2022年门源M_(S)6.9地震前断层活动及应力状态的数值模拟

2022年1月8日门源M_(S)6.9地震是继1986年和2016年2次门源M_(S)6.4地震后,冷龙岭断裂西段再次发生的M_(S)>6强震。为探讨此次门源M_(S)6.9地震前近震区的断层运动、应力状态和强震多发的孕震环境,文中以地震前1991—2015期和2017—2021期GPS速度场作为边界约束,通过建立精细的三维黏弹性有限元动力学模型,计算分析了祁连山构造区在长期的构造运动环境下应力积累的基本格局,区域内断层的长期滑动速率、应力累积速率,以及这些量值在门源M_(S)6.9地震前约5a的变化特征。1991—2015期的计算结果显示:门源M_(S)6.9近震区长期受到NE-SW向挤压和NW-SE向拉张的应力场作用,最大剪应力积累比周围区域快,应力积累整体上以促进NWW向断层的挤压和走滑运动为主;与周围断层段相比,受几何拐折形态影响,冷龙岭断裂西段的滑动速率偏低,断层剪切应力的累积速率较高,发震断层上运动的亏损与应力的快速积累有利于孕育走滑型地震。2017—2021期相对于1991—2015期的增量结果显示,在临近地震约5a的时段内,冷龙岭断裂西段走滑速率进一步减小,断层的剪应力累积速率显著增高,利于促进走滑型地震的发生。冷龙岭断裂西段具有较强的动力学背景和有利的强震发生条件,未来依然存在发生强震的危险。

华北地区现今地壳运动动力学初步研究

本文基于GPS、断层形变等规测资料,实现华北地区构造运动有限元数值模拟,研究其现今地壳运动及形变动力学机理.结果表明,鄂尔多斯地块、华南地块、东北亚地块等周边构造块体的相对运动基本决定了华北地区现今表面运动及应力场格局.而另一方面,当考虑区域下部岩石层较快速的"拖动"作用时,表面速度场可以得到更好模拟,并同时形成共轭分布的剪应力梯度带.可见太平洋板块的俯冲作用、印-欧板块的碰撞挤压作用等可能造成岩石层深部、浅部运动差异,从而对研究区现今地壳运动产生深刻影响.此外,地形重力作用、断层分布及区域流变结构非均匀性也对现今地壳运动具有一定影响作用,但处于次要地位.

用GPS资料研究华北地区形变场和构造应力场

利用华北地区地质构造、第四纪以来的活动断层、地形、地壳厚度、地壳及上地幔地震波速度结构等资料,构建了三维有限元框架模型,利用最新GPS观测结果作为边界约束条件,模拟计算了华北地区的形变场及构造应力场。结果表明,模型预测地表速度场和GPS观测结果比较一致。模拟结果中,大型NNE向断层如汾渭地堑断裂系呈右旋运动,NWW向断层如张家口渤海断裂带呈左旋运动,与野外地质考察结果一致。在地表以下10～20km处,模型预测应力场的主压应力方向为NNE、EW向,主张应力大约为主压应力2～8倍。模型中最大剪切应力场在山西、华北平原中部和东部沿海分别出现3条NNE向高梯度带,此梯度带与研究区域的主要地震活动带相对应。

GPS结果揭示的龙门山断裂带现今形变与受力——与川滇地区其他断裂带的对比研究

本文构建川滇地区二维有限元接触模型,采用"块体加载"方法和1999—2007年GPS数据,模拟计算该区主要断裂带的形变运动,对比、分析其运动、受力特征和应力积累差异.结合区域强震研究汶川地震、芦山地震的力学背景.结果显示强震前龙门山断裂带保持低变形,右旋错动不超过1mm·a-1,挤压不超过0.5mm·a-1,明显低于其他断裂带,但其两侧应力值与其他断裂带相当,主压应力轴与断裂带走向垂直,形成很宽的挤压带,断层面法向挤压应力积累为-333.74Pa·a-1,为全区最高.揭示1999年以来,龙门山断裂带及巴颜喀拉块体东部的挤压应力快速增加,致使实际应力可能处于高水平并诱发地震活跃,期间强震呈丛集性,出现汶川、芦山地震接连发生的现象.

汶川地震前后山西断陷带的地壳运动

依据GPS结果,采用"块体加载"有限元方法对汶川地震前后山西断陷带的地壳运动进行数值模拟。结果显示:震前该区呈相对均一的NW向拉张,震后以构造挤压为主,南端为强烈拉张,主压应力最高值为前期5～6倍,主张应力最高值为前期的2倍,主压应力方向自北而南由NW向转为NEE向。这些与跨断层短水准、长剖面水准、GPS长基线时序曲线等解算结果一致,表明汶川地震后鄂尔多斯与华北平原块体之间相对挤压、扭错增强,并导致山西断陷带地壳形变与构造应力场变化明显。

北祁连-河西走廊地区垂直形变与构造应力场关系的初步研究——三维有限元拟合结果分析

根据已知的地震地质资料对北祁连 -河西走廊及相邻区进行了三维有限单元剖分 ,在线弹性条件下 ,拟合了其 2 0a来垂直运动的总体趋势。计算表明 ,北祁连 -河西走廊地区垂直形变的拟合结果 ,与背景应力场的约束形式和变化特征密切相关 ,其中采用构造应力场增强作为加载条件以及稳定地块作为位移约束条件得出的拟合结果与该区域 2 0a来垂直运动的整体分布特点相一致。在此基础上 ,进一步得到其背景应力场增强的量值估算 ,其中SN方向的压力变化为 +0 .11MPa(压为正 ) ,EW方向的压力变化为 +0 .0 4MPa(压为正 ) ,EW方向的压力变化量是SN方向的 3倍左右。此外 ,根据计算得到的 10～ 15km深处剪应力增量Δγxy的分布情况 ,对比中强地震震源分布可以看出 ,剪应力增量与震源在空间分布上有一定的关联性。震源往往分布在剪应力增量变化较剧烈处 。

中国大陆GPS结果的构造及动力学意义有限元分析

通过建立中国大陆构造运动三维有限元模型,计算了在印度板块推挤驱动和地幔对流产生的岩石层底部拖曳力驱动下的中国大陆形变,以及与GPS观测结果之间的差异速度场分布。计算结果表明:多驱动力和中时间尺度(10万年)的中国大陆岩石层运动格局与短时间尺度(10年)GPS观测显示的格局总体趋势一致;而差异速度场的特征表现为:青藏块体内部出现向外的扩张趋势,其北部的阿尔金断裂带显示出强烈的左旋走滑差异运动,塔里木地块以及西南地区以缅甸弧为中心差异速度场呈现整体顺时针转动,华北北部张渤地震带显示出较强的差异运动。上述结果表明:1)中国大陆现代构造运动的格局源于印度大陆推挤为主的驱动力,同时还包括深部物质运移对岩石层底部的拖曳作用;2)一些大型破裂系统现今构造活动比较活跃,强烈影响了现阶段中国大陆表层水平运动的分布。

小波变换与地震信号特征分析

地震波的瞬时信号 ,如瞬时振幅、瞬时频率及瞬时相位等 ,是研究地球介质的重要参数。根据小波定义 ,对 Morlet小波进行了修正 ,并对修正后的小波形态进行了深入讨论。理论分析表明 ,小波变换效果受到整形参数、小波长度、中心频率、频带宽度及小波个数等参数的制约 ,特别是整形参数与小波中心频率及频带之间关系对小波变换起到决定性作用。在地震波信号的实际处理中 ,可选取恰当的整形参数 ,同时采用合适的小波中心频率以避免小波变换对信号产生的遗漏和冗余。文中给出了实际地震记录处理的示例。

中国大陆现今水平形变动态特征

2001～2004大陆水平应变场大致沿玉树、阿尼玛沁、鲜水河、小江等断裂带形成一条由东西走向转为南北走向的应变高值带.2004～2007高值带向局部收缩,并维持前期高值.新疆于田Ms7.3、四川汶川Ms8.0分别位于该高值带的东段、西段剪应变梯度带上,具备大尺度形变背景.分析认为昆仑山Ms8.1对青藏高原内部块体、川滇块体的相对运动产生重大影响,导致震中两侧一系列断裂带附近区域水平差异运动处于较高水平,印尼Ms8.7地震则有利于上述区域应变能进一步积累.此外,2001～2004、2004～2007应变分布特征总体从无序趋向有序,体现构造应力场经历调整与再积累过程.现阶段太平洋板块、菲律宾板块俯冲作用可能有所增强.

当代中国小学唱歌教学策略问题探讨

我国小学基础音乐教育课程改革发展至今,小学音乐课教学与教材主要内容是唱歌教学。"以审美教育为核心,以兴趣爱好为动力"的新课改教育理念的提出不仅赋予了唱歌教学新的含义和意蕴,强化了中国音乐素质教育的特色之路,也意味着唱歌教学在新的世纪音乐课程改革中必须承载着比以往更深刻而复杂的目的和意义。基于基础教育课程改革后的要求,笔者对小学唱歌教学的策略问题从五个方面进行了分析和探讨,以期引起音乐专家学者的共同关注和反思。

我国小学唱歌教学目标的发展研究

唱歌教学具有对学生审美体验、艺术表达、文化认知的音乐综合素质能力培养的学科特点,通过对音乐与语言各类歌唱艺术作品与形式的体验,完成情感表达与审美行为的过程,达成音乐培养的实践意义,提升其文化承传素养的作用,完善音乐素质教育的培养目标。

多点实时剂量监测在全身照射中的应用

目的探讨在有限条件下完成分次双侧位大野全身照射治疗时多点实时剂量监测技术用于质控的必要性。方法使用Varian 2300 C/D加速器6 MV射线对25例准备进行骨髓移植的患者进行全身照射治疗。治疗同时使用半导体剂量计进行多点实时剂量监测,记录监测结果并与计划计算结果进行比对分析,在治疗的同时进行剂量的修正,以确保患者受照剂量误差控制在±5%以内。结果 25例患者的12通道首次实时剂量监测结果与理论计划剂量有显著偏差。头部、胸部、腹部、盆腔、大腿、膝关节和踝关节剂量偏差中位数分别为6.10%、-1.30%、5.90%、5.05%、-4.00%、3.05%和3.30%。通过对实时监测数据的分析及时修正偏差,所有患者的受照剂量偏差均在±5%以内,上述部位的剂量偏差中位数分别降为0.35%、-1.05%、0.60%、0.20%、-2.55%、1.20%和0.85%。结论实时剂量监测是实施全身照射的必要质控手段。

小学唱歌教学现状的调查研究

在本研究中,运用问卷调查法对音乐教师和小学生进行了有关小学唱歌教学的调查研究,围绕小学唱歌教学的目标、内容、教材、教学过程与方法、教学评价等方面做出分析,发现小学唱歌教学中实际出现的问题,归纳其存在现象。本研究对小学唱歌的学科实际教学,具有一定的指导意义。

CFG桩复合地基承载性状的试验研究

通过CFG桩复合地基载荷试验和桩土应力比试验的研究 ,探讨了CFG桩复合地基承载特性。

中国大陆地壳运动与汶川M_s8.0级地震孕育的关系

根据网络工程的GPS站点观测资料,计算相对中国大陆整体1999-2007年的趋势运动速率和2004-2007年的动态运动速率,用青藏亚板块和华南亚板块的参数计算龙门山断裂带的活动参量,研究了中国大陆运动场和其变化,分析了地壳运动场的特征与汶川M_s8级地震的孕育关系.结果揭示出:现今地壳的运动分区与地质新构造单元基本一致,显示现代地壳构造活动是新构造运动的继承和发展;中国大陆地壳运动的动力主要与印度板块、太平洋板块与欧亚板块的相互碰撞俯冲产生的作用力有关.汶川M_S8级地震的发生,主要是由于印度板块对青藏亚板块的向北推挤、产生侧向运动,致使龙门山断裂带遭受挤压产生能量积累所致.2004 -2007年的地壳动态运动,使龙门山断裂带走滑活动加强,从稳定的压应变积累状态转人了剪切作用下的易活动状态.

地幔对流拖曳力对中国大陆岩石层变形的影响

采用较为符合实际岩石层变形的非线性幂指数本构关系,基于ANSYS有限元平台,模拟了近20万年来中国大陆地区地表运动及演化过程,探讨了印度板块挤压作用和地幔对流拖曳力各自对于中国大陆地区地表形变运动格局的影响.模拟结果与观测数据的比较表明:在印度板块的挤压和地幔拖曳力联合作用下,中国及东亚大陆岩石层运动形变模式能够和现代GPS观测有较好的吻合;印度大陆和欧亚大陆的碰撞以及印度大陆的持续向北推进、挤压所产生的应力环境,一直主导了以青藏高原为核心的我国西部地域岩石圈构造、运动和演化。但其影响随着远离青藏高原地区而逐渐变小;地幔对流产生的作用于岩石层底部的拖曳力是中国大陆(特别是远离碰撞带)岩石层运动构造变形的重要驱动力.然而在构造复杂和东部靠近太平洋板块的区域,模型预测结果和GPS观测还存在一定的差距,这说明在未来的中国大陆岩石层变形运动的数值模拟中,应当采用更为复杂的构造模型和驱动力因素.

2016年门源Ms6.4地震前祁连山周边断层活动分析

基于青藏高原东北缘地区最新的跨断层资料,利用时序曲线分析、断层速率合成分析和垂直形变累积率分析等多种方法进行计算,从不同角度和范围提取2016年门源Ms6.4地震震前异常特征,揭示断层活动。结果显示：1）震中距150km以内多个场地出现了典型的以加速张性变化为主的短期异常,150～300km内的异常以趋势变化为主;2）祁连山-海原断裂带上异常场地的空间分布表现出由祁连山断裂带中部集中向东迁移至中东部集中的特征,海原断裂上异常有所增多,此类现象与2003年民乐6.1级地震前的现象极其相似;3）祁连山断裂自2014年以来合成速率偏离正常动态值较远,容易积累应变。垂直形变趋势累积率的计算结果显示,地震震中位于形变积累的高值区。

华北北部地区现今地壳垂直形变特征与地震危险性分析

通过对华北北部地区多期精密水准复测资料的处理分析,认为:首都圈西部的广大区域,出现了大面积、大量值的下降趋势,等值线的走向以NE向为主,与NWW向的张渤带近垂直相交。垂直变形的空间分布与构造活动关系密切,这种"南升北降"、"东升西降"的形变特征与"北高南低"地形显示的长期构造运动趋势不一致。研究区最西部地区出现了以阳高为中心的南北两侧相对上升,东西两侧相对下降,其最大差异值达26mm/a。这种形变形态与大同地震前的图像有某些相似,但其形变性质却完全不同(一升一降)。垂直形变的异常变化提示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。

汶川地震对华北地区水平形变场影响及有关含义的讨论

通过2008年华北地区的GPS监测资料处理,初步分析表明:①华北地区(山西断陷带以东地区)水平形变在汶川地震(MS8.0)临震前数个月及同震时段(震后数个月)内整体有序且与地震相关的差异变化不明显,基本上继承了上一时段(2004—2007年)的运动方式;②从震后偏离上一时段运动方式的偏离结果来看,汶川地震的影响主要体现在山西断陷带的南端,此外也发现华北地区似乎有微弱的动态变化,其东北地区存在某种程度的偏离背景变化,东南与西北地区略有加速的迹象。从信息显著性的角度来看,由于其信息的信噪比不高,所以有关讨论则更侧重于可能性或形变迹象。