中国大陆活动地块边界带主要断层的强震震间晚期综合判定

由于中国大陆强震主要分布在活动地块边界带上,所以活动地块边界带主要断层成为我国大陆型强震研究的重要目标,各强震孕育阶段的判定是大陆型强震原地复发的动力学过程研究主要内容,而目标断层是否处于震间晚期也是强震时间预测的重要研究基础.虽然地震短临预测仍存在诸多科学难题,但最近20年来全球若干强震相关研究表明,如果放宽预测时间尺度的要求,有些方法也可用于强震震间晚期的判定.本文以中国大陆活动地块边界带的391条断层段为研究目标,利用地震地质的强震破裂空段、大地测量的断层运动闭锁段、地震活动的中小地震稀疏段、数值模拟的库仑应力增强显著段等方法,综合判定中国大陆活动地块边界带可能处于震间晚期的主要断层段.本文结果仅是初步结果,该结果的可靠程度有赖于监测条件,其科学性有赖于大陆型强震孕育发生动力学过程的认识水平,虽然本文尝试给出中国大陆活动地块边界带主要断层的震间晚期判定结果,但其结果可靠程度、精细程度等均存在巨大的改善空间.最后,从断层孕震阶段判定需求的角度,本文尝试给出大陆型震源物理模型的具体基础模型,期望起到抛砖引玉的作用,也期望更多地震学家关注大陆型强震的物理机制及其预测基础研究.

     

中国大陆的地震破裂尺度关系

震级与破裂尺度的关系描述了断层破裂的长度、宽度和面积随地震震级变化的特征。地震危险性模型中需要这些参数,以便将模型地震拟合到断层上,并确定地震动预测方程所需的地震破裂距离。我们收集了中国大陆及邻区91次地震的震级和破裂参数,以研究中国大陆震级—破裂尺度关系,并发现由不同方法得到的地下破裂长度(RLD)与震级关系不存在系统性偏差。我们使用广义正交回归法给出了地下破裂长度与震级和破裂宽度之间的关系,然后推导出破裂面积与震级之间的关系式。如果不考虑中国东部1900年以前的5次大地震,则我们的关系式与使用全球数据给出的结果统计上无差异。但是,如果考虑这5次大地震,中国东部大型走滑地震的震级—破裂长度尺度关系计算出的破裂长度比中国西部和世界其他板块边界相同震级地震的要短。     

根据瑞雷波确定近地表品质因子Q

反演高频率(≥2Hz)的瑞雷波的相速度可得到分层地球模型从地表到地下30m以内的剪切(S)波速度。如果已知S波速度VS、压缩(P)波速度VP和瑞雷波速度,通过反演瑞雷波衰减系数就可以获得分层地球模型的P波品质因子QP和S波品质因子QS。模拟结果证明,根据瑞雷波衰减系数反演品质因子QS是可行的。当VS/VP达到0.45时,不能忽略QP对瑞雷波衰减系数的贡献,这种情况在近地表构造中并非罕见。从某些地质构造中的瑞雷波衰减系数反演得到QP是可能的,这是一种不同于一般认为的观点,即相对于P波的品质因子QP,瑞雷波的衰减系数对S波的品质因子QS更为敏感。在亚利桑那沙漠,采集了60道的面波数据。对一个层厚度超过20m的10层模型,首先利用多道面波分析(MASW)方法反演数据得到S波速度,然后通过反演衰减系数确定品质因子。     

华北地区强震活动特点研究

华北地区是我国的政治、经济和文化中心,也是我国地震多发地区之一。华北地区历史地震资料记载时间较早且较为连续,是研究我国强震活动的理想试验场。选取第三、第四活动期M≥6.0地震目录作为基础资料研究华北地区强震活动特点。首先探讨华北地区强震活动与活动地块、边界带的关系,然后从时间和空间上分析华北地区强震活动的轮回性阶段及其期幕活动特点,最后计算未来5年华北地区发生下一次M≥6.0地震的累积概率和条件概率。研究结果表明:①华北地区M≥6.0地震活动主要集中在活动地块的边界带,M≥7.0地震则全部发生在活动地块的边界带上,同时华北地区地震应变释放速率与边界带的构造活动速率呈线性相关;②第四活动期各活跃幕的能量释放均低于第三活动期,因此华北地区未来仍可能发生M≥6.0地震;③第三、第四活动期的主体活动区存在显著差异,且第四活动期的强震活动较第三活动期向东迁移;④在2020年年初发生第四活动期闭幕M≥6.0地震的累积概率为80%左右,而在2022年年底前发生M≥6.0地震的条件概率为50%。本研究可为华北地区地震大形势分析和中长期地震危险性预测提供重要参考。     

华北地区地震活动及其强震危险性研究

<正>1华北地区地质构造及强震活动华北地区是我国政治、经济和文化中心,是一个人口稠密且经济高速发展的区域;历史上曾发生多次破坏性地震,给人民的生命和财产造成了重大损失。同时,华北地区地震资料丰富,自1484年以来,除海域、内蒙古等边缘地区外,该区M≥4?地震基本完整（黄玮琼,1994）,使得华北地区成为研究我国强震活动的一个理想实验场。1998年张北MS 6.2地震后,华北地区6级及以上地震平静已达24年,超过6级以上地震最长平静时间;2020年古冶MS 5.1地震打破了华北地区7年以来5级及以上地震平静,2021年盐城海域MS 5.0地震的发生,表明华北地区未来可能进入5级地震活跃时段,发生强震的背景进一步增强。     

中国大陆活动地块边界带的地震活动特征研究综述

中国大陆80%以上超过7级的强震发生在活动地块边界带上,活动地块边界带已逐渐成为地震地质、地球物理、大地测量等学科重点研究的对象。文中回顾了与中国大陆活动地块边界带地震活动相关的研究结果,已有的主要认识和存在的问题包括:1)目前,在活动地块边界带地震活动领域的大部分研究工作仍然停留在统计分析层面,针对其工作基础或实际工作条件开展分析有助于深入研究中国活动地块边界带的地震活动; 2)活动地块边界带的构造运动速率决定了地震应变释放速率,但由于边界带内活动断层的复杂性,活动地块边界带的平均复发周期与构造运动速率之间的关系存在较大的不确定性,需要对这些断层系统的复杂性进行深入探讨; 3)中国大陆活动地块边界带的强震时间过程呈现出区域特征,如中国大陆东部活动地块边界带多为丛集型,青藏高原中北部地区的走滑型活动地块边界带多为准周期型,但仍需要深入研究其区域构造和区域动力学的物理机制; 4)中国大陆强震孕育发生的动力学环境整体上呈"纵向分层、横向分块"的特征,尽管随着地球物理、地球化学、大地测量、地震地质等研究的不断深入,不同时空尺度的物理模型对解释活动地块框架下大陆强震的孕育发生具有指导意义,但由...     

中国大陆强震时空分布特征及2021年玛多7.4级地震后趋势分析

对中国大陆强震活动的时空分布特征进行分析,有助于中国大陆强震趋势的判定。由于地震目录完整性的限制,目前对中国大陆强震时间间隔的分析多基于1900年以来地震目录。因为记录时长相对较短,难以排除当前强震时序特征基于偶然的可能性,并且可能导致过拟合而影响预测效果。针对上述问题,本文根据2021—2030年中国大陆地震重点危险区确定工作中的相关资料,对合成地震目录进行了分析,结果表明区域地震活动强弱交替是一种普遍现象,当假设中国大陆活动断层具有准周期复发特征时,合成地震目录时序特征与当前目录最为接近。基于上述认识,使用适用范围更广的单参数指数分布拟合了中国大陆强震间隔,并结合相邻强震构造关联随时间的变化对2021年5月22日玛多7.4级地震后中国大陆的强震趋势进行了分析。结果表明,继玛多7.4级地震之后,未来两年中国大陆再次发生7级以上地震的概率较大,下次强震发生在2022年年底之前的概率为61.81%。下次强震发生在2021年的概率为30.58%,最有可能的发震区域是巴颜喀拉地块;下次强震发生在2022年的概率为44.97%,重点关注南北地震带中南段。     

中国陆区活动地块边界带主要断层10年尺度强震发生概率

中国陆区孕震环境具有“垂向分层,横向分块”的特征,活动地块边界带对中国陆区的强震具有控制作用,针对活动地块边界带主要断层开展10年尺度强震危险性定量研究对抗震设防工作有重要意义.本文综合不同区域断层离逝率样本建立了中国陆区通用强震复发模型,在此基础上,对各断层段强震概率进行预测.由于中国陆区幅员辽阔,不同断层的研究程度有较大差距,部分断层由于缺乏计算离逝率的资料而无法获得强震概率.因此本文使用不同方法对相关资料进行了补充.针对缺乏强震复发周期记录的断层段,通过统计断层运动速率与强震复发周期的经验关系,使用地震地质资料或大地测量资料给出的断层运动速率计算强震复发周期;针对缺乏强震离逝时间记录的断层段,根据地震目录完整时间给出强震离逝时间的分布.在此基础上,获得了中国陆区活动地块边界带主要断层的391个断层段未来10年的强震累积概率和条件概率.由于相对预测时长对条件概率的影响较大,而中国陆区不同断层段的强震复发周期有较大差别,本文主要依据累积概率分析强震危险性.结果表明,未来10年强震危险性较高的断层段主要集中于川滇菱形地块东边界、青藏高原东北缘、鄂尔多斯地块东边界与西北边界、天山地区和喜马拉雅弧等区域.

     

高频面波方法的若干新进展

面波多道分析方法(MASW)通过分析高频瑞雷波确定浅地表剪切波速度.在过去的20年中, 由于该方法具有非侵入性、无损、高效及价格低的特点, 越来越受到浅地表地球物理和地质工程学界的重视, 视为未来最有希望的技术之一.这篇综述论文将介绍中国地质大学(武汉)浅地表地球物理团队近年来在研究高频面波的传播理论和应用中取得的部分成果.非几何波是一种仅存在于浅地表介质, 尤其是未固结的沉积物中的独特的地震波.它的存在对快速而准确地获得表层S波速度有一定价值.我们的研究表明非几何波是一种具有频散特性的泄漏波.泄漏波的存在可能导致将其误认为瑞雷波的基阶或高阶能量, 从而造成模式误判.这种模式误判会导致错误的反演结果.我们通过求取高基阶分离后的瑞雷波格林函数证明虚震源法瑞雷波勘探的可行性.这个结果将极大地降低野外瑞雷波勘探成本.勒夫波多道分析方法(MALW)中未知参数比瑞雷波的少, 这使得勒夫波的频散曲线比瑞雷波的简单.因此, 勒夫波反演更稳定, 非唯一性更低.勒夫波数据生成的能量图像通常比瑞雷波的清晰, 并具有更高的分辨率, 从而可以更容易地拾取精确的勒夫波的相速度.利用雅克比矩阵分析波长与探测深度的关系表明对相同波长的基阶模式而言, 瑞雷波的探测深度是勒夫波的1.3~1.4倍; 而两种波的相同波长的高阶模式波的探测深度相同.我们也尝试了时间域勒夫波反演.按照勒夫波分辨率将地球模型剖分成了不同尺寸的块体, 利用反卷积消除了地震子波对勒夫波波形的影响, 通过更新每个块体的S波速度来拟合勒夫波波形, 从而获得地下S波速度模型.该方法不基于水平层状模型假设, 适用于任意二维介质模型.     

基于多学科物理观测的地震概率预测方法在川滇地区的应用

川滇地区是我国地震灾害最为严重的地区之一,地震灾害评估对该地区的防震减灾具有重要意义,概率地震危险性分析是量化地震危险性的有效手段.这一方法要求使用可获得的最佳资料来计算地震的长期发生率.通过对比美国加州地区与我国川滇地区积累的资料发现,目前川滇地区的资料积累水平与加州地区正在使用的第三版加州地震破裂预测模型（UCERF3）的要求还有差距,但已可进行多学科综合地震概率计算.通过收集川滇地区地震地质、大地测量和测震学等资料,计算了川滇菱形块体及周边地区不同震级地震的长期发生率,在此基础上给出了未来30年泊松与非泊松分布下峰值地表加速度超越概率的分布.结果显示,在目标峰值加速度较低时,鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带、小江断裂带、红河断裂带和小金河断裂带等川滇菱形块体主要边界带均具有较高的超越概率;在目标峰值加速度较高时,川滇菱形块体东边界的鲜水河断裂带、小江断裂带北段和南段以及莲峰—昭通断裂带仍具有较高的超越概率,但其中安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带中段概率相对较低.最后通过将本研究的结果与前人结果对比,讨论了结果异同的原因.