青藏块体东北缘弹性块体边界负位错反演与强震地点预测

利用青藏块体东北缘1993—1999年、1999—2001年和2001—2003年3个时段的GPS 水平运动速度场成果,通过研究建立的弹性块体边界负位错模型反演,给出该区构造块体及 其边界断裂运动与变形差异、构造应变场时空分布、高应变能积累部位以及强度的定性分析 和定量描述．在充分考虑区域构造及块体应变的前提下,研究与该区6级左右及6级以上地 震地点预测相关的背景性前兆的共性特征．

Defnode负位错模型反演结果的可靠性和稳定性分析

利用模拟数据和实测GPS速度场,分析了断层倾角、权值f、数据空间分布等对Defnode负位错反演程序的影响。模拟数据反演结果表明,在低倾角与高倾角条件下反演结果均具有高度可靠性。龙门山断裂带实测GPS速度场反演结果表明,反演结果具有很好的稳定性,权值f对反演结果的影响微乎其微;GPS观测站点的分布(特别是断裂带附近站点的数量和位置)对反演结果有一定影响,但是没有改变龙门山断裂带南段闭锁程度相对中北段较弱的整体分布情况。

华北地区近期地壳水平运动的非震负位错反演

利用一种经初步改进了的非震负位错模型和华北地区 1991～ 2 0 0 0年的GPS观测资料 ,反演华北地区的地壳水平运动 ,以获取构造块体和边界断裂活动状况以及应力应变的积累部位及强度。其结果显示 :(1)华北地区整体性向东偏南运动 ,冀鲁北部各块体正东向速率相对较大 (11.4～ 12mm/a) ;(2 )阴山 燕山与河套断陷 鄂尔多斯 晋冀鲁间近EW NWW向边界两侧左旋相对运动明显 ,导致 1.0～ 2 .8mm/a的边界锁定 ,且东段大于西段 ,以压性为主 ;(3)太行断块东西两界的北东向断裂带呈 0～ 1.9mm/a的拉张锁定 ,左旋为主 ,其中晋获断裂锁定量最高 ;(4)唐山 沧东断裂北段、益都北西段及郯庐断裂中南段呈 0 .9～ 3.1mm/a右旋拉张锁定 ,其中益都北西段锁定量最高 ;(5 ) 14条断裂中有 12条不同程度地阻碍块体相对运动 ,近 10年来有相当于Ms4 .8～ 6 .1的能量积累 ,其中燕山与冀鲁交界西段最高 ,阴山与鄂尔多斯东部交界次之 ,均表现为压性 ;晋获、郯庐断裂较弱 (张性 ) ;(6 )从块体及断层活动方向来看 ,燕山、冀鲁交界西段与唐山 沧东断裂交汇区 ,阴山、鄂尔多斯东部交界与汾渭断裂交汇区 。

川滇地区地壳水平运动的弹性块体边界负位错模型与强震地点预测

利用川滇地区1991～1999年和1999～2001年GPS水平运动速度场成果,通过研究建立的块体弹性变形及其边界负位错部分锁定的复合作用模型反演,获取地壳水平运动反映的块体变形差异、边界断裂的高应变能积累部位和锁定能量强度,以及区域构造应变场的时空演化图像。在充分考虑区域构造和块体变形的前提下,研究与该区6级以上强震孕育及地点判定有关的背景性前兆的共性特征。

全国主要构造区GPS水平运动负位错反演与应变积累特性

利用2009～2011年全国GPS水平运动速度场资料,借助负位错反演,寻找新疆、青藏块体东北缘、川滇、华北地区主要活动断裂能量积累闭锁段,研究其积累速率、闭锁深度、分区分段差异性,及与强震孕育—发生的可能关系。结果表明:(1)新疆天山地区应变积累速率最强,平均闭锁深度也最深,约20.9km。其次为川滇地区,平均深度约16.3km。青藏块体东北缘存在一定程度应变积累,平均深度约15.7km。华北地区应变积累最弱,平均深度约16.0km;(2)南天山西段、川滇交界东部、红河断裂中段至滇西、祁连山断裂带西段、西秦岭北缘断裂甘青交界段、晋冀蒙交界区近期能量积累相对显著。

昆仑山口西8.1级地震前后地壳垂直运动的负位错模型

利用昆仑山口西 8 1级地震震区外围格尔木—五道梁 30 0km长水准测线在 1 979,1 991和 2 0 0 2年 3期垂直形变资料 ,借助研究改进的负位错模型获取发震构造及其相关断裂的运动、变形特征及应力应变积累部位和强度 ,对与此次大震有关的区域构造形变背景及可能的震后影响进行了研究。结果表明 :1 991～ 2 0 0 2年相对 1 979～ 1 991年垂直差异运动及应变积累加速增强的特征与昆仑山口西 8 1级地震孕育有关 ;且这样的一个地壳垂直运动加速过程可能还未因地震发生而结束 。

板块内部层状负位错模型及其反演

提出了一种层状负位错模型 ,用于描述下层地壳拖带上层地壳的耦合作用所造成的上伏地壳变形 ,并通过模拟计算 ,给出了这种层状耦合模型的形变场特征 。

利用GPS资料反演华北块体运动的负位错模型参数

利用华北地区 (北纬 36°～ 4 2° ,东经 112°～ 12 0°) 1995～ 1999三期GPS观测所获得的测站点的速度数据 ,通过引入板内块体相对运动模型 ,反演了该地区三条主要断裂带的负位错模型参数 ,从而区分研究区域各个活动断层运动闭锁强弱 。

汶川与攀枝花地震前地壳垂直运动的负位错模型与孕震背景

利用川西地区1990—1997年、1997—2003年及1994—2006年区域水准观测资料,借助负位错反演,研究汶川Ms8.0地震与攀枝花Ms6.1地震前相关及周边断裂的构造变形特征与应变积累背景。分析表明:安宁河断裂北段与鲜水河断裂南段及与龙门山断裂交汇区附近显示与继承性运动背景一致的大范围、显著隆升和长时间尺度(10数年)应变能积累特性,对汶川大震有一定程度反映;而元谋-绿汁江断裂南段1997—2003年应变积累加速特征可能对攀枝花地震有一定程度反映。

南北地震带中南段地壳水平运动负位错反演与汶川等地震背景

利用南北地震带中南段1999-2001年、2001-2004年、2004-2007年GPS水平运动速度场资料,借助非震负位错反演,研究了该区主要活动断裂应变积累状态及其时空演化特征;分析了2001年11月14日昆仑山口西MS8.1、2004年12月26日苏门达腊MS8.7(Mw9.0)巨大地震可能的震后影响,以及与2008年5月12日汶川MS8.0、8月30日攀枝花-会理MS6.1等地震孕育有关的应变积累背景。

鄂尔多斯地块周缘垂直形变场负位错反演与应变积累研究

利用鄂尔多斯地块及其周缘1970~2014年的垂直形变速率场资料,借助负位错反演研究该区域长期应变积累。结果表明,地块东北缘山西断陷带中北段年均能量积累增量、剪应力强度都较高,西南缘六盘山断裂与渭河断裂西段次之;山西断陷带中南段至晋陕交界处年均剪应力强度较高且显示一定程度的能量积累;西秦岭构造区尤其西秦岭北缘断裂西段、晋冀蒙交界区也反映一定程度的能量积累特性。

渭河断裂中东段长水准剖面的非均匀负位错反演

利用近年陕西关中东部长水准剖面垂直形变速率资料,借助位错量与倾角分层变化的非均匀负位错模型的构建与反演,推算渭河断裂中东段几何参数,研究其应变能积累动态演化与深浅部差异性,以及与汶川大震能量释放-调整影响的关系。结果表明:1)断裂具铲形特征——地表至浅部陡立,深度与地质资料基本一致;2)应变能积累多表现在上-中层,汶川震前积累程度明显,2008—2009年减弱,可能与大震能量释放有关;2009—2010年积累方式逆转,反映震后一定程度调整影响(可能诱发了高陵4.4级地震);截至2011年调整状态尚未完全结束。

滇西区域水准观测的负位错反演与应变积累分析

利用1981～2006年滇西地区5个时段的区域水准观测资料,借助负位错模型反演,参考典型大震应力触发计算及跨断层等形变观测结果,研究了活动块体边界断裂应变积累的状况、分段差异性、时空演变及其与强震孕育—发生过程的关系。结果表明,该区6级以上地震多发生在断裂强锁定段或锁定程度显著加强段及其附近;目前宾川—南华以南、南涧以北,洱源、丽江一带可能反映相对较高的应变能积累背景,南定河断裂附近反映一定程度的应变积累特性。

青藏块体东北缘GPS与水准资料的三维负位错联合反演

利用1999—2004年青藏块体东北缘分布密度不同的GPS与区域水准观测资料,实现三维负位错模型联合反演,综合研究该区活动块体边界断裂的应变积累状况及其分段差异性。分析结果表明:祁连山构造带东段及与庄浪河断裂、海原断裂交汇区域目前可能具有相对高应变能积累背景;而庄浪河断裂南段的兰州、临夏一带反映一定程度的应变积累特性。

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。

1999～2001年南北地震带GPS综合观测解的负位错模型

利用1999～2001年中国大陆GPS最优综合观测解资料,借助改进的负位错模型,研究南北地震带及其邻近区域活动块体与其边界断裂的构造变形特征,获取高应力应变积累的闭锁区段及可能与强震孕育有关的背景信息。分析表明:祁连山断裂带与海原断裂和日月山断裂交汇区、日月山断裂南段与拉脊山断裂、宗务隆山-西秦岭北缘断裂交汇部位;盐源-丽江地块及NE向延伸至川滇交界的安宁河、则木河断裂交汇区及其临近区域;鲜水河至安宁河断裂北段以及与龙门山断裂交汇部位、滇西南边界的永德龙陵-澜沧-勐遮断裂及其北段与怒江断裂交汇区域可能具有高应变能积累背景。而阿尔金断裂中段、海原断裂东段、库玛断裂东端、红河断裂中东段与元谋-绿汁江断裂及小江断裂的交汇区域也可能存在一定程度的应变积累背景。

基于GNSS的西秦岭北缘断裂带现今活动特征研究

基于1999~2007年、2009~2013年、2013~2017年和2017~2021年共4期GNSS地壳运动速度场构建GNSS速度剖面,分析西秦岭北缘断裂带各次级断裂现今地壳差异运动特征,并进一步建立负位错模型反演获取各次级断裂现今闭锁程度与滑动亏损速率。结果表明:1)西秦岭北缘断裂带现今整体呈现出以左旋走滑为主、兼逆冲挤压的活动特征。2)1999~2007年,锅麻滩段和天水-宝鸡段整体处于强闭锁状态,漳县段和鸳凤段仅部分区段闭锁且闭锁程度较低,闭锁深度也较浅;2009~2013年,西秦岭北缘断裂带中段闭锁程度有所减弱,鸳凤段东部与天水-宝鸡段东部由较强闭锁转变为蠕滑状态,锅麻滩段和天水-宝鸡段中西部依然呈强闭锁状态;2013~2017年,西秦岭北缘断裂带整体处于较强闭锁状态,仅天水-宝鸡段东部呈蠕滑状态;2017~2021年,锅麻滩段中西部、漳县段、鸳凤段东部和天水-宝鸡段中部处于较强闭锁状态,鸳凤段中西部与天水-宝鸡段西部则呈蠕滑状态。3)各次级断裂滑动亏损速率整体分布特征与断裂闭锁程度基本一致。西秦岭北缘断裂带锅麻滩段和天水-宝鸡段中部现今处于较强闭锁状态,具有较强的应变能累积背景。

InSAR数据约束的沂沭断裂带闭锁程度及地震危险性分析

本文首先利用2021年10月至2023年4月覆盖沂沭断裂带区域60景的Sentinel-1A数据,采用SBAS-InSAR技术,获取大范围地表LOS向形变结果,并对InSAR形变场进行降采样;然后基于负位错模型,采用TDEFNODE软件计算沂沭断裂带断层闭锁程度和滑动亏损分布,并结合地震的时空分布,精细刻画断层面的运动特征,定量判定断裂的分段地震危险性。结果表明,安丘—莒县断裂北段安丘以北区域的断层闭锁程度较高,闭锁深度较深,最大闭锁深度约为24 km,安丘至郯城段断层闭锁较弱,基本处于蠕滑状态;沂沭断裂带安丘以北区域右旋滑动亏损速率为0.5~1.5 mm/a,是1668年郯城地震的未破裂段,具有地震活动空区的特点,易于应力积累,该段的地震危险性值得关注。与以往研究结果对比发现,沂沭断裂带郯城以北的段落闭锁程度有所减弱,分析主要与2011年3月11日日本宫城Mw9.0地震的影响有关,日本大地震的发生对太平洋板块西向俯冲挤压起一定的缓解作用,导致郯庐断裂带区域应力应变场发生变化。

青藏高原东北隅断层活动及地壳变形模式

精准分析青藏高原东北隅断层活动和地壳变形模式对于理解区域大地震空间分布特征和地震危险性分析具有重要意义.本文在已有GPS速度场的基础上,通过建立由21个GPS连续观测站组成的3条跨断层剖面的加密观测,获得研究区较高空间分辨率的GPS速度场.利用K-中心点和欧拉矢量结合的方法分析GPS速度场的空间聚类特征,发现在陇西块体内部存在显著的差异性变形,进而结合区域已有块体-断层划分模型,给出与最新GPS速度场更为吻合的块体-断层模型.改进模型的最大特点是在陇西块体内部存在一条北北东向的右旋剪切带.利用最新GPS速度场和改进的块体-断层模型,基于负位错理论反演主要块体的运动特征和主要断层的滑动速率,结果显示在改进块体-断层模型中新增的右旋剪切带在分配该地区应变积累特征时扮演着重要的角色,进而计算的六盘山断裂的挤压速率远小于已有的结果,其地震危险性也可能相应地降低.

利用GPS数据反演柴北缘断裂带现今闭锁程度与滑动亏损

柴北缘断裂带是青藏高原东北缘的重要地质边界,几何形态复杂。目前少有针对区域整体断层现今闭锁程度与滑动亏损的研究。本文收集并融合得到了较为密集的区域GPS数据,建立了包括赛什腾-绿梁山断裂段、锡铁山-阿木尼克山-牦牛山断裂段、北鄂拉山断裂段、南鄂拉山断裂段及阿克塞-德令哈块体、柴达木块体、鄂拉山块体的几何模型,采用负位错模型反演研究了柴北缘断裂带的现今闭锁程度与滑动亏损。结果表明:赛什腾-绿梁山断裂段闭锁程度和滑动亏损从中部(15 km深度内平均闭锁系数约0.7)向两端逐渐减小;锡铁山-阿木尼克山-牦牛山断裂段闭锁程度和滑动亏损从西北向东南均逐渐增大,中部和东南端15 km深度内平均闭锁系数约0.99,平均滑动亏损约3.34 mm/a和3.80 mm/a;北鄂拉山断裂段最北端闭锁深度较浅,中部和南端闭锁深度较深(约19 km),中部滑动亏损较大;南鄂拉山断裂段两端闭锁深度达20 km(15 km深度内平均闭锁系数约0.9和0.99),中部闭锁深度较浅,北端滑动亏损较大。综合反演结果与历史地震分布分析,锡铁山-阿木尼克山-牦牛山断裂段中部和东南端、北鄂拉山断裂段中部、南鄂拉山断裂段北端地震危险性可能较高,须加以关注。