挥的作用。回顾断层位错模型的发展,包括弹性回跳理论的提出、位错理论在描述同震、震间和震后形变中的发展应用,总结地震大地测量观测在判断断层孕震阶段中的应用,为断层地震危险性分析提供支撑。

利用D-InSAR和AZO技术获取Bam地震同震三维形变场

基于升降轨道EnvisatASAR影像,利用两轨法D-InSAR技术获取了2003年12月26日伊朗巴姆Mw6.5地震的同震雷达视线向形变场,同时利用方位向像素偏移技术获取了降轨的同震方位向偏移量,然后计算得到了同震三维形变场。结果表明,发震断层以南北向右旋走滑为主,兼有东西向的块体水平旋转运动。两种作用致使东南象限块体受挤压作用而抬升,东北象限块体则受拉张作用下沉。震中地表没有发生剧烈变形。

InSAR相位解缠算法的分析与评价

相位解缠是合成孔径雷达干涉测量中的一个关键步骤,是主要的误差源之一,同时也是研究InSAR的一个重点和难点。相位解缠算法的选取对InSAR最终的成果(DEM或者形变量)有很大的影响。文中选取常用的Gold-stein枝切算法、预解共轭梯度法(PCG)以及最为流行的统计费用网络流算法(Snaphu),对西安地区的实例数据进行解缠运算,采用不同的评价标准对解缠结果的质量进行评价比较,并给出各自解缠算法的特点和适用情况,最后对相位解缠算法的未来发展方向进行展望。

利用SBAS-InSAR技术研究印尼Agung火山的形变特征与岩浆房参数

基于ALOSPALSAR影像，利用小基线集合成孔径雷达干涉测量技术，提取了位于印度尼西亚巴厘岛的Agung火山2007～2009年的地表形变时间序列，并基于Mogi点源模型和竖直椭球体模型反演了岩浆房参数。结果表明：Agung火山地区大气延迟相位干扰较严重，Agung火山在2007～2009年发生了较明显的隆升形变，且与时间呈正相关。竖直椭球体模型能够更好地拟合InSAR形变场，岩浆房位于火山体下方约5km处。SBAS—InSAR结果表明，应加强跟踪监测Agung火山的潜在喷发危险性。

InSAR相位解缠算法的分析与评价研究

相位解缠是合成孔径雷达干涉测量中的一个关键步骤,也是主要的误差源之一,同时也是研究InSAR的一个重点和难点。相位解缠算法的选取对InSAR最终的成果(DEM或者形变量)有很大的影响。文中选取常用的Goldstein枝切算法、预解共轭梯度法(PCG)以及最为流行的统计费用网络流算法(Snaphu)对西安地区的实例数据进行了解缠运算,采用不同的评价标准对解缠结果的质量进行了评价比较,并分析给出了各自解缠算法的特点和适用情况,最后对相位解缠算法的未来发展方向进行了展望。