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。

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。

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。

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。

2021年8月26日酒泉阿克塞县发生M_S5.5地震， 基于距震中500 km范围内6个地电场观测站2020—2021年的观测资料， 利用大地电场岩体裂隙水（电荷）渗流（移动）模型， 计算了地电场观测站优势方位角， 结合震源机制以及安西站定点形变观测资料， 分析获知： ① 震前山丹、 高台、 白水河3个观测站的优势方位角出现异常变化， 异常开始时间集中在2021年5月， 表现出一定的同步性； 瓜州、 都兰、 嘉峪关3个观测站优势方位角无明显异常变化。 ② 安西站伸缩仪、 垂直摆与相距约12 km的瓜州站地电场， 其日均值数据在2021年4—7月出现近乎同步的趋势转变、 加速、 跃变等异常变化现象， 显示出不同物理参数间具有关联性。 应用地电场与定点形变观测数据， 通过综合分析、 相互印证， 判断区域应力状态变化， 为探索不同物理参数异常演化在数据可靠性分析、 地震预测中的应用等提供了思路。

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。

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。

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。

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。

选取2012—2022年青藏高原东北缘山丹等7个观测台地磁垂直(Z)分量数据, 基于2021年5月22日青海玛多M_S7.4地震等4个地震事件, 利用重标极差法(R/S, Rescaled Range Analysis)与最小二乘法(LSM, Least Square Method)计算地磁Z分量赫斯特指数(Hurst Exponent, H)值, 分析H值的时序变化与地震活动关系。 结果表明: ① 7个观测台地磁Z分量11年时间序列H值的分布范围均为0.5<H<1.0, 具有长程相关性与持久性, 可对未来趋势做出预测。 ② 7个观测台的地磁Z分量H值在4个地震事件前1～3个月迅速下降, 直至H<0.5, 背离地磁场正常(0.5<H<1.0)变化规律, 出现震磁异常现象。 震级越大、 震中距越小, 震磁效应越明显。 ③ H值的反持续性可能与青藏高原东北缘壳-幔深部物质流的运移有关。 青藏高原二级块体(如松潘—甘孜地块)深部热流的上涌和侧向迁移导致地壳内部应力场改变, 从而引起地磁场扰动, 进而出现H值异常。 基于赫斯特指数的数据分析, 进一步补充震例研究, 捕捉与解译震磁异常, 研究地磁时序变化与地震活动对应关系, 为探索青藏高原东北缘块体内部及边缘的震磁机制提供参考。

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。

东昆仑断裂带是青藏高原内部的主要巨型左旋走滑断裂。 了解该断裂带的活动速率对于理解青藏高原的隆升演化和大陆构造变形过程至关重要。 近年来, 多学科的研究成果揭示了东昆仑断裂带活动速率时空变化特征的阶段性认识。 本文综述了东昆仑断裂带的几何分段、 深部结构和在数十年至数十万年时间尺度下的活动速率研究进展, 并探讨了未来的研究方向。 东昆仑断裂带呈现典型的走滑断裂几何结构, 自西向东形态逐渐变得复杂, 呈现出“马尾状”的构造形态。 通过遥感、 地质调查、 古地震和大地测量等方法, 研究者测量了东昆仑断裂带的水平和垂直活动速率。 研究结果显示, 水平活动速率自西向东总体减小。 以阿尼玛卿山(99°E~100°E)为界, 西部地区的水平活动速率基本稳定在10~12 mm/a, 变化不大; 东部地区的水平活动速率范围为1~12 mm/a, 不大于西部, 但该速率值存在较大争议。 垂直运动速率则呈现出相反的趋势, 西部约为水平活动速率的10%, 而东部逐步增加。 这表明西部的水平变形仍有部分在东部转换为垂向隆升。 在地貌位错量和大地测量数据相似的情况下, 活动速率的差异可能与位错量相应的起始年龄差异、 震后黏弹性松弛效应、 次级断裂和巴颜喀拉块体内部断裂、 岷山隆起等因素有关。 目前, 东昆仑断裂带的水平运动已有深入研究, 未来可以尝试补充其垂直运动的研究, 利用水平和垂直速率之比的变化来探讨水平走滑和垂向隆升变形的转变过程。 不同学科对于东昆仑断裂带的活动速率有不同的认识, 这是由于该断裂带具有复杂的几何结构, 并且不同学科的研究方法在时空尺度上也存在差异。 因此, 在综合分析多学科数据时, 需要考虑这些差异对结果解释的影响, 并尽可能采用相同或相近时间尺度下的数据进行对比。

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。

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。

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。

使用区域台网资料, 采用CAP方法反演了2023年12月18日甘肃省积石山6.2级地震的震源机制解, 结果显示, 该地震为逆冲型地震, 与GCMT、 GFZ和USGS的震源机制解基本一致。 震源机制解节面Ⅱ的走向与积石山东缘断裂大致相同。

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。

本文使用结合波形互相关技术的双差定位方法, 对2023年甘肃积石山6.2级地震序列(截至2023年12月22日24时)进行了重定位。 结果显示, 主震震中位于临夏州积石山县(35.745°N, 102.827°E), 震源深度约为12.5 km。 余震序列呈现出NW和NNW两个展布方向。 其中主震西侧的余震条带呈NW向展布, 深度方向上向NE方向倾斜。 重定位结果显示了该地区具有复杂的构造背景和发震机制。

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。

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。

精确测量绝对重力仪参考棱镜的振动信号并将其用于补偿绝对重力测量值是提高绝对重力仪测量精度的一种解决方案。 对此, 本文介绍了参考棱镜振动测量的原理, 设计了参考棱镜振动加速度测量装置, 推导参考棱镜振动测量装置的传递函数。 研究表明, 可以将测量装置等效为加速度计, 通过成熟的加速度计测量方法, 可获得等效的加速度计传递函数参数, 从而得到测量装置输出电压对参考棱镜振动加速度的传递函数, 该函数能够解算出参考棱镜的振动加速度, 以补偿绝对重力测量值。 在实验室测得的数据与理论数据相符的基础上, 通过在北京国家地球观象台做垂直振动摆的振动实验得出, 实验曲线与理论模型公式刻画的幅频特性曲线重合, 验证了参考棱镜振动测量装置在实际中使用的可靠性。

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。

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。

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。

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。

为进一步验证和完善使用频带变窄且向低频段偏移特征识别前震的判定依据, 本文基于青海、 甘肃等区域数字化测震台网记录的波形数据, 对比分析2021年玛多7.4级地震前148 d发生的2020年12月24日青海玛多4.2级地震与2010年4月14日玉树7.1级地震前的4.7 级地震快速傅里叶变换的频谱特征。 结果显示, 玛多4.2级地震频谱的频段较宽, 优势频段为0~5.0 Hz, 玉树4.7级地震频谱的频带变窄且向低频端偏移的特征较为显著, 优势频段为0~1.5 Hz。 对比分析认为, “频带变窄且向低频偏移”现象对识别直接前震有较好的效果, 需重点关注中小地震出现频谱偏移后短期内(1~3个月)震源区附近强震发生的可能性。

在地震孕育与发生过程中, 地电场不同频率出现异常现象已有相关报道, 而地电场不同频率成分与地震震级的相关性统计特征仍不清晰。 本文拟利用小波变换方法, 将中国甘肃平凉、 新疆和田和乌什地电场观测台站12年的数据分解成不同周期成分, 如24 h、 12 h、 8 h和6 h等, 再利用滑动相关性方法分析各成分与台站周围一定震中距范围内地震事件震级之间的相关性统计特征。 结果表明, 地电场高频成分(4 h和6 h等)与两个等效震级序列的地震事件均出现相关性异常现象, 但低频成分(24 h和12 h)仅与较大震级序列的地震事件出现相关性异常现象; 从时间上来看, 相关性异常现象一般在震前55 d、 20 d及10 d左右出现, 地电场频率与地震震级之间的这种相关性可能是孕震断层与潮汐作用之间的耦合作用所致; 当地电场测道方向与断层走向一致时, 该测道更容易观测到地震异常, 这可能是研究区域构造断裂所导致的地电场选择性特征的具体体现; 此外, 各台站相关性异常出现的时间不尽相同, 可能与研究区域的地质构造以及地球动力学环境有一定关联。

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。

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。

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。

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。

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。

作为中国地震科学实验场建设的重要部分之一, 深井地震综合观测系统建设项目在安宁河—则木河断裂带附近建成了一个深井地震观测实验系统, 共建成10个井深300 m和2个井深1000 m综合地震观测井, 其中包含了地震波观测和应变观测, 通过将甚宽频带地震仪观测与四分量钻孔应变仪集成, 形成地震与应变共点观测。 应变仪与地震仪的采样率均设计为100 Hz, 有利于获得高质量的远震、 区域地震和近场微震的地震波和应变地震波观测数据。 基于最早建成的地震综合观测深井之一拖乌300 m深井数据, 尝试采用地震波和应变地震波的振幅信息, 基于共点相速度估计理论, 获取了20~125 s周期范围内观测井局部的Rayleigh波相速度频散曲线。

震相到时拾取是地震学的一个基础问题, 本文针对该问题发展了地震P波到时自动拾取的LSTM神经网络方法。 该方法将到时问题转化成到时标签化后的概率问题, 建立了一个4层网络模型, 利用朝鲜核爆地震垂向数据进行了模型的训练, 成功对后续核爆地震P波到时做出准确的拾取, 且该方法对一定信噪比的数据仍具有一定适应性。 通过对添加不同程度噪声的随机截取的输入数据进行可靠性分析, 结果表明需要输入P波之后10 s以上的波形才能有稳定的拾取结果。 该方法作为一种人工智能的方法, 为波形到时自动拾取提供了新的方法。

强震孕震阶段, 构造板块及断裂带内部发生的地球物理、 地球化学变化可通过介质的传播到达地表及大气层, 并最终以电磁波的形式被卫星传感器所接收。 近30年来, 人们利用卫星观测数据提取并分析了许多陆地地震前的地球物理和地球化学场异常信息, 但对海洋地震前的异常现象研究较少。 文章结合CiteSpace可视化分析法, 通过全面梳理国内外文献对海洋地震异常的观测结果, 对与海洋及近海地震相关的不同参量变化特征及海-气耦合关系进行了总结, 探讨了现阶段制约遥感技术在海洋/近海地震研究领域应用成效的关键问题, 最后结合目前研究中存在的问题与挑战, 对海洋地震异常遥感监测领域的发展趋势进行了展望, 为构建包括海洋在内的地震多圈层耦合模型提供了重要支撑。