川滇地区地震活动图像异常统计特征研究

基于《中国震例》,梳理总结了1966—2018年川滇地区120次5级以上地震震前6种地震活动图像异常及特征参数,并提出了各异常的半定量预测指标。结果显示,川滇地区6种地震活动图像异常按次数排序依次为:震前显著事件88次,地震平静42次,地震空区39次,地震条带25次,地震窗24次,震群11次;其中,4项异常多出现在中强震前的中短期阶段,多数中强震发生在这些异常区内及其附近地区;部分特征参数与中强震之间存在较好的线性关系,但在实际应用中还需结合其他观测异常来综合判定震情趋势。

大地电磁法的应用综述:以川滇地区为例

大地电磁法(包括音频大地电磁、宽频带大地电磁和长周期大地电磁)是探测近地表至上地幔深度的地球物理方法之一,以其对低阻体的敏感性,在深部结构探测、地震孕育环境、地球动力学以及地热和资源勘探等领域发挥着重要作用。川滇地区处于特提斯构造域的东段,诸多(微)板块在此碰撞拼贴,是青藏高原内部物质东流或块体侧向挤出的重要通道。川滇地区受板块边界的断裂带或者说缝合带相互切割及影响,是解析区域构造变形、孕震环境以及物质迁移的重要窗口。在简要介绍大地电磁法理论的基础上,也介绍了近年来兴起的人工源极低频电磁方法,本文综述了大地电磁法在川滇地区的应用,主要包括在地震孕育、火山和地热活动、成矿活动、构造与动力学以及电磁同震效应方面的应用,以较全面的视角为地球科学相关领域的学者提供川滇地区大地电磁学领域开展的工作。

川滇地区地壳应力场研究现状

位于青藏高原东缘的川滇地区不仅是印度板块与欧亚大陆挤压碰撞的前缘地带,也是研究青藏高原演化以及高原物质东南向逃逸的重要场所,区域地壳被纵横交错的活动断裂和块体边界切割为多个次级块体,剧烈的构造运动导致了该区应力场具有强烈的横向不均匀分布.本文总结了近年来川滇地区地壳应力场研究进展,分析了地表变形场、原地应力测量资料、震源机制解结果,系统讨论了川滇地区不同尺度的应力场方向及非均匀性特征.川滇地区的地表变形场沿鲜水河—小江断裂带为界的西侧区域,到红河断裂与丽江—小金河断裂交汇区域,都为明显的顺时针旋转变形.在青藏高原物质东向挤压作用下,川滇地区的构造应力场整体以龙门山断裂—丽江—小金河断裂为界,北部以NE-SW、E-W向挤压和NW-SE、N-S向拉张为主,南侧主压应力沿该断裂带呈扇形分布,与地表变形场形态一致,主张应力沿该断裂系呈弧形分布,与地形等值线特征基本一致.川滇地区的壳幔变形可能是北部耦合,南部解耦.本文分析发现,区域内龙门山断裂、红河断裂和丽江—小金河断裂等大型断裂带下方构造应力场呈现分段变化,与地震各向异性揭示的深部介质变形有关.

川滇地区重力异常与断裂分布研究

为提高地震预警能力以及为减灾工作提供科学依据,利用卫星重力对川滇地区开展大尺度的重力异常特征、地震断层和地震机制研究。通过对卫星重力数据精细化处理,揭示川滇地区地震断裂性质和地震机制。布格重力异常研究结果显示,龙门山断裂带重力异常范围为-50~200mGal,鲜水河断裂带为-350~-500mGal,则木河断裂带为-200~50mGal,安宁河断裂带为-300~-50mGal。重力异常显示龙门山断裂向北西移动,安宁河为东西倾向,则木河为北西倾向。不同解析方法显示哈克法可明确地块边界,罗森巴赫法能更好地描绘断裂空间分布。4条断裂带的重力异常变化源于地块挤压作用形成的“Y”字型交汇,研究结果表明:(1)通过卫星重力获取的布格重力值,能较好地反映该区不同块体的重力异常特征;(2)川滇地区四阶趋势分析求取的剩余重力异常,可较好地反映该区地质体异常形态;(3)龙门山、安宁河、则木河和鲜水河断裂重力梯度异常带由松潘-甘孜地块及地壳高密度物质向东南和北东方向的挤压造成。

2021—2022年川滇地区4次M_(S)≥6.0地震前井下地电阻率观测的异常变化

2021—2022年川滇地区先后发生了云南漾濞M_(S)6.4、四川芦山M_(S)6.1、马尔康M_(S)6.0和泸定M_(S)6.84次M_(S)≥6.0地震。距这些地震震中400km的范围内布设有红格、冕宁、甘孜井下地电阻率观测站,其观测数据在这4次地震前出现了不同程度和形态的中短期异常变化。红格站EW和NS测道自2020年12月开始出现同步下降变化,2021年漾濞M_(S)6.4地震后NS测道的异常恢复,但EW测道仍然持续下降,截至2022年9月5日泸定M_(S)6.8地震发生,EW测道的异常持续时间约为21个月。甘孜站N10°E测道的下降异常变化始于2022年4月,6月底开始出现转折回升,10月异常恢复,其间先后发生芦山M_(S)6.1、马尔康M_(S)6.0、泸定M_(S)6.8地震。2022年9—11月,甘孜站N60°W测道出现年变畸变异常,2023年1月26日泸定再次发生M_(S)5.6地震。冕宁站EW、NS、N45°W测道自2022年6月下旬开始出现同步上升变化,于泸定M_(S)6.8地震后异常恢复。依据这些异常变化,在周、月会商中对2021年漾濞M_(S)6.4、2022年泸定M_(S)6.8、2023年泸定M_(S)5.6地震做出了短期预测。

川滇地区岩石圈温度、化学组分结构研究及对岩石圈减薄过程的认识

川滇地区地处中国大陆西南,对其岩石圈结构的研究是认识该地区构造演化过程的基础.由于不同研究方法存在各自的局限性,导致其所获得的岩石圈结构和可能的构造演化过程仍存在争议.岩石圈温度、化学组分结构是深入认识这些争议性问题的基础.本文基于热动力学模拟和概率密度反演的方法,联合瑞雷面波相速度频散曲线、大地水准面高、地形和地表热流等观测资料,反演了川滇地区岩石圈的温度、化学组分结构.结果表明,川滇地区岩石圈呈现南薄北厚的趋势,其中印支块体岩石圈较薄,为60~80 km,相对起伏较小;川滇菱形块体、江南造山带西缘岩石圈自南(~80 km)向北(~200 km)递增;松潘甘孜块体保持较厚的岩石圈根(~240 km).印支块体与江南造山带西缘岩石圈地幔以过渡型和难熔型的橄榄岩为主,仍存在部分古老难熔的岩石圈地幔物质;而川滇菱形块体内部为饱满型岩石圈地幔,表明古老、难熔的岩石圈地幔被新的地幔物质所取代.根据现今川滇地区岩石圈温度、化学组分结构,我们推测川滇地区南部的印支块体受印度板块与亚欧板块南北向碰撞的影响,导致该区域岩石圈增厚,并发生以拆沉作用为主的减薄过程,但岩石圈地幔仍以古老难熔的地幔物质为主;拆沉作用所导致的热地幔物质上涌使得川滇菱形块体古老难熔的岩石圈地幔物质由南往北逐渐为新的地幔物质所取代,形成了现今饱满型岩石圈地幔,热侵蚀作用在川滇菱形块体岩石圈减薄过程中占主导地位.

基于GNSS速度场的川滇地区现今地壳构造运动形变特征分析

将川滇地区划分为5个次级块体,利用块体运动的整体旋转与线性应变模型分析近年来中国地壳运动观测网的GNSS对地观测速度场数据,得到该研究区域相对于亚欧板块1°×0.5°的水平运动速度场和应变场。分析该区域形变速度场和应变场的空间变化,发现川滇地区整体上呈现出由北向南顺时针变化的微弱压缩和扩张运动,川东南块体、川青甘块体分别呈NW-SE134.3°、NW-SE83.5°的微弱压缩运动,滇西块体、川西块体和滇中块体分别呈NW-SE90.2°、NW-SE28.2°、NW-SE68.7°的微弱扩张运动,其中川西块体的扩张运动相对于其他次级块体较为明显。川滇地区各次级块体形变在空间上存在一定差异,但整体上川滇地区主压应变轴从北至南由EW方向逐渐按顺时针偏转,到南部转变为NS方向,其变化走向为0.17°-89.89°,与利用地球物理方法得到的主压应变轴优势方向大体一致。

川滇地区地壳上地幔三维速度结构研究

根据云南和四川地震台网 1 74个台站记录的 4 62 5个区域地震初至 P波和 S波走时资料 ,并结合其它深部地球物理资料 ,确定了川滇地区地壳上地幔三维速度结构 .在上地壳速度异常分布中 ,四川盆地为正异常 ,川西高原为负异常 ,龙门山断裂带为正、负异常的边界 .龙门山断裂、鲜水河断裂以及红河断裂等 ,在下地壳和上地幔的速度异常中仍显示出构造分界特征 ,说明它们可能穿透了莫霍界面 .腾冲火山区和攀西构造带在 50 km深度上呈现负速度异常 ,与上地幔温度和物质组成的差异相联系 .川滇地区地壳结构的总体特征是 :地壳和上地幔的低平均速度 ,地壳厚度变化剧烈 ,地壳和 (或 )上地幔存在高导层、高热流值 .这些同印度板块与欧亚板块碰撞的构造背景有关 .川滇菱形块体在地壳内总体上为正常或正异常速度 ,而其边界的深大走滑断裂存在负速度异常 ,它有助于地壳块体沿断裂的侧向挤出 .在主要的地震带上 ,中下地壳的负速度异常与地震活动性相关 .多数强烈地震发生在具有正速度异常或正常速度分布的上中地壳深度上 。

川滇地区重力场动态变化及其强震危险含义

基于川滇地区2011—2014年的重力复测资料,系统分析了区域重力场时-空动态变化及其与2012年云南彝良MS5.7、2013年四川芦山MS7.0、2014年云南鲁甸MS6.5和四川康定MS6.3地震发生的关系.结合GPS、水准观测成果和区域地质构造动力环境,进一步研究了区域重力场变化的时空分布特征及其机理,讨论了近期区域重力场动态变化的强震危险含义.结果表明:1重力变化与川滇地区断裂构造活动存在密切空间联系,重力变化较好地反映了伴随活动断层的物质迁移和构造变形引起的地表重力变化效应.2重力资料对测区内2012年以来发生的4次MS5.7以上强震均有较好反映,地震前震中区及其附近观测到明显的区域性重力异常及重力变化高梯度带,可能是地震孕育过程中观测到的重力前兆信息.3区域重力场动态演化大体反映了青藏高原物质东流的动态效应,龙门山断裂带地壳受挤压隆起、面压缩率和重力上升变化的特征最为显著.4重力场的空间分布及其随时间变化与地壳垂直与水平运动及地质构造活动等观测结果有一定的对应关系,强震易发生在重力变化四象限分布中心地带或正、负异常区过渡的高梯度带上,研究区的一些重力异常部位仍存在中-长期大震危险背景.

川滇地区强震序列库仑破裂应力加卸载效应的数值模拟

通过建立较精细的川滇地区三维有限元模型,数值模拟了川滇地区主要活动断裂的强震活动对于其他活动断裂潜在强震孕育进程的库仑破裂应力加卸载效应.模拟结果显示在川滇地区主要活动断裂带的几何学展布形态和运动学性质的构造背景之上,川滇地区强震活动相互影响的主要特征是活动断裂面库仑破裂应力变化大多处于增大状态.其中,金沙江断裂带、小江断裂带、楚雄—建水断裂带、鲜水河断裂带和安宁河断裂带上的强震所产生的加载作用比较强,而丽江—小金河断裂带和腾冲—澜沧断裂带则较弱.1981～2000年川滇地区M≥6.5地震序列的模拟结果显示,后续地震全部位于已发生地震所引起的库仑破裂应力增大区之内.数值模拟结果显示,在川滇地区,一个强震发生之后,发震断层本身强烈卸载的同时,库仑破裂应力的加载效应在其他主要活动断裂带潜在强震孕育进程中占据了主导地位,强震活动之间相互作用的主要效应是应力加载,已发生的强震加速了下一个强震的孕育进程,进而导致一系列地震的发生,直至整个区域所积累的应变能处于较低水平之后,区域地震活动进入一个新的平静期.

川滇地区未来强震预测与汶川M_W 7.9级地震孕震过程分析

根据作者提出的孕震时空区域划分原则,确定了川滇地区地震区(带)划分的合理方案.运用孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法,给出了各地震区(带)未来强震的四要素预测结果.结果表明,除西昌、丽江与鲜水河地震区在较长一段时间内无破坏性地震发生外,其他地震区都将有破坏性地震发生.本文还分析了汶川大地震的孕震过程.结果表明:导致2008年5月12日汶川M_w7.9级地震的最直接原因,是1976年发生在松潘—平武的M_s7.2级双震震群事件.

川滇地区活动地块现今地壳形变特征

利用川滇地区 1998～ 2 0 0 2年间 2 0 0多GPS点位的多期复测结果 ,将川滇地区分为 9个次级活动块体 ,计算了各个活动块体的欧拉旋转矢量和主要活动断裂的运动速度 ,并分析了该地区的应变场特征 .结果表明 ,川滇地区的地壳运动速度具有北强南弱、西强东弱、以菱形块体为主顺时针旋转的特征 ;菱形块体外各个块体运动速度大幅衰减 ;与地质结果的差异表明 ,川滇菱形块体的现今地壳运动由北往南逐渐增强 ;青藏高原物质的侧东向挤出在滇中块体南部明显下降 ,而丽江—小金河断裂带的吸收作用并不明显 ;川滇地区以压应变为主 ,四川石棉和云南新平一带出现的应变集中地区也许具有发生中强地震的可能性 .

印尼地震对我国川滇地区地壳水平活动的影响

2005年1～2月用GPS技术对中国川滇地区及中国南部进行了精密流动与连续监测，综合利用1999年、2001年和2004年的数据及GPS处理技术获取了2004年12月26日印尼苏门答腊地震（Ms8．7）对监测区所产生的同震水平位移场。由水平位移图可知，此次地震对川滇地区及其以东及中国南部地区的影响是显著的。其特征为对四川地区的影响相对较小，数值为数毫米，优势位移方向为西对云南地区的影响较大，数值一般为10～20mm，变化趋势为“北小南大”，优势位移方向为西南。应变分析表明，此次地震对该区造成的区域应变非常突出，并且占主导地位。南北方向表现为整体拉伸。东西方向为“北张南压”，面应变除南缘为收缩外几乎整个区域为面膨胀，并呈现“北大南小”的变化特征，最大剪应变则恰好相反。由此反映的相对位移在该区南北端的差别接近20mm，与背景应变场的结果相比有很大的差异。另由拉萨、昆明和广州等连续监测站的结果可知，西藏地区没有受到显著的影响，西沙群岛和海南地区向西南位移了大约20mm，云南地区向西南位移了大约12mm，泸州及福建沿海地区没有明显的变化。

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.

川滇地区现代地壳运动速度场和活动块体模型研究

通过分析中国地壳运动观测网络的GPS数据得到川滇地区地壳水平运动速度场 ,由此划分活动块体并分析其运动特征。结果表明 :相对欧亚板块 ,滇中、雅江和中甸次级块体的顺时针转动速率分别为 0 37°± 0 16°/Ma ,0 84°± 0 39°/Ma和 0 90°± 0 39°/Ma ,造成块体间跨木里弧形断裂带约 3mm/a的SN向挤压、丽江 -大理断裂带约 4mm/a的EW向拉张和理塘断裂带约 6mm/a的近EW向拉张。鲜水河断裂带左旋走滑速率 8～ 10mm/a ,安宁河 -则木河 -小江断裂带左旋走滑 5～6mm/a。龙门山断裂带没有明显的地壳消减 ,而断裂带西北约 15 0km处有一形变速度阶跃带 ,右旋走滑速率 4～ 5mm/a。阶跃带两侧的岷山块体和阿坝地区逆时针转动速率分别为 0 13°± 0 0 8°/Ma和0 5 3°± 0 19°/Ma。鲜水河 -小江断裂带以南、以西地区 ,青藏高原物质的E向挤出和重力滑塌造成川滇块体东移 ,在东部相对稳定的华南地块的阻挡下 ,川滇块体沿鲜水河 -小江断裂带由东转向南运动 ,从而引起川滇块体内部各次级块体的顺时针转动。

川滇地区强震活动前b值的时空分布特征

由于地震活动性参数b值能够反映地壳环境应力的大小,因此基于b值的地震活动性图像研究成为地震预测研究和实践最直观明了的方法之一。川滇地区地震活动频繁,是检验各种地震预测方法的理想实验场。为了研究川滇地区b值分布与强震活动的关系,利用过去40多年的小震资料分析了该区域1981年以来19次M6.5地震与b值的时空分布关系。结果表明:虽然川滇地区b值空间分布特征与强震活动之间关系并不显著,不到50%的强震发生在b值小于区域平均值的地区,但是震前b值的时间分布呈现系统地下降,58%的震源区的b值在强震前出现显著下降趋势。结合其他的地震、地质资料,较短时间内的地震活动性资料可以为特定地区的地震潜在危险性的判定提供一定的启示。

川滇地区三维P波速度结构反演与构造分析

根据205个区域台站记录的近60000条地震初至P波走时资料,采用层析成像理论与伪弯曲射线追踪方法,反演了川滇地区地壳上地幔的三维P波速度结构.结合区域地质构造以及地球物理背景,分析和解释了三维速度结构图像反映的川滇地区不同深度的介质结构与构造特征.结果表明:(1)沉积盆地、高山山地等主要表现出速度负异常的特征,有的高山山体负异常可深达下地壳与上地幔,反映了新造山带的强烈构造隆升与相伴的重力均衡作用;(2)川滇块体周缘大型活动断裂带附近的中下地壳内普遍存在低速层,它们的存在为调节断裂和块体运动提供了深部解耦条件;(3)根据对P波速度结构图像的分析,识别和推断出川滇地区若干主要活动断裂的深部构造特征及它们倾向与下延深度.

川滇地区中小震重新定位与速度结构的联合反演研究

通过震源与速度结构联合反演,利用2000年4月至2006年3月云南和四川区域地震台网给出的P波初至走时资料,确定了川滇地区的三维速度结构,同时获得了川滇地区6 642次中小地震的重新定位结果。结果表明:①川滇地区地震震源平均深度随震级增大而加深的特征明显,地震震级越大,震源深度越深,但震源下界不超过25 km;②在瑞丽-龙陵、丽江-小金河以及龙门山等断裂带以西地区,震源深度偏浅,大多在15 km以上,15 km深度以下地震稀少;③川滇地区中小地震分布具有与强震相同的地壳深部介质背景,震源大多分布于正、负异常过渡区的速度相对较高一侧,而其下方主要为低速异常分布。

川滇地区地壳水平运动特征与强震关系研究

通过对 1991～ 1999、1999～ 2 0 0 1年川滇地区GPS水平运动资料的非震负位错模型反演和形变应变场时空演化分析 ,结合地质构造 ,研究了块体及边界带的构造变形特征及其与强震蕴育的关系。结果表明 :①总体上本区呈现近SE向滑移叠加绕垂直轴顺时针转动的复合运动 ,1999～ 2 0 0 1较 1991～ 1999年运动速率及应变率减弱 ;②强震多发生在形变差异显著的块体边界附近和块体边界断层带的高应变积累闭锁段及其附近 ,以及区域应变率高值区及其边缘 ;③目前差异运动显著的块体边界带、断层闭锁段及区域应变率高值区有丽江 小金河断裂及其与剑川断裂交汇区、金沙江断裂与理塘 德巫断裂交汇区、安定河 则木河断裂、红河断裂中东段及其与小江断裂交汇区、怒江及澜沧 勐遮断裂。

川滇地区区域地震目录完整性最小震级分析

系统分析了川滇地区 1970～ 2 0 0 1年的区域地震目录 ,给出了川滇地区主要地震活动带 (区 )最小完整性震级的时、空分布。总体而言 ,对于川滇地区地震活动最强烈的 3个区域 ,地震目录的完整性最小震级可取如下震级 :(1)金沙江—红河断裂带及鲜水河—安宁河—小江断裂带所围限的川滇菱形地块 ,1970～ 1981年 2 5级 ,1982年以来 2 0级 ;(2 )金沙江—红河断裂带以西的滇西—滇西南腾冲—龙陵、澜沧—耿马、思普地区 ,1970～ 1981年 3 0级 ,1982年以来 2 5级 ;(3)阿坝区、松潘—龙门山带及名边—马山—昭通带 ,1970～ 1981年 2 5级 ,1982年以来 2 0级。