对汶川8.0级地震前四川地区地形变类观测异常的研究

研究给出四川地区跨断层短水准、短基线和固定形变台在汶川8.0级地震前出现的异常现象。四川地区跨断层流动垂直、水平形变观测场地观测,在汶川8.0级地震前出现中长期趋势异常的场地数为6个,1个为长期趋势异常,其余5个为中期趋势异常,异常观测场地比为6∕31=0.19。其中,龙门山断裂带所在的川北地区有4处跨断层流动短水准观测场地,排除影响因素后未分析得到异常项。蒲江—新津断裂带存在1项中期趋势异常。鲜水河断裂带流动短水准、短基线在汶川8.0级地震前出现中长期趋势异常的场地比是4∕18=0.22;6个半地下动态蠕变观测场地未出现异常项。安宁河—则木河断裂带流动短水准、短基线在汶川8.0级地震前出现中长期趋势异常的场地比是1∕8=0.13。对四川地区6项流动形变"疑似异常"给予说明。汶川8.0级地震前四川地区地倾斜类出现观测异常台站比是2/12=0.17;出现中长期趋势异常的观测异常测项比是5/40=0.13。另外对有争议的观测异常现象给出必要的说明。同时给出四川地区2002年1月至2008年4月四川地区周、月震情会商给出的地形变异常观测项数均值供分析比较。

4·20芦山7.0级地震预测思路及过程回顾

2013年"4.20"芦山7.0级地震前,四川跨断层形变资料在紧邻发震断裂的鲜水河、安宁河、则木河断裂带上出现了偏离正常背景的长、中、短期异常,长期异常以断层张性活动为主,中短期以趋势转折为主,短期则以鲜水河中北段压性活动为主,且据此做出了较准确的短期预测。文中将对该次地震的预测思路及过程进行回顾,展示长、中、短期预测依据及过程,为未来强震的短期预测总结经验。分析结果认为:1)跨断层短水准、短基线的突变加速异常对强震发生的时间有着较好的短期预测意义;2)综合利用跨断层前兆异常出现的时序特征、流动重力高梯度带及差异性变化进行分析,提取其异常交会部位,对强震的发生地点有着较好的预测效果;3)跨断层形变异常持续时间的统计对于强震发生的震级有一定的指示意义;从断层活动特性来看,"4.20"芦山地震前,巴颜喀拉块体向SE的运动速率可能大于川滇块体东边界,导致龙门山北段、鲜水河中北段、则木河断裂带断层挤压推拉活动加剧,龙门山南段、安宁河北段"闭锁",各个断层活动方式产生明显差异,但又相互牵制、相互调整,并在运动形式上相互转换,从而使高原与盆地过渡地带的脆性岩层产生破裂,发生强震。

安宁河—则木河断裂带和大凉山断裂带孕震深度研究及其地震危险性

安宁河—则木河断裂带及东侧的大凉山断裂带作为大凉山次级块体西侧与东侧边界,具有发生大地震的活动构造背景.本文意在用有限的形变数据和地震数据两种资料评估大凉山次级块体边界断裂带的孕震深度及其地震危险性.采用弹性半空间模型对安宁河断裂、则木河断裂和大凉山断裂带滑动速率和闭锁深度进行了详细分析;计算了90%、95%和99%不同分位数的小震深度下界值并与GPS得到的闭锁深度进行对比,分析二者异同点.结果显示,安宁河断裂北段闭锁深度为6.2 km,不到90%分位小震震源深度16 km的一半,表明该段在1952年M S63/4地震后,断层逐渐趋于闭锁;而在6~16 km深度主要以小地震和无震滑动两种形式释放能量,存在深部蠕滑运动.大凉山断裂北段在0~10 km范围内完全闭锁,而10~25 km闭锁程度较弱.安宁河断裂南段、则木河断裂、大凉山断裂中段和南段均处于完全闭锁阶段,闭锁深度接近90%分位数小震深度的下界值,标准差约为0.94 km.此外,A、B、C三个剖面的反演结果表明大凉山次级块体的运动自北向南具有顺时针旋转特性,与川滇块体顺时针运动特征吻合.大凉山次级块体北、中、南三段边界断裂及块体内部总的滑动速率分别为9.8 mm·a^-1、8.9 mm·a^-1和8.4 mm·a^-1,呈自北向南递减趋势.大凉山断裂南段布拖断裂和交际河断裂积累的能量分别能够发生一次矩震级为M W7.5的地震,离逝时间已经接近地震平均复发间隔,未来100年大地震的发震概率分别为7.1%和5.9%,应对其地震危险性给予重视.

耿达短水准异常与汶川8.0级地震

结合龙门山断裂带其他跨断层资料,对耿达短水准在汶川8.0级地震前后的观测资料进行了重新分析,发现耿达短水准在汶川地震前后的异常为当地居民修建生活小区所致,不应视为地震前兆异常。

芦山“4·20”7.0级地震同震位移场考证及地表变形模式初探

针对2013年四川芦山7.0级地震震源机制与GPS同震位移场不完全一致的问题,利用高精度水平仪对LS05、LS06等6个GPS连续观测临时站观测墩进行了倾斜测量,对SCTQ墩面水准点高差进行了复测,并对该区域地表变形进行了调查.倾斜测量结果表明,LS06等5个站观测墩相对建站时均无明显倾斜.LS05站观测墩标的确相对建站时发生了倾斜,估计其倾斜量在0.4°～1.2°,倾斜方向以NW为主.无论该点倾斜发生于哪个时段,均不影响同震位移以S向运动为主的特征.对SCTQ基准站观测墩面水准测量结果表明,该站点观测墩非常稳定,未发生倾斜.野外地表调查表明,地壳挤压缩短变形特征较为明显,LS05测点周边确有SW向加速运动和剪切变形现象.综合分析认为,LS05、SCTQ和LS06等GPS测点表现出的左旋应变释放特征真实可靠.

川滇地区2010～2013年重力变化及重力网的地震监测能力

研究了当前川滇地区重力网的分形特征,发现其分形维数为1.43～1.62,对应格网距为30～60km,具备了监测Ms5.0级以上地震的能力。选择20′（约37km）的格网间距,对研究区域内2010～2013年的重力变化数据进行格网化,并分析重力变化与地震的关系。虽然经历了芦山Ms7.0级地震的能量释放,但是龙门山断裂带西南段与鲜水河断裂带东南段交叉地带仍然存在较强重力变化,对该区域的震情需继续加强监测。

跨断层水准与汶川8.0级地震强余震监视

汶川8.0级地震后,根据中国地震局和四川省地震局的安排,四川省地震局测绘工程院完成了龙门山断裂带及附近的5个跨断层短水准测点的应急观测任务,其中双河是汶川地震后复测次数最多的场地。通过对双河跨断层短水准应急观测资料的分析,提取汶川余震监视期内出现的异常情况及与中强余震的关系进行讨论,为今后强余震的预报总结经验。分析结果认为:双河跨断层短水准定点观测反映了强震发生后断层的蠕滑特性,较好地描述了中强余震发生前跨断层垂直形变异常形态,为余震的监测预报积累了一些经验。

康定6．3级地震前鲜水河南段跨断层形变异常分析

2014年11月22日，四川省甘孜州康定县（30．3°N，101．7°E）发生6．3级地震，震源深度18km。地震发生在有跨断层形变测量场地的鲜水河断裂带康定至道孚之间的色拉哈断裂。结合该断裂带2000年以来的跨断层形变观测资料，笔者重点对老乾宁、折多塘监测场地在康定地震前的观测资料进行了分析，得出了以下结论：①从2013年5月开始，老乾宁基线观测曲线持续上升，反映出鲜水河南段断层张性活动有所增强；②老乾宁、折多塘场地短水准观测曲线2014年5月至9月加速下降，断层压性活动增强，有明显的短期异常；③老乾宁、折多塘短水准异常对康定6．3级地震的短期预测有着明确的指示意义。

基于GPS观测研究2010年青海玉树MS7.1地震震后地壳形变特征及其机制

2010年4月14日青海玉树MS7.1地震发生在青藏高原东南部甘孜—玉树地震带,在震后7～10天内,我们快速建立了由15个GPS测站组成的跨地震破裂带观测剖面,包括1个连续站,3个半连续站和11个流动站,对所有站进行了240多天的观测,获取了该次地震的震后形变时空特征.采用欧拉矢量和位错模型解算了背景速度场,并从GPS观测的形变场中扣除该分量.采用分层黏弹性位错模型计算余震引起的地表形变,结果表明余震对部分测站的位移造成不可忽视的影响.采用对数模型拟合位移时间序列,表明特征衰减时间为6.7±1.2天.利用最速下降法反演震后余滑时空分布,反演结果表明震后断层活动以左旋滑动为主,断层南盘具有少量的抬升.在空间分布上,余滑主要位于同震破裂区的两侧,西北侧的余滑几乎达到地表,而东南区的余滑基本在同震破裂区的下方,余滑最大的区域位于结古镇东南下方10～20km的深度范围.随着震后离逝时间的增加,2个余滑区在空间上保持不变,余滑区的面积逐渐扩大.余滑的矩释放为（1.5～5.1）×10^18 Nm,相当于1个MW6.1～6.4地震释放的能量.分层岩石圈黏弹性模型计算的地壳孔隙弹性反弹形变与地表观测值相差较大,不能解释观测到的震后变形.采用麦克斯维尔流变体模型计算下地壳和上地幔松弛引起的地表形变,显示出其对地表形变的贡献较小.GPS观测得到的震后形变所具有的快速衰减特征,以及余滑模型能够较好地拟合GPS地表形变,表明2010年玉树MS7.1地震后早期阶段的地壳形变主要是由余滑机制决定的.

2013年芦山7.0级地震前后重力场变化特征

利用四川地区2010-2013年流动重力观测数据作出的重力场动态变化图像和重力段差时序变化图像,对芦山7.0级地震前后的重力场动态演化特征进行了研究,结果表明：震前重力场经历了约3年的重力增大和约1年的减小变化,重力变化呈＂上升→加速上升→减速上升→加速下降→减速下降＂特征;芦山地震发生在重力场变化由下降转为上升的回调过程中;震后重力场变化以较快的速度恢复到接近震前状况,并出现重力正值变化异常区域;临震前震中区域重力场变化数值较小,构造带活动速度变慢。

芦山地震、鲁甸地震、康定地震前后三岔口地区地壳形变异常特征分析

利用三岔口地区GPS、重力、跨断层观测资料,分析2013年芦山7.0级地震、2014年鲁甸6.5级地震及康定6.3级地震前后四川地壳形变异常分布及动态图像特征。结果显示:1)2013~2014年三岔口地区几次强震前,四川地壳形变资料先后不同程度地出现群体性中、短期前兆异常,其中跨断层形变以直接前兆的形式显现出短期异常,地震发生在异常结束后的1个月内,对强震发生时间的预测具有一定的指示意义;2)短期异常突出点分布在距震中200km左右,异常点与强震发生地点属于同一活动构造体系;3)强震相继发生在相对重力异常区内、与跨断层中等异常幅值平行的其他断层附近以及有异常断层交汇部位,对强震发生地点的预测具有一定的指示意义。几次中强震的发生表明,2013~2014年巴颜喀拉块体向南东的带动作用使三岔口地区敏感断层活动加速,在加速的过程中其高应力积累区"失稳"并发生错动,导致脆性岩层产生破裂,从而以强震的形式释放长期积累的能量。

2012年宁蒗—盐源5.7级地震前的重力变化

利用2010年7月-2012年3月四川省和云南省的流动重力观测数据,对2012年6月24日宁蒗—盐源5.7级地震孕育和发生过程中的重力场动态演化情况进行分析。结果显示：地震孕育阶段震中区域重力场出现大面积的重力正值变化高值异常区域,并形成密集的正值变化梯度带;震前震中区域呈重力正变化低值状态,处于重力变化0值线附近且等值线稀疏;震前与发震有关的断裂带的跨断层重力测段段差值变化明显。

川西地区长周期气温变化对跨断层位移观测的影响及芦山地震前的异常断层活动

2013年4月20日四川芦山M7.0级地震前2—3年,川西地区的跨断层位移出现群体性、准同步的异常趋势转折,但有些场地的辅助气温观测也呈现相似变化.为探寻这些趋势转折是否为热形变,本文基于鲜水河、安宁河一则木河、龙门山断裂带上的短基线、短水准及辅助气温观测数据,使用频谱分析及统计分析方法,研究跨断层位移与气温之间的关系,并利用主模式分析方法研究芦山地震前各断裂带的运动特征.结果显示:(1)在大于2.63 a的周期上,短基线、短水准与气温的频率成分较为相似,它们之间为弱一中等强度的相关.(2)气温变化不是芦山地震前跨断层位移发生趋势转折的主要影响因素.除个别场地外,长周期热形变在总的跨断层位移中所占比重较小,对其趋势变化的影响有限.(3)主模式分析表明,2010年前后,鲜水河断裂带的左行走滑和张性运动有所减弱,安宁河一则木河、龙门山断裂带的张性运动也开始减弱(或者说压性增强).这些变化特征可能反映了在这一时期巴颜喀拉块体SE-SEE向运动的加剧.

四川地区1987—2012年流动重力资料的初步整理

初步整理四川地区1987—2012年的流动重力资料,规范了测点编号,纠正了历史资料中经纬度和异常点的错误,统计使用点号,使四川地区流动重力资料数据完备,条理清楚,标准统一,成为地震系统四川重力数据的共享基础,能够为研究四川地区地震的重力活动变化、震情监视和跟踪工作提供系统科学的数据成果支撑。

芦山地震科学考察观测到的重力变化

利用芦山地震科学考察流动重力观测成果及科考区域内其他流动重力观测资料,系统分析芦山地震前后重力场变化特征。结果表明:1)地震前,重力场变化显著异常特征主要表现为龙门山断裂带两侧正、负高值异常以及与龙门山、鲜水河、大凉山断裂平行或垂直的较大规模重力变化梯度带,与汶川地震前重力变化特征一致;2)地震后,重力场变化沿龙门山发生反向调整;3)中下地壳物质的生热、膨胀可能是松潘-甘孜块体震前重力变化的场源,并可能成为芦山地震及汶川地震的重要触发因素。

鲜水河断裂带断层蠕变观测与地震

利用断层蠕变观测数据,采用断层运动学分析方法、主成分分析法,综合研究鲜水河断裂带现今运动学特征,并探讨其与断裂带附近中强震孕育-发生及周边大尺度强震的可能关系。结果表明:1)鲜水河断裂带现今构造运动以左旋走滑为主,但错动方式并不唯一,在个别时段也出现短暂的右旋走滑。此外,鲜水河断裂带还表现出明显的分段活动特征。2)鲜水河断裂带断层蠕变观测在白玉M_S5.5地震、雅江M_S6.0地震、汶川M_S8.0地震、芦山M_S7.0地震以及康定M_S6.3地震前均出现了不同程度的形变异常,属于这几次地震的前兆反应,而鲜水河断裂带于2001年底开始的大幅度拉张运动,主要是受2001-11-14昆仑山口西M_S8.1地震震后大区域应力场调整影响所致。

鲜水河断裂带地区重力场动态变化及其与5级以上地震的关系

文中系统整理并计算了1988年以来鲜水河断裂带地区流动重力复测资料,参照以往震例研究总结提出的重力场变化异常指标,分析了区域重力场时-空动态变化及其与测区内发生5级以上地震的关系,进一步研究了区域重力场变化的时-空分布特征及其机理,讨论了近期区域重力场动态变化的强震危险含义。结果表明:1)流动重力测量具备了检测地壳运动与5级以上地震事件的能力; 2) 1988年以来测区发生的13次5级以上地震中的8个地震与年际重力场变化有较为确定的对应关系,可依据年际重力场变化确定前兆异常,其中3个6级以上地震在异常图像发展3～4a后发生,4个发生在无资料区的地震事件不能确定前兆异常; 3)测区重力场的1个明显特征是2004年以前区域重力场时空动态变化图像呈整体的南北贯通,且年度间为正、负值交替变化,其间所发生的5级以上地震不沿鲜水河断裂带分布。重力场变化值反映2004年以前存在2个相似的地壳物质移动波,对应了研究区地震时空分布由强到弱的过程。2010年以后的图像变化为年度内的局部正、负值区域同时存在,无年度间的正负交替变化现象,其间5级以上地震基本发生在断裂带上。1988年以来测区重力场动态变化与地震分布符合印度板块NE向运动强、弱分期的动力学模式,可据此优化重力异常指标。根据文中的分析总结和近期重力场变化趋势,提出磨西断裂北段区域具有中-长期强震危险性的初步结论。

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.

2014年康定M_S6.3级地震前后的重力变化特征

利用四川地区2010年8月至2015年3月的流动重力观测数据作出重力场等值线变化图像,研究分析2014年康定MS6.3级地震前后的重力变化特征,结果表明:(1)三岔口地区长期保持区域性重力正值变化异常及重力变化高梯度带;(2)在康定MS6.3级地震前后三岔口地区的区域性重力正值变化异常及重力变化高梯度带变化并不是特别显著;(3)在康定MS6.3级地震前震区重力变化等值线出现四象限区域或者类似于四象限区域的分布特征;(4)康定MS6.3级地震发震位置处于0值线附近且0值线在此处发生明显的转折、畸变;(5)康定MS6.3级地震发生在重力减小后回调增加的过程中,震后重力继续回调增加。

汶川8.0级地震前后鲜水河断裂带断层活动特征分析

本文利用鲜水河主断裂带上的跨断层短水准、短基线以及水平蠕变资料,计算了各测点处断层的活动参数,分析了汶川8.0级地震前后断层的活动特征。研究结果认为:远离汶川8.0级地震震源区的鲜水河断裂带在震前3年出现了明显的长期趋势异常,但短期异常不明显,无明显的同震形变;从震后3年对鲜水河带跟踪监测的结果看,鲜水河断裂带受其影响中南段拉张活动有所增强,垂直向仍保持震前的活动形态。