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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

研究氦(He)在地表和地球深部矿物中的扩散特征与封闭温度, 对了解地震前兆信息和构造活动有重要意义, 对了解成矿过程及规律也有重要价值。 本文综述了He在石英等典型矿物中的扩散特征研究成果, 主要包括: ① He在锆石中的扩散; ② He在磷灰石中的扩散; ③ He在石英和柯石英中的扩散; ④ He在碳酸盐中的扩散; ⑤ He在角闪石等含水矿物中的扩散, 分析了He从矿物中扩散逃逸行为与地震活动过程中He浓度异常的关系, 对未来的研究方向提出了展望。

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。

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。

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。

地震预测研究的主要依据是震前观测到的各类地震信息的异常变化, 观测、 计算得出的异常变化越多, 地震危险性研究的可用信息越完善, 同时, 越来越多的不同异常对地震危险性判定结果的不一致, 增加了综合分析的复杂度。 本文以辽宁地区为研究区域, 引入逻辑树方法, 按照地震孕育过程以长、 中、 短、 临的时间尺度分层, 建立地震危险性逻辑树模型, 扫描全域得到辽宁地区地震危险性相对概率分布和辽宁地区地震危险性指数分布, 定量化表现异常对区域地震危险性的综合影响, 简化分析过程。 通过1999年岫岩5.4级地震和2013年灯塔5.1级地震两个典型震例的计算发现, 异常信息的完整性、 异常时间尺度的精确性对地震事件的预测判定准确度影响较大。

2016年11月13日新西兰南岛东北部凯库拉M_W7.8地震同震破裂比较复杂, 其发震断层多达12条。 通过反演InSAR同震位移, 确定了断层同震位错分布。 结果表明: 最大位移量发生在Kekerenbgu断层北部, 约13.5 m, 以右旋走滑运动为主, 而最大逆冲错动发生在Jordan Thrust断层和Papatea断层上, 板块界面上的最大滑移位于Jordan Thrust断层下。 为进一步分析各子断层破裂间的相互关系, 基于各发震断层同震位错反演结果, 分别计算了破裂过程中先破裂断层在后续破裂断层上的同震库仑应力变化。 结果表明: 相邻断层间引起的最大同震库仑应力变化量级在MPa范围, 除Hundalee断层和Jordan Thrust东北部断层上的同震库仑应力减少外, 其他断层都位于库仑应力增加的区域, 增加的量级可达MPa, 远高于一般认为的触发阈值0.01 MPa。 据此认为, 在此次地震复杂的多断层破裂过程中, 静态库仑应力是破裂传播和断层触发的关键因素, 在很大程度上促进了后续断层的破裂。

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。

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。