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°。

通过对张渤断裂带山东东部地区温泉/地热井采样, 测试水样主量元素和氢氧同位素, 进行水文地球化学特征分析, 结果表明: ① 地热水化学类型主要有Ca-HCO₃、 Na-Cl、 Na-HCO₃、 Na-SO₄。 ② δD、 δ¹⁸O的测值范围分别为-39.90‰～-68.00‰和-5.00‰～-8.50‰, 均落在中国大气降水线和中国东部地区大气降水线下方附近, 说明地热水来源为大气降水。 计算得到研究区地热水最小循环深度为1183 m, 最大循环深度为4271 m, 补给高程大致变化范围为430.0~1366.6 m。 ③ γNa/γCl变化范围在0.509~38.37, 其中临朐揽翠湖、 磁山温泉变质系数相对较高, 表明受矿物溶滤作用较大。 ④ Na-K-Mg三角图表明地热水样大多为部分平衡水, 仅有高青县御泉汤温泉为平衡水。

非天然地震事件分类是地震监测业务部门的日常工作之一。 本研究主要针对地震、 爆炸和矿震的分类问题, 在地震波数据处理、 特征提取和人工智能综合分类的研究基础上, 基于Qt开发框架, 结合Python、 Matlab等多种编程语言, 开发了一个具有良好的可移植性和可扩展性、 具有自主知识产权的地震分类识别软件。 该软件可以部署在不同操作系统上, 由七个模块组成: 地震数据导入模块、 数据处理模块、 特征提取模块、 综合分类模块、 特征分析模块、 当量估算模块和结果分析模块。 软件集成了多种时频特征提取技术和人工智能分类方法, 形成了较为完整的地震类型判定流程。 软件内置的地震事件分类模型准确率高于90%, 适用范围较广, 已推广应用于多个地震监测部门, 并取得了较好的应用成果, 提高了对非天然地震的快速分析能力。

动态破裂在走滑断裂带上阶区附近的传播能力控制了地震破裂的可能规模, 而非均匀应力场对动态破裂的传播有显著影响。 在本研究中, 我们通过整合动态破裂模型和静态应力扰动模型, 构建了走滑断层上的非均匀应力场, 对走滑断层阶区附近前次动态破裂所产生的静态应力扰动对后续破裂传播行为的影响进行了二维动态破裂模型研究。 模拟结果表明, 当考虑到走滑断层上的地震复发行为时, 即使前序地震破裂传播被阶区所阻挡, 其所产生的静态应力扰动也可显著提升下次地震跨该阶区传播的能力。 另外, 不同的初始均匀应力使得动态破裂能够跨大致相同宽度的阶区传播。 较大的应力降或者较小的断层强度比(S)能够使得动态破裂在相对较宽的阶区上传播。 因此, 在研究走滑断裂带不同分段的级联破裂模式时, 需要考虑前序地震所造成的静态应力扰动影响。

针对2013年1月23日辽宁灯塔M_S5.1地震, 利用引潮力附加构造应力(Additional Tectonic Stress Caused By Tidal Force, ATSCTF)计算模型, 计算得到震中位置(41.5°N, 123.2°E)在地震前5周以及震后3周(2012年12月16日—2013年2月15日)的ATSCTF变化。 地震发生时, ATSCTF垂直方向分量处于高相位点附近, 显示引潮力对本次正断层走滑型地震具有诱发作用。 以ATSCTF变化周期的各低相位点时间(2012年12月19日、 2013年1月4日、 2013年1月18日、 2013年2月2日)数据分别为背景, 各周期期后数据分别与背景逐日相减, 计算研究区(36°N~46°N, 118°E~128°E)范围内, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)卫星射出长波辐射数据(Outgoing Long Wave Radiation, OLR)在各ATSCTF周期时段分布及其变化。 结果显示, 无震的ATSCTF变化的A、 B、 D周期, 震中附近OLR无变化; 发震的ATSCTF变化的C周期, 在空间上, 该地区震前OLR仅震中及其南侧区域发生了显著连续升高变化过程, 在时间上经历了初始微异常→异常加强→高峰→衰减→发震→平静的演化过程, 与岩石应力加载—破裂经历: 初始微动破裂→扩张破裂→应力闭锁→地震爆发→平静的力学演化过程中各阶段红外辐射特征一致; 显示引潮力对处于临界状态的活动断层具有诱发作用, 而OLR是地震构造应力应变过程辐射表征。

近年来, 红山台地磁观测数据中多次出现因车辆干扰而引起的异常变化, 对台站观测资料的完整率产生相当程度的影响。 在红山台实地开展车辆干扰影响实验的基础上, 本文重点分析了轻型卡车及其他不同类型车辆在公路行驶过程中对地磁观测数据的影响特征。 结果表明, 车辆对观测数据产生的干扰影响与其使用的材质密切相关, 车辆铁磁性材质的磁化率值越大, 影响的距离越远。 干扰的强度随着距离增大逐渐衰减, 轻型卡车在距离测点300 m处、 重型卡车在距离测点120 m处, 两者的干扰影响基本消失。 轻型卡车干扰幅度的理论值和实验值一致性较好, 重型卡车干扰幅度的理论值和实验值却相差很大。 这种差异可能还与不同类型车辆的构造、 大小、 体积和设计的差异有关。 结合观测数据各分量受车辆干扰所表现的形态, 初步判断车辆产生的干扰磁场总体呈现出磁轴与地面平行的偶极子磁场特征。 此外, 频谱分析表明, D和H分量均在车辆行驶时间段出现明显的谱峰, 车辆行驶速度越快频率越高。 此项工作可为今后识别地磁观测数据中的车辆干扰影响提供依据。

采用微水试验和固体潮汐反演两种方法计算了王3井、 宝坻新井、 宁河井不同时期渗透系数, 经对比分析发现, 两种方法计算含水层渗透系数所得结果在总体量级上是相当的, 并且变化趋势是一致的, 发育稳定、 连续性较好的含水层中的观测井, 二者计算结果更加接近。 微水试验估算的井含水层渗透系数主要反映了井孔周围局部含水层渗透能力在短时间内水流过程中的渗透性特征, 而固体潮汐反演估算的渗透系数则反映了在较长时间内较大范围含水层的平均渗透能力。 因而, 在观测井同震响应分析、 抽(注)水干扰等异常核实分析中, 使用微水试验估算的井含水层渗透系数更为合理, 而在分析区域应力场变化中使用固体潮汐反演估算的渗透系数则更合理。 本文分析了三口观测井水位和渗透性变化特征以及产生原因, 并进一步分析了王3井和宝坻新井水位对2021年5月22日青海玛多7.4级地震同震响应机理, 以及玛多地震对宁河井水位观测的影响机制, 发现应力积累、 抽/注水干扰、 地震波传播等因素均会对含水介质渗透性造成影响。 并且, 地震波传播过程对不同含水介质造成的影响不同, 而含水层岩性相同的不同观测井对同一地震的响应特征和机理也不相同。

以四川乡城地震观测温泉(乡城然乌温泉)为主要研究对象, 通过采集观测泉及周边其他出露温泉点的水样开展了水化学主要离子组分、 微量元素和氢氧同位素分析, 研究温泉水循环特征和成因模式。 结果表明, 该温泉水化学类型为Na-HCO₃, 是中温、 弱碱性、 低矿化度的温泉, 温泉水中含有B、 Li、 Ba等微量元素, 温泉水离子来源主要为水—岩作用过程中对围岩硅酸盐、 碳酸盐及石膏矿物的溶解; 氢氧同位素分析表明, 温泉补给来源主要为大气降水; 硅-焓模型估算观测泉的深部热储温度为275℃, 循环深度为5.3 km; 采用硅-焓方程法计算得冷热水混合比例为84%～86%。 乡城然乌温泉成因是山区大气降水入渗补给后, 经历深循环受到大地热流加热后, 沿乡城断裂带上升, 热水在上升过程中与浅部冷水相遇, 最终在河谷中出露形成中温温泉。 采用“多阶段定位法”对研究区M_L≥1.0地震进行重新定位, 结果表明, 乡城然乌温泉附近区域地震震源深度基本都位于温泉循环深度以下, 说明乡城然乌温泉水热活动对所在区域地震活动具有一定的控制作用。 乡城然乌温泉属于深循环温泉, 能够反映地壳深部活动信息, 适合于进一步开展地震前兆地球化学观测。

基于区域宽频带数字地震台网观测到的地震记录, 采用多点源地震矩张量反演方法对2023年甘肃积石山M_S6.2地震进行了地震矩张量反演研究。 结果显示, 该地震震源机制解的NE倾的节面(走向312°, 倾角48°, 滑动角76°)为发震断裂, 主体地震矩从震源向地表沿滑动矢量的方向(方位角236°, 倾伏角40.5°)释放, 主破裂持续时间约为5.8 s, 与此同时, 地震破裂区断层面上发生了次级的双侧破裂。

本文应用图像信息(PI)方法对2023年山东平原M_S5.5地震、 2021年江苏大丰海域M_S5.0地震和2020年河北古冶M_S5.1地震进行了回溯性预测研究。 以华北局部(32°N~42°N, 114°E~122°E)为研究区域, 在网格尺度分别为0.5°×0.5°和1.0°×1.0°且预测窗长为5 a的两组参数模型下, 获取2019—2027年逐年滑动的预测窗热点演化图像。 结果显示, 当网格尺度为1.0°×1.0°时, PI热点效果优于0.5°×0.5°网格, 且对平原地震和大丰海域地震的发震位置指示作用较好。 当时间窗长和归一化阈值绝对值同时增大, 个别窗口存在古冶地震的有效热点, 但未找到热点能同时覆盖3个地震震中所在网格的参数模型。 不同参数模型下的PI热点显示, 未来3~4 a郯庐断裂带渤海段存在发生M_S≥5.0地震的风险。 本文研究结果对于华北局部地区M_S≥5.0地震危险性分析具有一定的参考意义。

陇县—宝鸡断裂带的北段闭锁程度较强, 但关于其南段的闭锁性研究较少。 承压含水层的观测井被认为是灵敏的“体应变计”, 井水位的上升或下降变化往往能反映区域应力处于拉张或挤压状态。 陕西凤翔井位于陇县—宝鸡断裂的中南段。 基于对凤翔井水位在2013—2023年期间变化趋势的分析, 利用气压系数和M₂波潮汐因子等滑动拟合, 计算了不排水条件下, 该井含水层的孔隙度、 固体骨架的体积压缩系数和水的体积压缩系数。 通过该井水位变化量和含水层垂向应力变化量的关系式, 定量分析了该井周边地区构造应力场的时序特征。 结合区域内GNSS基线和面应变变化, 以及2013年以来的地震活动, 综合分析认为, 该区域的应力场变化分为两个阶段: ① 2013—2017年, 凤翔井水位下降, 垂向应力减弱, 处于拉张环境, 地震频次较低; ② 2017—2023年, 凤翔井水位趋于平稳, 垂向应力在零值上下波动, 拉张减弱并逐渐转变为应力积累增强阶段, 地震频次有所增加。 综合近十年凤翔井水位、 垂向应力、 GNSS基线和面应变以及地震活动性分析可知, 陇县—宝鸡断裂带中南段应力积累较弱, 形变量较小, 处于相对稳定的状态。

为了提高差动式电容传感器信号检测电路的测量精度, 本文提出了一种将增量总和调制技术和差动式电容传感器相结合, 做成一个新型信号检测系统的方法。 该信号检测方法将差动式电容传感器、 前置放大器和相敏检波电路放置在增量总和反馈环路内, 形成一个大的反馈环路。 本文通过推导该检测电路的系统传递函数, 分析该检测方法中利用增量总和调制技术的技术优点, 根据该方法设计一版电路板并进行试验。 研究结果表明, 本文提出的信号检测方法的输出数字量与中心极板偏离平衡位置的大小和方向具有很高的相关性, 对进一步提高差动式电容传感器检测电路的测量精度具有较好的促进作用。

天津宝坻地区地震观测井是京津冀地区的前兆敏感井, 但其水文地球化学特征研究程度比较薄弱。 本文选取宝坻断裂南北两侧的3个地震观测井, 分析离子组分浓度、 氢氧同位素组成、 二氧化硅及碳同位素含量, 开展水文地球化学特征研究。 结果表明: ① 宝坻断裂北部的宝坻新井及周边冷水井的水化学类型以Na-SO₄·HCO₃型为主, 宝坻断裂南部的王3井、 王4井及周边地热井的水化学类型以Na-HCO₃型为主。 ② 地下水来源皆为大气降水, 补给区为北部燕山山地。 宝坻断裂两侧的冷水和地热水位于未成熟水区, 表明两者在向上运移过程中皆受到浅表冷水的混合作用。 断裂南侧的地热水循环深度明显高于北侧冷水, 且地热水Cl^-具有深部来源成因。 ③ 冷水和地热水的无机碳同位素表现出分区特征, 断裂北侧冷水中碳酸盐矿物不饱和, 断裂南侧地热水的碳来源为补给区碳酸盐矿物的淋滤作用及碳酸盐岩含水层的溶解作用。 ④ 宝坻断裂两侧冷水和地热水的补给区虽然同为北部燕山山地, 但由于观测井所在地水文地质条件、 循环路径、 循环深度等差异, 以及宝坻断裂对两侧地下水水文地球化学演化的控制作用, 形成了断裂两侧不同类型的地下水。 本文研究结果丰富了京津冀地区地球化学背景场数据, 为分析区域地下流体地球化学特征提供了科学依据。

安徽霍山地震窗作为地震预测效能评价较好的指标(R>R₀, R=0.26, R₀=0.204), 对安徽及邻区震情形势研判具有重要作用。 历史震例总结显示, 当霍山地震窗3个月内M_L≥1.0地震累计频次超过40次时, 出现开窗异常, 该异常对未来一年内地震窗中心点周边100 km范围内的M_S3.5地震、 250 km范围内的M_S4.0地震、 500 km范围内的M_S5.0地震、 500 km以外的M_S6.0及以上地震具有预测意义。 自1970年以来, 使用该指标漏报地震7次, 其中, 在2018年河南固始M_S3.6地震与2019年湖北应城M_S4.9地震发震前, 霍山地震窗区域内小震活动增强, 并且3个月内M_L≥1.0地震累计频次接近异常阈值。 霍山地震窗区域内小震密集, 可能存在小震波形相互交叠干扰而无法被识别的情况。 本研究利用匹配定位(M&L)法对2017年4月与2019年4—9月霍山地震窗区域的小震进行检测, 以获取更为完整的地震目录, 并重新分析了霍山地震窗的预报效能。 研究结果表明, 基于小震检测后更为完整的地震目录, 霍山地震窗开窗异常未漏报2018年河南固始M_S3.6地震与2019年湖北应城M_S4.9地震, 计算得到R>R₀(R=0.30, R₀=0.196), 该项异常对应地震优势发震时间为开窗后9个月内。 本研究说明M&L法在霍山地震窗小震检测中具有实用性, 可在后续霍山地震窗跟踪中作为一种常规的处理方法, 以期获取更为完整的小震目录, 为震情跟踪研判提供数据支撑。

本文基于区域数字地震台网波形数据, 在三维空间内利用gCAP反演方法获得2020年3月30日和林格尔M_L4.5地震矩心的空间精细位置为40.131°N, 111.922°E, 深度为13 km。 最佳震源机制解节面Ⅰ为走向279°, 倾角41°, 滑动角-27°; 节面Ⅱ为走向30°, 倾角72°, 滑动角-127°; 矩震级M_W3.98。 采用双差定位法对主震和余震序列进行重定位, 获得19个地震事件的重定位结果。 研究表明, 主震震源参数为40.136°N, 111.858°E, 震源深度为11.718 km; 余震序列沿NW—SE方向双向扩展, 地下破裂长度约为4.6 km; 深度剖面显示, 主震位于余震区中部, 主破裂同时向上和向下扩展, 深度分布范围为4～17 km。 利用Hypocenter-Centroid方法对地震发震断层进行快速判断, 20组测定结果均显示NW走向的节面Ⅰ为发震断层面。 综合震源区地质构造、 余震序列分布、 区域构造应力场及三维地壳结构等研究结果, 推断和林格尔M_L4.5地震的发震断层是一条沿NW向延伸的隐伏断裂。 本次地震是一次左旋走滑、 带正断分量的事件。 地震发生于地壳内波速高低转换的过渡区, 位于偏高速体一侧。 综合分析认为, 流体物质的涌入是引发2020年和林格尔M_L4.5地震的关键因素, 而复杂的断层结构不仅为流体运移提供了通道, 且控制着地震的发生及地震序列的空间展布。

温泉水文地球化学方法已经广泛应用于地震短临前兆的研究中。 红莫温泉位于安宁河断裂带南段, 该温泉水样的常量元素分析结果表明, 红莫温泉水的化学类型主要为Na-HCO₃型; 氢氧同位素分析显示地下水的现代补给主要来自大气降水, 补给高程约为407～619 m; 微量元素分析表明温泉水在循环过程中与围岩发生了低程度的水—岩反应。 据SiO₂温标计算, 其热储温度为63.7 ℃, 循环深度在2.52 km。 研究红莫温泉水文地球化学特征变化与地震的关系发现, 温泉水的Cl^-、 Na⁺、 SO^2-₄和δD在2020年巧家5.0级地震、 2022年宁蒗5.5级地震、 2022年芦山6.1级地震和2024年鲁甸4.9级地震前后有不同程度的异常反应。 因此, 红莫温泉是理想的温泉水文地球化学地震短临监测点。

2023年2月6日, 土耳其发生的两次7.8级地震引起了新疆乌鲁木齐地区新04井、 新10井和新11井的同震响应, 但同震变化形态各有不同。 本文对比分析了这三口观测井水位的同震响应特征, 探讨了地震引起的井水位同震响应机理。 结果显示, 本研究中的三口观测井水位的同震响应类型有振荡、 同震下降和同震上升三种。 其中, 新10井表现为振荡, 而新04井和新11井则分别表现为同震下降和上升, 表明井水位同震变化机理的复杂性。 两次地震在同一观测井的同震响应形态一致, 不同观测井水位同震变化与井孔所在位置的渗透性结构改变有关。

乌鲁木齐04泉水中溶解气H₂和阿克苏断层土壤气H₂监测点均属新疆地震监测预报评估A类。 本文以二者为研究对象, 分析不同赋存形式H₂浓度的动态变化特征; 利用R值评分方法和Molchan图表法对H₂浓度进行映震效能检验, 并提取异常指标; 探讨和分析不同赋存形式H₂的映震机理。 结论如下: 乌鲁木齐04泉水中溶解气H₂浓度受气象因素影响较小, 而阿克苏断层土壤气H₂浓度受气压和气温双重影响, 其中以气温影响为主。 R值评分方法和Molchan图表法检验显示, 两个监测点均具有较好的短期预测效能。 H₂浓度测项具有较好的短临预测效能, 这得益于H₂的物理化学性质稳定且迁移速度极快。

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。

利用区域水文地质资料、 水温梯度测试结果、 区域地下水开采和降水等数据, 分析了影响内蒙古通辽地震观测井水位和温度多年与年际变化的因素。 在此基础上, 构建了水动力地质模型, 探讨了该井水位和水温准同步变化的机理。 结果表明, 区域地下水开采和降雨是影响该井水位和温度准同步变化的主要因素, 冷水渗透理论可以很好地解释该井水位和水温的准同步变化。

AlphaGUARD测氡仪被广泛用作氡标准仪器开展量值传递。 本文通过标准氡室以及循环氡源验证AlphaGUARD测氡仪在低量程的准确性、 高量程的一致性, 并建立一定浓度范围(0.6~142.4 Bq·L^-1)内的量值传递线性关系。 为保证量值传递的可靠性, 基于溯源到参考标准的氡标准仪器, 将量值传递到循环氡源, 作者分别开展以循环氡源以及标准仪器和一定浓度的水样(>5 Bq·L^-1)作为参考标准的量值传递实验。 本研究针对地下流体氡观测网内近年应用的4种新型测氡仪, 制定应用氡标准仪器进行量值传递的7种技术方案, 并在全国40多个氡观测站应用, 其中有12个连续观测站应用2年, 结果表明, 校准系数相对偏差均小于5%, 氡量值传递技术方案是可行的, 可满足现有氡观测的校准需求。 此外, 作者还开展了传递方案的不确定度评价实验, 以DDL型测氡仪为例, 其最小不确定度可达5.5%(包含因子k=2)。 本研究建立的新型测氡仪氡计量标准器量值传递技术方案, 该方案科学可行, 应用方案可有效保证新型测氡仪测值的稳定可靠。

为了促进地震预测和揭示地震成因奥秘, 依据地壳结构、 地震地质、 地球物理、 地热流体地球化学资料和地震序列发生的时空特征, 综合研究了2023年2月6日土耳其南部7.8级双震的成因。 2023年2月6—17日土耳其南部发生7.8级双震, 伴随了几十次M≥5.0强余震和数千次M<5.0的余震。 地震震源深度分布范围为5~22 km, 在大约500 km×300 km的范围内震中分布形成一条NE向、 宽约40 km、 长约300 km和另一条近EW向、 宽约50 km、 长约240 km的震中分布密集带。 研究区下存在地壳内的低速高导层, 大地热流密度高值异常, 布格重力负异常、 航磁异常以及深大断裂带, 表明该区岩石圈内存在地幔流体聚集、 形成超高压流体的条件。 地幔流体局部聚集形成超高压流体的过程可视为孕震过程。 2023年2月6—17日不同时段的地震震源空间分布的阶段性集中和深度变化表明, 地幔高能密流体的持续供给或者供给量增大形成了孕震体。 当孕震体内流体压力大于围岩束缚强度(围岩抗压强度+静水压力)时发生流体隐爆, 产生地震。 流体通过运移—聚集—爆炸—运移—聚集—爆炸……的循环方式运移, 同时产生7.8级双震及其余震。 这从能量来源和产生地震波的角度较合理地解释了在有限的范围内非连续、 非弹性地体中连续产生7.8级双震和M≥4.0余震的现象。

为提高监测井水位映震效果的判别准确度并提升预测效能, 本文运用不同方法对雅安地区两条断裂附近的6口监测井水位的映震效果开展了对比判别研究。 首先, 使用差分法对监测井水位数据进行处理和分析。 然后, 将水位数据与区域地震活动性的两种参数(能级和最大震级)相结合, 分析区域地震活动性与水位波动的关系。 接着, 在时域和频域两个层面对该组合序列进行分析处理。 最后, 采用Molchan图表法检验5种方法的预测效能, 并选出最佳处理方法及断裂附近预测效能最优的监测井。 结果表明: 水位与地震活动性参数结合处理相比单独使用水位差分法具有优势, 前者能够准确排除地震活动性对水位异常的干扰。 6口监测井的最优预测方法各不相同, 最优预测天数均在60 d内。 通过比较监测井水位对地震的预测效能检验结果, 确定了两条断裂区域预测效能最优的监测井。 虽然水位与地震活动性两种参数结合处理并不适用于所有监测井, 但该方法能够体现水位受地震活动性影响的程度。

温泉与构造和地震密切相关, 温泉地球化学可用于构造研究和地震预测, 但关于如何选择温泉连续观测点的研究则较少报道。 本文通过对2020年9月—2023年9月福建全区温泉与中国台湾地震的相关性分析, 总结了温泉观测网点选择及映震灵敏组分判定的方法。 据此构建了流体地球化学观测网并应用于预测实践, 还在2022年9月18日中国台湾M_L6.8地震中得到验证。 方法的核心是应用温泉逸出气的氦、 氖、 碳同位素, 探寻具有深部循环、 携带丰富深部信息的温泉观测点。 这些温泉点的突出特点是温泉气中幔源同位素示踪流体的贡献大, 具体表现为幔源氦占比和δ13C_CO2均超区域均值、 δ13C_CO2测值明显偏离其与CO₂体积百分比的拟合线, 且这些温泉点大多位于断裂带交会处, 断裂多深切到莫霍面。 研究团队在这些温泉点采集水样进行水化学主量离子连续观测, 并在具丰富逸出气的南埕自冒泉开展气体流速连续观测。 通过阈值分析法将观测结果与中国台湾区域6级以上地震进行相关性分析, 统计各观测点及各测项的映震能力, 并应用R值评估法进行预报效能评估。 评估结果排名靠前且映震效能高者可最终选定为潜在的有效流体地球化学地震监测点。 研究结果可为地震行业勘选温泉地球化学监测站场址和有效的地震前兆观测项目提供参考指标、 实操方法及实例借鉴。

电离层异常是地震短临预报过程的重要参考, 目前已经积累了丰富的研究成果。 与地震电离层异常形成机制相关的LAI耦合模型也得到了发展, 其中声重波途径受到了广泛关注。 本研究基于中国大陆构造环境监测网络(CMONOC)GNSS观测站提取到的北斗导航卫星系统(BDS)电离层总电子含量(TEC)数据, 通过小波变换等分析方法, 对2023年12月18日甘肃积石山M_W6.0地震前14 h至震后2 h内TEC扰动的频谱特征和时空变化进行了探究, 并与背景扰动信号和外源信号进行了对比。 结果表明, 临震前声重波扰动信号主要表现为向外辐散的弧状结构, 反向定位结果表明该扰动弧源点接近震源位置。 该扰动信号同时还受到了MSTIDs背景信号的载波作用和两个外源信号的干扰。 最后, 讨论了地表声重波信号的激发起源机制, 指出地震孕育过程与声重波的联系仍需进一步验证和探究。

本研究计算了2019年1月—2023年12月川滇地区8071个中小地震的震源参数, 对2021年5月21日漾濞M_S6.4地震、 2022年9月5日泸定M_S6.8地震震源区及重点观测区域(龙门山断裂带、 红河断裂带南段与小江断裂带交会区域)进行了应力降的时间、 空间变化趋势分析。 根据应力降变化趋势, 本研究认为2021年漾濞M_S6.4地震震源区观测到了显著的应力降前兆变化信息, 地震发生前1年起应力降即显著上升。 2022年泸定M_S6.8地震在主震后短期内发生了应力降快速上升—下降的变化, 并且目前应力降没有明显的回升趋势。 川滇菱形块体南端红河断裂带与小江断裂带交会区域应力降值较高, 龙门山断裂带东北段应力降出现相对高值, 未来强震危险性值得关注。 因此, 应对这两个地区的应力降变化进行持续观测。

本文统计分析了四川流体台网对2022年四川芦山M_S6.1、 马尔康M_S6.0、 泸定M_S6.8三次大地震的水位同震响应特征。 研究结果显示, 三次大地震引起了四川大范围内不同程度的水位同震响应。 三次大地震引起的水位同震响应幅度受震级影响显著, 受井震距影响并不显著。 大区域范围内的水位同震响应幅度受含水层岩性、 地质构造、 井孔条件等影响。 水位同震响应类型主要受井震距影响, 与井孔深度关系不大。 川20井、 川49井和川50井在2022年泸定M_S6.8地震中水位同震响应幅度差异较大的原因可能是井孔承压性不同。 受含水层岩性、 所处断裂带位置和井孔承压性影响, 位于同一断裂带且距离较近的川46井、 川47井和川48井在这三次大地震中的水位同震响应幅度存在差异。 在2022年芦山M_S6.1地震中, 川46井与川47井的水位同震响应类型不同, 这可能与井孔水位受动态应力与静态应力的主要控制作用不同有关。 水位同震响应的统计和分析结果受仪器采样率影响, 使用分钟值水位数据分析得到的水位同震响应结果可能不够准确, 秒钟值水位数据可以为水位同震响应特征及机理的精细研究提供更丰富准确的水震波数据。

为明确雅安市雨城区地面形变时序变化特征及其成因, 本文基于2019年1月至2021年12月36景Sentinel-1A卫星数据, 采用PS-InSAR技术开展雅安市雨城区地面形变监测, 利用同期GNSS观测数据进行精度评定, 并结合地质构造、 降水量、 地下资源开采、 地震活动等因素, 分析了研究区形变特征及成因机制。 研究结果表明, PS-InSAR监测结果与GNSS监测结果均方根误差RMSE为3.97 mm, 研究区内平均形变速率在-28.00~30.12 mm/a, 受地质构造控制的影响, 断层两侧沉降速率具有明显差异, 沉降速率差值最大可达25.68 mm/a。 在同一构造控制情况下, 沉降速率与人类活动有一定对应关系, 矿产资源开采、 工程施工、 交通运输以及密集高层建筑物均会加速地面沉降, 降雨引起的地下水水位季节性变化对地面沉降有季节性的影响, 以2019年降水量与沉降量研究为例, 显示夏季沉降量最小达-0.14 mm。

查明火山气体释放的规模及空间分布特征, 对火山监测与喷发预测、 评估地质源温室气体释放及气候环境变化等具有重要意义。 本文采用密闭气室法观测土壤气浓度, 计算了长白山天池火山区CO₂和CH₄气体释放通量, 结合高光谱气体CO和CO₂分析了火山区不同区域气体释放特征及影响因素。 结果表明: ①长白山天池火山区土壤CO₂通量范围为0.16～1051.39 g·m^-2·d^-1; CH₄通量值范围为-0.05～4.68 g·m^-2·d^-1。 长白山天池火山区气体释放在空间上呈环带状分布特征, 火山口周缘气体释放较弱, 在聚龙温泉群、 锦江温泉群和锥体海拔1800～2200 m范围内气体释放最为强烈。 ② 长白山天池火山含碳气体释放在地表和高光谱卫星观测的时间和空间上都有一定的相关性, 火山口上方气体释放最弱。 ③ 长白山天池火山含碳气体排放的空间差异可能受到火山口特殊条件、 断裂构造、 温泉地热储和岩浆作用的控制。

本文利用从日本Hi-net地震台网和IRIS分别收集的地震连续波形资料, 采用背景噪声互相关移动窗互谱法分别测量了2014年9月27日日本御岳山火山和2018年5月4日美国夏威夷基拉韦厄火山喷发前后大约一年的相对波速变化。 御岳山火山区在0.4～0.8 Hz频带下的测量结果表明, 火山喷发前约10天内平均相对波速降低了0.1%, 喷发后又开始缓慢回升; 基拉韦厄火山区在0.5～1.0 Hz频带下的测量结果显示, 该火山在大规模喷发前10天内平均地震波速降低幅度达0.5%, 直到8月4日火山喷发结束后, 平均相对波速才开始逐渐回升。 结合两座火山区的地倾斜、 GPS及震源机制解结果, 表明本研究检测到的火山喷发前后相对波速的降低及回升的过程, 是对火山区浅部岩浆膨胀及收缩过程的响应。

2023年12月18日, 甘肃积石山发生了6.2级地震, 震中300 km范围内有9个地电阻率固定观测站。 本研究梳理了震前2～4年地电阻率观测资料, 在扣除年变化和趋势变化基础上, 分析震前异常变化情况。 震前临夏、 定西和通渭的地电阻率值均呈现趋势性下降和年变幅减小的形态, 下降幅度分别为4.9% (距震中44 km)、 1.2% (距震中164 km)和0.6% (距震中232 km), 且地震均发生在下降回转时段内。 异常形态与大量震例统计结果一致, 且距离震中越近, 异常变化幅度越大。 表明这3个台站的地电阻率变化与此次积石山6.2级地震的孕育存在关联。 研究还发现, 距离震中219 km的金银滩地震观测台没有明显震前异常现象, 后续将结合台站实际电性结构和断层分布进一步分析。

辽宁盘一井地下流体自1973年开始观测以来, 发展至今不仅流体观测手段逐渐丰富, 积累了大量观测资料, 并在多次地震前出现明显异常, 为地震监测预报提供了重要借鉴, 本文对辽宁盘一井地下流体异常特征、 预测方法及异常成因进行了研究。 对盘一井不同测项的震前异常特征及预测方法分析结果表明, 水氡以趋势性和临震异常为主, 氢气以短临异常为主, 使用阈值法、 差分分析法及临界慢化法识别异常效果较好; 氯离子以短临异常为主, 使用原始曲线分析方法提取异常效果较好。 盘一井水氡异常成因分析表明, 盘一井各测项浓度异常与测点周边地震活动强弱、 区域应力场变化等存在紧密关系。 在压应力状态下, 该井氡浓度异常往往表现为高值异常; 在张性应力状态下, 该井氡浓度异常往往呈“V”字形态变化。

利用GAMIT/GLOBK软件处理中国构造环境监测网络GPS连续站观测数据, 获得GPS连续站观测到的2011—2015年共14次M_W6.0以上地震的同震水平位移场, 结合震源区构造背景、 震源机制解等, 对同震位移场的空间分布特征进行分析研究。 结果表明, 震级越大、 震源越浅、 震中距越近, GPS连续站观测到的同震位移越显著。 对于浅源地震, M_W6.0～6.5地震可观测到同震形变的范围在50 km以内, M_W6.5～7.0地震的同震形变在100 km以内, M_W7.0以上地震可观测到的同震形变则超过200 km。

川滇地区地处青藏高原东南缘, 近年来强震活动频繁, 该地区的强震活动研究一直备受关注。 本文利用速率—状态摩擦准则和区域地震目录, 计算并得到了川滇地区1976—2019年发生的8次M_W≥6.5强震产生的库仑应力扰动所导致的M_S≥5.0地震活动率空间分布。 结果表明, 2020—2023年间实际发生的M_S≥5.0地震大多数发生在计算得到的地震活动率高值区。 川滇地区的地震活动受到强震引起的应力扰动与不同区域孕震环境的共同影响。 强震应力扰动场对后续地震活动的影响主要集中在震源区附近, 而部分区域较高的地震活动率则与当地较高的背景地震活动有关。 川滇地区M_S≥5.0地震活动率较高的地区位于龙门山断裂南北端、 丽江—小金河断裂、 瑞丽—龙陵断裂、 澜沧江断裂以及长宁地区等。 本文研究结果为川滇地区中强地震的时空分布特征提供了新的认识, 并为区域地震危险性评估提供了参考。

温泉水因具有循环深度深、 升流速度快且受人为影响小等特征, 其化学与同位素组成携带深部地质环境变化的信息, 正在成为地震前兆观测热点。 本文基于国内外相关文献, 强调了温泉水观测在强震活跃的青藏高原、 新疆等自然条件艰苦, 人口稀疏地区的地震预测优越性; 总结了温泉水化学与同位素组成的地震前兆异常特征及响应机理; 提出了识别地震孕育发生过程中温泉中的水及溶质来源变化情况, 因为水文地球化学作用过程及地震异常信号是回答温泉水如何产生地震响应的关键问题; 认识到基于大数据分析与机器学习的地震预测研究可以在温泉水化学与同位素监测数据的分析中发挥重要作用; 展望了青藏高原东缘是深入研究温泉水文化学对地震异常响应机制的优选研究区。 本文旨在推进温泉水观测在地震监测、 预测领域的发展, 为提高防震减灾能力奠定基础。

地震学和InSAR观测反演的2017年九寨沟M_S7.0地震震源机制以走滑运动为主, 但近场GPS观测的同震位移显示在发震断层北段存在显著的倾滑特征。 鉴于此, 本文融合GPS和InSAR观测数据, 获取此次地震丰富的地表同震形变, 基于贝叶斯反演发震断层的几何模型, 对比分析仅GPS、 仅InSAR和融合GPS/InSAR三种数据源反演的同震滑动分布的差异性特征, 从而给出此次地震的最优滑动分布模型。 结果显示, 最优模型发震断层走向150°, 倾角56°, 最大滑动量约1.3 m, 位于地下深度5.3 km处, 矩震级M_W6.5, 特别是加入近场GPS同震位移后, 结果显示发震断层除左旋走滑之外, 在其北段还存在倾滑分量。 根据震中区域虎牙断裂和塔藏断裂等主要活动断裂的空间分布, 本文推测发震断层北段的倾滑性质可能是为了维持塔藏断裂和虎牙断裂交会区域的运动平衡所产生。

震源参数是描述地震发生主要物理过程的模型表征变量, 速度模型是真实地下结构的一种近似参数表征, 两者以强弱不同的耦合方式控制各种震相的记录波形。 对大量区域地震进行波形拟合源参数反演的过往研究多基于低计算消耗的一维速度模型建模地震图, 且缺乏系统定量的速度模型差异影响震源机制解反演结果的绝对误差评估。 本研究以龙门山断裂带为例, 将基于波形成像得到的高分辨率三维速度模型通过高精度三维谱元法正演合成汶川强震后212个代表性区域地震(M_S3.5~5.7)的三分量宽频带波形记录, 并基于此采用多个代表性本地一维速度模型进行震源参数CAP波形反演测试。 通过对不同一维模型CAP反演得到的震源参数误差进行统计分析, 系统评估一维速度模型准确度对源参数波形反演结果精确度的影响。 本文在P波(0.01~0.18 Hz) 和S波(0.03~0.10 Hz) 滤波参数下得到的四组一维速度模型CAP反演机制解都较为可靠, 与预设机制解误差Kagan角小于30°的事件数都在97%以上。 但CAP反演深度误差却明显依赖于速度模型, 发现不精确的浅层结构会严重影响事件反演深度。 在未知速度模型准确度的情况下, CAP反演结果的归一化互相关系数NCC可以作为准确反演源深度的关键指标。 本文提出的速度模型准确度评估方法和思路可以拓展到其他复杂构造区和不同一维速度模型的震源参数波形反演研究中。

针对传统建筑物抗震评估耗时耗力、 难以大范围展开的问题, 本文提出了一种基于U-Net++的建筑物抗震能力评价模型。 该模型以U-Net++为骨干网络, 集成了多种信息源, 包括高分辨率遥感影像、 建筑物建造年代、 高度、 用途和结构类型。 以四川省雅安市雨城区为研究区, 设计了17个对比实验探究不同特征对建筑物抗震能力的影响程度, 为广域地震灾害风险精细化评估提供了有力的技术支撑。

简要回顾了强震临震微波动研究的科学问题、 分析思路、 主要特征和多年实时震情跟踪实践结果, 总结了临震微波动主要特征, 表现为: ① 优势频率为11～16 Hz, 频谱形态较为整齐; ② 可能出现在震前2～24 d, 可以被震中距70 km半径范围内的台站记录到; ③ 具有重现性, 在多次强震前出现; ④ 可能与震级有关, 震级越大, 震前出现临震微波动的可能性越大。 介绍了2021年云南漾濞6.4级地震和2021年青海玛多7.4级地震余震活动阶段观测到临震微波动的新结果, 做出了强震临震微波动可能来自于震源区或地震破裂带的推测。