A Study on the Early Warning Time of Strong Earthquakes in Taiwan

The paper collects the records by the Fujian Digital Seismic Network of 40 shallow earthquakes in Taiwan with M_S≥5.0 from 1999 to 2013,analyzes the seismic phase(Pn,Sn phase)characteristics and travel-time rules,determines travel-time models and develops a seismic phase travel-time equation based on the two-step fitting algorithm.With the deduction of processing time and network delay time,this method can provide an accurate estimation of early warning time of Taiwan earthquakes for the Fujian region,and has been officially employed in the earthquake early warning system of Fujian Province.

Amplitude Ratio of Regional Seismic Phases: An Efficient Indicator of Thermal State of the Lithosphere

By analyzing seismograms of short period records at the Beijing SeismoJogicaJ Observatory, the present paper investigates the amplitude ratio of seismic phases. The results indicate that the amplitude ratio of Sn/Lg is correlated with the lithosphere structure, the thermal state, and strong earthquake occurrence in the region the seismic rays pass through. The significance of such a correlation in the study on the genesis and prediction of strong earthquakes is discussed.

华北克拉通地区基于程函方程的面波层析成像

利用布设在华北克拉通地区的流动和固定地震台站记录到的地震波数据,使用基于程函方程的面波成像方法获得了整个华北克拉通地区瑞利波15~150 s周期的相速度,并反演了研究区S波速度结构.中长周期相速度结果显示,在上地幔及岩石圈深度范围内,燕山地区表现为高速特征,华北克拉通中部大同盆地及其以南地区、太行山等区域的低速体与华北盆地的低速体相连,呈现大面积的低速异常,低速体的速度值比青藏高原东北缘的速度值更低;S波速度显示鄂尔多斯岩石圈厚度较厚,克拉通中部和华北盆地岩石圈厚度相差不大,燕山地区岩石圈厚度要厚于华北盆地.本文认为华北克拉通岩石圈破坏存在分区性,克拉通中部和燕山地区均存在一定的克拉通破坏,但破坏程度不同,鄂尔多斯地块北部存在局部克拉通改造,但克拉通稳定性特征依然存在;破坏的主要动力学来源更可能是太平洋板块的西向俯冲.研究发现克拉通中部和东部的强震分布区与克拉通破坏区域重合,大部分强震发生在岩石圈强度边界上,分析认为岩石圈强度的差异是岩石圈强度边界上显示出较高的强震活动性的原因.

基于随机相位差谱的全非平稳地震动建模

为合理表征地震动过程的全非平稳性和随机性,发展了一类基于相位差谱和功率谱结合的随机地震动模型。首先,阐明了相位差与地震动全非平稳性的关系,并利用实测强震记录,进行相位差谱模型参数的识别及统计分析。其次,采用确定性和随机性参数的功率谱模型,分别获得确定性参数的取值以及随机性参数的归一化最优概率分布。最后,通过选取基本随机参数的代表性点集,获得相应的地震动加速度代表性时程集合。研究结果表明:仅需2个或4个基本随机变量即可模拟具有自然变异性及丰富概率信息的地震动加速度过程,且模拟所得的加速度反应谱与实测强震记录拟合良好,为应用概率密度演化理论进行复杂工程结构的随机地震反应及抗震可靠性精细化分析奠定基础。

云南壳幔S波速度结构与强震的构造背景

本文选取云南及周边65个台站记录到的47个地震事件,利用相匹配滤波技术分离出了基阶Rayleigh面波信号.选取与震中处于同一大圆弧上的两个台站,利用双台格林函数法获取了台间相速度频散,频散的周期范围在10～80 s之间.从2000个波形记录中提取了152个台站对之间的相速度频散,最后,利用台间的相速度频散反演得到云南地区0～200km深度范围内的S波速度结构.结果表明:云南地区地壳厚度整体上呈南北向变化趋势,从南部的30 km变化到北部的60 km.在局部地区Moho面呈现出隆起和凹陷,基本上呈"一隆两凹"的特征.另外,滇西地区大致以红河断裂为界,其两侧的岩石圈结构存在明显的差异.西侧从70 km深处开始,滇缅泰块体上的保山、畹町、沧源、思茅一带大范围内均为低速区,并且一直延伸到120 km深处.而红河断裂东侧的滇中块体,只有在康滇古隆起区存在上地幔低速区,其余大部分地区上地幔S波速度在4.4～4.6 km/s之间.

地震电性变化及其物理机理初步讨论

依据典型震例中的视电性异常变化,介绍了视电性变化各向异性与震源机制解最大主压应力的关系,讨论了电性变化的物理机理。结果表明,视电性变化与饱水裂隙电阻率ρf、固架电阻率ρ0和裂隙率v有关,与DD模式预言的震源区扩容阶段电阻率变化过程,岩(土)标本加载过程中视电阻率变化相吻合,地震电性变化主要是由于孕震晚期阶段震源区及附近扩容裂隙快速发展、导电通道串通、导电流体活跃而引起的。我国地震地电阻率观测确实检测到了这一变化。

强震中期阶段区域性形变异常的共性特征及其机制——以青藏块体东北部为例

强震前中期阶段(1～3年或稍长)区域性形变异常往往表现出3个方面的共性特征:①区域垂直运动变形呈现与构造有关的异常隆起区、垂直差异变形高梯度带(有的还呈"四象限")分布特征;②水平运动变形呈现与活动地块及断裂构造有关的、以剪切变形为主的高应变集中区(带)特征;③区域性垂直形变异常区与水平形变的高应变分布区共生的特征。分析这些异常共性特征的形成机制,初步认为:它们是在基本统一的大区域构造应力场控制下,不同层次块体系统运动及其边界带变形的非平稳、非协调性,在活动地块边界地带和地块内部次级断裂构造部位产生变形差异而导致应力 应变积累、孕育强震到一定阶段的结果。在此基础上,分析探讨了基于区域性形变异常共性特征、结合地质构造活动背景进行强震中期预测的意义。

对我国台湾强震的预警时间研究

本文收集了福建测震台网记录的台湾5.0级以上强震,通过分析震相特征,研究震相的走时规律,进而确定走时模型,采用两步法拟合得出台湾地震震相走时方程,扣除处理用时与网络延时,实现了福建地区对我国台湾地震的预警时间的准确估计,并已被福建省地震预警系统正式采用。

磁暴与华北地区地震活动的关系

利用了白家疃地磁台地磁月报和７日报中的Ｋ指数资料，将大于５的Ｋ指数全都折合成５的Ｋ指数。对磁暴扰动数Ｎ（Ｋ＝５的个数）和华北地区１９７３～１９９２年的ＭＬ≥５．０地震之间关系进行了统计分析，结果表明，磁暴具有大约１０年左右的活跃－平静－活跃的周期变化。在半周期中，从上升年到高值年或从下降年到低值年中最大震级有同量级成对出现的特征；取月磁暴扰动数Ｎ≥４０时为异常，异常后４个月内发生的地震占总地震数的６８％，有震异常占总异常的６１％；震级越大，异常越明显。分别对ＭＬ≥５．０，ＭＬ≥５．５，ＭＬ≥６．０和ＭＬ≥６．３（ＭＳ６．０）的地震进行统计，有异常的地震占相应震级地震数各为６１％、７５％、８９％和１００％。

太行山断裂带东南缘地壳三维P波速度结构成像

应用多年地震台网观测数据,使用多震相走时成像方法获得了太行山断裂带东南缘地壳的三维P波速度结构模型。结果表明:速度结构图像在浅部较好地反映了地表地形、地质构造的特征,深部显示地壳速度具有明显的横向变化特征。12km深度以上显示研究区北部太行山隆起区地壳主要呈现为高速区,南部沉降区为低速区,而12km深度以下具有反转的特点。整体显示速度异常的走向大致与邻近活动断裂走向一致。垂直速度剖面显示研究区地壳具有分层特征,上地壳厚约10km,速度横向变化较小;中、下地壳的界面呈现局部上隆或凹陷状,横向起伏变化较大。通过分析速度、断裂与中强地震发生的关系推测研究区具备发生中强震的深部孕震条件。

华北地区强震活动与月相的关系及其机制

华北地区及其地震带的强震活动与月相密切相关。华北地区和河北平原、河淮及南海地震带强震大都发生在朔前后。郯庐和汾渭地震带强震多发生在上弦前后,依据华北地区强震孕育的地壳上地幔构造,探讨了引潮力触发地震的可能机制——潮致流体上涌触发模式,该模式的要点是:①上地幔和地壳内存在流体是孕育强震的必要条件;②深部流体可能快速上涌;③引潮力可能是触发流体快速上涌的主要作用力;④深部流体通过如应力腐蚀或雷宾德尔效应之类的非线性机制激发地震。

云南强震和月相、白赤交角的关系

考察本世纪云南强烈地震与月相和白赤交角的关系。结果表明云南强震与月相的关系呈区带性的相关。中甸丽江带的强震大多发生在望；巧家宜良带多发生于朔和望；而大关马边带的强震则完全不发生在朔和望。另一结果显示：本世纪云南１３次７级以上的强烈地震中１１次发生在月球白赤交角的极值年及其前后２ａ（年）中，尤以勐海、耿马、峨山特别明显。

利用区域数字强震动台网加速度记录合成场地设计地震波

利用福建数字强震动台网历年各类典型加速度记录的相位谱拟合所在场地设计反应谱,获得具有本地区不同场地、不同分向天然地震记录的非平稳性特征又满足抗震设防要求的场地设计地震波,同时提供了具体的应用算例及可供福建地区建筑结构时程分析时选用的输入地震波。

基于强震记录不同波动成份的HVSR谱比结果差异性研究

使用6个强震台站记录的2008年汶川8.0级地震强震记录,通过对比强震记录中各波动成份的HVSR谱比结果,分析了各波动成份对场地地震效应分析结果的影响;根据各波动成份的水平向和垂直向傅里叶谱结果,初步解释了各波动成份HVSR谱比结果不同的原因,并指出了HVSR谱比方法在强震记录和地脉动记录中应用的区别和联系。结果表明:强震记录中由于包含了震源特性和路径信息,故其HVSR谱比结果与地脉动的结果有明显的区别,建议在使用强震记录进行HVSR谱比分析场地地震效应时,尽量使用全波波形进行谱比研究。

从行波影响看土坝强震观测考虑相位差的必要性

将土坝简化为一截头二维锥,坝体由具有均匀弹性模量和密度的各向同性线性粘弹性材料组成,地震波沿土坝的纵向行进。数值计算表明:(1)当强迫振动频率小于一维锥的横向固有频率时,对于二维锥的动力放大系数小于一维锥的动力放大系数;(2)当土坝两岸处地面运动的相位差等于π时,对于二维锥的动力放大系数小于一维锥的动力放大系数,而当此相位差等于nπ(n>1)时,情形正好相反;(3)一般地说,对于一维锥由地震所产生的坝顶位移总大于考虑行波影响时二维锥坝顶的位移,而对于加速度,情形较复杂,视坝长与坝高之比和行波速度与坝长之比的取值而定;当坝的长度充分大时,二维锥不考虑行波影响的坝顶地震反应总给出最大值。由于行波的影响可以近似地考虑为在土坝两岸基岩处输入不同相位地震波的影响,可见在对土坝进行强震观测时,应同时在土坝两岸坝肩处的基岩上设台进行观测,以获得具有不同相位的地震波。

区域震相强度比──岩石层热状态的有效指示

本文根据白家疃台６０年代以来的短周期地震记录图，分析了区域震相的强度比。研究表明：Ｓｎ／Ｌｇ波的强度比与波传播路径上岩石层热结构、热状态及强地震活动等均有相关性，并就这种相关性对于强地震成因及其预测研究的直接意义进行了讨论。

高频GNSS资料的强震震相识别与震中确定

利用2011日本东北Mw9.0地震和2008汶川Mw7.9地震若干台站的高频(1Hz)GNSS观测资料,通过精密单点定位方法解算出地震发生时的位移形变波形。对位移波形一阶差分得到震时高频GNSS速度时间序列,采用S变换谱的方法对该速度时序进行地震波到时的拾取,即震相识别。将地震波拾取结果用于震中位置和发震时刻反演,并与美国地质调查局USGS公布的资料对比。结果发现,两者日本地震震中位置相差约16km,发震时刻相差约0.7s;汶川地震震中相差约4km,发震时刻相差约0.4s。

乌什和库车国家数字地震台中强远震震相对比研究

选取乌什、库车台2010~2014年5年内记录到MS5.0~6.8的不同区域较浅中强远震1 648个,对波形与震相统计分析、对比研究,总结特征,再用MATLAB工具对典型震例波形进行转换、滤波等处理,以期清晰提取波形与震相的差异信息,从而更好地推动台站的波形处理与远震分析工作。

华北地区强震活动特点研究

华北地区是我国的政治、经济和文化中心,也是我国地震多发地区之一。华北地区历史地震资料记载时间较早且较为连续,是研究我国强震活动的理想试验场。选取第三、第四活动期M≥6.0地震目录作为基础资料研究华北地区强震活动特点。首先探讨华北地区强震活动与活动地块、边界带的关系,然后从时间和空间上分析华北地区强震活动的轮回性阶段及其期幕活动特点,最后计算未来5年华北地区发生下一次M≥6.0地震的累积概率和条件概率。研究结果表明:①华北地区M≥6.0地震活动主要集中在活动地块的边界带,M≥7.0地震则全部发生在活动地块的边界带上,同时华北地区地震应变释放速率与边界带的构造活动速率呈线性相关;②第四活动期各活跃幕的能量释放均低于第三活动期,因此华北地区未来仍可能发生M≥6.0地震;③第三、第四活动期的主体活动区存在显著差异,且第四活动期的强震活动较第三活动期向东迁移;④在2020年年初发生第四活动期闭幕M≥6.0地震的累积概率为80%左右,而在2022年年底前发生M≥6.0地震的条件概率为50%。本研究可为华北地区地震大形势分析和中长期地震危险性预测提供重要参考。

GNSS接收机测量强震地震波的精度分析

在分析强震地震波信号幅频特性的基础上,采用GNSS信号模拟器,设计具有强震地震波特点的正弦轨迹,从载波相位原始量测数据和定位结果两个层面分别评估两款GNSS接收机(Trimble Net-R9和NovAtel OEM628)高频(50Hz)观测的测量性能。结果表明,在地震波高频动态条件下,两款接收机的载波相位和定位结果都出现了明显误差,测量精度随正弦运动频率的增加而恶化,Trimble Net-R9接收机尤甚。