汶川地震前兆观测总结研究及观测技术创新基于地壳运动与变形对汶川大地震的初步研究

利用中国地壳运动观测网络GPS资料,并结合断层形变及区域水准等观测资料,从不同时空尺度的地壳运动与变形角度对汶川大地震进行了初步研究.主要内容包括发生汶川大地震的龙门山断裂带的应变积累与构造动力背景分析,震前地壳运动、应变场和构造变形的动态过程分析,以及问题讨论与认识.主要研究结果如下.     

2004--2007年中国大陆GPS水平运动场和汶川大震

GPS技术作为观测地壳水平运动最为直接和有效的手段之一,得到了国内外地学界的广泛重视和应用。本文主要利用2004--2007年中国大陆地壳运动观测网络所得到的全国1000余个GPS站点的观测资料,利用GAMIT—GLOBK软件解算了这1000多个站点的水平速度场。通过对水平速度场相对华南地块运动场的分析及其有限元模拟,探讨地壳运动与大震之间的关系。     

对华北GPS监测区近期地壳应变连续分布的估计

直接利用华北ＧＰＳ监测网各个测点的位移观测值,借助高斯型位移协方差函数通过最小二乘配置建立连续分布的位移函数,并根据应变与位移的偏导关系,对华北ＧＰＳ监测区１９９２￣１９９５年、１９９５￣１９９６年最大剪应变及面膨胀连续分布进行估算,得到其应变场动态图像。     

西-海-固地区垂直形变分析及地震趋势研究

通过对西（吉）-海（原）-固（原）地区垂直形变场的演化分析表明:①90年代以来,垂直形变场升降差异运动减弱;②现今青藏亚板块对鄂尔多斯地块西南缘（西-海-固地区） 的 NE 方向挤压应力有所减弱,华北亚板块 SW 方向挤压应力有所加强;③鄂尔多斯块体周缘小震出现的活跃状态,可能是由于青藏亚板块挤压应力的减弱而造成鄂尔多斯块体水平挤压应力场的“失稳”,以及华北亚板块挤压应力相对增强的结果。     

Study on scale dependence of strain value obtained from crustal deformation data

IntroductionIn order to make full use of many kinds of cruStal deformation data to establish dynamic pictUres of crustal strain field, it is necessary to do unified treatment using different types of observation data, and it is not difficult in the respect of models (JIANG, et al, 1999). BUt strsin valuescomputed from different kinds of dare have obvious difference of orders of magnitude, for example, the strain value of small figure compUtation of mobile observation is generally 10', bUt …     

2016年门源MS6.4地震孕育—发生的地形变异常特征

利用1999—2007年、 2009—2015年和2015—2017年即2016年1月21日门源M_S6.4地震前后的GPS水平运动资料, 以及震区周边200 km半径范围内跨断层流动短水准观测数据, 借助GPS视应变场计算、 冷龙岭断裂剖面的负位错反演, 以及跨断层形变强度新指标的提炼, 综合分析此次强震前相关断裂的中—长期闭锁背景以及断裂活动的中—短期动态演变过程。 结果显示: ① 2009—2015年相对1999—2007年, 祁连山构造区中东部GPS站点间差异运动和挤压变化增强; 跨断层短水准观测也显示震前2年左右时间内相似的断裂活动或形变应变加速特征。 ② 分层非均匀负位错反演揭示与地震相关的冷龙岭等断裂1999—2007年即震前十数年长期闭锁, 2009—2015年即震前6年半上—中层即地表以下0～15.6 km深度闭锁程度明显增大。 ③震区周边半径200 km内跨断层形变强度新指标显示出震前半年内逆断稍占优势的变幅加剧异常, 反映中短期前兆。     

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鄂尔多斯地块周缘地区构造活动与应变积累特性研究

利用截至2016年底、约30 a的跨断层短水准流动观测资料,借助灰色关联度垂向综合指标提炼、年变速率与趋势累积率计算,分析鄂尔多斯地块周缘地区构造活动特性、水平及时空差异,以及与研究区内中强以上地震、区外大震孕育-发生或影响的关系。结果表明：1)断裂活动特性总体上与地质资料一致。2)研究区内MS5.8以上地震及区外汶川大震震前多出现异常。3)垂向断裂活动较快的是渭河盆地西部、六盘山构造区北部;较慢的是渭河盆地中部、海原断裂、六盘山构造区南部。山西断陷带、西秦岭构造区北部长期能量积累明显;六盘山构造区至渭河盆地西部两端活动、中间相对闭锁,尤其近几年。     

滇西区域水准观测的负位错反演与应变积累分析

利用1981～2006年滇西地区5个时段的区域水准观测资料,借助负位错模型反演,参考典型大震应力触发计算及跨断层等形变观测结果,研究了活动块体边界断裂应变积累的状况、分段差异性、时空演变及其与强震孕育—发生过程的关系。结果表明,该区6级以上地震多发生在断裂强锁定段或锁定程度显著加强段及其附近;目前宾川—南华以南、南涧以北,洱源、丽江一带可能反映相对较高的应变能积累背景,南定河断裂附近反映一定程度的应变积累特性。     

北祁连-河西地区强震地点预测

借助弹性块体边界负位错模型,获取了北祁连 河西地区1971～2000年5个时段地壳垂直运动反映的 构造块体及其边界断层运动、变形参量及构造梯度场的时空演化图像,高应变能积累部位和锁定能量强度。研究 了与门源Ms6.4、景泰Ms6.2、永登Ms5.8、景泰Ms5.9、玉门Ms5.9以及2003年10月25日民乐 山丹Ms6.1等 强震孕育有关的背景性前兆特征,初步建立了该区强震地点判定的定量依据:①在较大范围强烈隆起区内及其边 缘、梯度场高值区内及其边缘,尤其是与构造走向较为一致、隆起量5mm/a以上或梯度值8×10-8/a以上能达到 方圆50～100km甚至更大的区域;②强位错(3mm/a以上)锁定区段及其附近,较强负位错应力降或负位错地震 矩(分别为5×103Pa/a和5×1016Nm/a左右甚至更高)区段及其附近;或者显著加强段及其附近,可能发生6级左 右或6级以上地震。对应的异常越突出、项数越多、位置越重合,发震危险性越大。