汶川8.0级地震前GPS与跨断层资料反映的运动与变形演化特征

为了研究与总结2008年5月12日汶川8.0级地震前GPS与跨断层资料反映的龙门山断裂带及其周边地区的运动、构造变形、应变积累演化过程,以及汶川地震临震阶段可能的物理机制,本文综合1999~2007期GPS速度场、1999~2008年大尺度GPS基线时间序列、1985~2008年跨断层短水准等资料进行了相关分析与讨论。结果表明:(1)GPS速度剖面结果显示,宽达500km的川西高原在震前有明显的连续变形,而四川盆地一侧和跨龙门山断裂带基本没有变形趋势,表明震前川西高原在持续不断地为已经处于闭锁状态的龙门山断裂带提供能量积累。(2)GPS应变率结果显示,震前龙门山断裂带中北段的NW侧EW向挤压变形明显,变形幅度从远离断裂带较大到靠近断裂带逐渐减小,而断裂带变形微弱;龙门山断裂带西南段周边形成了显著的EW向挤压应变集中区,应变积累速率明显大于中北段。(3)断层闭锁程度反演结果显示,除了汶川地震的震源位置闭锁相对较弱,且西南段有大概20km宽度断层在12~22.5km深度为蠕滑状态以外,震前整条龙门山断裂基本处于强闭锁状态。(4)大尺度GPS基线结果显示,跨南北地震带区域的NE向基线从2005年开始普遍出现压缩转折,反映NE向地壳缩短的相对运动增强。(5)跨断层短水准场地结果显示,震前年均垂直变化速率和形变累积率很低,表明断层近场垂向活动很弱、闭锁较强。通过以上分析认为,在相对小尺度的地壳变形中,震前龙门山断裂带深浅部均处于强闭锁状态,断裂带水平与垂直变形都很微弱,这可能经历了一个缓慢的过程,而且越是临近地震的发生,微弱变形的范围可能越大;在相对大尺度的地壳变形中,震前龙门山断裂带西侧的巴颜喀拉块体东部地区经历了地壳缓慢且持续的缩短挤压变形,为龙门山断裂带应变积累持续提供了动力支持。

时频分析方法在首都圈跨断层资料处理中的应用

根据首都圈的跨断层垂直形变资料(1995~2015年)和场地分布位置,将场地分为3组进行研究。首先对每组场地的垂直活动量进行主成分分析;再以首都圈及其邻域中强地震为震例,分析了各主成分和地震相关的异常信息;最后对相应的主成分进行时频分析,用以初步研究断层活动异常与地震之间的关系。

利用跨断层资料研究首都圈地区断层活动特征及地震危险性

本文针对首都圈的跨断层形变资料(1984—2016年),利用11个场地的基线和水准观测资料,计算了断层三维活动量,以此来分析首都圈断层现今的活动特征。同时计算了断层形变协调比序列,分析其与首都圈中强地震的关系。结果表明:首都圈的断层活动有明显的区域特征,受张家口-渤海断裂带影响的西北地区的断层以左旋张性活动为主,而中部和东部断层表现为右旋压性特征。断层协调比结果显示在首都圈及其邻区出现中强地震前后,协调比会出现发散现象,这种现象可以作为今后首都圈及邻近地区中强地震危险性分析的一种依据。

跨断层资料在首都圈地区地震分析中的应用

采用首都圈地区的跨断层观测资料,利用小波分析获取其长趋势信息和细节信息,并对细节信息进行时频分析,获取其中周期信号的频率,去除原始数据中的周期性影响因素。通过计算断层三维活动量、垂直活动量综合指标,获取其反映的断层形变时空变化及断层活动特征。根据断层活动协调比指标,获取断层“异常”活动特征,并结合震例分析其前兆意义,可作为今后首都圈及邻近地区中强地震危险性分析的一种依据。

利用跨断层形变资料研究天山中段断层现今活动特征

利用2001年以来天山中段多个跨断层形变场地的测量资料,从断层运动方向和断层平均速率2个方面分析天山中段3条断层现今活动特征。结果表明,霍玛吐断裂呼图壁段断层的活动性质为正、逆断和左、右旋交替活动;北轮台-辛格尔断裂库尔勒段断层表现为右旋运动特征,活动性质为逆断性;妖魔山F2断裂乌鲁木齐段的断层活动性质以逆断为主。妖魔山F2断裂乌鲁木齐段断层的活动程度最高,霍玛吐断裂呼图壁段最低。霍玛吐断裂、北轮台-辛格尔断裂、妖魔山F2断裂垂直方向上基本均处于张性变化,前两者水平向处于挤压状态;断层活动速率的时间进程具有阶段性特征,各个时间段转折点有较好的匹配性。

基于跨断层形变资料的地震预测效能回溯性分析——以鲜水河断裂带为例

对1990年1月1日至2018年9月30日鲜水河断裂带的跨断层观测资料进行处理,结合该时段内的历史震例( M≥6.0) ,根据水平形变速率合成结果追溯了几次震例的特征,同时利用R值评分标准采用速率差分方法对统计检验和模拟检验结果进行回溯性分析,并对水平形变单测项按12个月窗长进行预测效能分析. 结果表明:由于鲜水河断裂带的震例和测项较多,并积累有丰富的跨断层资料,所以从目前已有的震例分析来看,从水平速率合成结果可以看出在多次地震前都会出现显著的速率增强或者速率减弱变化特征. 通过开展预测效能回溯性分析进行震例总结所提取的预测指标对地震发生的时间具有一定的预测意义.

用跨断层形变资料分析鲜水河断裂西北段的运动特征

本文利用主成分分析、震间位错反演和小波技术分析了鲜水河断裂西北段的跨断层形变资料（1986—2013）.结果表明：以左旋走滑为主的断层长期运动为跨断层资料的主要信息,且符合负指数函数的运动规律,随着断层深度的增加,滑动量逐渐减弱.从炉霍段、道孚段到乾宁段,断层闭锁程度逐渐增强.2001年昆仑山M8.1地震发生后,鲜水河断裂西北段地壳浅层（地表以下30km）的左旋走滑明显减弱,到2013年的累积减弱量为3～13mm.5·12汶川M8.0地震发生前,断层滑动出现周期4～5年的增强信号.4·20芦山M7.0地震发生前,断层滑动首先出现低频信号（4～5年周期）增强,随着地震发生临近,强信号频率逐渐升高,直到出现周期为1年的强信号.

福建定点和流动跨断层对台湾强震的反映及特征研究

借助Matlab平台,应用能给出不同尺度下信号分解的近似部分和细节部分的小波变换方法,分析了福建省定点和流动跨断层场地的短水准形变观测资料。福建天马定点跨断层2003～2007年短水准观测资料的小波分析结果显示,分解到第七层的近似信号在极值和拐点出现前后往往有中强地震发生。由于福建省流动跨断层短水准测量为不定期观测,为取得等时间间隔的时序数据,我们采用三阶样条插值,在此基础上进行小波分析,发现分解到第三层的细节信号在台湾1999年"9.21"南投MS7.6级地震前有明显的年变规律被破坏的现象。

南北地震带流体资料趋势性转折与强震的关系

对南北地震带及附近的108项流体资料进行趋势性转折变化分析,筛选出变化相对稳定、持续时间3年以上的趋势性转折72次,以2000年为界分2个时段根据转折时间点和形态进行时空特征分析。针对南北地震带北段流体资料在2个时段中存在的突出的群体性特征,结合跨断层水准测量资料,得出北段由2000年之前构造应力状态相对松弛转为2000年之后构造应力大范围增强的初步认识,以期为未来强震趋势判断提供一定的参考。

鲜水河炉霍段断层现今活动特征

鲜水河断裂是川滇菱形块体东边界的重要组成部分,为一条NW向的大型左旋走滑断裂。炉霍段断裂在不到160年的时间发生了1816年71/2级和1973年7.6级两次大地震,强震复发行为表现出丛集特征,其断层现今活动特征值得关注。本研究利用虾拉沱跨断层形变观测资料,从断层运动方式和平均速率两个方面分析了虾拉沱断层现今活动特征,结果表明:鲜水河断裂炉霍段断层整体以左旋、拉张活动为主,兼具逆断活动;断层活动速率的时间进程具有阶段性特征,2000~2015年断层在水平滑动、水平张压和垂直升降分量上的活动速率分别为2.19mm/a、0.37 mm/a和-0.25 mm/a,断层左旋张性活动明显;2016~2019年断层在水平滑动、水平张压和垂直升降分量上的活动速率分别为1.98 mm/a、-0.22 mm/a和-0.20 mm/a,呈现出左旋压性活动特征,在张性背景上发生压性转折。