郯庐断裂带中段最新活动的安丘—莒县断裂(命名为F5断裂)为中国东部地区重要的地震活动断裂。 已有研究表明, F5断裂向南已延伸进入安徽境内的淮河—女山湖之间, 但该段的具体几何展布还存在以下问题未解决: 一是F5断裂以东的紫阳山东侧断裂是否属于F5断裂分支; 二是F5断裂向南是否延伸至女山湖北岸。 为解决以上问题, 本次工作基于遥感解译、 地质地貌调查、 探槽开挖及断错地层年代样品测试等方法, 对紫阳山东侧断裂及女山湖北岸一带断裂开展了研究。 结果表明, 紫阳山东侧断裂发育时代较老, 在早、 中更新世发生过强烈逆冲挤压运动, 晚第四纪以来不活动, 该断裂不属于F5断裂分支; 郯庐断裂带在女山湖北岸上詹村一带断错了晚更新世地层, 该处断裂为F5断裂向南的延伸部分; F5断裂已完全贯穿于淮河—女山湖之间, 断层迹线单一、 连续, 段落总长度约20 km。 文中还讨论了F5断裂向南应该终止于女山湖至明光市一带, 断裂终止受区域古老构造格局控制, 表明该断裂既有新生性又有继承性。

研究新丰江水库地震活动和震源机制及区域构造应力场分布, 对理解新丰江库区诱发地震的特点和成因机理有着重要的意义。 基于2012—2018年新丰江库区M_L2.0及以上地震的142个地震波形数据, 分别采用FOCMEC方法和SATSI方法反演了中小地震震源机制解和区域应力场, 并对其时空变化特征进行了研究。 结果表明: 新丰江库区地震破裂类型以正断型为主, 兼有部分倾滑分量, 其次为走滑型; P轴优势走向为NWW—SEE向, 倾角近于垂直, T轴优势走向为NNE—SSW向, 倾角近乎水平; 库区整体以NWW—SEE向的垂直挤压和NNE—SSW向的水平拉伸为主, 应力类型为正断型; 由东南部NW—SE向至西北部的NWW—SEE向, 最大主应力轴方向呈现逆时针旋转的趋势, 旋转角度约为18°, 应力类型也由正断型转变为走滑型; 2012年以来, 新丰江各区域的应力场较为稳定, 但在2015年和2018年可能发生过相对较大的变化, 这种变化是否存在, 依据现有结果仍不得而知, 需要在以后的研究中进一步验证。

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。

利用温泉水文地球化学连续测量方法, 可以监测活动断裂带内的状态。 本文于2015年7月至2019年11月, 通过测定12个温泉的194个水样中常量、 微量元素及稳定同位素来研究南汀河断裂带温泉水文地球化学特征, 并于2019年2月将幸福温泉作为连续监测点, 每三天采集一次样品。 结果显示: ① 同位素(δD、 δ18O)结果指示温泉水源于大气降水, 东西支断裂补给降水高程分别为1.6~2.1 km和1.0~1.9 km。 ② 研究区水化学类型主要有四种: HCO₃-Na、 HCO₃·SO₄-Na、 SO₄-Ca、 HCO₃-Ca, 东支断裂带均为HCO₃-Na型水; 西支北东段有HCO₃·CO₄-Na和HCO₃-Na型水, 中段为HCO₃-Na型水, 西南段是HCO₃-Ca型水。 ③ SiO₂值11.1~101.0 mg/L, 热储温度42.7℃~137.8℃, 循环深度0.6~2.5 km; 西支北东段茂兰和小定喜为部分平衡水, 东支和其余温泉为未成熟水, 矿化度低, 综合微量元素富集因子和含量反映出断裂内部循环过程中水岩反应程度较弱。 ④ 温泉水化学变化与地震活动有一定的相关性, 2019年3月8日, 云南永德M_S4.4地震前5天, Cl^-含量相对于背景值增长约40.6%, 震中距72 km; 2020年6月11日, 云南临沧发生M_L3.3地震, 6月10日, SO^2-₄含量相对于背景值增长27.2%, 震中距13 km。 幸福温泉水化学组分Cl^-和SO^2-₄对周围地震活动有明显的地震前兆异常响应。 总之, 研究南汀河断裂带温泉水文地球化学特征, 对研究区短临前兆异常识别、 判定以及理解水文地球化学地震前兆异常机理有重要的意义。

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。

破坏性地震发生后, 道路是抗震救灾的“生命线”, 能够第一时间获取震后的道路损毁信息, 就能在很大程度上减少生命和财产的损失。 针对目前震害提取方法精度低、 人工参与多及用时较长的问题, 提出了基于Deeplab V3+深度学习网络模型的震后单时相高分辨率遥感影像道路震害信息提取方法。 该方法充分挖掘了多尺度的上下文信息, 逐步重构空间信息以便更好地捕捉道路边界, 从而提高道路震害信息提取精度。 以2013年四川省雅安市芦山7.0级地震为例, 通过选取山区、 平原以及城市内部不同等级的道路高分影像样本, 创建模型训练的样本集。 为了进一步验证Deeplab V3+模型的效果, 选择目前较为主流的FCN模型与Deeplab V3+模型进行对比。 经多次训练和精度分析, 综合考虑模型精度和训练量、 训练次数的关系, 最终选择7528对训练样本集、 100000训练次数和总精度达到95%的Deeplab V3+模型作为最佳模型。 然后, 将训练后的最佳Deeplab V3+模型应用到提取震后无人机道路损毁信息。 将人工目视解译的结果作为模型提取精度评价的标准, 对比分析后Deeplab V3+模型的震后高分遥感影像道路损毁信息提取精度可达88%。 结果表明, 基于Deeplab V3+模型的道路震害提取方法具有较高的准确率和普适性, 可在震后道路损毁信息的快速提取中推广应用。

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。

使用近震波形反演方法求解2019年6月17日四川长宁Ms6.0地震序列的震源机制解和震源深度, 共得到30个可靠的M>3.0地震震源机制解和震源深度, 结合该地区已有的震源机制解, 开展震源区构造应力场反演, 小尺度探讨震源区的构造应力环境。 反演结果显示, 震中附近区域主要以逆冲型应力性质为主, 局部地区包括少量走滑分量以及混合类型。 最大主压应力方向主要以NEE向或NE向为主。 在筠连以东地区, 不同于北部的逆冲型, 应力性质以走滑型兼少量混合类型为主, 最大主压应力方向近EW向。 构造应力场方向与形成长宁背斜的构造应力存在一定交角, 2019年长宁6.0级地震可能是由NE或NEE向近水平应力挤压产生的该地区滑脱面之上背斜核部的逆断层活动造成的。

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。

为了解地震产生的地磁异常, 本文定量计算了一种地震地磁异常现象地震压磁效应。 首先介绍了压磁效应定量计算的理论方法, 建立了纯走滑和纯逆冲的简单断层模型, 计算了断层滑动产生的压磁效应, 结果显示压磁效应形态具有一定的对称性, 滑动面走向对压磁效应形态影响较大, 滑动面的埋深对压磁效应量值影响较大。 根据2008年汶川M_W7.9地震两个非均匀滑动模型, 计算了地震产生的压磁效应, 结果显示较大的磁场变化出现在滑动面上, 在滑动面两侧压磁效应量值衰减得很快, 在距离滑动面几十千米时, 压磁场衰减至1 nT, 甚至更小。 使用成都地磁台地震前后观测数据获得了高于背景噪声水平的地磁场变化, 为+0.45 nT, 该变化与使用大地测量观测资料反演得到的滑动模型计算的压磁效应比较一致, 说明合理的压磁模型能够解释观测的同震稳定的地磁变化。

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。

偏应力场的定量研究结果对于揭示区域构造运动具有重要意义。 本文使用重力与GPS联合观测数据计算青藏高原东北缘的重力势能, 估计其产生的水平偏应力, 并与全球应变率图(GSRM)进行对比分析, 发现研究区域的重力势能分布形态总体具有青藏高原高、 鄂尔多斯块体低的特点。 重力势能最高值位于青藏高原北部, 量值为1.53×10¹⁴ N/m, 最低值位于秦岭南部, 量值为1.45×10¹⁴ N/m。 由重力势能差异引起的偏应力在青藏高原北部、 鄂尔多斯块体南部和秦岭东段较大, 最大值达14 MPa左右, 位于青藏高原与阿拉善块体交界处。

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。

针对现阶段地震人员死亡评估模型在评估特定区域地震时评估结果误差较大的问题, 结合中国地震灾害特点、 人口分布情况等, 将中国大陆划分为西北、 西南和大陆东部三个地区, 并对各区域按照人口密度进行分级。 采用多元非线性回归方法, 选取震中烈度、 震区面积、 抗震设防烈度参数建立分区域的地震灾害人员死亡评估模型。 研究结果表明, 该模型在西北、 西南地区的验证结果较好, 适用于中国地震灾害情况, 可以用于震后快速盲评估, 在一定程度上能够避免评估不同震级、 相同震中烈度和人口密度的地震时, 出现相同结果的情况; 虽然该模型在震例较少的大陆东部地区以及城市直下型地震中评估结果需要进一步改进, 但为解决特定区域地震死亡评估中误差较大问题提供了思路, 能够为震后应急指挥和救援提供数据参考。

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。

地热井的观测规范要求尽可能将水温传感器放置在井下深处, 一般放置深度应当大于100 m, 小于200 m。 然而, 近几年的观测结果表明, 水温传感器的放置深度对水温动态特征的影响较大。 在多数观测井中, 同井水温与水位的时值动态、 潮汐效应、 同震响应及震后阶变等动态特征的相关性或一致性, 多与水温传感器的放置深度有关。 本文主要探讨了传感器放置深度对水温动态特征的影响, 水温传感器放置在观测含水层中, 都受井—含水层间水流运动的影响, 会造成水温动态随井水位变化而变化; 当放置在观测含水层下部时, 水温动态则不受井水位变化的影响, 多表现为动态相对稳定。 其原因是水温动态的形成受水热动力学与地热动力学两种不同机制的控制, 此外, 井—含水层系统的条件也会产生影响。

2012年以来的盖州震群活动是辽宁省近年来最为显著的地震活动事件之一, 已有的研究结果显示, 盖州震群时间上呈阶段性活跃, 空间分为青石岭、 西海域两个区域且均呈北西近东西向展布, 目前的相关研究针对2012年以来的震群进行了探讨与分析。 但根据1970年以来该地区记录的地震目录显示, 该区域在20世纪八九十年代地震活动活跃, 因此, 本文应用tomoDd (Double-difference Seismic Tomography)方法对1980年以来的盖州地区的小震活动进行重新定位研究, 对比分析2012年以来的几丛震群活动与以往震群活动空间位置关系发现, 盖州地区在1982-1989年曾出现类似规模的地震活动, 且地震的空间集中度较高, 证明盖州及附近地区存在发生丛集性地震的构造背景。 2012年以来的震群活动可能属于该地区的又一次震群活动, 其活动的前兆指示意义有限。

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。

针对2000年以来新疆于田地区5次M_S5.0以上地震, 采用MODIS地表温度数据与NOAA卫星长波辐射数据, 从不同时间、 空间尺度对震前热红外异常特征进行提取和分析。 研究结果表明, 5次地震的两种数据均提取出明显的热异常, 两种数据异常提取结果具有一定的时空关联。 基于以上不同时空尺度热红外特征分析结果, 总结提出了一种多时空尺度的异常判别方法。 基于该方法对于田及周边地区2018—2020年连续3年的热红外数据进行扫描, 开展M_S5.0以上地震热红外异常的回溯性检验应用, 共检验出19次异常, 其中12次对应地震发生, 7次错报, 此外有7次漏报。 通过不同时空尺度多源遥感数据对震前热红外异常特征进行综合提取, 能够减轻环境因素干扰, 提取出有效的热异常特征。 以上研究结果可为多时空尺度地震热红外异常判别提供支撑。

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。

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。

基于力平衡反馈技术, 利用阶跃电压信号和正弦波电压信号作为标定信号, 提出了一种石英水平摆倾斜仪传递函数的动态测试方法。 本文研究了标定电压信号的引入方法, 推导了力平衡反馈石英水平摆倾斜仪对输入标定电压信号的传递函数及其输出表达式, 并进行了测试试验, 得到倾斜仪的正弦标定输出响应和阶跃标定输出响应; 在此基础上, 应用推导的理论公式, 对正弦标定输出响应和阶跃标定输出响应分别进行非线性拟合, 得到力平衡反馈石英水平摆倾斜仪的周期和阻尼。 试验测试结果显示, 正弦波标定测试得到的周期和阻尼与阶跃标定测试得到的周期和阻尼一致性较好, 验证了本文所提出测试方法的有效性。

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。

甘东南及邻区活动断裂发育、 新活动性强, 历史及现代强震频发, 是探讨现代地震密集区与历史强震关联性的理想地区, 也是发展和检验网格点密集值法及其适用条件的有利地区。 本文选取介于西秦岭北缘断裂带与东昆仑断裂带东段之间, 以走滑活动为主的甘东南及邻区为主要研究区域, 采用网格点密集值法对该区1970年以来仪器记录的1~5级地震进行计算分析, 划分出16个地震密集区。 通过分析每个地震密集区内地震活动的时空分布特征, 判断地震密集区与历史强震之间的对应关系, 归纳总结不同震级历史强震对应地震密集区的持续时间, 同时给出运用网格点密集值方法校核甘东南及邻区历史强震的限定条件。 研究结果表明, 约87.5%的地震密集区对应着历史强震, 表明二者之间有较密切的关联性; 而且地震震级越大, 其对应地震密集区持续时间越长, 二者之间的边界曲线拟合关系为: T=4.5×10^-7×(M-0.1)^11.15。

为了克服连接导线的热电偶效应和测量电路零点漂移的影响, 本文基于DFT变换的信号提取技术, 在铂电阻测温电桥中应用交流驱动, 设计了高精度钻孔温度仪, 以及钻孔温度观测的集成方案和实验方案。 实验室测试表明, ≥0.5 mHz频带的温度测量噪声水平优于0.03 mK/Hz^1/2。 应用于中国地震科学实验场长期观测结果显示, 该高精度钻孔温度仪运行稳定, 数据完整, 为实验场地震模型的检验和地震前兆异常的判断提供了观测手段和数据支撑。

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。

宽频带地震计在地震监测领域发挥着重要作用。 由于其具备大动态范围、 高灵敏度等优点, 也被广泛应用于塌陷、 爆破、 矿震、 核试验乃至陨石爆炸裂解等信号的拾取。 2020年12月23日发生于中国青海省玉树市的火流星是近年来较为少见的成规模近地小天体入射大气层事件。 青海地震台网清晰地捕捉到了此次事件。 通过分析青海地震台网记录, 初步判断此次火流星的运行轨迹为近NNW至SSE方向, 方位角约160°。 在空中解体后至少有三块较大碎块坠落形成陨石, 并给出了主事件可能的落点在青海省囊谦县内。

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。

2020年7月22日, 在北美板块和太平洋板块交界区的阿拉斯加半岛阿留申俯冲带上发生了M_W7.8逆冲地震, 三个月后距震中西南80 km处发生了M_W7.6走滑地震, 一年后距震中东南50 km处发生了M_W8.2逆冲地震。 本文基于GPS同震形变, 利用非负最小二乘方法反演了M_W7.8地震的断层同震破裂滑动分布, 研究其变形特征, 并基于地震位错理论计算了该地震对后续两个地震的库仑应力影响。 地震断层滑动反演结果显示地震矩为9.28×10²⁰ N·m, 矩震级为M_W7.8; 断层破裂滑移自震中沿断层向SWW向延伸, 在震中西南侧断层滑动量较大, 深度范围集中在25~45 km, 最大滑动量为2.26 m。 同震形变符合海沟特大地震的逆冲断层弹性回跳理论模式。 库仑应力变化计算结果显示2020年阿拉斯加M_W7.8地震的库仑应力加载触发了M_W7.6走滑地震, 并加速了2021年M_W8.2逆冲地震的发生。

2020年3月20日, 中国西藏定日县发生M_W5.7地震, 稀缺的区域地震地质资料给认识发震构造带来诸多不便。 为准确认识此次地震的破裂机制, 本文首先利用DInSAR技术对Sentinel1-A升轨和降轨数据进行处理, 采用GACOS模型做大气改正, 获得LOS同震形变场。 然后将地震简化为一个具有均匀滑动量的有限矩形, 采用非线性反演算法研究均匀滑动模型, 以便确定发震断层的位置及其几何参数。 最后基于上述结果, 构建同震破裂几何模型, 反演同震破裂滑动分布。 结果表明, 发震断层的走向330°, 倾角51°。 此次地震的破裂相对集中, 主要分布在深度2.32~5.31 km范围内。 破裂区长约5.6 km, 宽约3.6 km。 最大滑动量约1.13 m, 位于87.4102°E, 28.6691°N处, 埋深3.967 km。 破裂以正断滑动为主兼具部分右旋走滑分量, 平均滑动角-106.6°。 释放的地震矩为3.89×10¹⁷ N·m, 对应的矩震级为M_W5.7。 印度板块向北东方向挤压欧亚板块, 在定日地区产生近东西向的拉张力, 使得该地区正断层发育, 这可能控制着该地区的地震类型。

通过对模拟信号的处理, 验证了自适应完备经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise, CEEMDAN)方法在资料分析处理过程中的有效性和可靠性。 利用该方法对10个GNSS(Global Navigation Satellite System)连续站N、 E、 U三方向时间序列进行分解, 发现其不仅存在年周期和半年周期信号, 部分台站还存在更短或更长周期信号, 且垂向周期性比水平向更明显, 对应幅值更大。 经周期项改正后, 相比于原始N、 E、 U方向时间序列的平均WRMS(Weighted Root Mean Square error)分别降低了19.8%、 19.0%和29.9%, 表明该方法对周期项修正的有效性。

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。