JCZ-360超宽频带地震计研究与实验

介绍了JCZ系列超宽频带地震计JCZ-360的研究进展、定型测试、台站实验观测等情况。结果显示,JCZ-360超宽频带地震计能有效抑制外界大气压力、外部磁场干扰及温度变化对仪器的影响,性能更稳定,在超低频端噪声水平更低。JCZ-360超宽带地震计不仅可以观测到全频段地震波,还可以记录到固体潮汐、地球自由振荡等信息,具备传统地震和地球物理场的综合观测能力。

基于云计算的地震网络数据安全态势感知仿真

地震发生前具有特殊波动响应特征,通过地震台网灾害信息可确定震灾范围,但是网络个人用户无法通过终端服务器及时查询地震数据,导致对地震的安全感知出现延迟问题。针对地震数据处理的任务密集、流程复杂的计算需求,提出基于云计算的地震网络数据安全态势感知方法。在地震节点布局中融入贝叶斯结构,构成混合结构化安全态势采集模型。应用数据分类方法估计出地震态势数据,提取地震发生的隶属度特征,构建地震网络数据安全态势感知模型。按照区域影响因子算出地震信息量,利用相似原则区分灾害程度,检测地震发生范围的安全态势。实验结果证明:研究方法感知获取的地震层间位移与震中国方位角和实际情况一致,偏差较小,能够明确当前地震区域的安全态势。

GNSS约束的2022年泸定M6.8地震滑动分布及同震应力变化

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态水平向同震位移.结果显示:GNSS同震形变场空间分布呈现明显的左旋走滑特征,观测到的最大水平向同震位移达23 cm,震中距50 km范围内同震位移量普遍大于1 cm.基于GNSS观测资料反演得到的同震滑动分布显示泸定地震地表破裂主要集中在磨西至田湾之间,主破裂深度2~8 km,最大滑动量~1.96 m,地震矩9.25×10^(18)N·m,对应矩震级M_W6.6.静态库仑应力结果显示本次地震增强了震源破裂区周边活动断层的库仑应力,并触发了大量余震,余震主要发生在库仑应力增强区域.结合震间闭锁分布、历史地震及库仑应力变化,我们认为未来需要密切关注与磨西断裂交接的安宁河、大凉山断裂以及康定—磨西段的地震危险性.

四川地区流动重力观测及其在地震预测中的应用

通过回顾四川地区测网变迁和震例总结,客观阐述四川流动重力观测的发展历程及其在地震趋势判定中的应用效能。结果表明,利用流动重力资料观测到高梯度带、四象限分布、零值线拐弯等重力场时变异常信号,对川滇菱形块体内部及边界带发生的汶川地震、芦山地震、九寨沟地震、泸定地震等地震进行了准确的中期预测,尤其在强震地点判定上预测效果较好,准确率达60%。

2022年门源M_(S)6.9地震同震应变观测

以2022年门源M_(S)6.9地震为例,将17个台站的四分量钻孔应变仪1 sps采样率的同震应变观测值与利用QSSP软件正演计算得到的同震应变模拟值进行拟合,分析二者的相关性。结果表明,17个台站NS向和EW向的P波波形拟合较好,相关系数平均值分别为0.835和0.842,达到高度相关,表明钻孔应变观测数据可较好地反映地震破裂信息,在理论上进一步验证钻孔应变观测数据可用于地震破裂过程的研究。

川滇块体东边界断裂带应力演化特征及地震危险性数值

建立川滇块体东边界及龙门山断裂带区域三维粘弹性有限元模型,以GNSS速度场为约束,计算区域内主要断裂带长期平均构造应力积累速率;并根据历史地震破裂滑动模型,计算其对鲜水河断裂带、龙门山断裂带等造成的同震和震后库仑应力变化,从而得到研究区域主要断裂带总应力演化结果。研究表明,鲜水河断裂带、大凉山断裂带南段以及理塘断裂带的构造应力积累速率较高,达到1.0~1.5 kPa/a。2022年泸定MS6.8地震破裂区在一个地震复发周期内的构造应力积累量约为0.177 MPa,而历史强震产生的库仑应力加载量为0.07 MPa,二者共同导致了泸定地震的发生。此外,安宁河断裂带地震空区在前次地震离逝时间(约487 a)内的总应力积累量约为0.3 MPa,大凉山断裂带南段以及理塘断裂带历史地震离逝时间均为千年左右,总应力积累量>1.0 MPa,可能有较大的地震活动潜力。

重庆区域地震震源参数特征研究

选取2010—2021年重庆数字地震台网记录到的256次M_(L)2.5~5.5地震的波形资料,在频率域对台站记录的波形进行介质衰减、场地响应、仪器响应及几何扩散校正,得到速度谱,采用Brune模型得到震源位移谱,使用遗传算法提取零频极限(Ω_(0))及拐角频率(f_(C)),进而计算标量地震矩(M_(0))、震源破裂半径(r)、应力降(Δσ)等震源参数,并用最小二乘法拟合各参数间的定标关系。结果显示,矩震级(M_(W))范围为2.5~4.6,f_(C)范围为1.2~4.9 Hz,M_(0)范围为6.52×10_(12)~9.19×10^(15)N·m,r范围为272~1107 m,Δσ范围为0.02~10.90 MPa,视应力σapp范围为0.007~4.42 MPa,f_(C)、M_(0)、M_(W)、Δσ等震源参数之间表现出一定的线性或半对数线性或双对数线性关系,其中,Δσ与M_(0)的双对数线性关系(lgΔσ=0.6473lgM_(0)-3.6936)符合Nuttli的板内地震增加应力降(ISD)模型;f_(C)在空间上表现为研究区中部低值、东部和西部高值,f_(C)与r在空间上呈负相关的关系,Δσ空间上表现出北高南低的现象,M_(0)与Δσ在空间上呈正相关的关系。

基于ArcGIS的湖北地震监测台站空间分布特征研究

基于ArcGIS平台,通过湖北地震监测台站分布与行政区划、活动断裂带、地震动峰值加速度区划之间的空间关系,定量研究湖北地震监测台站的空间分布特征。研究表明,在湖北部分地市存在地震监测空白或薄弱区域;超50%的地球物理监测台站和约三分之一的测震台站在距活动断裂10 km的范围内;所有地震台站均位于地震烈度Ⅵ级以上区域。

基于改进的线性调频Z变换的高精度地震波速干涉测量

地震波信号走时差的精确估计是了解地壳介质性质变化及其过程的关键,鉴于互相关的时延检测方法受相关窗口长度和信号信噪比影响较大,将改进的线性调频Z变换谱细化和相关峰精确插值引入到陆地大容量气枪主动源观测中的波速干涉测量中,介绍了一种能够获得高精度走时差的短时窗时延估计方法。模拟实验和实际数据分析表明:本文方法可以获得高精度的信号时延估计值,提高地震信号波速变化计算的精度。

高频GNSS地震监测中频率混叠现象的仿真实验研究

利用振动台实验,通过设置多个采样频率监测仿真的正弦波形及天然地震波形,研究高频GNSS出现的频率混叠现象及其时频特征,并讨论合理的规避混叠现象的采样率设置方法。结果表明:混叠效应在时域和频域中均有所体现,混叠频率的幅度若高于GNSS的误差水平,其导致的失真将不能忽略;震级与震中距是导致混叠现象的主要因素,活动断裂的孕震能力与地震危险性及站点与断层面距离是决定高频GNSS监测站采样频率的重要依据。

2022年门源6.9级地震的GPS形变特征

利用1999~2021年的GPS观测资料研究2022年门源6.9级地震震中附近区域的地壳形变特征。速度场在祁连山-海原地震带两侧呈现出明显的“南大北小”特性。发震断层速度剖面结果显示,断层两侧挤压速率为3.1 mm/a,走滑速率为3.9 mm/a,这与走滑为主的震源机制解一致。门源地震位于主应变率场和面膨胀率场高值区向低值区过渡的梯度带上,发生在最大剪应变率场和应变率第二张量不变量高值区边缘地区。同震库仑应力触发了大部分的余震,对冷龙岭断裂到海原断裂的地区有一定的应力加载作用。综合地壳形变特征和库仑应力等分析结果认为,冷龙岭断裂到海原断裂地区的地震危险性有所提高。

2022年青海门源地震震源机制与同震滑动分布研究

采用Sentinel-1A卫星提供的升降轨雷达影像数据研究门源地震同震形变及震源机制。首先利用合成孔径雷达差分干涉(D-InSAR)技术获得门源地震的同震形变场;然后以升降轨同震形变场为源数据,利用弹性半空间位错模型进行反演,确定地震的断层几何参数和滑动分布;最后基于同震滑动模型对升降轨同震形变场进行正演。结果表明,沿雷达视线方向的升轨和降轨同震形变场最大抬升形变量分别为39 cm和58 cm,最大沉降形变量均为56 cm。此次门源地震为左旋走滑型地震事件,发震断层方向为NWW-SEE、走向为109°、倾角为86°,主要集中在地下2~6 km处,最大滑动量为4.2 m,释放的地震距为8.22×10^(18)Nm(M_(W)6.6)。正演结果表明,本文滑动分布模型准确可靠。

湖北地震预警台网强震动台站背景测试及初步分析

对湖北省地震预警台网强震动台站进行土层测试、等效剪切波速、地脉动等内容测试和分析,计算卓越频率、加速度均方根值RMS,利用等效剪切波速和卓越频率对站点场地类别进行对比分析。结果表明,1)所有台站加速度RMS均达到国家预警项目基本站场址勘选技术指南要求,小于0.01 m/s^(2);2)在台站场址类别分析方面,剪切波速与地脉动测试计算出的卓越频率存在较大差别,地脉动测试卓越频率高于剪切波速计算的卓越频率。今后站点场地类型划分时,要综合各类测试分析方法,结合钻孔资料和测定的剪切波速进一步确定区域场地类型。

2021年青海玛多7.4级地震前应变演化特征分析

计算1999~2016年、2017~2020年青海玛多及其周边地区GNSS速度场,同时采用连续滑移回归方法获取该地区震前面膨胀率、主应变率及最大剪切应变率,分析其动态演变特征。结果表明:1)震前该地区构造运动并未出现明显调整;2)震前震中附近区域面膨胀率下降,说明震中附近区域应变能累积降低;3)震前震中附近区域最大剪切应变率和主应变率有所增强,说明震中附近出现应力调整现象,剪切作用增强。

湖北及周边地区地震活动分形特征与R/S分析

地震的孕育、发震机制是一个复杂的非线性过程,分形理论描述这一过程具有较大的理论优势。本文基于分形理论,运用功率谱、分形维数等手段确定了湖北及周边地区地震活动分形特征,利用R/S分析发现震级hurst指数的趋势性下降代表着断裂孕震系统稳定性被破坏,与ML4.5级以上地震的发生存在关联,可以作为地震活动性中长期预测的一个指标,认为未来一段时间湖北及周边地区发生ML4.5级以上地震的危险性增强。

地震灾害风险普查中地震危险性计算效率

分别用120″、60″、30″、15″、9″和6″经纬度划分网格覆盖目标区并计算网格点地震危险性,进而利用空间插值得到较小网格的地震危险性结果,通过比较直接计算的小网格点地震危险性结果和通过较大空间网格插值得到的小网格的地震危险性结果,评估由较大空间网格插值所得结果的可靠性、适用性及使用要求。结果表明,30″经纬度划分网格计算值插值得到的各种小网格的地震危险性结果的误差都小于1 Gal,是兼顾精度和速度的网格间隔。

玛多M W7.3地震同震滑动分布的三维有限元模拟分析

首次构建2021年玛多M_(W)7.3地震三维有限元模型,分析同震滑动分布特征。首先解算高精度GNSS同震形变观测数据;然后建立玛多地震三维有限元模型,并用弹性半空间Okada模型验证其准确性;最后以40个近场和远场GNSS同震形变观测数据为约束,利用最小二乘法反演玛多地震同震滑动分布模型,从而模拟同震位移。结果表明,玛多地震引起的破裂主要分布在野马滩和黄河乡附近,最大滑动值约为3.4 m。该结果与现场考察结果一致,能够很好地解释GNSS同震形变观测数据。

一种基于K-Means均值聚类算法的大地测量数据粗差探测方法

粗差探测是大地测量数据处理过程中的重要环节。通过实验模拟生成一类典型大地测量观测数据的粗差,将生成含有白噪声和粗差的观测数据作为数据集,通过K-Means均值聚类算法对数据进行聚类,依据粗差数量约占观测值总数的1%,实验中选取参数5作为该算法的聚类中心个数,远离聚类中心的数据可被认为是粗差,因此粗差的探测成为研究重点。研究结果显示,该粗差探测方法的准确率为88.17%,对海量大地测量观测数据的预处理具有应用价值和科学意义。

利用sPn震相测定芦山M_S7.0级地震余震的震源深度

利用南北地震带南段密集流动地震台阵的观测数据,采用波形互相关方法拾取Pn波走时,应用滑动时窗相关法识别sPn震相,通过sPn与Pn震相之间的走时差测定了芦山地震序列中28个ML4.0级以上余震的震源深度.结果表明,震源深度集中在10～20km范围内,垂直余震带的北西—南东向震源深度剖面揭示,余震分布表现出西深东浅的特点,倾角大约为39°.这些余震在空间上具有较好的线性分布特征,推测可能发生在与主震有关的破裂面上或邻近位置,由此推测主震的破裂面倾角大约为39°.根据余震的空间分布特征,认为芦山地震的发震断层并非双石—大川断裂,可能是其东侧的一条隐伏断层.

用连续GPS与远震体波联合反演2015年尼泊尔中部M_S8.1地震破裂过程

由于印度-欧亚板块碰撞,位于板块边界带的喜马拉雅地区大震频繁,但对其活动性的认识仍十分有限.2015年4月25日尼泊尔中东部地区时隔80年再次发生8级地震,为研究板缘地震提供了一次难得机遇.本文用西藏和尼泊尔的GPS连续观测数据和全球分布的远震地震波记录联合反演此次特大地震的破裂过程,结果显示此次地震发生在印度板块与青藏高原接触边界面——喜马拉雅主滑脱断层上.北倾11°、近东西（295°）走向的断层面破裂约100km长（博卡拉到加德满都）,130km宽（从加德满都深入我国西藏吉隆县）,破裂以逆冲滑动为主,平均幅度达到2.4m,释放的地震矩高达9.4×1020 N·m.反演结果还显示,震源体主要破裂分布深度范围为5~25km,应无地表破裂,属于一次盲地震.基于GPS资料推测的地壳现今运动速率及1833年地震的震源位置,我们推测地震在此次地震破裂区域复发的周期可能为150~200a,而极震区以南的深部滑脱断层仍保持闭锁,未来仍有导致灾害性大震的可能性.