内陆大地震余震活动区深度的时间变化

调查了日本3个内陆大地震余震的深度分布状态。这3个地震分别是:2000年鸟取县西部7·3级地震、2003年宫城县北部6·4级地震和2004年新潟县中越6·8级地震。对这3个地震,发现在主震发生后,孕震层都向更深和更浅的区域扩展。深层和浅层地震比中间层的地震活动衰减更快。当应力增加很快时,脆性断裂可能发生在一个应力延展衰减过程中。研究结果显示,断层活动可能延展到从地震活动背景估计的孕震区的外部。这应该在地震危险性评价中予以考虑。     

海原大地震对古浪大地震的静应力触发研究

根据1920年12月26日宁夏海原大地震(Ms=8.5)地震地表破裂带几何学和位移、震源机制和近代地震活动资料,提出海原大地震震源分段走滑破裂的初步位错模型,计算了在1927年5月23日甘肃古浪大地震(Ms=8.0)逆冲发震断层(NW44°,倾向S,倾角50°和滑动角60°)的滑动方向上,加载的Coulomb静应力变化△CFS为0.009 MPa.古浪大地震可能是被海原大地震触发,提前14a发生的事件.     

从同震和震后形变分析日本东北Mw9.0级大地震对近场地震活动性的影响

2011年日本东北大地震后,不断有报道认为日本南海海槽可能会发生强震,日本东北大地震对南海海槽断层活动有何影响?本文采用粘弹性半无限空间模型,利用反演得到的日本东北大地震的断层模型,计算了岛内部分断层的同震和震后形变以及库仑应力变化.结果表明:2011年日本东北大地震,使得平行于日本海沟的岛内逆冲断层应力释放明显,5km深度,库仑应力降低值都在50 kPa以上,按照该地区每年应力积累1～10 kPa计算,相当于释放了5～50年的应力积累;平行于南海海槽的岛内逆冲断层,同震库仑应力增加了1 kPa左右,相当于0.1～1年的正常构造运动应力积累;对于岛内的走滑断层,若其滑动方向与同震或震后形变方向一致,则库仑应力增加,反之则降低,如1948年福井地震发震断层库仑应力增加10 kPa左右,相当于1～10年的正常构造运动应力积累,地震危险性明显增加.同时,分析了不同软流圈粘滞性对震后形变和库仑应力的影响,发现对于不同的软流圈粘滞性系数,震后的形变和库仑应力相比同震都会有所增加.因此,对于平行南海海槽的岛内逆冲断层和岛内部分滑动方向与同震形变一致的走滑断层,震后地震危险性相比同震会进一步增强.     

鄂尔多斯地块周缘大地震间相互作用研究

活动地块作为地质构造单元，其周缘的地震常常较为活跃，并且有时表现出大地震丛集发生的现象.鄂尔多斯地块处于受来自青藏高原NE向的主压应力等多重构造应力作用下的区域构造环境中，地块周缘大地震间相互作用的机制值得研究.本文以鄂尔多斯地块周缘的几次历史地震为例，分别研究了级联断层、地块同侧断层、地块不同侧断层间大地震间应力转移的现象，尝试对地块在其周缘发生大地震时的应力传递和转移行为获得新的认识.得到的结论有：1920年宁夏海原8 1/2级和1927年甘肃古浪8.0级地震分别使六盘山东麓断裂和香山-天景山断裂的大地震期望复发时间提前了800年和20年，六盘山东麓断裂当前的大地震危险性较高.1626年山西灵丘7级地震和1654年甘肃天水南8级地震分别使五台山北麓断裂的大地震复发期望时间提前了50年和279年，鄂尔多斯地块可能将其西南缘受到的部分库仑应力扰动传递到了东缘的五台山北麓断裂.     

历史大地震断层滑动模型的建立及其对同震数值计算的影响——以1920年宁夏海原MS8.5大地震为例

大地震的发生会引起区域位移场和应力场发生变化，进而改变区域内及临近断层的应力状态和地震活动性.目前，研究学者可据已有的断层滑动模型来计算分析大地震同震应力变化，同时采用库仑应力触发理论来进一步分析震后余震分布和断层危险性.然而，历史上曾经发生过不少大地震，例如，1920年的海原M_S8.5大地震，是全球范围内少见的特大地震之一.局限于无确切的地震台站地震波等资料，前人在研究历史地震的影响时往往给出一些简单的断层滑动模型，将断层面上错动量视为均匀分布.为更准确地了解历史地震对后续地震的影响，基于前人研究和一般地震滑动形态分布规律及地震反射剖面等资料，以海原M_S8.5大地震为例，探讨了如何建立海原大地震断层滑动模型，并分别搭建了简单断层滑动模型和复杂断层滑动模型的全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型.通过对海原M_S8.5地震的同震位移场和应力场的计算，发现采用复杂断层滑动模型比简单断层滑动模型地表位错分布更切合实际.同时，进一步计算和分析了此次大地震对青藏高原东北缘近100年历史地震和周围断层的应力触发作用，得出断层滑动模型对同震计算结果的影响集中在发震断层附近而对远场影响较小.     

利用1996年丽江地震序列反演震区应力状态

本文以1996年丽江M_S7.0地震为例,以地震目录和强震震源模型为输入参数,将力学计算与统计分析相结合,反演计算了1986～1996年间丽江震区2.5°×3.0°空间范围内的地壳应力状态.结果表明,丽江地区应力场最大主应力为近南北向,方位角为355°,最小主应力方位角为241°,二者倾角为近水平,应力形因子为0.398,最大主应力大小约为53 MPa,远小于完整岩石的强度.该方法可获得地壳深部绝对应力大小、有效摩擦系数,反演获得的震区地壳深部应力状态的方向性特征与震源机制解结果基本一致;该研究表明地震活动的空间分布可以为我们提供有关强震孕震的地壳深部应力状态信息.这些结果对了解震区应力场具有理论上和实践上的意义.     

日本东部内陆地区2011年大地震前后的应力状态与诱发地震

通过反演震源机制数据,得到了东日本大地震前后日本东部内陆地区的应力场。地震前,在东北部(Tohoku),σ1轴呈EW方向,但在关东-东部(Kanto-Chubu)地区则呈NW-SE方向。地震后,在Tohoku北部和靠近磐城市(Iwaki City)的Tohoku东南部,应力场发生了变化,主应力取向大致等同于与地震相关的静应力变化取向。这说明地震前这些地区的差应力值小于1MPa。在Tohoku中部,虽然地震后加载的应力取向几乎逆转,但其应力场没有发生变化,说明那里的差应力值大大超过1MPa。在Kanto-Chubu,地震后加载了与背景应力方向近乎相同的应力,且应力场没有发生预期的变化。这可能就是Kanto-Chubu地区高地震活动水平的诱因。     

2008年汶川大地震的时空破裂过程

利用全球地震台网（GSN）记录的长周期数字地震资料反演了2008年5月12日四川汶川Ms8．0地震的震源机制和动态破裂过程,并在反演所得结果的基础上定量分析了汶川大地震同震位移场的特征,探讨了汶川大地震近断层地震灾害的致灾机理．反演中采用了单一机制的有限断层模型,使用了从全球范围内挑选的、方位覆盖较均匀的21个长周期地震台垂直向记录的P波波形资料．通过反演得出：汶川大地震的发震断层走向为225°、倾角为39°、滑动角为120°,是一次以逆冲为主、兼具小量右旋走滑分量的断层;这次地震所释放的标量地震矩为9．4×10^20～2．0×10^21 Nm,相当于矩震级Mw7．9～8．1．汶川大地震是在破裂长度超过300km的发震断层上发生的、破裂持续时间长达90s的一次复杂的震源破裂过程．整个断层面上的平均滑动量约2．4m,但断层面上滑动量（位错）的分布很不均匀．有4个滑动量集中且破裂贯穿到地表的区域,其中最大的两个,一个在汶川-映秀一带下方,最大滑动量（也是本次地震的最大滑动量）所在处在震源（初始破裂点）附近,达7．3m;另一个位于北川一带下方,一直延伸到平武境内下方,其最大滑动量所在处在北川地面上,达5．6m．其余2个滑动量集中的区域规模较小,一个在康定以北下方,最大滑动量达1．8m;另一个位于青川东北下方,最大滑动量达0．7m．汶川地震整个断层面上的平均应力降约18MPa,最大应力降约53MPa．由反演得到的断层面上滑动量分布计算得出的汶川大地震震中区地表同震位移场表明,汶川大地震地表同震位移场的分布特征与该地震烈度分布的特征非常一致,表明了汶川大地震的大面积、大幅度、贯穿到地表的、以逆冲为主的断层错动是致使近断层地带严重地震灾害在震源方面的主要原因．     

汶川M_W7.9和集集M_W7.6地震前应力场转换现象及其可能的前兆意义

2008年四川汶川MW7.9地震和1999年台湾集集MW7.6地震均为挤压推覆构造环境条件下发生的板内逆断层型地震。本文对比分析了两次地震前的CMT解、震区附近的中小地震震源机制解及其反演的应力场可知,集集地震主震震源机制解与用台湾内陆中西部的CMT解反演得到逆断层类型构造应力场吻合,而震区附近中小地震具有随机发生的性质,反演得到了震前与构造应力场不一致的走向滑动类型的局部应力场,但当局部应力场变化到与构造应力场一致时,数月后发生主震;同样,用青藏高原东部的CMT解震源机制反演得到走向滑动类型的构造应力场,逆冲类型的汶川主震与构造应力场的压应力轴吻合,震区附近中小地震反演得到了与构造应力场一致的区域应力场,但震前局部应力场变化为逆冲类型应力场一致时,随即发生主震。说明逆断层型主震区附近随着震源区应力积累,在震前会出现相似的应力场转换现象,当最终转换到与发生主震的应力状态一致时,表明震源区附近应力已达到相当高的应力水平,是发生大地震的征兆,应引起进一步的关注。     

2013年巴基斯坦Mw7.7地震震源参数特征及烈度分布估计

2013年9月24日巴基斯坦中南部发生Mw7.7地震,震中位于巴基斯坦阿瓦兰县北部69 km处,发震断层为走滑断层机制,极震区烈度达到Ⅸ度以上.我们计算了巴基斯坦地震的视应力、应力降等震源参数,明确该地震为断层动态摩擦过程中的应力上调模式;进一步选取发震断层面上滑动位移的反演结果,构建有限断层模型,对近断层区域的强地面运动进行估算,并基于强地面运动模拟结果给出震区的烈度分布图.结果显示,模拟的巴基斯坦地震烈度图极震区烈度达到Ⅸ度,Ⅶ度烈度影响范围与美国地质调查局震后给出的震动图(ShakeMap)较为一致.强烈地震发生后,基于强地面运动模拟计算给出的烈度分布情况具备较好的合理性,对震区给出及时的震情判定和开展相应的救灾工作具有较高的实际价值.     

青藏高原东北部的库仑应力积累演化对大地震发生的影响

假定地震可以模拟为多层弹粘性介质中的位错，考虑大地震(Mge;7.0)和GPS数据得出的长期构造加载为形变源，依据多层麦克斯韦弹粘性介质中位错产生的应力变化，计算得到了地震产生的应力变化，给出了青藏高原东北部1920年以来积累库仑破裂应力演化. 地震破裂的断层长度、宽度和滑动量根据前人统计公式和野外地质调查得到. 研究表明，20次Mge;7.0地震中， 除1990年共和地震、1952年当雄地震和1976年松潘双震的后一个事件外，17次大地震均发生在库仑破裂应力变化为正的区域， 触发率达85%. 本研究为中长期地震危险性估计在一定程度上提供了基础数据.      

华县8(1/4)级大地震的深部地球介质背景

从渭河断陷盆地的地壳速度场、介质品质因子等地球物理场的分布探讨了华县大地震的深部地球介质背景。结果表明,华县8(1/4)级大地震震中位于高Q值区和低Q值区的过渡带上,其孕震区是地壳内的高Q值低速区,该地震的孕育与地壳内的低速高导层、地幔上隆、孕震区内的断层及微裂隙中流体的存在与作用是密切相关的。     

小应力变化对大地震发生的影响

许多观测表明,相对小的应力变化就能触发或制止地震。这个结果令人惊奇,因为触发地震的应力扰动只是引发地震应力降的一小部分,我们用符合物理实际的数值模型模拟地震断层来研究这个现象,断层是不均匀的,因此,断层表面各处会有不同的破裂判据。我们将不均匀断层模拟成由许多小区域组成,大部分小区域是均匀的,在小区域上可发生简单的库仑破裂。因此那些小区域会多次（重复）破裂,断层上的存储应力会很不均匀。我们看到围限应     

2008年汶川大地震震源机制的时空变化

本文提出了一种基于恒定破裂速度和固定子事件震源时间函数的假定、利用远场地震波形资料获取大地震震源机制的时空变化图像的线性反演方法,并利用这种方法及全球范围内48个台站的长周期波形资料反演建立了2008年汶川M_S8.0地震的震源机制随时间和空间变化的图像.根据这个图像可知,汶川大地震断层的西南端震源机制接近于逆冲,随着破裂向东北方向延伸,震源机制的走滑分量逐渐增大,走滑分量超过逆冲分量的转折点在震中东北大约190 km的位置.为了检验反演方法的有效性和反演结果的可靠性,我们特别设计了一个数值试验对反演结果进行了检验.检验结果表明,我们在本文中提出的反演方法是有效的,关于汶川大地震的反演结果也是可靠的（除长周期信号较弱的一段外).通过比较发现,反演结果与震后野外考察的结果也相当吻合.     

1556年陕西华县大地震的地面破裂

本文着重研究了近代工程施工中发现的大量震害遗迹, 诸如断层、裂缝、喷水冒砂现象, 诱发滑坡和坠入地震断裂带中的木炭与文物.又经考古研究和 C₁₄鉴定属明代之物, 证实这条在极震区延伸大于70公里的破裂带就是这次大地震极震区地面破裂带.      

东昆仑活动断裂带大地震之间的黏弹性应力触发研究

对青藏高原北部东昆仑破裂带大地震之间的应力转移和断层相互作用进行研究. 考虑1937年以来沿此破裂带发生的5个M≥7的地震：1937年M7.5花石峡地震，1963年MS7.1都兰地震，1973年MS7.3玛尼地震，1997年MW7.5玛尼地震和2001年MW7.8可可西里地震，模拟了黏弹性成层介质中地震断层错动产生的应力演化过程，并计算了在后续地震破裂面上产生的库仑破裂应力变化. 结果表明，前面4个地震均造成2001年可可西里地震断层面上库仑破裂应力的增加，并且中地壳和下地壳的黏弹性松弛效应使得库仑破裂应力场随着时间的推移而逐渐加强. 在计算过程中定量估计了可可西里地震发生时前面4个地震同震形变和黏弹性松弛导致可可西里地震破裂面上库仑破裂应力变化之间的比值，发现前3个地震由黏弹性松弛造成的变化远远大于同震形变所造成的变化. 可可西里地震之后应力场的模拟表明东昆仑断层中段的东大滩－西大滩断层段（位于可可西里地震破裂以东及都兰地震以西）的库仑破裂应力显著增加，变化值达0.05～0.1 MPa，预示这一地区地震危险性的增加.     

力学和统计模型结合研究人工合成地震活动性及其对预报真实地震的启示

基于断层网络的弹簧-滑块-阻尼器力学模型而提出的细胞自动机模型,产生了具有确定性混沌的人工合成地震目录．一个挑战性的问题是,如何仅利用地震目录反演原系统的某些特性,直至在一定时限内预报合成地震．我们运用一种改进了的应力释放统计模型,从合成地震目录中较成功地反演了系统应力的时间变化,但根据应力变化对地震发生进行有效的概率预报仍需进一步的研究．      

基于GPS观测的汶川地震参数反演与库仑应力变化分析

利用汶川MS8.0地震前后的GPS观测资料,借助Okada矩形位错模型反演汶川地震参数,进而应用反演所得地震参数,计算地震在其周围GPS资料负位错反演所得震前应变积累断层段上可能造成的库仑破裂静应力变化,分析地震对其周围构造断裂应变积累的影响。结果表明,汶川震区呈显著逆冲兼右旋走滑同震变化,对甘川交界东段—甘川陕交界区、鲜水河断裂南段与安宁河断裂北端应变积累有一定程度影响,可能以增强作用为主。     

联合GNSS和InSAR观测位移反演2008年汶川大地震断层位错模型参数

利用现代空间大地测量技术，尤其是卫星合成孔径雷达干涉测量，能够获取高精度、高空间分辨率的同震和孕震形变，为地震断层形变和破裂机制研究提供了前所未有的机遇。本文介绍了利用大地测量观测数据反演地震断层位错模型参数的贝叶斯反演方法。联合运用2008汶川大地震前后GNSS和InSAR技术观测获得的同震位移，反演了地震断层的几何参数和滑动位错分布。研究结果表明，汶川地震的断层滑动主要集中在倾角较陡的浅部，同时包含逆冲和右旋走滑，其中最大逆冲6.1m，最大右旋6.5m。根据断层滑动分布正演计算得到的上盘同震位移明显小于下盘，预示该断层两侧孕震形变可能存在较大的不对称性。     

关于Coulomb应力变化/扰动作用下的Dieterich余震触发机制的广义解

基于单自由度弹簧-滑块模型,滑移速率和状态相依赖的摩擦关系可用于对断层内部地震成核和断层失稳过程的定量化描述.Dieterich(1994)余震触发理论模型首次给出中强震后区域应力场受到静态应力扰动后所导致的区域地震活动性的时空变化特征,近期研究也表明Dieterich理论模型可进一步推广至依赖时间的地震预测模型的建立.本文从简单直观的断层群体化概念模型出发,推导出了包括静态剪应力和正应力扰动作用下广义Dieterich解.同Dieterich经典解相比,广义Coulomb应力变化:ΔCFF^G=Δτ－(μ₀－α)Δσ取代了Dieterich方程中原有的剪切应力扰动Δτ.从而表明余震发生率R同作用于断层上的正应力的变化(扰动)有着密切的相关性.进一步,我们讨论了传统Coulomb应力变化(扰动)模型在地震预测过程中可能存在的局限性.以1976年M_S7.8唐山大地震的主余震序列为例,采用本文中得到的结果,并结合视时窗分段方法,拟合了该地区地震活动性的时间演化过程.结果表明,除Coulomb应力变化(扰动)的影响外,主震前后加载于断层上的剪应力速率变化可对早期余震发生率产生很大影响.