青藏高原东北缘是青藏高原隆升和变形的前缘, 地壳变形剧烈, 研究其地壳运动和变形对理解该区的构造活动特征和动力学机制具有重要的意义。 本研究收集1991—2016年的GNSS速度场数据, 采用多尺度球面小波方法计算应变率张量, 分析主应变率、 面应变率和最大剪应变率的空间分布特征。 面应变率结果显示青藏高原东北缘大部分区域具有轻微的压缩, 平均压缩率小于15 nstrain/a, 压缩率较高的区域集中在青藏高原东北缘的边缘地区, 其中祁连山断裂带和海原断裂带区域的面压缩率大于20 nstrain/a。 东昆仑断裂带、 祁连山断裂带、 海原断裂带和六盘山断裂带具有较高的剪应变率, 最大约为40 nstrain/a。 研究还收集青藏高原东北缘1904—2021年2.0级以上地震的震源机制解, 通过区域阻尼应力反演方法得到该区域的应力场, 最大主应力方向显示青藏高原东北缘35°N以南的区域表现为近EW向的挤压, 而35°N以北的区域表现为NE向的挤压。 根据最大、 最小主应力的倾角把研究区划分为正断、 逆冲和走滑3类区域, 发现青藏高原东北缘内部的大部分区域和六盘山断裂的北部区域表现出走滑的运动特征, 而祁连山断裂带、 海原断裂带和西秦岭断裂带以南的区域表现出明显的挤压逆冲特点, 与面压缩率的高值区域较为重合。 对比主应力轴方向和主应变率轴方向发现青藏高原东北缘内部区域中上地壳变形是垂直连贯的, 而与塔里木盆地、 阿拉善地块和华南地块相接区域主应力和主应变率方向差异较大, 可能与壳内软弱带和复杂的地表局部构造有关, 这些区域岩石圈复杂的变形和较强的地震活动性是青藏高原的NE向扩张变形受到较为坚硬的塔里木盆地、 阿拉善地块、 鄂尔多斯地块和华南地块阻挡的结果。

广义海原断裂包括冷龙岭断裂、 金强河断裂、 毛毛山断裂、 老虎山断裂、 海原断裂等几段, 地震地质研究认为该断裂不同断层段处于不同的孕震阶段。 利用大地测量观测的地壳运动速率做约束, 通过反演确定现今上述各断层的运动状态。 首先基于黏弹性地震周期变形模型计算广义海原断裂不同断层带的位移累积速率, 然后根据获得的结果与海原大地震的同震位移进行对比分析, 最后讨论该区域断裂带上不同孕震阶段的活动特征和运动状态。 反演结果表明, 1920年海原8.5级地震发震断层闭锁程度整体较低; “天祝空段”的闭锁程度较高, 断层累积速率较小; 1888年景泰7级地震发震断层的闭锁程度也相对较高; 1990年景泰—天祝6.2级地震发震断层的闭锁程度相对较低; 广义海原断裂的整体速率由西向东成阶段性分布, 位移累积速率与大地震的发震地区呈对应关系。

基于“中国大陆构造环境监测网络”GNSS速度场, 使用负位错模型, 结合前人研究成果, 反演获得2015—2020年南北地震带主要活动断裂面0～40 km深度的滑动速率、 滑动亏损、 闭锁率等, 结合应变率场变化, 对两期滑动参数数值进行定量分析和趋势性对比。 结果表明, 阿尔金北缘断裂肃北宽滩山段、 贺兰山东麓断裂南段存在闭锁。 庄浪河断裂存在较大范围闭锁, 永登县—兰州交界段滑动亏损达2.69 mm/a。 西秦岭北缘断裂鸾凤段滑动亏损介于0～3.22 mm/a, 断裂上的闭锁部位位置分布不均, 大部分闭锁部位位于天水段、 鸾凤段。 东昆仑断裂除阿拉克湖—托索湖段滑动亏损速率相比2013—2015期增加了5.12 mm/a外, 其他部位相比2013—2015期有所降低, 但整体仍保持较高的滑动亏损。 除托索湖和玛曲外, 其他部位的闭锁率分布均匀。 秀沟—阿拉克湖段、 阿拉克湖—托索湖段、 托索湖—玛曲段的整体滑动速度变化较小且保持较高的滑动亏损和闭锁率。 海原断裂哈思山—马厂山段存在闭锁。 六盘山断裂整体滑动亏损提高到1.39～6.34 mm/a, 滑动速率有所提高, 海原段、 固原—泾源交界存在闭锁, 祁连山北缘断裂玉门段和肃南段存在闭锁。 应密切关注阿尔金北缘断裂肃北宽滩山段、 庄浪河断裂永登县-兰州交界段、 西秦岭北缘断裂天水段和鸾凤段、 东昆仑断裂秀沟-阿拉克湖段、 阿拉克湖-托索湖段、 托索湖-玛曲段、 贺兰山东麓断裂南段、 海原断裂哈思山—马厂山段、 六盘山断裂海原段、 固原—泾源交界、 祁连山北缘断裂玉门段和肃南段这些部位的大震风险。

地震应力触发理论认为, 相邻的大地震之间存在应力触发关系。 2020年在阿拉斯加俯冲带发生了两次M_W>7.5地震, 分别为7月22日M_W7.8地震和10月19日M_W7.6地震, 为研究“双震型”大地震的触发作用提供了机会。 利用近场的GPS同震位移和远场的地震波形资料, 采用不同的断层参数, 反演了M_W7.8地震的4个滑动破裂模型, 并结合初始破裂模型, 计算了在M_W7.6地震震中位置引起的库仑应力变化。 研究结果显示, 在5个模型中有4个计算出的应力变化都远远超过了触发阈值0.01 MPa, 表明前一个地震对后一个地震有明显的触发作用。 根据M_W7.6地震发震断层两侧的闭锁程度变化, 以及该区域板块俯冲速率, 估算M_W7.8地震使M_W7.6地震提前32年发生。

2021年5月21日21时48分云南漾濞发生6.4级地震, 基于此次地震序列的波形资料, 利用频谱偏移法(快速傅里叶变换)计算主震前3.0~4.9级地震频谱, 发现3.0~3.9级地震序列频谱的频带较宽, 优势频段为0~5 Hz; 4.0~4.9级地震序列频谱的频带变窄, 且较为显著地向低频端偏移, 优势频段为0~1.5 Hz。 分析认为, 4.0~4.9级地震频谱偏移异常能够反映震源区应力加载过程, 在未来震情跟踪过程中要重点关注4.0~4.9级地震频谱偏移异常出现后周边区域强震发生的可能性。

河北怀来盆地构造断裂发育, 历史上强震频发, 现今中小地震活动频繁。 基于沙城地震台2008年10月—2018年4月记录到的丰富高信噪比小震事件, 对怀来地区进行了剪切波分裂特征研究。 结果显示, 怀来地区快波平均偏振方向为87.3°±33.3°, 水平主压应力方向为NEE或近EW向; 这与前人得到的首都圈地区及华北地区区域构造应力场的主压应力方向一致, 反映了区域构造的局部信息。 沙城台快波偏振优势方向与台站附近NW向黄土窑—土木断裂走向不一致。 较长地震孕育期或小震群活动期, 怀来地区快波偏振方向较凌乱, 无明显优势方向。 在怀来地区小震群活动之前有慢剪切波时间延迟明显减小的趋势, 这将对该地区短临地震预报工作提供一定的支持。 2017年1月—2018年4月怀来地区慢波时间延迟平均值为1.24 ms·km^-1, 数值较低, 可能与该时期无较大地震发生有关。

洞庭湖盆地为扬子块体内部地震活动最活跃的区域, 湖南省有历史记载以来最大地震1631年常德6¾级地震的震中位于盆地的西缘, 中强震也多分布于该区域, 然而现今沉积中心盆地东部却无中强震记录。 前人对盆地及发震构造研究均认为该区强震受盆地凹陷正断裂控制, 且主要由拉张应力所致, 但这一认识很难解释中强震不对称分布现象。 基于近期开展的地质调查和第四纪沉积研究的最新成果, 并结合低温热年代学、 地球物理探测及应力场研究的最新认识, 以及盆地及周边地貌研究, 综合分析得出盆地中强地震分布不对称性原因: 新生代以来, 由于太平洋板块的后撤, 盆地区域深部地幔隆升及热作用衰减, 盆地拉张作用也相应减弱, 而新近纪以来盆地西侧受青藏高原向东运动的影响, 四川盆地沉积盖层向东持续推挤, 扬子地台西部结晶基底之上的沉积盖层受挤压作用影响, 盆地西缘明显抬升, 沉积中心向东迁移, 挤压作用也可能是该区域地震发生的主要动力来源。

为研究2017年8月8日四川九寨沟M7.0地震前电离层异常, 利用地基GNSS(Global Navigation Satellite System)垂直电子总含量(Vertical Total Electron Content, VTEC)和电离层测高仪F2层临界频率(foF2)观测数据, 考察了震前20日内电离层变化, 发现震前第4日(8月4日)及地震发生前5小时, 震中附近上空出现显著电离层正异常。 结合异常对应的日地空间环境分析, 认为震前第4日出现的异常由磁暴引起, 而发震当日出现的临震电离层异常可能与孕震活动有关。 本文表明电离层测高仪具有同GNSS VTEC一致的异常检测结果。 相比公布时间滞后的GNSS数据及其产品, 测高仪数据的获取更加及时, 将两种电离层观测手段结合起来, 能实现两种技术优势互补, 提高地震电离层监测能力。

基于考虑电离层离子的电磁波传播方程, 对ELF(Extremely Low Frequency, 3~30 Hz)/SLF(Super Low Frequency, 30~300 Hz)/ULF(Ultra Low Frequency, 300~3000 Hz)/VLF(Very Low Frequency, 3 kHz~30 kHz)频段的电磁波从大气层向电离层传播的过程进行了数值模拟, 重点研究了电离层离子对该传播过程的影响。 数值模拟结果表明, 离子对ULF/VLF频段电磁波从大气层到电离层的传播影响较小, 可忽略不计, 而对ELF/SLF频段电磁波的传播影响较大。 ELF/SLF频段电磁波多被限制在岩石圈-电离层波导中, 只有少部分可穿透电离层, 且与水平极化(Transverse Electric, TE)波相比, 垂直极化(Transverse Magnetic, TM)波更易穿透电离层。 无论是TE波还是TM波, 其穿透电离层后更容易转变为寻常波, 从而在电离层中快速衰减。 而电离层离子的存在会同时削弱电磁波的反射和透射作用, 阻碍电磁波向电离层传播, 并加速非寻常波的幅度衰减。 电离层离子密度越大, 对电磁波的吸收作用越明显, 而离子的快速运动则有助于电磁波穿透电离层。 本文数值模拟结果为开展地基人工源发射实验及地震电离层电磁异常圈层耦合机理研究奠定了基础。

2021年5月22日青海玛多7.4级地震对青海省果洛藏族自治州、 海西蒙古族藏族自治州、 玉树藏族自治州以及四川省甘孜藏族自治州造成了不同程度的破坏。 此次地震的突出特点是灾情重, 伤亡轻, 无人员死亡, 房屋倒塌333间, 多为老旧无人居住的土木结构和砖木结构农村辅助用房和牲畜棚圈, 13000多间房屋存在不同程度的损坏, 道路、 桥梁等基础设施破坏严重。 本文通过对此次地震现场55个灾害调查点的震害调查与资料分析, 得到了2021年玛多7.4级地震烈度分布情况, 并对震害特征及原因进行了分析, 地广人稀是造成本次地震震害特点的最主要原因。

沂沭断裂带为郯庐断裂带山东段, 是郯庐断裂带中活动性最强的一条断裂。 对活动断层进行精细解译具有重要意义。 本文收集了沂沭断裂带东地堑的KH-4B卫星影像、 历史航片数据、 高分2号影像等, 对沂沭断裂带东地堑的3条主干断裂进行了遥感解释和构造地貌学分析, 获取了更精细的断层分布。 结果表明, 昌邑—大店断裂(F₁), 总体NE走向, 线性特征突出, 沿断层处多发育陡坎、 跌水等, 多见由断层活动形成的串珠状水塘; 白芬子—浮来山断裂(F₂)走向NNE, 历史影像中色调异常明显, 显示部分河流右旋位错; 安丘—莒县断裂(F₅)走向NNE, 大体沿沭河发育, 地表形成系列串珠状湖泊。 跨3条主干断裂的冲沟均出现明显右旋位错, F₅断裂最为明显。 另外, 沿断裂带测量了多个冲沟位错, 包括水平位错和垂直位错, 与野外调查相近。 相关工作可以为下一步的钻探和物探提供参考。

地震监测站网评估是一项复杂的系统工程, 评估指标体系的研究和确立是非常重要的技术环节, 也是实施定量化评估必不可少的核心要素。 本文在研究过程中, 首先对评估理论模型及评估指标体系构建原则和方法, 开展了比较广泛的调研和分析; 同时, 基于中国地震监测的历史、 现状及其未来发展, 依据现行地震监测业务体系, 对地震监测站网的基础架构和系统特性进行了比较全面的研究、 分析和讨论; 在此基础上, 通过分析和明确地震监测站网的评估目标, 示例性研究和构建了覆盖布局合理性、 测量精准性、 观测可靠性、 数据科学性等分解目标的三级评估指标体系。 本文的研究结果, 比较全面和客观地反映了中国地震监测信息系统的基本特性, 预期为地震监测站网的综合性评价工作提供必要的参考和支撑。

对2015—2021年中国88个地磁台站的秒采样数据进行了垂直强度极化计算, 通过梳理高值异常与后续强震的时空关系, 系统总结了极化值的计算方法和异常判别准则, 建立了可量化的预测指标。 极化值高于2倍均方差的台站超过20%且持续3 d及以上则判定为异常。 异常区为归一置零极化值大于0.2的区域, 发震优势时间为6个月内, 地震强度与异常区面积呈正相关。 根据上述异常判别标准分析提取了16组异常、 32个异常区。 对报对、 虚报和漏报情况进行了逐一分析, 预报效能评价结果显示, R值为0.53, 高于具有97.5%置信水平的R₀值(R₀=0.234)。 2021年玛多M7.4地震前16 d出现同步性高值异常, 超过20%的台站异常持续3 d, 异常面积14.1×10⁴ km², 符合指标体系中的异常标准, 可以确定为震前极化异常。 研究表明, 预测指标体系具有明显的地震预测意义, 捕捉到大震前的极化异常, 可以为后续开展震情判定提供参考。

力平衡反馈式地震计反馈力系数为多物理量复合的技术参数, 对地震计的灵敏度和仪器响应起到至关重要的作用。 现有的测量反馈力系数的方法通过测量磁缸磁感应强度、 线圈长度和摆锤质量来进行静态计算测量, 该方法频带窄, 处于固有频率以内, 且受摆的机械特性影响较大。 本文提出一种在高于固有频率的频带上, 利用不同频点上的相关物理量计算反馈力系数的动态测试方法, 实现了测试过程与机械摆解耦, 且其标定与摆的机械特性无关。 实验测试表明, 该方法在6倍固有频率以内测量结果稳定, 相对精度为4%, 绝对精度为0.29 m·s^-2·A^-1。与传统方法相比, 该方法频带更宽, 动态范围更大, 测量过程操作简单, 对地震计灵敏度自检具有重要意义。