以颗粒物理原理认识汶川M_W 7.9地震发生前临震预滑和震颤现象

发生在孕震区周边地块上的临震预滑和震颤现象,对破坏性地震预测有一定前兆意义,是值得地震学界关注的问题。选取2008年5月12日汶川M_W 7.9地震发生前,临夏和湟源地震台分量应变仪记录与临夏、恩施和西安地震台数字地震仪记录以及临夏和周至地震台深井水位仪记录,分析发现,在临震前数天至数小时,上述各地震台不同学科观测仪器均记录到一些"跃变"和"震颤"震相。文中试图以颗粒物理原理,来认识不同距离、不同台站、不同学科的观测仪器在临震前相近时间段内记录的低频和高频震相,可能是不同地块在临震前发生预滑错动后激发的预滑震相Xp和地下气体在裂隙内流动激发的震颤震相Tp。观测结果表明:2008年5月8日03时至主震发生,各地震台所处地块在相近时段内逐次发生次数不等的预滑错动,其中1—2次较大错动可在噪声背景中被识别;各地震台预滑错动方向指向或背向主震震中。据此认为:汶川M_W7.9地震前,上述各地震台所处地块在不同大小、不同方向的力链驱动下,发生指向或背向主震震中的临震预滑现象。

地震重力观测技术的新发展方向:绝对重力与重力梯度一体化观测

高精度绝对重力与重力梯度一体化和阵列式观测可有效提高不同深度重力场源体的识别精度。本文基于中国地震局发布的《中国地球物理站网(重力)规划(2020—2030)》中绝对重力观测技术的不足和发展方向,提出了绝对重力与重力梯度一体化的观测技术思路。在监测中发现,强震孕育过程中壳—幔热物质运移引起的微重力变化信号,有利于提升破坏性地震的中、短期和临震预测能力。有必要进一步拓展重力站网绝对重力控制能力等方面的应用,为我国专业地震台站探索重力观测技术新发展方向。

兰州大尖山地震台阵建设

为了履行联合国《全面禁止核实验条约》规定的义务,中国地震局、中国人民解放军总装备部和中华人民共和国外交部联合发文决定在兰州市西南15km的大尖山上修建地震台阵。兰州大尖山地震台阵于2001年6月26日开工建设,于2002年1月1日投入运行。地震台阵的建成不仅履行了中国政府在联合国《全面禁止核实验条约》中承担的义务,还进一步改善了甘肃省和兰州市及其周边地区微震活动的监测能力。

2011年3月11日日本宫城M_W9.1地震的预滑与黏滑震相研究

实验室内的岩石黏滑实验表明:黏滑错动过程一般可分为预滑、黏滑和止滑三个阶段,其中黏滑过程往往不是一次单点错动过程,而是由多次黏滑错动过程组成,表现出在断层的不同部位多点黏滑错动的特征。2011年3月11日日本宫城近海发生了M_W9.1大地震。对该地震在全球数字地震仪台网(GSN)的波形记录做了分析,在ERM台(Δ=3.8°)记录的Pn震相前约125.5 s处识别出预滑错动震相Xp;在GSN 98个台的长周期波形记录上识别出三次同震黏滑错动过程中激发出的三个同震黏滑错动震相Xs1、Xs2和Xs3,以及止滑过程中激发出的止滑面波震相XsQ和XsR。根据黏滑实验和观测结果,我们认为ERM台所处的地块在主震前约69.1 s时发生了一次临震预滑错动,激发出了预滑错动震相Xp。主震发生后与弹性破裂过程同时发生了第一次黏滑错动,激发出了黏滑错动震相Xs1;在弹性破裂开始后约27.5 s时发生了第二次黏滑错动,激发出了黏滑错动震相Xs2;在弹性破裂开始后约71.0 s时发生了第三次黏滑错动,激发出了黏滑错动震相Xs3;在弹性破裂开始后约93.1 s时黏滑错动幅度达到峰值Xsm。之后进入止滑阶段,止滑过程激发出了勒夫型长周期面波止滑震相XsQ和瑞雷型长周期面波止滑震相XsR。根据XsQ和XsR震相的周期普遍大于75 s的特征,我们认为XsQ和XsR可能是地幔内传播的面波,并给出XsQ和XsR面波的走时关系。根据主震发生后同震伴随有三个子黏滑错动过程的观测证据,认为此次M_W9.1大地震可能是黏滑错动和弹性破裂共同作用的结果。从地震记录图上识别出Xp震相有助于认识主震前的预滑错动过程,且有一定的前兆意义。研究Xs震相以及XsQ和XsR震相有助于认识同震黏滑错动过程并预判震灾损失。

2008年5月12日汶川M_W7.9地震的同震粘滑过程研究

2008年5月12日中国汶川发生了MW7.9地震,全球数字地震仪台网(GSN)74个台的地震仪和陕西周至地震台的数字水位仪都很好地记录到了该地震的同震粘滑错动过程和止滑过程。分析GSN74个地震台的记录后发现:汶川MW7.9地震的同震粘滑错动过程是一次多点粘滑错动过程,主要由四个子粘滑错动事件构成,整个粘滑错动过程的持续时间不少于86.6s;地震的弹性破裂过程与粘滑错动过程同时进行,是粘滑错动和弹性破裂共同作用的结果,是一种“粘滑错动+弹性破裂”的机制。对周至地震台数字水位仪记录分析后发现:汶川地震的同震粘滑错动过程与P.N.Sundaram[1]作的岩石粘滑错动实验结果一致,粘滑错动过程可细分为粘结(stick)和滑动(slip)二个过程。汶川地震在止滑过程中激发出了长周期勒夫面波(XsQ)和瑞雷面波(XsR)。研究粘滑震相有助于认识震源的粘滑错动过程,研究止滑震相有助于预判震灾损失。

天祝-古浪5.4级地震前后波谱异常特征研究

使用ＣＤＳＮ 兰州台数字地震记录资料，用ＩＡＳＰＥＩ推荐的Ｓｅｉｓｇｒａｍ 谱分析软件，对１９９６年６ 月１ 日发生在甘肃天祝－古浪ＭＳ ５．４ 地震之前的３ 个前震和１４ 个余震的波谱特征作了初步研究：①在主震后地震的纵横波零频位移谱值的对数比值从１．２ 左右下降到１．０ 左右；②纵横波谱的拐角频率比值和高频衰减斜率比值均由主震前的１．０ 下降到主震后的０．８；③各频谱特征量呈现异常的时间基本上同步，其异常形态也相似；④前震的各频谱特征量较余震有明显差异，因而有可能成为预测主震的重要指标。

Pdif波在中国CDSN台站的运动学特征

利用中国数字地震台网(简称CDSN,下同)11个台的宽频带长周期(VLP)数字记录对1990-2012年间的124个极远震记录进行了分析处理,在震中距100.0°～179.0°之间,获取了CDSN11个台站的Pdif波的震相数据,得到了Pdif波在地球核幔界面上衍射的运动学特征和《Pdif波走时表》。所得结果大大拓展了Pdif的记录范围,在144.0°～179.0°之间弥补了《IASPEI1991地震波走时表》的缺失,为更大范围内的Pdif震相分析提供了参考标准,有助于提高中国地震台网的地震分析水平和积累震相分析经验,以及对地球核幔边界物理性质的认识。

Pdif震相在CDSN兰州地震台的记录特征

通过对CDSN兰州地震台1990-2000年间31个极远震记录的分析,得到了Pdif震相在CDSN宽频带数字地震仪上的运动学和动力学特征;给出了兰州地震台Pdif震相走时便查表,以便分析时查询比较。所得结果有助于提高地震速报能力和积累震相分析经验,有助于对核幔边界物理性质的认识。

临夏地震台观测到的临震预滑和震颤震相

对临夏地震台的YRY-4分量应变仪、水位仪和地震仪记录数据分析后发现:2008年5月12日汶川M_(W)7.9地震前,在3种不同学科的观测记录上,在相近时间段内均记录到了预滑震相Xp和震颤震相Tp。总结Xp震相和Tp震相记录特征的基础上,试图用实验室做的小尺度黏滑实验结果来佐证和解释所记录到的临震预滑和震颤震相的物理机制。结果表明:临震前的2008年4月18日和5月6日,临夏台所处的地块发生了2次较大幅度的预滑错动,在预滑发生前后还伴有N次震颤现象发生。临震前这2次较大幅度的预滑错动有可能引发了汶川M_(W)7.9地震。

兰州大尖山地震台阵勘址

介绍了兰州大尖山核试验监测地震台阵的勘址工作,包括本地区的地质背景、气象条件以及中心建筑(CRF)和各子台建筑的的工程地质情况。该台阵投入观测后表明:台阵所在地区的气象、地质条件等观测环境完全满足全面禁止核试验条约组织国际监测系统(CTBTO/MS)勘选台阵的要求。兰州大尖山地震台阵的建成,进一步提高了甘肃省兰州市及周边地区微震活动的监测能力。

地震与爆破的波谱差异

在对中国数字地震台网（ＣＤＳＮ）兰州台近年来记录到的兰州附近的５个工业爆破和发生在同一地区震级相近的７个天然地震作波谱分析和比较后，发现人工爆破和天然地震的波谱参数与震源参数有较大的差异，在震级与震源深度相近的条件下，主要差异有：①爆破的Ωｍ（ω）值明显大于地震的Ωｍ（ω）值，Ωｍ（ω）爆≈１５Ωｍ（ω）震；②爆破的Ω（０）值明显大于地震的Ω（０）值，Ω（０）爆≈１９Ω（０）震；③爆破的震源线度明显小于地震的震源线度，ｒ爆≈０７ｒ震。这些差异和它们之间的关系可初步作为识别人工爆破和天然地震的测震学指标。

北京国家地球观象台历史地震记录图抢救与共享

"北京观象台历史地震记录图抢救与共享"课题是科技部"数据共享课题"的一个子专题。其目的是收集、整理北京国家地球观象台的历史地震记录图,扫描成图形数据文件,并形成相应的电子文档;采用先进的数据库技术和网络技术,初步建成了集历史地震资料抢救保存和资料共享服务于一体,面向科学研究、面向社会多种需求的历史地震记录图库及其服务系统。

PKPdif波-内核低速层存在的地震学证据

通过对中国数字地震仪台网(CDSN)11个台1993—2012年间30个极远震记录的分析,识别出了PKP波入射到内外核界面(ICB)上的衍射波PKPdif波。PKPdif波在震中距120°左右时出现在PKIKP波之前,在震中距150°以后出现在PKIKP波之后,是一个长周期波。为了解释PKPdif波超前于PKIKP波的原因,设想在距地面约5 156.1～5 372.2 km的深度,即内外核界面下有可能存在一个PKIKP波的低速层(厚度约216.1 km)。该设想符合Jeffreys速度模型,给出的PKPdif波在震中距119.4°～176.1°间的走时表填补了目前使用的《IASPEI1991地震波走时表》的空白。讨论PKPdif波的运动学特征有助于对内外核界面物理性质的认识,有助于提高分析震相的水平和积累震相分析经验。

Pdif震相的记录特征

通过对北京地震台1990—2008年间63个极远震记录的分析,简要讨论Pdif震相在CDSN宽频带数字仪器上的记录特征。目前,北京地震台观测到的Pdif震相的记录范围约101.87°172.18°,最小震级为6.0级,最浅震源深度为9 km,最深为631.3 km。所得结果有助于提高地震速报能力和积累震相分析经验,有助于核幔边界物理性质的认识。

永登5.8级地震前后波谱参数和Q值变化特征

利用中国数字地震台网（ＣＤＳＮ）兰州台短周期数字地震仪的记录资料，研究了１９９５年甘肃永登ＭＳ５．８地震前后，发生在永登地区小地震的Ｓ波波谱参数，获得以下结果：（１）在永登地震前２年左右，该地区小地震的ＳＣ波波谱拐角频率ｆＣ逐渐下降，由原来的２．４Ｈｚ下降到１．８Ｈｚ．（２）直达波Ｓｇ和地壳内中间层反射波ＳＣ的波谱高频衰减斜率比值γ则先逐渐上升，在临震前１６个月逐渐下降，在下降过程中发生了永登地震，以后又逐渐恢复．

北京国家地球观象台的管理

指出了北京国家地球观象台目前存在的一些问题,分析了出现这些问题的原因,并运用现代管理学的观点论述了解决这些问题的思路和方法。提出了把北京国家地球观象台建成监测、预测、科研三结合台站的管理目标,给出了实现这个目标应采取的管理方法和必要措施。

汶川M_w7.9地震的同震粘滑错动过程研究

大地震对地面的破坏程度往往与断层错动过程有直接关系.2008年5月12日06时27分59.0秒（GMTT）,在中国汶川发生了Mw7.9地震（31.06°N,103.37°E,h=7.6km）.地震发生后,在震中距5.2°-121.0°的范围内,周至台（Δ=5.2°）数字水位仪和全球数字地震仪台网（GSN）74个台（Δ=5.3°-121.0°）的宽频带（BH）和甚宽频带（VH）数字地震仪都很好地记录到了同震粘滑高频振动激发出的体波震相Xs和同震止滑低频振动激发出的勒夫型面波震相XsQ和瑞利型面波震相XsR.

PKPdif波——内核低速层存在的地震学证据

通过对中国数字地震仪台网（CDSN）宽频带数字地震仪记录到的30个,震中距在119.4°～176.1°间,震源深度h〈120km的极远震记录的分析,识别出了PKP波在内外核界面（ICB）上的衍射波PKPdif.根据PKPdif的记录特征,对PKPdif波的成因和传播机理做了设想,设想在距地面约5156.1～5372.2km的深度,即内外核界面下.

2016年11月13日新西兰南岛M_(W)7.8地震的同震粘滑震相研究

实验室内的岩石粘滑错动实验表明,粘滑错动过程一般可分为预滑、粘滑和止滑3个阶段,且往往不是一次、单点错动,而是由多次、多点粘滑错动组成,表现为在断层的不同部位、不同时间、多点、多次粘滑错动的特征。在天然地震观测中,破裂前的预滑过程激发出的信号较弱,一般不易被观测到。但破裂后的同震粘滑和止滑过程激发出的信号较强,容易被观测到。2016年11月13日新西兰南岛发生M_(W)7.8地震后,全球数字地震仪台网(GSN)中的100个台记录到同震粘滑过程激发出的粘滑震相Xs和止滑过程激发出的长周期勒夫型面波XsQ和长周期瑞雷型面波XsR。观测结果表明,此次地震在破裂开始后的同震粘滑错动过程由4次较大的子粘滑事件构成。据此认为,M_(W)7.8地震是断层粘滑错动和弹性破裂共同作用的结果,是一种粘滑错动+弹性破裂的机制。还给出4个子粘滑震相P+Xs1、Xs2、Xs3和Xs4以及止滑面波震相XsQ和XsR的走时关系。在地震记录图上识别出粘滑震相Xs,有助于认识地震的粘滑错动过程,识别出止滑震相XsQ和XsR,有助于预判地震次生灾害。

2007年8月15日秘鲁M_W8.0地震的破裂震相记录特征

对2007年8月15日秘鲁近海MW8.0地震在全球数字地震仪台网(GSN)83个台的宽频带数字记录进行分析,在短周期(SP)、中长周期(SK)和长周期(LP)记录上均识别出在震源破裂过程中由主要破裂激发出的破裂震相。由破裂震相分析结果可以看出:该地震是一个由4次主要破裂构成的地震事件,第2次破裂、第3次破裂和第4次破裂与第1次破裂之间的时间间隔平均约9.1 s、48.5 s和63.3 s,与震源破裂时间函数的结果一致。4次主要破裂激发的破裂震相在GSN台站可识别的震中距范围为1.4°—153.8°。本文给出的破裂震相记录特征,为分析识别其他地震的破裂震相提供了参考。从地震记录图上直接识别破裂震相有助于快速判断震源破裂过程,有助于快速判断震灾损失。