云南盐津地区两种地震序列的地震活动性分析

2020年9月—2021年1月,云南盐津地区出现了密集中小地震活动。为获取更完备的地震目录和更准确的震源参数,利用2020年1月—2021年2月云南及其邻区地震台网记录到地震事件的观测报告和连续波形,采用匹配定位方法检测到了1340次地震事件。利用联合波形互相关的双差地震定位方法进行重定位,获得了检测目录中351次地震的精确位置,对精定位后的地震活动时空分布特征进行分析研究,结果表明:盐津地区发生的密集中小地震活动为先后发生的2种不同类型的地震序列,沿两条不同走向和倾角的断裂分布,其中2020年9—10月的M_(L)3.9震群型地震序列发生在NNW走向、倾角约为75°的盐津—筠连断裂;2021年1月的M_(L)5.2孤立型地震序列发生在近SN走向、断层线与盐津—筠连断裂呈约30°夹角且倾角约为50°的隐伏断裂。

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。

新疆努尔加水库周边区域地震活动性特征

水库库区附近的地震活动性对水库的安全运行有重要影响。为了进一步理解构造活跃区地震活动与水库蓄水的关系,以新疆努尔加水库为例,采用模版匹配滤波方法对2014—2018年库区附近的地震事件进行了检测,完备震级(M_(C))由检测前的1.1降低至0.5,b值为0.86。利用双差定位法对检测事件中的1064个事件进行了重定位,地震定位结果及波形相似性分析显示,水库蓄水后在库区下游形成的两个地震丛集分属于不同的发震构造。受库区东西两侧昌吉背斜和喀拉扎背斜的控制,两丛集地震活动分别位于积累了大量形变的反冲断层上盘和背斜生长行成的膝折带中。地震活动在时间上还与蓄水水位的周期性变化相关。根据地震活动时空演化特征推断,库水沿着砂砾岩层向下渗流,改变了介质强度或断层的摩擦阻力,促使构造应力的释放,这是地震活动增加的主要物理机制。

2022年四川芦山M_(S)6.1地震前应力状态研究

为研究2022年6月1日四川芦山M_(S)6.1地震的孕育和发生过程,采用CAP方法反演了2013年芦山M_(S)7.0主震及M_(S)≥5.0余震的震源机制解,并基于应力张量方差与b值时空分布特征,探讨了芦山M_(S)6.1地震的力学机制和震源区的应力状态。结果表明:2022年芦山M_(S)6.1地震震源机制表现出与2013年芦山M_(S)7.0主震和5级余震相似的逆冲型破裂特征,压应力轴方位与龙门山断裂带南段区域应力场一致。2013年芦山M_(S)7.0地震后震中及附近的应力张量方差和b值长期处于低值状态,2022年芦山M_(S)6.1地震前震中及附近出现了应力张量方差和b值的低值异常,表明芦山余震区处于较高的应力水平。分析认为:巴颜喀拉块体持续东向运动受到华南块体的阻挡,震中所在区域长期受挤压逆冲作用,从而使芦山余震区长期处于应力积累的状态,芦山M_(S)6.1地震也是在这种动力学背景下发生的。

2022年四川马尔康6.0级震群序列震源机制特征分析

采用近震全波形矩张量方法反演了2022年四川马尔康6.0级震群序列22次地震的震源机制解,结果显示:这22次地震全部为走滑型,断层面走向呈NNW和NE两个优势方向,断层面倾角近似直立,滑动角分布在0°和180°附近,P轴优势方位为NWW-SEE向,倾伏角接近水平,表明此次地震事件主要受区域NWW-SEE向水平挤压应力场控制。3次5级以上地震震源机制均与序列其他地震的总体震源机制差异较小,说明序列震源机制较为一致。结合精定位结果综合分析认为:马尔康震群属于多断层面触发性震群,3次5级以上地震是不同断裂的破裂事件,其中5.8级和6.0级地震发震断层面走向为NNW,为左旋走滑破裂事件;5.2级地震发震断层面走向为NE,为右旋走滑破裂事件,3个发震断层均以走滑错动为主,断层面近似直立。

基于概率增益模型的强震概率预测研究

为提高云南地区及邻区强震中短期预测的准确度,通过强震发生前不同地震前兆指标的对比研究,发现仅用单项指标很难提高预测的准确度。挑选出能从不同侧面反映强震发生规律的6项指标,采用概率增益模型对这些指标进行综合处理,通过估算每种地震前兆的概率增益来定量判定地震发生的可能性,最终得到可用来预测云南地区及邻区M≥6.0地震未来中短期发生可能性大小的综合概率P指标。计算分析表明:①使用综合概率P预测未来半年云南地区及邻区M≥6.0强震,能通过R值检验;②取P异常阀值为20%、30%,可对强震进行不同级别预警,P值小于20%为安全,P值为20%~30%为黄色预警,为云南地区及邻区未来存在发生M≥6.0地震的可能性;P值大于30%为红色预警,表示未来半年云南地区及邻区将发生M≥6.0地震。

天山中段2次6级地震前钻孔应变高频异常分析

2014年以来,天山中段分量钻孔应变仪空前增多,这些高采样率的应变观测资料蕴含着丰富的构造信息。如何从高采样率观测资料中提取有效的前兆异常信息,是分析研究人员亟待解决的问题。文章通过对天山中段分量钻孔应变观测数据进行S变换和超限率分析发现,在天山中段2次6级地震前有5套应变资料出现高频信息异常。这些异常均在震前出现,随后达到峰值,临震前或地震后衰减,其中短周期异常信号主要集中在10~720 min频段,且S变换与超限率分析结果具有很好的同步性。结合精河地震震源区及附近的GPS分析结果,发现高频异常信息的分布与该地区地壳运动场具有很好的一致性,进一步验证了高频信息异常的可信度。

金州台水准与地下水位响应性对比分析

以地下水作为加卸载动力,对每年地下水位上升与下降期间,金州台水准高差的响应情况进行对比分析研究。结果表明:当地下水位在覆盖层内变化时,水准与水位相关性较高;当地下水位在基岩层与覆盖层间交替变化或在强风化岩层内变化时,水准与水位相关性一般;但当地下水位在基岩层内变化时,水准与水位相关性则相对较差。

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。

地磁异常识别技术在松原5.7级地震前的应用研究

运用地磁异常识别技术对2018年5月28日松原5.7级地震前的地磁异常展开研究。采用加卸载响应比法、逐日比法、日变化空间相关法、异常叠加法对吉林省三岗台、通化台及东北地区邻近的大连台、营口台、朝阳台、铁岭台等台站,运用松原5.7级地震前18个月内的地磁预处理分钟值数据进行计算分析和异常判定识别。研究结果表明:在加卸载响应比法、逐日比法和日变化空间相关法的基础上,运用异常叠加法提取的地磁异常,其预测的位置与真实值更加接近,预测结果对省内地震具有重要的指示意义。

断层虚位错模式揭示的2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震前的地电阻率变化

选取2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震震中400 km范围内四个地电阻率观测台站的观测精度高、具有稳态年变、震前无显著干扰的地电阻率ρ_(s)观测数据,结合ERA5同化数据集中的多层土壤温度和土壤水分含量,在利用多项式拟合获取各台站(或测道)地电阻率正常年动态的基础上,分析了门源地震前地电阻率的异常变化。结果显示:金银滩台EW测道、武威台NS测道和山丹台EW测道、N45°W测道震前存在超阈值的异常变化,并呈现各向异性特征。基于断层虚位错模式分析了地电阻率异常变化与孕震过程之间的联系,结果表明:金银滩台震前处于压缩区并受到NNE方向的挤压,与主压应变近似正交的EW测道于震前10个月出现负异常;同样位于压缩区的武威台,受到了ENE向的挤压,NS测道的地电阻率在孕震早期(震前13个月)以负异常为主,孕震中晚期(震前3个月)出现了正异常;山丹台,位于膨胀区,受到近似NS向的拉张,与主张应变平行的NS测道未发现异常,但EW测道震前一年地电阻率出现正异常,N45°W测道的地电阻率也在震前半年左右出现超阈值并呈正异常。此外,金银滩台、山丹台和武威台距离门源地震震中的距离分别为92 km,113 km和139 km,相应的地电阻率异常最大变化幅值分别为−3.0σ,2.2σ和−2.1σ。此外,门源地震前地电阻率异常变化的时空特征与岩石实验结果及理论模型一致,也符合震源区应力应变积累程度较高、向外围方向逐渐衰减的分布特征。由此推断,2022年门源M_(S)6.9地震前地电阻率的时空变化可能与区域介质变形及应力变化有关。

华北地区深井水位对飑线天气过程的水力响应

为探讨华北地区飑线天气对深井水位干扰的特征和影响机制,以2017年9月21日发生在华北中部的一次飑线事件为例,使用时频分析和线性回归等方法系统地诊断了此次飑线对无极、辛集、永清和宁晋等四口千米级深井的水位扰动特征。结果表明:在宏观层面,飑线过境各深井时会引起气压快速涌升,在气压的激励下,深井水位出现了即时的脉冲状波动,该干扰的持续时间可长达127 min;此次飑线过程中周期性气压波动的主频段为15—25 cpd,在该频段内,各深井水位与气压扰动的形态高度负相关,相关系数均低于-0.95,气压系数主要集中在-4.9—-6.9 mm/hPa之间。

基于GPR-LSTM的地震热红外背景场的构建方法

地震监测是一项非常重要且具有挑战性的任务,遥感技术的不断发展加强了在宏观尺度上对地球表面的监测能力。研究表明,地震前通常都会出现地表温度异常升高的现象,因此各种异常提取算法被应用于地震热异常研究中。其中,基于背景场的提取方法由于具有较强的机理解释性而受到广泛应用。然而,以往基于背景场的异常提取方法更多将背景场限定于某一固定阈值,忽略了受外界因素(非震)影响导致的地表温度的小范围正常波动。据此,文中提出了一种基于GPR-LSTM的地震热红外背景场的构建方法。该方法包括两大部分:震期年变基准场的建立、实际LST的残差波动范围计算及背景场的构建。基于MODIS地表温度产品,以2008年四川汶川和新疆于田地震为研究对象,使用所述方法对地震前兆热异常信息进行提取与分析,经过实验得出以下结论:1)地震热异常通常沿青藏高原的断层分布,这不仅证明了文中方法能够减弱地表温度数据中噪声的干扰,同时也证明该方法在热异常信息提取方面的有效性;2)地震年份的构造活动比非地震年份更加活跃,导致地表温度的异常增温更加明显;3)不同地震案例震前的热异常时空特征各不相同。

2018年9月8日墨江5.9级地震云南普洱大寨流体异常特征及机理

文中梳理了2004年以来普洱大寨井连续观测的水化学离子和井-含水层渗透性异常特征。研究发现,在观测井周边250km范围内5.5级以上地震发生前,多次出现过可重复、可类比的异常变化,对地震具有较好的异常指示和预测意义。但相比以往震例,墨江5.9级地震发生前,无论是化学离子还是物理参数均出现了观测以来幅度最大的变化,异常状态较以往强烈很多,但发震的震级只有5.9级。为了研究这一现象产生的原因和机理,文中尝试从区域深部物质活动和区域应力水平2个方面对墨江5.9级地震前的异常演化过程开展讨论,得到以下认识:墨江5.9级地震前,流体异常整体呈现出较为显著的从深部到浅部、从背景到短期微观异常再到临震宏观异常的演化过程;墨江5.9级地震前,普洱大寨连续观测的水化学离子浓度异常和井-含水层渗透性的改变是由于区域内垂向剪切应力持续增强引起的含水层受挤压,从而形成了垂向的流体补给,最终引起不同含水层水体发生交替混合而产生的结果;本次异常形成初期还伴随深部物质剧烈活动的现象,较为显著的由深部到浅部的耦合作用过程可能是导致墨江5.9级地震前出现自观测以来地下流体异常幅度最显著的原因。因此,流体活动从深部开始,随着区域应力不断积累,不断向地表传递的演变过程是墨江5.9级地震前流体异常演化的本质特征;区域应力的作用方式和深部物质活动程度不同,是引起墨江5.9级地震前异常特征与研究区其他历史震例前明显不同的根本原因。文中研究为全面认识普洱大寨井地下流体异常的预测意义和地震前流体异常的深浅耦合演化过程提供了一定参考。

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。

基于三维剩余密度结构的松原地震成因

自2006年以来松原市乾安县与宁江区地震频发,成为东北地震活动最为频繁的区域,目前对两地的发震构造和地震成因的认识存在严重分歧,制约了地震危险性评价与预防工作的开展。文中通过对区域重力数据进行非线性共轭梯度聚焦反演,获得了松原震区的三维剩余密度结构,结合石油井震资料,获得了如下认识:1)研究区的剩余密度异常呈高低相间的带状分布,南部异常走向为NNW,北部异常转变为NNE向,该特征反映出乾安震区和宁江震区的深部孕震环境不同,前者震源位于查干花高密度异常体内及其边缘,后者震源位于松原低密度异常带中部,指示两地震源位置的岩性不同;2)两者的发震构造不相同,前者受控于查干花断裂和乾安断裂,后者受控于松原断裂和扶余北断裂;3)地震的形成与区域应力,基底结构,深部气、流体运移和长期油气开采等因素有关。长期注水采油破坏了地质结构和应力环境,可能是重要的地震诱发因素。

新疆及邻区现今GNSS变形特征与地震关系研究

基于GNSS观测数据,采用球面最小二乘配置方法计算了新疆及邻区的应变率张量特征,在统计分析研究区域应变率分布以及1900—2022年M≥6.0地震分布之间的关系的基础上,研究了GNSS应变率特征对强震地点的指示意义。通过构建三维弹性块体模型反演得到的区内主要断裂的运动变形特征,结合震源机制解结果,对比分析了断裂运动变形特征与不同区域强震类型之间的关系。结果表明:天山西段—帕米尔地区、阿尔金断裂带邻近地区呈现第二应变率高值特征,其中帕米尔构造结附近高值特性最明显;最大剪应变率方向在南天山西段—帕米尔地区主要为NE-NEE向,反映了该区以倾滑变形为主的特征。研究区域的M≥6.0地震主要分布在应变率高值区及其边缘,特别是帕米尔构造结东部地区的强震集中非常明显。区内断裂运动性质具有明显的分类特征,除整体以挤压运动为主外,NE走向断裂带以左旋走滑运动为主,NW走向的断裂以右旋走滑运动为主。NE走向的柯坪、迈丹和那拉提断裂带与NW走向的克孜勒陶、塔拉斯—费尔干纳断裂带汇集的南天山西段和帕米尔西构造结东部地区强震密集分布,强震的震源机制类型与断层运动方式较为一致。

CGGM全球地磁场模型和新疆地区台站主磁场逐月变化的一致性分析

对2018年8月—2022年7月新疆地区的5个地磁台站的观测数据进行剔除外源变化磁场的处理,同CGGM全球地磁场模型的主磁场计算值进行一致性分析。结果表明:①台站观测的月变化速率观测值要略大于模型计算值,磁偏角D、磁倾角I的最大月变化速率差为0.08688′,其它5个要素中最大月变化速率差仅为0.8914 nT。②CGGM模型和IGRF13模型计算值F值的均方根误差相差26.7 nT,随着“张衡一号”地震电磁卫星数据的增多,CGGM模型的计算精度还会进一步提升。③台站观测和模型计算的逐月变化量偏差很小,表明CGGM模型计算值和台站观测值有较好的一致性。④通过提取静日子夜均值的方法并不能够完全剔除外源场的影响,台站观测逐月变化量中会有几个nT的剩余磁场叠加其中,导致了台站观测值和模型计算值逐月变化差值的离散程度略为增大。⑤后验比较分析表明,CGGM模型的长期变化主磁场预测值和台站观测值之间一致性较好,可以很好地描述主磁场的长期变化。

井水位气压效率计算方法的对比研究——以云南高大井为例

为了研究不同井水位气压效率计算方法的原理及差异性,基于2019年2月1日至2020年7月28日云南高大井的气压与水位数据,使用Clark方法、Rahi方法、回归反卷积法和Acworth方法计算了该井的气压效率BE值,分别为:0.4395、0.4968、0.6174和0.6654,平均值为0.5548。对比分析结果表明:Clark方法和Rahi方法的优点是计算简单方便,但是没有考虑时间滞后的影响;回归反卷积法可以获得BE值随滞后时间的变化情况,但是极易受到降水、蒸散发等信号的影响;Acworth方法考虑了固体潮信号并且避免了降水、蒸散发等信号的干扰,但是该方法仅适用于承压和半承压含水层中。最后,根据4种方法的特点和适用性,对不同目的下的井水位气压效应分析给出了相应的建议。

基于四分量钻孔应变数据的神经网络地震活动性预测分析

首先利用四分量钻孔应变数据独有的自洽特性,构建震前应变特征数据集;之后基于一维卷积神经网络框架,设计地震震级与方位的预测模型;然后通过混淆矩阵计算准确率、召回率以及F1分数,对模型预测结果进行评价与修正;最后对我国西南地区的永胜、昭通、姑咱及腾冲四个台站的钻孔应变特征分别进行训练与验证,并讨论了不同特征窗长对预测效果的影响。训练完成后的模型效果在测试集上均表现优异,四个台站对震级和方位预测的平均准确率分别可达85%和80%左右,说明四分量钻孔应变数据特征与地震的发生有着很强的相关性,通过卷积神经网络对地震前兆特征进行挖掘具有很大研究潜力,本文提出的预测策略也为未来短临地震的精确预测研究打下基础。