2022年青海门源MS6.9地震前地壳形变特征初探

基于2013～2021年4个GPS周期运动场数据,计算获得各周期应变场结果,探讨2022年青海门源M_S6.9地震前4个周期的应变场时空演化特征。结果表明：1)主应变能够更好地反映单点主压-主拉的应变特征;2)应关注最大剪应变率场高值集中区,2016年、2022年门源地震前第一、四周期高值区空间位置的分布对地震风险区的研判具有一定指示作用;3)正-负转换高密度梯度带与等值线四象限中心是面膨胀率场需要关注的重点区域,可作为中强地震的形变前兆信息。     

2016年青海门源MS6.4地震前的区域地壳形变特征

选取2016-01-21青海门源MS6.4强震发震区域周围200 km范围的10个连续GPS观测站和74个流动GPS观测站资料,分析研究2016年门源MS6.4地震之前的区域地壳形变特征：1）基于10余年GPS资料的速度场计算结果表明,发震区域所处的祁连-海原断裂系具有显著高于周边区域的地壳应变率和地震矩累积率。在发震区域20 km × 20 km范围内,最大和最小主应变率分别为21.5 nanostrain/a（方向NW-SE,拉张）和-46.6 nanostrain/a (方向NE-SW,挤压),地震矩累积率达17.4×1015 N·m/a。主应变挤压的主轴方向与本次地震的震源机制相一致。2）基于震前6 a连续GPS观测站坐标变化时间序列的计算结果表明,自2010年以来,发震区域的面膨胀值随时间呈“非线性”不断变小的趋势,反映出发震区域一直处于应变的挤压缩减状态,但在震前的2~3个月,面膨胀与最大剪切应变均发生了一次明显的反向趋势变化。这些震前的地壳形变异常变化,或许反映了发震区应力-应变积累在接近临界破裂状态时的非线性调整。     

2022年门源6.9级地震前后b值时空特征研究

为探讨青海门源M_S6.9地震前后b值变化特征,选取震前10 a进行时间扫描发现,震前震源区b值存在一定程度的下降,震后出现小幅回升,可能与震后应力释放有关。利用青海测震台网2000年以来的小震目录,在最小完备震级基础上进行b值空间扫描和Δb值计算发现,门源6.9级地震发生在低b值区域边缘,且震前1 a震源区Δb值变化不显著,表明门源地震的应力积累主要发生在2021年之前。对余震序列b值变化进行分析认为,早期b值变化可为后期余震的位置预测提供一定参考。     

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。     

基于GPS观测的天津地区形变应变场与构造活动

2006~2015年天津地区GPS连续观测站形变和应变计算结果显示,天津地区形变场和应变率场变化复杂,存在南北分带和东西分带特征。天津地区形变场和应变场主要受控于唐山-磁县地震构造带和张家口-渤海地震构造带等多组活动断裂的切割作用。     

GPS揭示的贝加尔湖地区现今地壳形变特征

利用贝加尔湖地区GPS监测网测站坐标,根据边长尽量相等的原则,形成了11个Delaunay三角形,计算了各三角形的形状因子,结果表明有9个三角形的形状因子大于0.1。利用3期GPS观测结果,通过对位移速率和应变分量的分析,初步得到以下基本认识贝加尔湖地区目前整体上处于拉张状态,拉张速度约为4.5±1.2mm/a,拉张方向为NW-SE方向;地壳应变是不均匀的,应变分量存在区域上的差异性。东部和西部主张应变均为NW向,但主压应变方向表现不一致,监测网东西两端的应变大于中部地区,最大应变为5.4×10-8,最小应变为-2.6×10-8。贝加尔湖东南部地壳处于压缩状态,压缩方向为NNW向和NNE向;东西部剪切应变比中部大,东西部剪切应变方向基本一致,表现为近南北向;7个三角形的面应变计算结果显示地壳为膨胀状态,2个三角形显示为压缩状态。大地转动结果表明,东北部表现为顺时针的旋转,而西部地区和中部显示为逆时针的旋转。GPS揭示的应变结果与地质和地震学结果基本一致。     

湖北地区现今GPS形变特征研究

选取中国地壳运动监测网络1998～2018年GPS观测数据,基于插值法计算湖北地区的形变和应变特征。初步研究结果表明,湖北地区地块运动稳定,无明显的形变梯度带,水平运动方向为东向微偏南,速率为5～9 mm/a,平均值为6.2 mm/a;垂直速度场平均值为-0.96 mm/a,以下降运动为主。面膨胀率结果显示,湖北地区具有4个面膨胀高值区和4个面挤压高值区。最大剪应变率场显示,在湖北中部地区形成一个高值环形带,湖北历史地震主要发生在应力应变高值区边缘带。巴东和秭归小震频发与长江三峡水库水位反复加卸载有关,GPS形变和应变无明显对应特征。     

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8.22×10¹⁸Nm(M_W6.6)。正演结果表明,本文滑动分布模型准确可靠。     

GPS地壳形变监测网应变解算方法与程序设计

分析了在平面直角坐标系和大地坐标系内解算应变的方法及其特点,并以Matlab为开发平台,研制出一套在平面直角坐标系和大地坐标系中解算应变的程序GPSstrain。利用GPS监测网测站位移(速率),该程序能够解算剪切应变(γ1、γ2)、面应变、块体旋转、主应变及其方向、最大剪切应变及其方向,同时也可解算出这些应变分量的误差。另外该程序还具有高斯投影解算功能,根据各测站坐标能够自动形成所有的Delaunay三角形,并以图形方式显示。最后以实际算例给出了该解算程序的部分结果,并进行了初步的分析和讨论。     

GPS约束下的2022年台湾MW6.9地震破裂滑动分布

利用9个GPS站水平和垂直向形变数据反演2022年台湾M_W6.9地震破裂滑动分布。结果表明,此次地震破裂至地表,滑移以走滑为主兼逆冲分量,主要沿NNE向延伸,有2个破裂集中区,共释放地震矩约5.73×10¹⁹ Nm。基于GPS观测和位错理论模型对此次地震的地表形变进行分析,认为同震形变整体上符合台湾岛东海岸区域构造运动特征,菲律宾海板块俯冲欧亚板块是中央山脉断裂活动的主要动力来源。     

泾阳ML5.2级地震的地形变特征

运用褶积、广义回归及差分方法对泾阳地震前后关中地区跨断层形变资料进行了分析研究,结果显示：①泾阳地震是大面积应力积累和调整的结果;②所监测的各断裂活动震前存在着中短期形变异常,呈现出明显的阶段性活动特征;③进入短期的异常标志是中短期异常出现转折或反向;④各断层活动速率呈准同步变化,曲线形态大都呈现典型的α、β、γ相变化。     

台湾集集921地震地壳形变的简介与讨论

台湾集集 92 1地震是 2 0世纪末发生在我国的一次影响很大的地震。地震发生一年后 ,笔者有幸考察了地震现场。本文展示部分地震遗迹照片和收集到的 GPS观测资料 ,分析讨论了这次地震的震前震后地壳形变特征。     

汶川地震前GPS资料反映的应变率场演化特征

对中国大陆东西向应变率场的研究结果表明,青藏块体西部（92°E以西）东西向拉张区和青藏块体东部（92°E以东）东西向挤压区反映了青藏高原物质东向流动受到了华北 华南地块的阻挡,形成了空间跨度约900 km的压缩区,3期应变率场结果均显示南北地震带中段位于东西向压应变率高值区。川滇地区应变率场结果表明,巴颜喀拉地块东向运动的增强导致了汶川地震震源区面应变率的集中;在东西向挤压高值区逐渐向东迁移的过程中,龙门山断裂带的东西向挤压变形逐渐增强;旋转率场动态演化结果表明,2004—2007年龙门山南段的逆时针旋转变形强度有所减弱,龙门山断裂带中北部的顺时针旋转变形有所增强;主应变率分布特征由散乱到一致的演化特征表明龙门山断裂带闭锁状态伴随着挤压和右旋剪切作用的增强达到了极高点。     

华北地区断裂带的现代形变特征

断层形变观测揭示华北地区西部的速率大于东部。华北地区(特别是西部)的断层活动主要具有正断性质，但华北东部的逆断活动比例高于西部。断层应变累积率在包头6．4级和张北6．2级地震前明显增大，可能与地震孕育有关。呼和浩特-大同地带、渤海湾地区、莱州湾-沂水地段和太原盆地是现今压应变速率相对较大的地区，有一定的应力积累。水平应变反映出郯庐断裂带、河套-张家口-蓬莱隐伏断裂带等有明显的分段性，各段的活动及应变特征存在差异。     

2022年门源MS6.9地震同震应变观测

以2022年门源M_S6.9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。     

山西断陷带的形变应变特征及地震活动

根据GPS点观测结果计算得出山西断陷带各地段1999-2003年的水平形变场存在差别，并有瞬时变化，应变场也有同样的情况。山西断陷带内的M≥4地震多发生在GPS点位移速率矢量较大的地区，且随着震级增大形变特征也愈显著。地震区的最小主应变速率和最大剪应变速率一般都较大；最小主应变轴的优势方向各时间段差别较大。山西断陷带的主体走向与最小主应变速率轴夹角较小，与最大主应变速率轴夹角相对较大，在最小和最大主应变速率轴代表的主压应力和主张应力共同作用下，山西断陷带的主体应变发生右旋张剪活动。     

长江三峡工程地壳形变监测网络

长江三峡工程地壳形变监测网络，采用了当今高精度GPS、INSAR空间大地测量技术，并与精密水准测量，精密重力测量，精密激光测距和峒体连续形变监测等技术相结合，构成一个空间上点、线、面结合，时间上长、中、短兼顾的高精度，高时空分辨率的地壳形变监测网络。该网络既可获取三峡库区特别是库首区区域形变场和区域应变场的动态变化，监测库区主要断层活动，为水库诱发地震预测及研究服务，又可用于气象、滑坡地质灾害监测等，该监测网络于1997年底开始建设，2001年6月建成，到目前为止，已获得大量宝贵的观测资料，必将产生显著的经济效益和社会效益。     

GPS测量揭示的福建沿海地区的现今地形变

根据福建GPS监测网3期(1997，1999，2001)观测资料的计算结果，分析了福建沿海地区的现今地形变特征。(1)福建地区有两个剪应变相对集中区，北部是湾口、闽清一带；南部是泉州、厦门一带。这两个区的剪应变随时间变化有加强的趋势。(2)南部剪应变集中区基本处于压应变环境，并且主要断裂两侧存在相对较高的剪应变集中区，值得关注。     

永登5.8级地震的地形变异常分析

总结了１９９５年７月２２日永登５．８级地震前的地壳形变异常特征，研究了跨断层形变异常及其与地震的对应关系，地震发生在隆起区边缘的形变高梯度带上，有明显的地形变前兆，说明大面积地形变与断层形变观测相结合对一些较大地震作出预报是可行的     

基于GPS的2021年玛多MW7.4地震同震静、动态形变场

利用青海省CORS网GPS连续观测数据获取2021年玛多M_W7.4地震的同震形变场以及震时地表运动状态。结果表明,断层南北两侧的近场测站分别展现出南东向和北西向运动,符合左旋走滑机制。同震形变集中在震中距300 km范围内,震中距150 km以内的站点均能反映出cm级的位移,最大水平向位移为28.3 cm(JDUO站)。高频GPS动态形变提取出的永久位移与静态解算结果相当,其动态波形最大峰值为49.9 cm(KANQ站)。依据震中距和波形初动时间估计得到地震波速为2.8~4.9 km/s,断层东端的站点估算速度大于其他站点,可能与此次破裂的方向性或者破裂传播速度有关。依据震级经验公式,动态波形估算震级在M6.8~7.6区间,拟合平均震级为M7.35±0.15。若在实时条件下,震后70 s内可得到稳定的震级。