2024年1月1日, 日本能登半岛发生7.6级地震, 造成了重大人员伤亡与财产损失, 本文利用震后3 d的信息, 快速分析了此次地震的震源特征、 受灾情况和应急响应工作。 结果显示: ① 地震破裂方式为逆冲型, 余震分布呈现NE向带状特征, 范围约150 km; ② GNSS观测到震中附近显著的W-WN同震位移, 最大水平位移达1.2 m, 两段断层反演模型能够较好地拟合观测数据; ③ 震中附近观测到了较大的峰值地面速度(PGV)和峰值地面加速度(PGA), 最大达到145 cm/s和2681 cm/s², 同时烈度达到日本标准最高值(7度), 并且能登半岛附近绝大部分地区的烈度都在5强以上(日本烈度标准的从高到低第4档); ④ 截至1月3日, 此次地震已造成了日本石川县73人死亡, 323人受伤, 183栋房屋全毁或半毁, 并引发了海啸、 火灾、 边坡破坏、 道路受损等灾害链。 最后, 本文简要总结了针对此次地震的紧急救援、 信息发布等灾害应对和管理措施。 此项工作为理解地震机理、 研究灾害成因以及开展有效应对措施提供了参考, 为未来类似事件的处置提供了借鉴。

据史料记载, 1038年忻州、 定襄一带发生71/2级地震。 前人研究表明, 此次地震发震构造为系舟山北麓断裂, 震中位于定襄县董村镇茶房口一带。 系舟山北麓断裂茶房口段跨系舟山北麓断裂水准测量开始于1985年, 至2021年断层两盘共错动9.09 mm, 年平均蠕滑量0.25 mm。 蠕滑变形趋势显示茶房口段逐年发生蠕滑运动, 但整体蠕滑速率较低。 采用X射线衍射定量分析方法得到茶房口同震断层泥的黏土含量为23%, 断层附近断层角砾岩的黏土含量为8%, 从老断层泥到断层角砾岩, 黏土矿物总含量逐渐降低。 研究表明, 断层带中黏土含量多少是决定断裂是否蠕滑的关键因素。 在地下5 km位置(约130 MPa)围压环境、 扰动压强恒定为100 MPa条件下, 模拟系舟山北麓断裂天然断层, 开展高温高压实验研究, 结果表明: 系舟山北麓断裂天然断层在25℃、 50℃、 100℃、 150℃温度条件下, 在0.122 μm/s和1.22 μm/s的扰动速度下, 均表现为稳定蠕滑, 其结果和跨主断层水准测量、 断层泥微观结构分析结果吻合。

2023年12月18日23时59分, 甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震, 造成人员伤亡和财产损失。 本次地震发生在青藏高原东北缘地区, 受青藏高原向NE向扩展挤压作用的影响, 区域发育两组较为典型的断裂构造: NWW向大型左旋走滑断裂带是活动块体运动边界, 另一组NNW向右旋走滑断裂则发育在块体内部构成次级块体边界。 此次积石山6.2级地震就发生在NWW向西秦岭北缘左旋走滑断裂带和NNW向日月山右旋走滑断裂带之间的大型挤压阶区内, 初步判定其发震构造为以逆冲作用为主的拉脊山断裂带东南段的积石山东缘断裂。 断裂切断拉脊山北缘断裂带东南段, 使积石山东缘断裂成为一个长度不足40 km的独立活动段, 判定原震区近期发生更大地震的可能性不大。

地震序列的时空演化有助于揭示地震成核过程和地震相互作用。 本文采用双差定位方法对2009年以来门源地区的目录地震重新定位, 并以其为模板, 匹配扫描连续波形, 完善2022年门源 M_S6.9地震前后的活动图像。 结果表明: 2022年门源M_S6.9地震主要发生在托勒山北断裂南侧高角度南倾的走滑断裂上, 无明显前震活动, 是典型的主—余型序列; 早期余震向主震东西两侧扩展, 迁移距离与流逝时间呈对数关系, 符合震后余滑扩散特征, 并且西侧的迁移速率和地震强度高于东侧; 冷龙岭断裂和门源地震发震断裂斜交, 但它的地震活动与余震不同, 这些活动在余震扩散前锋到达前开始, 沿断层向东南方向迁移但很快受阻, 直到5 d后M_S5.2地震发生后才继续南迁, 最后终止于2016年门源M_S6.4地震余震扩散区的尾端附近。 因此, 两条断层上的地震时空演化反映了断层之间的相互作用, 冷龙岭断裂的地震活动受2022年门源主震库仑应力变化影响而触发。

利用EGM96全球重力场模型对ALOS AW3D30全球数字高程模型的高程系统进行转换, 结合实测GNSS数据, 分析ALOS AW3D30模型在青藏高原东北缘地区的精度。 利用实测重力数据计算青藏高原东北缘地区的自由空气异常, 并与EGIEN-6C4自由空气异常模型进行对比, 分析其精度。 结果表明: 青藏高原东北缘地区ALOS AW3D30模型与264个GNSS测点的差异标准差为3.4 m, 该地区ALOS AW3D30精度优于4 m; 青藏高原东北缘地区自由空气重力异常整体呈负值, 局部为正值, 变化范围为-177×10^-5~166×10^-5 m·s^-2, 实测重力异常与模型结果空间分布基本一致, 存在局部差异; EIGEN-6C4自由空气重力异常变化范围为-163×10^-5~142×10^-5 m·s^-2, 实测结果与模型结果差异为-119×10^-5~63×10^-5 m·s^-2, 平均值为-20×10^-5 m·s^-2, 差异标准差为29×10^-5 m·s^-2, 实测结果与模型结果差异较大, 青藏高原东北缘地区真实地球重力场应该通过实测获得。 最后, 本文基于青藏高原东北缘地区的实测重力异常与EGIEN-6C4重力异常模型, 利用消去—恢复法, 将实测重力异常与模型结果进行融合, 提高了青藏高原东北缘地区, 尤其是祁连山东缘、 海原断裂及周边地区的重力异常精度, 可以为区域重力场研究提供参考。

本文利用中国大陆构造环境监测网络(以下简称“陆态网络”)GPS站点实测总电子含量(total electron content, TEC)数据, 建立了京津冀区域电离层经验模型, 并通过引入太阳通量和地磁活动数据来提高模型的性能。 本文研究了电离层TEC的日变化、 季节变化和地磁影响分量的函数模型, 采用非线性最小二乘法拟合待定系数, 提出了一种多参数经验融合模型电离层TEC京津冀区域模型(Multi-Parameter Empirical Fusion Model-Ionospheric TEC Beijing-Tianjin-Hebei Region, MEFM-ITBTHR)来预测京津冀区域电离层TEC。 结果表明, MEFM-ITBTHR模型能够很好地拟合建模数据集。 本文还对MEFM-ITBTHR模型的性能进行了地理位置变化分析、 季节变化分析和地磁扰动分析。 结果说明在京津冀区域, MEFM-ITBTHR模型在不同经纬度、 不同季节、 不同地磁扰动下与实测TEC的预测效果、 线性相关性、 模型精度都优于IRI2020和NeQuick2模型。 本文构建的区域TEC经验模型可为GNSS单频用户提供新的电离层延迟改正方法, 同时对建立其他新的和改进现有的电离层经验模型具有重要的参考意义。

2022年9月5日在四川省甘孜藏族自治州泸定县发生一次M_S6.8地震。 基于区域地震波形数据, 对主震震源破裂过程进行反演, 结果表明: 这次地震发震断层为鲜水河断裂, 总体表现为左旋走滑。 破裂主要沿断层走向向NNE方向传播, 并由起始破裂点向浅部扩展, 整个过程持续约13 s, 释放标量地震矩为1.2×10¹⁹ N·m, 相当于M_W6.6。 破裂长度约18 km, 宽度约14 km, 最大同震滑动量为2.7 m, 估计的矩心深度为6.2 km。 与远震波形数据反演结果相比, 此次地震主要破裂区位于震中SSE一侧, 在震中NNW一侧没有发现较为明显的破裂区。

北京时间2023年12月18日23时59分, 甘肃省积石山县(35.70°N, 102.79°E)发生6.2级地震, 积石山县大河家镇为本次地震的宏观震中, 地震烈度为Ⅷ度(8度)。 通过2023年12月18日甘肃积石山M_S6.2地震青海地区的现场初步调查发现, 这次地震造成大量房屋倒塌, 多处出现滑坡、 地裂缝和喷砂冒水(液化)现象。 由于震区浅表土质松软, 地下含水较多, 地震的破裂和构造作用造成浅表地体的流滑。 本文简要介绍了本次地震的烈度分布、 地震地质灾害类型及特点, 分析讨论总结此次地震灾害的特征及影响。 本研究可为地质灾害重点防范区范围划定、 趋势预测和灾后重建提供科学参考, 对今后抗震设防和防震减灾工作有启示作用。

低成本高可靠地获得人口密集地区的浅层地下结构, 对地震安全性评估和地下空间开发有非常重要的意义。 分布式光纤振动/声波传感(Distributed Acoustic Sensing, 简称DAS)是近年来发展较为迅速、 传感机理不同于传统地震仪的新型观测技术, 利用一条普通通信光缆和一个调制解调器就可以实现高密度、 长距离的振动测量。 我们在北京房山用一段460 m浅埋光纤记录的12个小时背景噪声, 获得瑞雷波相速度频散曲线, 反演出地下浅层S波速度剖面, 可以看到厚约15 m起伏较缓的低速土层, 反演结果与传统的噪声H/V谱比法探测结果相似, 但本文结果有更丰富的结构细节。 认为利用DAS高分辨率近地表速度结构探测是可行的, 如果能够利用已有的长距离地埋光缆资源, 将为近地表低成本、 高分辨率成像研究提供新的手段。

强震震级预测在地震预测领域具有重要的科学意义, 同时对防震减灾工作也发挥着重要的现实作用。 本文基于国内外相关文献, 分析强震震级预测中凹凸体识别与级联破裂等关键问题。 通常, 地震的发生与凹凸体破坏有关, 而对凹凸体的识别, 主要可以从震源区介质性质、 中小地震活动、 断层运动状态、 应力状态、 摩擦属性等方面开展综合分析。 级联破裂的发生会提升地震震级, 增加地震灾害风险, 断层面曲率、 产状变化、 阶跃距离等断层几何性质, 以及断层面摩擦性质、 相邻断层段孕震层宽度变化、 断层面应力分布、 浅层低速区等断层及周围介质的物理性质控制其发生概率。 相关模型、 参数的研究有赖于密集观测和断层探察等基础性工作, 数值模拟和反演等技术应用以及多学科的综合, 希望本文可以为中国大陆重点断层段的强震震级预测工作提供参考。

地震孕育过程中的地表重力值会发生相应的变化, 利用四川地区2018年3月—2022年4月的流动重力观测数据得到重力场等值线变化图, 研究2022年芦山6.1级地震和马尔康6.0级地震前的重力变化特征。 结果表明: ① 芦山6.1级地震和马尔康6.0级地震震前约一年半左右进入重力变化显著时期; ② 芦山6.1级地震对马尔康6.0级地震的发生有促进作用; ③ 芦山6.1级地震和马尔康6.0级地震前震区重力变化等值线出现类似于四象限区域的分布特征, 显示该处应力高度集中; ④ 芦山6.1级地震和马尔康6.0级地震震中区处于0值线附近且0值线在此处转折弧度较大, 是构造带易发震的薄弱位置。

2021年西藏双湖M_S5.8地震地表破裂和烈度参数提供了稀有震例, 对中弱地震的地震灾害评价和灾后重建具有重要意义。 野外调查发现, 2021年11月30日西藏双湖5.8级地震的宏观震中位于双湖县措折罗玛镇申亚扎地村附近, 此次地震的震中烈度可达Ⅶ度。 其宏观震中位置、 极震区范围、 主要余震分布等都受到断裂控制。 地表破裂和震源机制解结果相吻合, 表明地震的直接成因是藏中近东西向伸展变形作用诱发吴如错盆地边界断裂发生正断层活动。 这次地震产生了清晰的地表破裂, 对于研究震级和破裂长度之间的关系具有重要意义。

2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震震源区及邻区绝对板块运动方向与岩石圈方位各向异性有很好的一致性, 区域浅地表变形与上地壳各向异性反映的变形特征都出现明显的空间扰动, 上地壳的局部不均匀变形和物性差异是积石山地震的深部发震构造背景。 地震发生在积石山东缘断裂, 该断裂长约30~40 km, 短期内不具备发生相当震级或更大地震的深部蕴震构造条件。

以2022年青州M_L4.1地震为研究目标, 根据先前学者总结的区域重力场变化在大震孕育发生中的异常特征, 通过计算相邻两期重力变化、 累计重力变化的方式, 分析了震中附近变化的空间尺度和数量级。 本文分析了区域重力场变化显著地区的测点单点变化情况, 包括高炳西、 济南站、 王坟及庙子等测点, 以及高炳西场地南北两测点重力差的变化情况。 根据高炳西场地南北两测点周边干扰情况, 包括降水量、 地面沉降、 地形改正等, 分析了该两测点重力差变化的原因。 本文认为青州M_L4.1地震发震前后的重力场有变化, 且该变化与地震孕育发生导致的地下物质迁移有关。

为研究2023年甘肃积石山6.2级地震对周围地区的应力影响, 本文首先根据各个机构和学者提供的震源机制数据确定了本次地震的震源机制中心解。 节面Ⅰ: 走向159.08°, 倾角40.57°, 滑动角112.46°; 节面Ⅱ: 走向310.52°, 倾角53.05°, 滑动角71.88°。 此次地震为逆冲型地震。 将当地的应力体系投影到震源机制中心解的两个节面上, 得到相对剪应力分别为0.797和0.951, 可以看出该地震是区域构造应力场作用下的一次正常能量释放。 拉脊山北缘断裂呈NNW走向, SWW倾向, 倾角为45°~55°, 与震源机制中心解的节面Ⅰ较为一致, 判断拉脊山北缘断裂为此次地震发震断裂。 基于该地震破裂模型及均匀弹性半空间模型, 计算此次地震对周边地区产生的同震位移场及应变场。 体应变在震中呈现拉张, 距离震中较远的东北和西南两侧呈现轻微拉张, 震中周边呈现压缩, 东侧压缩表现更为突出。 水平位移场表现为在震中西北侧和小部分东南侧的物质向外涌出, 而东北侧和西南侧的物质涌入震中; 与水平位移场相对应, 垂直位移场在震中表现为隆升, 而四周表现为略微沉降。

跨断层形变测量在寻找地震前兆信息和强震预测预报工作中做出了重要贡献。 2022年青海门源M6.9地震前, 祁连山—海原断裂带上的跨断层短水准资料有着显著的前兆异常。 本文基于截至2021年12月的跨断层短水准资料, 利用时序分析法、 形变异常强度分析法和垂直形变累积率分析法等, 提取震前异常的时空演化特征, 探讨震前中短期断层活动情况及其变形机理。 结果表明, 在NE-SW向挤压和NW-SE向水平剪切共同作用的动力学背景下, 震源区垂直形变趋势累积处于高值, 具有一定的应变能累积背景; 在震前5年时间, 靠近震中的断层运动发生偏离线性的“迟滞”现象, 且在震前2年内异常空间分布具有向震中迁移集中的特征, 表征靠近震源区地壳应力快速积累, 应力局部化增强; 震前半年内, 距离震中60～120 km范围多个场地表现为一致性的、 与挤压受力背景相反的张性异常变化, 这种异常现象指示近震区应力积累到一定程度后发生微动态调整、 断层局部出现预滑动等变化。

基于区域数字地震台网波形数据, 在三维空间内利用波形拟合反演方法获得2023年12月18日甘肃积石山M_S6.2地震最佳震源机制解, 结果表明: 节面Ⅰ走向305°, 倾角56°, 滑动角61°; 节面Ⅱ为走向169°, 倾角43°, 滑动角125°; 矩震级M_W6.02。 最佳拟合的空间精细位置为102.377°E, 35.968°N, 深度9 km。 结果显示, 地震破裂沿NW方向扩展。 初步推断此次地震的发震断层面为节面Ⅱ, 发震断层是拉脊山北缘断裂(积石山东缘断裂), 是一次逆冲为主, 兼少量走滑分量的浅源强震事件。

2023年12月18日甘肃积石山县发生M_S6.2地震, 该次地震触发官亭盆地中川乡金田泥流灾害, 造成严重的破坏和人员伤亡。 通过震前、 震后的高分辨率卫星影像对比分析, 初步判断此次地震没有引发大型同震滑坡与密集砂土液化, 但是震前震中区发育的大量大型黄土滑坡和密集液化砂脉是由更老的地震事件触发。 金田泥流灾害是物源区高含水量黏性土在强震动条件下沿沟谷发生流动所致, 其发生可能与人类的耕作方式(引黄灌区震前冬季灌溉导致浅表土层含水量提高)有关。

本文研究了锦屏一级水库蓄水前后发生在库区及其周围M_L0.5以上的地震活动并进行了精定位, 反演了M_L3.0以上71个地震事件的震源机制解, 并通过计算比较了蓄水前后的应力场。 结果表明: 锦屏一级水库地震开始响应时间较长, 应与第一阶段水位抬升有限, 库水淹没范围尚未覆盖震群附近有关。 淹没范围扩大至震群所在区域后地震活动大幅增加, 之后几个阶段的蓄水过程和地震活动变化有较好的对应关系。 蓄水后大量地震集中发生在木里藏族自治县葫芦沟附近, 震源深度集中在6～14 km, 与蓄水前相比震源深度变浅。 除葫芦沟以外的区域震源机制解结果, P、 T轴分布及区域应力场反演结果都与之前的研究结果相一致。 葫芦沟附近震群的震源机制多为走滑型, P轴以NS向及NNW—SSE向为主, T轴以EW向及NEE—SWW向为主, 区域应力场最大和最小主应力轴近水平, 中间应力轴近直立, R值为0.5, 与其他区域存在差异, 其发震机制应受孔隙压扩散和水浸润弱化作用影响。

滇西南地区是地震多发区, 研究该区的岩石圈深浅部变形特征是认识其孕震环境和地震成因的重要途径。 基于自主观测和收集的GNSS观测资料, 通过融合给出滇西南地区最新的GNSS速度场。 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。 结果表明, 滇西南地区表现出近NNE—SSW向的挤压和NNW—SSE向的拉张。 近EW向断层表现为左旋走滑, 近NS向断层表现为右旋走滑, 黑河断裂和无量山断裂之间的区域具有明显的面压缩与面膨胀转换, 畹町断裂、 龙陵—瑞丽断裂东部、 南汀河断裂东部、 黑河断裂、 澜沧断裂和小江断裂跨过红河断裂延伸到孟连、 孟兴断裂区域具有较高的剪应变率, 最高达到50 nstrain/a。 利用1976—2020年的震源机制解, 采用区域阻尼应力反演方法反演应力张量, 并解算反映主应力相对大小的R值分布, 反演结果表明, 滇西南地区受到NNE—SSW向的主压应力作用, 整体上处于走滑应力状态, 而大盈江断裂东部腾冲火山附近的南北向断层存在正断兼斜滑的特点。 滇西南地区的主应力大小在空间上具有明显的差异性, 南汀河断裂以南是主应力最大的区域, 其走滑特征也更加明显。 此外, 还收集了滇西南地震波各向异性数据, 分别对比主应力方向和主应变率方向的夹角、 主应力方向和Pms快波偏振方向的夹角、 主应力方向和XKS快波偏振方向的夹角、 Pms快波方向和XKS快波偏振方向的夹角, 得到地表和中上地壳、 中上地壳和下地壳、 下地壳和上地幔构造变形的差异性, 发现滇西南地区下地壳和上地幔变形机制不相同, 解耦并不全部位于下地壳和上地幔之间。 在龙陵—瑞丽断裂、 南汀河断裂, 孟连断裂附近下地壳和中上地壳之间存在变形差异, 下地壳与上地幔变形一致, 表明该区域下地壳与中上地壳发生解耦, 滇西南部分区域可能存在上地幔涌入下地壳的热物质流动通道, 存在局部的下地壳流。

松辽盆地中部地质构造发育、 断裂纵横交错, 历史上曾发生多次强烈地震, 其中扶余—肇东断裂、 呼兰河断裂是松辽盆地内部主要发震构造。 气体地球化学对地下物理化学条件改变响应灵敏, 是指示地震和构造活动的有效指标, 在地震短临预测、 地震前兆研究以及构造活动分析中占据着重要的地位。 通过在扶余—肇东断裂、 呼兰河断裂的次级断裂绥化—蒙古山断裂开展土壤氢气测量, 发现活动断裂破碎带附近土壤氢气出现显著变化特征。 结果表明: ① 扶余—肇东断裂各测线氢气异常阈值浓度比为1.8~2.3, 异常峰值浓度比为3.0~6.4。 ② 绥化—蒙古山断裂各测线氢气异常阈值浓度比为1.8~2.5, 异常峰值浓度比为3.5~5.7。 ③ 对比异常衬度曲线发现, 扶余—肇东断裂背景浓度、 异常阈值、 峰值浓度均明显高于绥化—蒙古山断裂, 这与扶余—肇东断裂近年来地震活动显著活跃有关, 可能包含了地震前构造活动增强的信息。 ④ 活动断裂破碎带附近土壤氢气显著变化, 可能与两条断裂性质、 地质构造单元、 局部应力环境和断裂构造活动强弱等有关。

近年来深度学习技术广泛应用于震相拾取与地震定位研究, 采用深度神经网络搭建的EQTransformer模型对白鹤滩水库库区34个数字地震台站2016—2018年记录的连续数据进行P、 S波震相拾取, 并通过REAL进行震相关联和初步定位, 然后使用 VELEST和hypoDD地震定位算法优化地震位置。 研究表明, 基于深度学习的震相拾取, 与白鹤滩水库地区传统的人工处理方法相比显示出更高的效率, EQTransformer模型可拾取与人工拾取相当的P、 S波震相到时, 其时间差的均值分别为0.03 s和0.07 s, 符合正态分布。 REAL初步定位后的地震个数(13815个)接近常规目录(7862个)的2倍, 最终通过hypoDD获得了7108个高精度定位地震。 估算的震级比常规目录中的震级平均低0.27, 震级差值集中在0.7 以内, 最小完备震级由常规目录的M_L1.4更改为M_L0.6+0.27, 填补了部分常规目录的震级空白, 丰富了研究区域内的中小型地震。

本文通过回溯整理1970年以来宁夏地区出现的地震条带异常, 分析了条带异常时空特征和内外地震频次比异常阈值, 获得了主震与条带的参数拟合方程, 总结了宁夏地震条带预测指标, 为宁夏震情短临跟踪和会商研判技术方案提供了一定支撑和依据。 结果表明: ① 1970年以来宁夏及邻区共发生12次M_L≥2.5显著地震条带, 其中有8次地震条带结束后一年内在条带内部或端部发生5级以上地震, 优势映震期为半年, 能够通过预报效能R值评分检验, 具有一定中期预报意义; ② 主震发震时间、 震级大小与条带的长度、 持续时间、 总能量之间存在较好的线性正相关, 可由回归方程给出参考平均值, 条带端部是未来中强地震发生的有利场所; ③ 宁夏地区条带内外地震频次比的平均值普遍较低, 映震条带形成期间存在大于0.75但不超过2倍均方差的显著高值, 虚报条带高值异常不显著。

川滇地区受印度板块与欧亚板块碰撞运动影响地震频发, 是开展地震研究的理想实验场。 为实现基于几何模型的三维断层系统有限元模型快速构建, 本文以川滇地区断层系统的主要断层几何模型为基础进行了以下研究。 ① 改进了推进波前法, 使其能够基于几何模型生成三维曲面的三角形网格, 并自动识别需要局部加密的区域以及进行网格加密。 ② 提出了交叉断层的交叉线识别算法, 根据非参数曲面间的空间几何关系识别不同面(包括断层面与研究区域边界)之间的相交线。 ③ 完善了三维断层系统有限元计算网格模型快速构建方法: 对原始断层几何模型进行延长、 连接等操作, 使其能在几何上代表断层真实形状; 将研究区域外边界与内部断层面整合, 并识别它们之间的交叉线; 以交叉线为约束, 使用改进的推进波前法对断层面进行网格重划分, 修复网格拓扑关系和提高网格质量; 最后, 以断层面新生成的三角形面网格为约束, 自动生成含断层的四面体计算网格模型。 ④ 将上述方法应用于中国地震科学实验场, 构建了川滇地区断层系统的三维计算网格模型, 为利用有限元数值模拟研究该区域地震动力学过程奠定了计算网格模型基础。

随着四分量钻孔应变观测数据的积累和观测可靠性的提升, 提高钻孔应变观测数据的处理分析和可视效率是当前钻孔应变观测研究的重要任务。 钻孔应变观测数据在超宽频带内具有高分辨率, 使得钻孔应变观测对地震和地震预报研究具有重要意义。 利用正应力花瓣图表示法来显示地应力的变化, 不仅有助于定性分析台站所处地点的相对地应力变化, 也可以定量读取在某时刻任一方向上观测到的正应力。 本文通过这种方法与数据可视化技术结合, 以图表数据结合地图展示作为平台主体, 搭建了基于B/S体系结构的四分量钻孔应变数据可视化分析平台。 该平台可以直观展示钻孔应变仪记录的地应力时空变化, 实现钻孔应变数据的可视化分析与多用户共享访问。

海原断裂带是位于青藏高原东北缘的一条NWW走向大型边界断裂带, 为了研究该区域地壳速度结构与变形特征, 使用中国地震局地震预测研究所布设的跨海原断裂带流动地震台阵(SACHY-Array)和研究区域内固定地震台站共61个台站(40个流动台站和21个固定台站)的垂向连续波形数据。 采用背景噪声互相关方法, 提取了面波相速度频散曲线, 反演得到周期范围为5~30 s、 分辨率1°×1°的Rayleigh波相速度和方位各向异性图像。 结果表明, 短周期5~10 s内, 河西走廊过渡带东部、 鄂尔多斯地块西北部以及银川地堑南部均呈现低速异常体, 祁连造山褶皱带东段表现为相对高速体; 海原断裂带西南侧快波偏振方向为NWW、 NW向, 鄂尔多斯西缘及邻区快波偏振方向主要为近NS向, 各向异性方向与区域断裂走向基本一致。 15~30 s周期内, 河西走廊过渡带东部及银川地堑南部的低速异常逐渐减弱且范围的不断减小, 15 s周期左右, 河西走廊过渡带东部的低速体在烟筒山断裂带下方有错断的趋向, 陇中盆地中央、 鄂尔多斯西南缘均存在高速异常体; 方位各向异性方向与短周期基本一致, 不过各向异性强度较弱。 本文认为, 海原断裂带是高低速过渡带, 位于断裂带北侧的河西走廊过渡带表现为低速异常, 而位于南侧的祁连褶皱造山带表现为高速异常, 海原断裂带及邻区具有复杂的地壳结构, 并可能存在局部的地壳破坏变形; 地壳方位各向异性作为地壳变形的重要约束指标, 说明了海原断裂带及邻区各向异性可能主要由青藏高原东北缘地壳的剪切变形所产生, 青藏高原的NE向推挤作用是这一地区的主要动力来源。

利用中国地震科学台阵第一期(2011年1月—2014年6月)在青藏高原东南缘布设的流动地震台阵中的190个流动站和云南省区域台网的35个宽频带固定台所记录到的两年半的连续地震记录, 运用噪声成像方法反演得到滇西(21.0°N～29.5°N, 97°E～103.5°E)的相速度分布图像。 反演结果揭示研究区地壳及上地幔速度结构存在明显横向不均匀性。 短周期6～12 s的相速度分布图像反映上地壳的速度结构与地表地质构造单元存在较大的相关性。 腾冲火山区及其南侧的低速异常与该地区上地壳存在的岩浆囊或部分熔融体有关, 且在深度上的形态不一。 在程海断裂和普渡河断裂之间存在高速异常, 这与体波走时反演得到攀西呈现大面积高速异常的结果较为一致, 可能与该地区的玄武岩隆起有关。 14～25 s周期的相速度图像显示在川滇菱形块体内部及腾冲火山区呈现低速异常, 暗示了该区下地壳流的存在。 由14～40 s图像对比发现, 受地壳厚度差异的影响, 南部地区高速异常逐渐增大。 此外, 腾冲火山区的低速异常从地表一直延伸至上地幔, 但似乎并不与川滇菱形块体内部的低速异常相连, 这可能是地幔热流的通道。 腾冲断裂和龙陵断裂的交会区域似乎为高低速异常的分界处, 该区下方可能就是1976年两次7级以上地震的震源区。

为快速获得中强地震可靠的震源机制解等震源参数, 设计并研制了基于CAP方法的震源机制解交互反演软件(SeisCAP)。 软件具有图形界面, 可直接读取区域地震台网观测波形, 交互挑选反演台站, 自动开展观测波形处理、 理论地震图计算和震源机制解反演。 通过不同构造环境、 不同震级和不同类型的多个中强地震事件测试, 结果表明该软件具有可靠性和稳健性。 该软件易使用, 便于在中强地震发生后快速获取震源机制解, 为地震应急和震源研究提供数据和资料。

2023年12月18日23时59分在甘肃临夏积石山发生了M6.2地震, 地震发震断层推测为此前尚未充分认知的积石山东缘断裂。 本文利用远场地震记录反演分析了2023年积石山M6.2地震的破裂过程。 结果表明, 地震破裂持续时间约8 s, 主要破裂长度为20~25 km, 宽度约25 km。 在走向为164°的节面Ⅰ上, 整个破裂过程释放的标量地震矩为1.46×10¹⁸ N·m, 相当于矩震级M_W6.05, 最大同震滑动量约为0.25 m, 估计矩心深度为9.5 km, 破裂主要沿断层走向SSE向扩展; 在走向为303°的节面Ⅱ上, 释放的标量地震矩为1.38×10¹⁸ N·m, 相当于矩震级M_W6.03, 最大同震滑动量约为0.19 m, 矩心深度为11.1 km。 破裂呈现双侧形态, 主要沿SE方向, 并存在NW向的拓展趋势。

蒙山山前断裂是鲁西地块一条较为活跃的NW向断裂, 为研究其第四纪活动特征, 本文综合运用野外观察、 探槽剖面分析和年代测试等方法, 结合重力异常特征, 对蒙山山前断裂的最新活动性和深部构造进行了初步研究, 对于评价蒙山山前断裂的地震危险性有重要意义。 结果表明: ① 蒙山山前断裂第四纪以来以左旋走滑及正断运动为主。 断裂以于家庄村为界, 分为东西两段, 西段在第四纪以来活动不明显, 东段的主要活动时期为晚更新世; ② 蒙山山前断裂向深部下切至中下地壳, 属深大断裂; ③ 蒙山山前断裂在晚更新世以来可能发生过两次古地震事件, 分别在(44.1±3.4)~(24.3±1.2) ka和(22.7±1.8)~(6.2±0.5)ka; ④ 断裂带上曾发生过多次5级左右地震, 具有发生中强地震的潜在风险, 建议今后加强对该断裂的研究。

图像信息法(PI)计算过程涉及到地震活动性的归一化, 因此针对地震活动性相似的地区PI预测效能较好。 以南北地震带为研究区域, 对图像信息法(PI)在南北地震带不同范围的预测效能进行了研究。 采用中国地震台网中心提供的1970年以来中国地震目录, 选取5年尺度的“异常学习窗”和“预测时间窗”以及1°×1°网格, 以2017年以来发生的M_S≥6地震为目标, 通过ROC检验, 对地震进行回溯性预测研究。 研究结果显示: ① PI方法对南北地震带南段、 中段、 北段区域进行计算的预测效能呈现逐渐降低的趋势, 但幅度较小, 显示PI方法的预测效能可能受到区域内地震活动性强度的影响。 ② PI方法对南北地震带分段计算的预测效能优于对整个南北地震带进行计算的预测效能。 其中, 把南北地震带北、 中段合起来作为一个计算区域时预测效能最好, 南、 中、 北各段预测效果次之, 把中、 南段合起来作为一个计算区域时预测效能相对较低, 南北地震带整体的预测效能最低。 通过地震活动性对南北地震带进行区域划分能使得预测效能提高。 ③ 计算结果显示, 滇西南永德—泸水地区、 龙门山断裂南段附近存在“热点”, 未来5年内这些地区为M_S≥6地震值得关注的重点区域。

随着近年来页岩气水力压裂技术的普及， 该技术诱发的地震活动也引起了全世界的广泛关注。 四川盆地作为开采中国页岩气的主要区域之一， 自2015年水力压裂技术在盆地内全面推进， 地震活动频度和震级均呈增长趋势。 本文通过收集和分析全球水力压裂诱发的地震， 尤其是四川盆地区域的地震， 从地震活动的现象和特征、 可能诱发机制、 地震监测、 风险减轻、 灾害预测等方面进行了较为全面的阐述， 对全面认识水力压裂诱发地震具有一定的参考价值。

地震前重力仪可能记录到与震源有关的高频扰动信号。 2020年2月18日山东长清发生M4.1地震, 距离震中约52 km的泰安站PET重力仪记录数据在震前5 d出现能量增强、 DF地脉动垂直位移增大(0.13×10^-6 m)的现象。 为了厘清该现象与长清地震的关系, 本文首先对2020年2月的重力数据进行0~0.5 Hz频段的时频分析并计算了DF脉动信号垂直位移, 得到结果与地震背景噪声能量辐射的全球模型(ASSM)同步; 在排除台风影响, 对比分析嘉祥台重力数据和泰安站JCZ-1地震计垂直向加速度记录数据, 同时结合芝罘海洋观测站数据, 判定该信号源自海浪激发的脉动信号。 泰安站重力仪DF地脉动垂直位移均方差作为预测指标的R值检验, 结果表明该DF信号的增强不符合异常识别指标, 与2020年长清M4.1地震无关。 本文对重力数据变化的分析方法和流程, 以及对造成数据变化信号源的判定方法和思路, 为重力仪观测数据的异常识别和判定提供了参考, 可应用于相关地震分析预报工作。

地震地表破裂是地震发生的重要特征, 是研究地震动力学、 构造变形的重要手段。 一般认为, M6$\frac{3}{4}$以上的地震才会形成地表破裂。 但近年来, 也有M6.0左右的地震发生了地表破裂。 本文旨在探讨中强地震地表破裂的识别方法。 中强地震发震构造的识别具有一定的挑战性, 主要表现在以下几个方面: ① 中强地震地表破裂的规模(位错量、 宽度、 长度和深度)较小, 容易被黄土层厚覆盖, 掩盖地表破裂的痕迹, 不易识别; ② 非构造成因裂缝干扰, 使得难以区分构造成因地表破裂。 本文以2023年积石山M_S6.2地震为例, 对中强地震构造成因破裂的识别标志进行了初步分析, 提出了以下识别标志: ① 地表破裂几何展布和剖面形态, 地震伴生的次生灾害(滑坡、 崩塌、 砂土液化等)的线性分布为识别发震构造提供参考和线索; ② 地表破裂沿破裂走向呈现稳定地穿越不同地貌单元, 至少穿越一条沟谷等低凹地貌; ③ 地表破裂在地质剖面上表现出稳定的产状; ④ 地表破裂伴生构造形态, 地表沿破裂发育雁列式褶皱(挤压鼓包)与张裂缝交替出现的现象。 本文提出的识别标志为中强地震发震构造的识别提供了新的思路。

应力场和发震断层形态确定是地震动力学研究的重要基础。 为采用震源机制确定2022年1月8日发生M_S6.9地震的青海省门源地区的应力场和断层形态, 本研究首先搜集1927年到2022年门源地区地震震源机制解资料, 对于同一地震具有多个震源机制解的情况, 将震源机制中心解作为该地震震源机制, 是求解应力场和断层形态的基础数据, 而后采用整理得到的震源机制节面数据进行聚类分析, 得到了该地震序列的可能断层面形状, 并求解了研究地区的构造应力场。 最后将构造应力场投影到断裂面上, 估计断层面的滑动角, 并模拟了应力场与发震断层的关系。 研究结果表明, 门源地震序列的总体断层走向、 倾角分别为103.19°, 72.44°, 与野外地质调查的冷龙岭断裂的走向倾角具有一致性。 门源地区的构造应力场压轴走向为242.37°, 倾伏角为0.93°, 张轴走向为334.79°, 倾伏角为68.98°, 可以解释为青藏块体东北缘向东北方向扩展的过程中受到稳定的阿拉善块体阻挡, 导致了该地区逆冲兼走滑的断层破裂体系。 将应力场投影到门源地震序列的总体断层面上得到断层滑动角为50.68°, 相对剪应力和相对正应力值分别为0.822和-0.077, 说明门源地区在西藏地块和阿拉善地块的NE向挤压应力下, 在NWW—SEE向较陡的断裂上呈现较大的剪应力和较弱的挤压状态。

1976年唐山7.8级震后40多年, 地处唐山断裂东北端点的古冶发生了2020年7月12日5.1级中强地震。 本文综合构造背景、 多年小震时空图像背景、 多次地震的震源机制解结果, 同时根据现场考察等资料以及前人相关研究成果, 分析这次地震的多元发震背景。 结果表明: 此次地震发震断裂为与唐山断裂带共轭的抹轴峪断裂, 未来该区域仍具有一定发震风险。 通过此次研究, 对唐山老震区孕震构造背景有了新的认识。

本文选取沂沭断裂带山东区段作为研究区, 基于大地电磁探测剖面资料, 结合地质剖面、 中深地震反射勘探剖面、 现代地震目录、 ALOS-DEM数据、 卫星影像等数据, 利用Blender三维建模软件, 采用“卫星影像—地表高程模型—浅层断裂线—大地电磁探测揭示的断裂地下结构—地下断裂面—地下地震小球—三维模型”的建模流程, 建立了沂沭断裂带山东区段20 km深度范围内三维模型。 得到以下认识: ① 沂沭断裂带从地表到地下整体表现出两堑加一垒的三维结构形态; ② 主要断裂之间表现出分段活动特征, 在不同段落产状差异明显, 断裂接触关系复杂; ③ 现代地震主要沿沂沭断裂内东地堑的两条断裂附近分布, 具有带状分布和丛集分布特征, 活动性较强段地震频次明显高于活动性较弱段。 沂沭断裂带三维模型的建立, 为探讨地震与活动断层之间的影响关系、 研究沂沭断裂带发震机理和地震情景再现提供依据。

基于有限断层模型反演方法, 利用区域宽频带地震波形数据, 反演了2023年12月18日甘肃临夏积石山6.2级地震的震源破裂过程, 获得了积石山地震破裂滑动时空分布: 此次地震是逆冲兼少量走滑型地震, 破裂持续时间约为9 s, 主体能量在前6 s释放, 地震破裂主要沿断层走向向NW方向拓展, 计算得到的标量地震矩为1.39 × 10¹⁸ N·m, 相当于M_W6.02, 破裂尺度约10 km左右, 最大同震滑动量为35 cm。

大地震发生后, 断层面产状快速确定对震后趋势判定具有重要参考价值。 本文收集2024年新疆乌什M_S7.1地震序列的震源机制数据, 对多家机构计算的该地震震源机制解进行中心解求解后, 对震源机制的节面进行聚类分析, 去掉噪声点的震源机制得到两簇结果, 发现标准差较小的第二簇中心节面可能为发震断层面。 然后, 为进一步通过断层面与应力场关系验证可能的发震断层面, 收集了该地区历史震源机制资料, 反演得到乌什地震震源区的构造应力场, 发现该地区受到NW—SE向的挤压应力和近垂直向的拉张应力; 将应力场分别投影到两簇节面上, 发现标准差较小的第二簇中心节面处于剪应力较大区域, 并且正应力也有利于该中心节面破裂。 综合其他资料分析, 本研究推测2024年新疆乌什M_S7.1地震发震断层为NW向、 低倾角断层, 走向为244.62°, 倾角为46.19°。