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。

青藏高原东南缘受印度板块NE向推挤和高原物质SE向挤出及四川盆地、 华南块体阻挡的共同作用, 成为高原物质SE向逃逸的关键通道。 本文综述了青藏高原东南缘由不同震相和不同方法得到的不同深度的地震各向异性结果, 结合区域内断裂分布、 地表运动、 构造应力以及深部结构等方面, 全面分析了青藏高原东南缘上地壳至中下地壳及上地幔的介质各向异性与变形耦合特征。 青藏高原东南缘壳幔地震各向异性的差异反映了区域内复杂的深部构造和壳幔变形。 由于青藏高原形成机制、 壳幔耦合状态和软弱层分布形态等科学问题尚处于学术探讨之中, 有效结合不同数据和综合多种方法, 有益于获得更加准确、 精细的地壳—上地幔地震各向异性图像, 对深部物质运动与动力模式进行更有效的约束。

利用川滇地区的GNSS和GRACE数据, 结合不同地球模型和负荷理论, 研究了地球模型对地表季节性负荷形变计算的影响, 该工作对于选取合适的地球模型开展负荷形变研究具有一定的参考价值。 研究表明: ① 川滇地区GNSS观测的地壳垂向季节性形变振幅为20 mm左右, GRACE反演的垂向形变与GNSS的结果相位一致, 振幅存在差异。 ② 区域地球模型的负荷勒夫数与其他地球模型的差异较大, 且负荷勒夫数h_n对地球结构的变化较为敏感。 ③ 区域地球模型可以改善GRACE反演的负荷形变结果, 从而减小与GNSS观测结果的差异。 ④ 川滇地区大部分GNSS测站的加权均方根比值减小量呈现由东北向西南方向逐渐增加的变化趋势。

利用GNSS速度场求解应变率的方法存在多元化特征, 可以区分为数学方法和物理方法。 本文选取求解应变率的三种数学方法: 最小二乘配置法、 多尺度球面小波法、 Gussian加权内插法, 对1999—2019年青藏高原东南缘(97°E~106°E, 21°N~30°N)GNSS速度场以及均匀GNSS速度场进行解算, 探讨以上三种方法在该区域的适用性特征。 通过分析由两组不同数据分布密度获得的主应变率(最大/最小)、 最大剪切应变率、 面应变率结果, 发现利用多尺度球面小波法获得的应变参数在青藏高原东南缘区域有更高的空间分辨率表现。 在数据分布密度高时可以详细反映小区域内空间变形特征, 有助于详细确定断裂变形特征。 本研究结果仅代表在青藏高原东南缘研究区域结果, 对于其他区域计算方法的选取仍需考虑其构造变形背景、 测点分布密度等条件。

对2017年8月8日九寨沟7.0级地震前后四川及其邻区地磁台站数据进行垂直强度极化方法计算, 使用5~100 s周期发现震前地磁极化计算结果存在如下的显著异常特征: ① 2017年3月震中附近地磁台站同步存在极化超阈值异常, 时间上显示为短期异常; ② 同步异常台站出现最大幅度的时间较一致; ③ 九寨沟地震发生在异常阈值线附近, 对该方法预测地点有一定指示意义; ④ 对比异常时段内的Dst指数, 认为此次同步超阈值异常不是空间电流体系所造成的; ⑤ 3月18日地磁台站出现极化异常的台站数量较多, 异常分布区域面积较大, 异常主要集中在西北地区可能反映了该区域的应力作用。

本文利用2005年1月—2009年12月DEMETER电磁卫星观测的极低频/甚低频(ELF/VLF)39 Hz~6 kHz频段电场功率谱密度(PSD)观测量, 将研究频段划分为5个子频段对东北亚地区(38°N~58°N; 105°E~145°E)内发生的8个M_S≥5.0地震前后空间电场时空演化特征进行研究。 研究发现同一地震不同频段异常扰动区域并不完全在同一位置, 且同一地震的不同频段地震前后扰动形态也并不一致; 8个地震40次统计中有25% 的统计数据虽然基本在地震前后所有时间段都超过阈值2σ, 但未见明显扰动规律, 其余75%的统计数据中发现其扰动特征可以归纳为3类: 52%的统计数据在震前扰动幅度增大, 达到最大时发震, 震后持续降低; 7.5%的统计数据在震前扰动幅度达到高值, 而后下降过程中发震; 15%的统计数据在震前扰动幅度一直在增加且绝大部分时间低于2σ, 直至震后超过2σ, 且出现这种类型的异常均为震例的第五频段演化特征。 异常扰动区域主要集中在震中±4°以外的区域。

基于国家测震台网数据中心提供的波形资料, 采用gCAP方法反演2020年5月18日云南巧家M5.0地震及研究区域51次地震震源机制解, 并收集研究区域震源机制解50个。 采用网格搜索法反演区域构造应力场, 并对研究区域采用不同划分进行应力场反演。 获得以下结论: ① 主震震源机制解节面Ⅰ的走向、 倾角和滑动角分别为175°、 67°和-19°, 节面Ⅱ的走向、 倾角和滑动角分别为273°、 73°和-156°, 矩震级为4.97, 矩心深度为8.8 km。 表明主震属于兼具逆冲分量的走滑型地震; ② 震后区域应力场主压应力轴方位为NWW, 倾角接近水平, 主张应力轴方位为NNE, 倾角接近水平, 属于走滑型应力状态, 与周边地质构造运动状态相吻合; ③ 对研究区域采用不同划分所得应力场结果相差不大, 表明该区域应力场比较稳定, 受深大断裂带和震源机制解类型影响较小。

2010年6月28日至8月初, 广西凌云与凤山交界地区出现一次罕见的震群活动。 利用震区附近8个近距离台站所记录的数字地震波形, 按照高信噪比和计算要求, 挑选出此次震群中74次M_L>1.5地震可用于计算地震尾波的共179条三分向波形记录, 采用Sato单次散射模型经滤波以及消除环境噪声后, 计算了地震尾波传播过程途经区的品质因子Q(f)值; 拟合Q(f)值与频率f之间的关系, 得到研究区Q(f)=(44.32±23.56)f^0.88±0.17; 并对震中区及其邻区地震尾波衰减的时间与空间特征进行了探讨。 通过分析震区及其附近尾波衰减参数与尾波采样体之间的关系, 认为该区域可能存在浅部高衰减层。 此次震群是在低应力水平条件下发生的, 震中区Q₀值较其他台站高, 其地震尾波衰减较慢, 介质非均匀性水平相对较低, 震中区为低衰减区域, 介质较为稳定。

基于黏弹性球体位错理论, 联合陆地和海底同震GPS数据以及日本本岛330个陆地GPS站点5~10年的震后数据, 反演了日本M_W9.0地震的断层滑动模型, 提升了断层滑动分布在细节上的合理性。 首先, 基于日本本岛330个陆地GPS站点震前2年和震后10年的连续观测数据, 获取了日本M_W9.0地震震后5~10年的年平均位移, 该时段的位移几乎完全由地幔黏弹性松弛效应引起; 接着, 利用黏弹性球体位错理论对震后5~10年的位移进行反复拟合, 确定了日本M_W9.0地震震源及周边地区的地幔黏滞性系数最优解(9.0×10¹⁸ Pa·s)。 然后, 联合同震和震后位移数据, 引入黏弹性位错格林函数, 反演了2011年日本M_W9.0地震的断层滑动分布。 结果表明, 该地震同震破裂的最大值达到了62.72 m, 同震滑动的总地震矩为4.48×10²² Nm, 相应的矩震级为M_W9.03。 由于黏弹性松弛效应引起的震后位移中包含了同震破裂的信息, 基于黏弹性球体地震位错理论, 联合同震和震后位移数据反演断层同震破裂, 有效提高了日本M_W9.0地震断层滑动分布的可靠性。 最后, 本文提出的反演方法为同震观测结果缺乏的大地震震后科考提供了理论支撑: 在大地震发生之后, 即使在同震期间没有足够的观测数据, 也可以在震后通过对震源区的加密观测积累的震后数据, 使用本文提出的反演方法优化同震断层滑动模型。

海州—韩山断裂是连云港地区一条重要断裂, 属于海泗断裂带的西边界断裂。 断裂隐伏于较浅的覆盖层之下且控制了基岩岩性分界。 浅层地震反射法作为断层探测的首选方法, 对海州—韩山断裂进行探测时仅能识别出基岩顶面反射波, 难以实现对断裂的准确判别。 而折射层析成像法适用于速度横向差异大的区域, 可获取断层两盘岩性速度差异信息, 进而判定断层位置, 弥补反射法的不足。 本文在跨海州—韩山断裂同一位置上联合应用浅层地震反射和折射层析成像两种探测方法, 进行了钻孔联合剖面探测和合成地震记录验证。 研究表明, 浅层地震反射和折射层析成像两种方法联合探测海州—韩山断裂, 较单一方法可对断层实现更精准的定位, 获取更丰富的断层信息, 为类似地质条件下的断层探测提供了思路。

深井井下地震综合观测对仪器的可靠性要求很高, 为满足高可靠性的要求, 我们提出了基于6个斜轴悬挂平动分量传感器的高可靠深井地震计解决方案。 使用该方案的高可靠深井地震计的可靠性是普通三分量地震计的20倍, 为了最大限度发挥高可靠深井地震计方案的优势, 需要掌握各分量的工作状态。 本文研究了所有6个分量传感器输出波形的特征, 提出垂直向波形符合性检验、 水平向波形符合性检验和X、 Y、 Z波形符合性检验方法, 由此掌握各分量传感器的工作状态。 这些方法有助于确定井下各分量地震计的工作状态, 从而决定采用适当的组合来获得相对最佳的X、 Y、 Z输出波形, 最大限度发挥6分量井下地震计的性能。

本文根据地震观测台站标准化对地震计等专业设备开展防震加固的要求, 对地震传感器加装防震装置后开展振动台测试与台站观测数据一致性分析。 振动台测试结果表明在振动台面出现PGA大于103.2 cm·s^-2时, 地震计出现了明显位移现象, 因此, 建议地处场地烈度大于Ⅶ度区台站地震计须加装防震装置; 我们采用平方相干方式对台站观测数据进行一致性分析, 通过频域与时域对近震和远震记录进行对比, 发现加装防震装置与未加防震装置地震计系统一致性无明显差异。

水管仪与垂直摆均是通过观测地倾斜变化来捕捉地震前兆信息的定点形变仪器, 但因工作原理和观测频段不同, 其观测结果和异常形态具有一定差异性。 因此, 对两种仪器的不同异常形态进行预报效能评估具有重要意义。 利用异常自动化处理软件, 提取黔江台倾斜仪各测项趋势转折、 速率变化、 破年变和潮汐因子等常见异常, 并结合区域范围内的地震, 对不同异常进行R值评分, 评估不同测项的预报效能。 结果显示: 垂直摆NS分量预报效能最高, 其趋势转折异常和M2潮汐因子异常均具有较好的预报指示意义; 两套仪器的EW分量分别在破年变和速率变化预报效能较高; 而水管仪NS分量预报效能最差, 可能与该测项仪器故障频繁有关。 此外, 不同测项的异常对应的地震分布也具有一定的规律性。

2018年3月4日华东地区爆发了一次强飑线天气过程, 为揭示过境区域钻孔体应变对该飑线生命史期间的响应特征与机制, 本文结合多普勒天气雷达和地面气象站数据, 系统分析了南昌、 黄山、 湖州和岱山等4个钻孔体应变台的观测记录。 结果表明: ① 飑线过境时的气压突变是引起体应变显著变化的主因, 由此引起最大的体应变量为16.2×10^-9; ② 气压涌升幅度与体应变的弹性压缩量具有较好的线性关系, 两者变化的周期较一致, 为26~74 min, 而气压影响系数高达5.0×10^-9/hPa; ③ 各台对飑线的响应能力较好, 而且在时间、 空间和强度上, 体应变变化能较好地呈现飑线的演变过程和传播特征。 以上结果, 不仅有助于科学识别飑线所引起单台或多台体应变异常变化的物理本质; 还能为短周期气压效应的改正模型提供实证依据。

对2018年4月6日无为M_L4.1地震前的地下流体前兆异常特征以及该地震的震源机制解进行了分析, 结果表明, 无为地震前的异常分布在距震中64~233 km范围内, 这些异常在时间进程上, 可分为中期趋势背景异常和短临异常, 主要以中期趋势背景异常为主。 这些中期趋势背景异常均表现为水位的破年变变化。 从空间演化上看, 2018年安徽无为M_L4.1地震前出现的中期趋势背景异常沿着长江破碎带有序分布。 这种比较明显的异常群体性特征为地震预测提供了较好的依据。 震源机制解结果显示, 节面I的走向为NE向, 节面Ⅱ的走向NW向。 反演的震源机制的P轴(主压轴)方向为NE向(70°), 倾角近水平(7°)。 无为地震震源机制解所得主压应力作用方向与无为地震前异常展布方向相同。 这说明地震孕育过程中区域应力加载作用和流体前兆响应具有密切关系。

20世纪90年代由世界多个国家的地震学家围绕“地震可否预测”问题进行国际讨论后, 人们开始思考适用于地震预测研究的规则应该有哪些, 尤其是地震学家针对地震预测研究中所采取的途径和工作思路开始发生了变化。 2007年开始的“区域地震似然模型”(Regional Earthquake Likelihood Models, RELM)工作组和由此进一步而来的“地震可预测性国际合作研究”(Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability, CSEP)计划开始之后, 一大批地震预测模型和与评估其预测效能有关的统计检验方法加入进来, 在设立相同的预测规则和使用统一的数据来源下, 通过全球设立不同测试中心的方式, 共同参与到对地震可预测性问题的系统研究中来。 当前, CSEP计划已由开始的1.0阶段发展至2.0阶段, 为使读者了解与这几项国际合作研究相关的工作主旨和发展历程, 本文总结了与CSEP工作1.0阶段相关的工作理念和工作成果以及存在的问题, 以期为下一步工作的开展提供参考。