21世纪全球三次M_W9.0左右地震的孕育过程研究

系统分析了21世纪以来全球范围内发生的三次M_W9.0左右地震的孕育过程.验证了实际地震孕育过程与岩石力学实验揭示的应力积累过程和后续的临界状态(或亚失稳阶段)特征具有一致性.研究中利用视应力和b值分析构造应力动态变化,以描述地震活动与地球自转之间的相关性的统计检验参量P值评价震中及其附近地区地壳介质的临界状态.得到的结果显示,三次M_W9.0左右地震前震中及附近地区构造应力都表现出明显而连续的增加过程,持续6~10年左右.通过对应力增长期间震中附近较大区域内的b值下降幅度空间扫描,发现震前在破裂区及其附近存在一个b值下降幅度高值区,其相对下降幅度比其他地区都大,反映的是这个地区的应力增加幅度比其他地区都大.低P值(<5%)表示地震活动与地球自转之间的相关性显著,即,与地球自转相关的地震活动所在区域地壳介质处于临界状态.P值随时间变化表明,一般低P值在震前约4年内出现.在P值达到最低值期间,低P值(<2%)在空间上的分布与未来强震震中关联性较好.低P值区是极不稳定区,初始破裂一般在其内及附近发生,这是完全可以理解的.文中也给出了其他一些类似的震例结果.本研究所得结果不仅对利用岩石力学实验研究地震孕育过程,利用实验结果指导地震预测研究具有现实意义,同时对实际地震震情判定也具有重要意义.

日本9.0级、苏门答腊8.6级地震新疆地区水位、水温同震响应特征分析

对新疆地区4个流体测点的水位、水温资料在日本9.0级地震和苏门答腊8.6级地震后出现的同震响应及其特征进行了分析。结果显示,水位、水温资料对于远场强震的同震响应无相对固定变化形态,但同震响应可能具有一定的前兆指示意义。

印尼苏门答腊M_W9.0级地震对全球及中国大陆地震趋势影响研究的反思

本文对2004年12月26日印尼苏门答腊以西发生MW9.0级地震后所做的地震趋势预测做了反思,指出:关于全球特大地震近年可能连发,特大地震对几年内世界7级以上地震年频度没有明显影响,但未来几年内7级以上强震可能集中在这次特大地震附近或相关构造上的预测意见是正确的;而有关近年中国大陆及川滇地区可能发生7级强震的预测是错误的;并认为,2001年昆仑山口西8.1级地震释放了已积累的应变可能是这次特大地震不能触发中国大陆及川滇地区发生强震的重要原因。

印尼9.0级地震前后远场水平地壳微动态变形

利用中国大陆GPS基准站及震中附近IGS站数据,研究了2004年12月26日印尼苏门答腊9.0级地震前后GPS观测到的远场水平位移微动态变形过程。震前E分量位移序列出现"分群"现象,震中东北侧大陆板块上的GPS站点表现出受挤压向东的运动,而位于断裂带西北侧大陆板块上的站点则表现出受引张向西运动的趋势,具有大尺度空间的协调一致性,与理论孕震模型符合较好。远至3 000km的站点也观测到了地震的同震位移,同震位移矢量有整体向震中汇聚的特点,反映了震时俯冲板块和上覆板块会聚作用对远场的影响。而震后由于地震断层的强烈运动,使得一些点位位移态势发生了较震前异常更明显、持久的改变。

2004年印尼苏门答腊M_W9.0地震前地震活动增强现象及其与地球自转的关系

选取2004年12月26日印尼苏门答腊MW9.0地震的余震分布空间范围为研究区域,该区域位于缅甸小板块中部,纬度范围为2°N～15°N.根据USGS地震目录,研究了2004年印尼苏门答腊MW9.0地震前地震频次的时空变化,并分析了地震活动与地球自转的关系.结果显示:1)在余震区域范围内,地震频次自2000年开始出现了明显的上升趋势变化,反映了地震活动的增强过程,临近地震发生前,地震频次有一定幅度的回落;2)通过地震频次空间扫描,发现震前在震中附近区域地震活动增强显著;3)在1990～2004年的15年中,单位时间内发生的地震数在地球自转季节性变化减速时段与加速时段之比值rda在震前出现明显的上升过程:1998年～2002年rda缓慢上升,2002年底rda快速上升达最高值,之后,rda呈现下降趋势,直至苏门答腊MW9.0地震发生;4)2000年1月～2004年11月间,在纬度1°N～7°N的空间范围内的震中附近地区,5.5级以上地震都发生在地球自转季节性变化减速时段内;5)地震活动累积年频次相对于其长期平均值的变化量ΔN与地球自转"十年起伏"变化关系表现为地球自转减速时ΔN上升,地震活动增强,加速时ΔN下降,地震活动减弱.这些现象并非偶然,可能预示着地球自转减速与苏门答腊MW9.0地震之间存在着某种联系,这些结果对地震孕育过程的认识和地震预测研究具有一定的价值.

金沙江水网对日本9.0级地震的同震响应及其特征与机理

本文系统介绍了金沙江水网6口观测井水位与水温动态对日本9.0级地震的同震响应,分析了同震响应的特征与同震响应的机理。结果表明,4口井水位有同震响应,同震响应形态全是振荡,对地震波响应的时间、振荡的幅度、振荡的持续时间等的差异主要取决于井-含水层系统的导水系数。结果还表明,3口井水温有同震响应,响应形态是不对称的V字或U字形;水温的先期下降是井筒内上(冷)下(热)水混合作用引起的,后期上升是井水与围岩之间的热传导引起吸热作用的结果,各井水温升降的幅度、持续时间等不同,主要是井水温度梯度与水岩热传导系数不同引起的;后期升幅总是大于先期降幅,这可能与地震波作用使井区大地热流增强有关。

2007年苏门答腊8．5级、8．3级地震强余震库仑破裂应力触发研究

2007年9月12日印尼苏门答腊发生了8.5级地震,9月13日其西北边又发生了8.3级地震,震后在附近还发生了一系列6级以上强震。该文依次计算了苏门答腊8.5级地震后各次地震前其所在主破裂面的库仑破裂应力变化。结果表明,2007年苏门答腊8.5级地震的后续强震都发生在库仑破裂应力显著增加区,其应力变化值均大于0.01 MPa,即后续强震可能都是被触发的。

基于GPS观测分析日本9.0级地震同震位错与近场形变特征

2011年3月11日日本本州宫城县东海岸近海发生M_W9.0级地震,本文在对GPS同震位移场分布及误差特征分析的基础上,反演了同震位错分布.误差分析结果表明震源北西向300 km、北北西向550 km、南西向700 km范围内的同震位移量值明显大于误差,可以为位错反演提供有效的地表位移约束.沿震源北西向GPS剖面结果和位错反演位移剖面结果均表明同震近场位移符合指数衰减特征.位错反演结果表明,日本9.0级地震最大同震位错为25.8 m,位于震中附近;位错量大于10 m的同震破裂集中在震中附近400 km范围内;日本海沟南段同震位错量相对较小,此次地震为日本海沟地区典型逆冲型地震.根据此次9.0级地震和该地区以往强震破裂空间分布特征,此次9.0级地震破裂既体现了强震原地复发的特点,又体现了强震破裂的填空性.

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.

利用重力资料检测日本9.0级地震激发的地球自由振荡

利用格尔木基准地震台重力观测资料,检测到2011年3月11日日本东海岸9.0级特大地震激发0S0～0S40之间的球型自由振荡,其中有0S0、0S13、0S22、0S26、0S30共5个振型的观测频率值与理论频率值偏差近似为0。同时发现0S2、0S3振型有明显的谱线分裂现象,但是0S32、0S37振型未与周围噪音区分开,观测效果不明显。整体平均偏差约为0.10%,观测频率值与理论频率值有很好的相符,这不但说明了PREM模型理论的正确性,也说明了格尔木基准地震台重力资料质量的优良,研究结果对了解地球内部结构有一定的帮助。

GRACE卫星观测到的日本9.0级大地震重力前兆信息

利用102个GRACE卫星月重力场模型,提取了2011年3月11日日本9.0级大地震的重力前兆信息,同时利用USGS发布的断层模型结合向上延拓技术计算了理论同震重力变化,并对结果进行了比较和分析。

2011年日本9.0级地震前后GPS基线时间序列分析

利用1999年初至2011年9月中国地壳运动观测网络基准站及中国大陆周边包含日本境内的IGS基准站的资料,分析了2011年3月11日日本9.0级地震前日本境内及周边IGS基准站基线时间序列的变化情况。讨论了该地震对中国大陆GPS基准站的同震影响,并对地震后中国大陆GPS基线时序结果的变化情况进行了总结分析。通过分析认为,日本大震后我国东部地区部分GPS基线开始转折拉伸,因而一定程度上缓解了这些基线的趋势性缩短,但是东部地区仍然有部分GPS基线的变化趋势基本不受日本地震的影响,近几年以来的趋势性异常至今仍然存在。

印度洋9.0级大地震激发的地球球型振荡和环型振荡

综合分析了中国数字地震台网（CDSN）改造后的5个长周期地震仪台站观测的3天的VHZ、VHE和VHN波形资料，利用功率谱密度估计方法，在没有对资料进行去固体潮处理的情况下，准确获得了2004年12月26日印度洋地震激发的0S3～0S78的基频球型振荡和部分谐频球型振荡和0T3～0T67的基频环型振荡，并与地球初步参考模型（PREM）的理论自由振荡周期进行了对比，发现实测振荡周期与PREM预测的振荡周期符合的很好．频率与PREM模型略微不一致的球型或环型振荡可以解释为地球介质的横向不均匀性和各向异性所致．因此地球自由振荡信息可用于揭示地球的三维不均匀结构信息或各向异性信息，并可能对区分地幔对流模式有所帮助．

利用Yabuki & Matsu′ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域M_w9.0级地震同震滑动分布

Yabuki&Matsu′ura反演方法是利用ABIC最佳模型参数选取方法和平滑的滑动分布作为约束条件,由形变观测数据计算发震断层滑动分布.本文基于日本列岛同震GPS观测数据和发震断层曲面构造模型,利用Yabuki&Matsu′ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震的发震断层同震滑动分布.反演结果表明,断层面上的最大滑动量为35m,较大滑动分布在浅于30km的震源中心上部,最大破裂集中在20km深度的地方.其地震矩约为3.63×1022 N.m,对应的矩震级为Mw9.0.模拟结果显示Yabuki&Matsu′ura反演方法更适用于倾角低于40°的断层模型反演.最后,本文基于上述方法获得的发震断层滑动模型,利用地球体位错理论正演计算该地震在中国及其邻区产生的远场形变,正演计算结果基本可以解释由中国GPS陆态网络观测到的同震形变.

基于GPS的日本9.0级地震地表形变监测研究

利用GAMIT/GLOBK软件,处理IGS跟踪站观测数据,得到2011年3月11日的日本9.0级地震期间的地表变形序列。首先采用GAMIT/GLOBK软件得到GPS测站震前和震后的单天解坐标;然后采用TRACK模块得到GPS测站的震时三维坐标时间序列动态变化。通过对GPS测站坐标序列进行分析和比较,揭示了GPS测站的震时地表三维形变过程和震后地表永久性形变。

WFSD地应力台应变特征及其同震效应分析——以日本MW9.0级特大地震为例

2011年3月11日在日本东北部海域发生MW 9.0级强烈地震,汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)项目设在陕西汉中地区的体应变仪记录到了完整的应变数据。通过采集数据的分析,探讨了日本MW 9.0级特大地震发生时的同震变化以及地震前后固体潮异常变化过程,分析了地震孕育、发生过程中应变固体潮的趋势性异常及畸变等各种异常现象,并针对这些应变异常进行分析,以期成果能为中国未来地震趋势的预测研究有所帮助。

中国大陆GPS连续观测站测得的日本9.0级地震同震位移与震前变化

利用中国大陆GPS连续观测站资料,获取了2011年3月11日日本9.0级地震造成的连续站同震位移。计算结果表明,位于我国东部尤其是东北地区的台站在水平方向都有明显的同震位移,且离震中越近同震位移量越大,其中绥阳站的水平同震位移量最大,达到33mm。通过对时间序列分析发现,有明显同震位移的连续站,震前水平方向的运动速度都有放缓的趋势,可能是一种形变前兆现象。这些GPS观测到的同震位移及震前运动速度异常,对于进一步研究前兆地壳运动、地震动力学特征以及精化中国大陆地壳运动速度场都有重要意义。

2004年12月26日印尼北苏门答腊以西近海M_W9.0地震与地震的类临界点模型

使用哈佛CMT资料,研究了2004年12月26日印尼北苏门答腊以西近海MW9.0地震前的长期地震活动.这次地震前,在1/4世纪的时间尺度、1500km的空间尺度上,存在加速矩释放(AMR)现象.在这一空间尺度范围内,MW9.0地震仍落在分段的幂律分布上.因此,从地震的类临界点模型的角度考虑,对这次特大地震的发生和地震的大小既无预测、亦无预报的情况,并非由物理上的“不可预测性”所致.

日本东北9.0级大地震与台风的成链关系

地震与台风之间的灾害链问题是一个重要的灾害学问题。通过对2011年日本东北9.0级地震和塔拉斯台风灾害链的讨论,使地震-台风灾害链更具事实基础。另外还重点对地震-台风灾害链的成因做了进一步的讨论。

东日本9.0级大地震激发的地球自由振荡时频分析

利用中国14个台站的DZW型重力仪观测资料,对东日本9.0级大地震激发的地球自由振荡进行时频分析,展示其二维及三维时频分布特征。对比14个台站的谱图发现,地球自由振荡能量在频率轴的展布很均匀,均可清晰展示频率信息;而在时间轴上存在一些差异,大部分台站展布相近,宜昌台、西昌小庙台、厦门台和深圳台4个台站的展布相对较窄。