喜马拉雅东构造结地壳形变及断层运动特征

利用SBAS-InSAR技术提取喜马拉雅东构造结高精度地壳形变速率场,提出一种利用外部GACOS大气数据并基于干涉相位来抑制与地形相关的大气垂直分层延迟相位的方法,发展了一种顾及块体运动的残余轨道趋势相位校正方法。采用弹性回跳理论和负位错模型反演东构造结断层闭锁深度及蠕滑速率。InSAR形变结果表明,东构造结LOS向形变速率为-10~15mm/a。东久-米林断裂西南段两侧存在明显差异性运动,沿断层走向的差异性运动逐渐减弱并趋于稳定;嘉黎断裂跨断层构造活动不强烈。断层运动模型反演结果表明,东久-米林断裂西南段闭锁程度较小,闭锁深度以下的蠕滑速率为7~16mm/a,靠近东构造结顶端,断层闭锁程度逐渐增大,蠕滑速率逐渐减小至2mm/a;嘉黎断裂闭锁深度为4~25km,蠕滑速率为1~4mm/a,整条断裂均处于深度闭锁状态。

滇西重力断层运动时间分布特征的初步研究

地表观测的重复重力数据综合反映了地表观测点的位置变化、地壳内部密度变化和地壳内部构造变形 ,通过反演这些数据得到的断层位错运动的时间变化综合反映了地壳内部形变和密度变化的耦合运动。为此 ,利用滇西 1985年以来的重复重力观测数据 ,结合地质调查和地球物理推断结果确定断层运动模型作为约束 ,并考虑到观测数据和模型粗差 ,反演获得了滇西主要活动断裂运动的时间变化分布。结果表明 ,滇西 1985～ 2 0 0 1年断层运动的时间变化表现出断层往复运动特征 ,较好地反映了区内Ms≥ 6 .0地震 (如 1996年丽江Ms7.0地震、1998年宁蒗Ms6 .2地震和 2 0 0 0年姚安Ms6 .5地震等 )的孕育过程。指出强震孕育过程遵循地壳内部密度和地壳形变耦合运动模式 (简称DD耦合运动模式 ) 。

云南地区主要断层运动模型的GPS数据反演

利用云南地区 1999～ 2 0 0 1年GPS观测结果 ,采用稳健 贝叶斯最小二乘算法与多断裂位错模型 ,分析研究了云南地区主要断层运动的定量模型。结果表明 :云南地区地壳水平运动明显受断裂活动的影响 ;断裂活动性质与构造地质结果一致 ;红河断裂带活动以北段为最 ,中段次之 ,南段最小 ;小江断裂带活动最强烈 ,其次为澜沧江断裂带、怒江断裂带北段 ,曲江断裂带显示出枢纽断层特征 ;各断层具有每年发生 6级左右地震的能力 ;较大的最大剪应变值主要分布在主要断裂带沿线及其交汇处 ;地震并非发生在最大剪应变值最大处 ,而大多发生在其高梯变带上 。

基于形变观测分析2011年日本9.0级地震与断层运动间关系

2011年3月11日日本发生9.0级地震,本文以此次地震的震间、同震和震后形变观测为约束,依据不同时段断层运动空间分布特征分析日本海沟地区强震与断层运动间关系.震间日本海沟地区,断层运动闭锁线深度约为60km,闭锁线以上从深到浅依次为断层运动强闭锁段、无震滑移段和弱闭锁段.由同震位错反演结果,2011年日本9.0级地震同震存在深浅两个滑移极值区,同震较浅的滑移极值区（同震位错量10~50m,深度小于30km）震间为断层弱闭锁段;同震较深的滑移极值区（同震位错量10~20m,深度在40km左右）震间为断层强闭锁段;而在两者之间的过渡带同震位错相对较小,震间断层运动表现为无震滑移.震后初期断层运动主要分布在在闭锁线以上的同震较深滑移极值区,而同震较浅的滑移极值区能量释放比较彻底,断层震后余滑量相对较小.依据本文同震和震间断层运动反演结果,震间强闭锁段积累10m同震位错需要100多年时间,与该区域历史上7级地震活动复发周期相当;震间弱闭锁段积累30~50m同震位错约需要300~600年时间,与相关研究给出的日本海沟9级左右地震复发周期比较一致.在实际孕震能力判定的工作中,由于不同性质的断层段在同震过程中会表现更多的组合形式,断层发震能力判定结果存在更多的不确定性,但利用区域形变观测等资料给出震间断层运动特征的研究工作对于断层强震发震能力的判定具有非常重要的实际意义.

鲜水河断裂带现今断层运动短周期事件的发现与初步研究

根据鲜水河断裂带上连续动态地壳形变台阵数据，首次揭示了中国大陆板内断层现今运动的短周期现象，包括蠕变阶、蠕变坡和脉动等，其持续时间为数分钟至数十小时。发现其空间分布与断层分段（闭锁或活动段）有关；其时间分布与强地震孕育过程有关。蠕变过程符合Ｌｏｍｎｉｚ提出的对数蠕变函数，可能是断层面不均匀结构中的局部流变行为。断层短周期事件对揭示断层不均匀结构和微破裂过程动力学有重要意义。

唐山地震发震断层运动学特征与大震重复周期

根据断层深部不均匀滑动反演方法，利用６期大地形变资料，反演计算了唐山地震断层在震前、震时、震后共５个不同时间段的运动状况．其结果体现了地震断层由震前加速运动、震时突发错动到震后松弛、调整，趋于稳定的运动过程．进而利用地震断层的滑动与应变能的关系，估算了唐山地震的复发周期．

华北地块内部主要断层运动模型的GPS数据反演分析

利用华北地区 1993～ 2 0 0 0年的高精度GPS观测处理结果 ,采用稳健—贝叶斯最小二乘算法与多断裂位错模型 ,初步分析研究了华北地块内部主要断层现今运动定量模型 ,得到下列结果 :(1)其主要断裂带的走滑运动速率介于 0 .0 3至 3.2cm/a之间 ,1.0至 2 .0cm/a之间者居多 ;其倾滑运动速率介于 0 .9至 8.3cm/a之间 ,1.0至 2 .8cm/a之间者居多 ,一般大于走滑运动速率 ;其张裂运动速率介于 0 .0 4至 3.5cm/a之间 ,0 .0至 0 .8cm/a之间者居多。 (2 )总体来说 ,其主要断裂运动具有继承性 ,西部 (大致以东经 114°为界 )断层运动大于东部断层运动。 (3)其主要断层现今运动以垂直升降运动为主 ,兼有走滑、伸展特征。 (4)依据反演结果 ,讨论了断层运动与地震孕育的关系 ,若将断层运动视为局部“闭锁”地区的弹性应力应变集中或地震能量积累 ,各断层每年有相当于 5 .1～ 7.

基于向-位错模型的同震断层运动反演——以龙门山断层为例

针对2008年发生汶川8.0级地震的龙门山断裂铲状分布和断层倾滑面倾角随深度变化特点,本文提出了描述龙门山断层同震运动(滑动和转动)的向-位错组合模型。结合地质数据采用回归分析法模拟了断层在倾滑过程中断层面倾滑方向随断层深度的分布特征;利用四川地区实测的三维同震GPS数据结合粒子群算法,采用向-位错模型对汶川地震断层面的同震滑动和随深度的方向转动(向错)进行了反演计算,并将反演的同震滑动区域和大小分布与USGS断层滑动结果进行了对比分析。理论分析和模型计算表明:(1)在汶川8.0级地震发生过程中,由于断层的倾滑面为倾角由上向下逐渐变小的曲面,断层面上的倾滑方向也随断层面法线的改变而变化,即断层面在破裂过程中存在明显的向错现象;(2)龙门山发震断层的倾滑面转动方向随深度变化为一开口向上的抛物线,震中位于转动角变化的极值点附近;(3)在断层几何参数相同的情况下,采用向-位错组合模型反演的同震滑动区域和USGS的滑动区域具有较好的一致性,滑动大小的差异主要由断层模型之间的差异、测量误差等多种因素引起。

基于形变观测分析中国台湾东部花东纵谷断层运动特征

花东纵谷断层是中国台湾动力作用和地壳运动变形最强烈的断层之一,其断层运动特征和强震危险程度一直备受学者的关注。文中分别以同震地表位移、1992—1999年震间形变数据为约束,反演2003年成功M_W6.8地震同震位错分布和花东纵谷断层震间运动特征。结果表明:花东纵谷断层北段处于强闭锁状态(闭锁率高达0.9),闭锁深度深(约27km);南段闭锁程度较弱(闭锁率约0.5),闭锁深度较浅(约12km);中段闭锁程度与闭锁深度介于南北段之间。另一方面,2003年成功MW6.8地震微观震中位于震间无震滑移区与闭锁区的过渡带附近。依据同震位错、震间断层运动反演结果,以及历史强震破裂分布特征,分析认为,花东纵谷断层南北段运动方式存在差异性,北段主要以强震形式运动,南段以蠕滑和地震两种形式运动。自1951年花莲—台东M_L7.3地震序列后,花东纵谷断层南段、中段和北段至2016年所累积的矩能量分别等价MW 6.4、M_W7.0、MW_7.4地震;若发生级联破裂,整个断层至2016年所累积的矩能量等价M_W7.5地震。

邢台地震断层运动特征反演分析

依据地形变测量资料，采用不均匀位错反演方法，建立邢台地区两个不同的断层模型，分别计算了 １９６６ 年邢台地震时 ３ 月８ 日６．８ 级地震、３ 月２２ 日６．７ 级和 ７．２ 级地震及整个震群过程断层产生的不均匀错动量，并对结果特征进行了分析。

茅山东侧断裂的断层运动及其与溧阳地震关系的动力学模型

本文依据近年来江苏省茅山地区进行野外调查得到的新资料,对茅山东侧断裂带(简称茅东断裂)的基本特征作了概括和分析,在多种观察资料的约束条件下建立了三维动力学模型,以解释茅东断裂现代运动的力学机制及其与溧阳地震的关系,指出控制断层运动的应力状态是随深度而改变的。最后对有关溧阳地震发生原因的一些力学问题进行了讨论。

一种板块边界断层运动的力学模型

提出了一种描述板块边界断层运动的力学模型，即将板块边界的地壳运动表述为板块的相对刚体运动加边界断层面上的负位错分布。应用该模型描述北美板块与太平洋板块边界处的圣安德烈斯断层带，并用该地区近３０年的大地测量数据反演了模型参数。研究结果表明，运用该模型方法可利用大地测量数据确定沿板块边界断层带的相对闭锁区，从而进行中长期地震预报。

1966年邢台强震群震前、同震和震后断层运动特征分析

在1966年3月邢台强震群水准观测基础上,本文首先对同震位移和数值模拟结果进行了对比,认为邢台强震群发震断层浅层是牛家桥阳断层和永福庄断层,深部发震断层是倾向北西的北东向断层;然后以区域水准观测为约束,通过反演给出了邢台强震群震前断层无震滑移、同震断层位错和震后断层余滑空间分布。结果表明,震前显著无震滑移主要发生在3月8日6.8级前震的发震断层上,而3月20日宁晋7.2级和6.7级地震发震断层深部同震位错相对弱的断层段,震前也存在较为明显的无震滑移;震后断层余滑主要分布在束鹿凹陷西侧的牛家桥阳断层。从邢台强震群过程中断层运动时空演化特征可以看出,强震破裂成核过程中震前断层无震滑移既可能发生于前震发震断层,也可能发生于主震发震断层,震后断层位移空间分布与同震位错具有互补性;而震前断层无震滑移是否为有关震前前兆的真正原因,是值得进一步深入研究的问题。

滇西重力场动态趋势变化与断层运动

以绝对重力做控制,对滇西网1985—2010年流动重力资料进行统一平差处理,平均点值精度为12×10-8ms-2/a;单点重力时变曲线主要呈现出季节性的上下波动和长期性的上升或下降趋势运动,部分点重力动态变化与丽江7.0级地震孕育过程相吻合;基于长期观测的重力场年变化率反映了重力场在一段时期内的趋势性变化:1985—1995年和1996—2003年年变化率图像可能反映丽江7.0级地震前后能量的累积、释放和调整,2003年以后剑川断裂、鹤庆-洱源断裂和红河断裂北段附近重力值上升速度均超过10×10-8ms-2/a;基于初始断裂运动模型正演模拟的滇西重力场年变化率图像与实测图像非常相似,说明断裂运动对重力场趋势性变化有重要贡献;基于长期观测的重力场年变化率反演的滇西主要活动断裂年错动量与地质上给出的结果相仿,基本上反映了各断裂的活动性质。

青藏高原北部的第四纪断层运动

近10年来,通过详细考察和填图工作,对青藏高原北部的第四纪活动构造及断层运动取得了大批新资料。在最近的中法合作研究中,对东昆仑活动断裂带及邻区又进行了较深入的调查。本文以上述新资料为基础,简要讨论了青藏高原北部第四纪活断层的运动学和动力学基本特征。本区重要的活动断裂可划分为下述3类: (1)大规模的弧形左旋走滑断裂带。其中包括青藏高原北部边缘的阿尔金活动断裂带、昌马活动断裂带及海原活动断裂带、中部的东昆仑活动断裂带、以及南部的甘孜-玉树活动断裂带和鲜水河活动断裂带等。它们的左旋走滑速率多在10——20mm/a范围内。 (2)高原边缘逆冲断裂带。主要发育于祁连山、六盘山及龙门山等地区,其走向大致与高原边缘平行,因地而异。它们的垂直滑动速率可达到1mm/a左右。 (3)北北西走向的压扭性断裂,或称之为具有右旋走滑分量的逆冲断裂。它们主要发育于高原北部,约在东经98——104°之间,并控制着若干第三——第四纪盆地及对冲山的边缘。其中,部分断裂的水平走滑速率最大可达2——3mm/a。 自喜马拉雅运动以来,大型左旋走滑断裂运动及所挟持的断块东移,对中生代区域构造有很大的改造作用。同时,边缘逆冲作用在区域构造变形中也扮演了重要角色。诸如祁连山、六盘山等边缘山系,很大程度上是?

GPS观测与数值模拟揭示的滇西北地区地壳形变特征及主要断层运动变化

滇西北地区地质构造复杂,强震孕育背景显著。本文利用滇西北地区不同期次(1999~2007期、2013~2018期)GPS观测数据解算地壳应变率场,分析地壳应变率场的动态演化特征。以不同期次GPS观测数据作为边界约束,利用二维有限元接触计算,模拟给出滇西北主要断裂带运动学特征与应力积累速率的变化;并结合汶川、芦山等历史强震和近场跨断层观测等资料,探讨滇西北地区地壳变形特征及其变形机理。结果表明:滇西北地区现今地壳变形特征表现为近东西向的拉张和近南北向的挤压,同时还叠加了南西—北东向的剪切变形,地壳应变率场在不同时段经历了动态调整,但最大主压应变方向在两个时段未发生改变,为NNW向。汶川地震前,滇西北地区主要断裂带的运动速率、运动性质与现有地质、形变结果较为一致;汶川、芦山等地震后,部分断裂带的运动性质与受力状态发生变化,本文分析认为与汶川等远场强震及断裂带近场中强震的发生有关,这些地震对滇西北地区局部应力场产生一定的影响,是部分断层运动性质发生变化的原因之一。

负位错模型与断层运动图象──确定滇西地震预报实验区的潜在震源区

为了确定断层的滑移区和闭锁区，我们采用闭锁区存在一个负位错和断层两侧的地块相对运动相叠加的模型来模拟断层运动图象，并使用多期大地测量资料反演确定断层的闭锁区。本文采用滇西地震预报实验区的两期大地测量资料和部分跨断层形变观测资料，反演确定了该地区四条主要活动断层的运动图象，从而判断大理、祥云一带为断层的闭锁区，并以此作为确定潜在震源区的标志。

关于直立倾滑断层运动的几个问题

直立倾滑断层运动的一个重要特点是:其驱动力应该是产生于断层带附近深部物质的差异升降运动。在这种条件下,断层的扩展将是一个从深到浅的过程。地壳强度按深度峰形分布可能是这种过程缓慢地进行到某一阶段出现失稳的一个重要原因。另一个对直立倾滑断层运动有重要影响的因素是围压按深度的分布。在深部,因为围压很大,所以断层能够沿平面扩展;而在浅部,当围压足够小时,在断层的端都会出现侧向张性破裂。

基于断层运动和应力演化分析断层强震危险程度的研究进展

震间断层强震危险性研究是地震中长期预测中的基础科学问题,其中断层运动及应力演化的研究对认识地震的孕育发生、破裂过程具有重要意义,为地震危险性分析提供科学依据。本文首先回顾了震间断层运动模型的理论研究进展;其次,简略地回顾了断层不均匀性和断层摩擦定律的研究历程,论述了确定摩擦参数、圈定凹凸体的发展趋势与研究动态,并阐述了基于断层不均匀性和断层摩擦定律的强震过程数值模拟的应用;最后,论述了基于断层运动和应力演化分析断层中长期强震危险程度的应用,并叙述了与地震短期、临震预测密切相关的断层运动成核过程。

浅谈断层运动产生的应力波

波是振动的传播过程。波是物理学中最重要、最普遍的概念之一。它是自然界和科学技术中极为常见的现象。例如:海洋、湖泊、池塘中的波涛和涟漪;空气中传播的声波;固体中的应力波(包括地震波)以及各种频率的电磁波(包括光波和无线电波)等等。