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GNSS约束的2022年泸定M6.8地震滑动分布及同震应力变化

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1022-1036页

作者：余建胜赵斌董培育刘刚刘成利徐锐陈正松黄功文房立华熊维王明明林牧聂兆生乔学军中国地震局地震研究所武汉430071 中国地震局地震大地测量重点实验室武汉430071 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 四川省地震局成都610041 自然资源部大地测量数据处理中心西安710054 中国地震局地球物理研究所北京100081

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态... 详细信息

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态水平向同震位移.结果显示:GNSS同震形变场空间分布呈现明显的左旋走滑特征,观测到的最大水平向同震位移达23 cm,震中距50 km范围内同震位移量普遍大于1 cm.基于GNSS观测资料反演得到的同震滑动分布显示泸定地震地表破裂主要集中在磨西至田湾之间,主破裂深度2~8 km,最大滑动量~1.96 m,地震矩9.25×10^(18)N·m,对应矩震级M_W6.6.静态库仑应力结果显示本次地震增强了震源破裂区周边活动断层的库仑应力,并触发了大量余震,余震主要发生在库仑应力增强区域.结合震间闭锁分布、历史地震及库仑应力变化,我们认为未来需要密切关注与磨西断裂交接的安宁河、大凉山断裂以及康定—磨西段的地震危险性.

关键词：泸定地震 GNSS 同震位移滑动分布库仑应力变化

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联合GNSS和GRACE数据分析华北平原地表垂直形变

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内陆地震 2024年第1期38卷 42-53页

作者：魏仁杰王迪晋董培育王东振施贺青赵斌中国地震局地震研究所湖北武汉430071 武汉引力与固体潮国家野外科学观测研究站湖北武汉430071

为了分析华北平原陆地水储量变化等环境因素对GNSS非线性垂向时间序列产生的影响,结合GRACE数据和GNSS数据以水井水位数据为补充对华北平原进行研究。研究结果表明,华北平原地区GNSS垂向位移时间序列与GRACE负荷形变具有较好的相关性,... 详细信息

为了分析华北平原陆地水储量变化等环境因素对GNSS非线性垂向时间序列产生的影响,结合GRACE数据和GNSS数据以水井水位数据为补充对华北平原进行研究。研究结果表明,华北平原地区GNSS垂向位移时间序列与GRACE负荷形变具有较好的相关性,改正后的GNSS观测与GRACE负荷形变的相关性有较大程度地减少。基于水井静水位资料对结果的可靠性进行了验证,扣除GRACE负荷形变影响后的GNSS垂向位移时间序列与水井静水位观测之间的相关系数相较于扣除前降低了40%~96.7%。将GRACE观测得到的负荷形变从GNSS时间序列中扣除,可以有效降低包括陆地水储量变化在内的环境因素导致的负荷形变对GNSS观测造成的非构造运动影响。研究结果为获取华北平原及其周边地区更为精确的垂向构造运动变形提供了科学参考。

关键词： GRACE数据 GNSS数据 GEEMDAN 负荷形变相位改正

紫坪铺库区小震产生的库仑应力变化及其与汶川地震的关系

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地球物理学报 2022年第1期65卷 256-267页

作者：尹迪董培育石耀霖中国科学院计算地球动力学重点实验室中国科学院大学北京100049 中国地震局地震研究所地震大地测量重点研究室武汉430071

本文选取自2004年8月至2008年5月12日汶川地震发生前,紫坪铺库区发生的2.1 详细信息

本文选取自2004年8月至2008年5月12日汶川地震发生前,紫坪铺库区发生的2.1

关键词：紫坪铺库区小震汶川地震静态库仑应力变化应力触发

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川滇地区地震危险性数值分析

地球物理学报 2022年第5期65卷 1612-1627页

作者：尹迪董培育曹建玲石耀霖中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国地震局地震研究所地震大地测量研究室武汉430071 中国地震局地震预测研究所北京100049

川滇地区地处我国南北地震带南段,近百年来地震活动性持续较高,该地区未来强震预测研究备受关注.本文根据该区域百年时间内发生的30次M_(S)>6.5历史地震,结合区域地质背景及GPS观测数据等,建立区域有限元准三维弹性模型,通过反演给定区... 详细信息

川滇地区地处我国南北地震带南段,近百年来地震活动性持续较高,该地区未来强震预测研究备受关注.本文根据该区域百年时间内发生的30次M_(S)>6.5历史地震,结合区域地质背景及GPS观测数据等,建立区域有限元准三维弹性模型,通过反演给定区域特定时刻合理的初始应力场.在此基础上,综合考虑地震孕育阶段和震后调整阶段的动力学过程,以库仑-摩尔破裂准则作为判断地震发生的条件,模拟单次地震过程和历史地震序列的发展过程.同时,对于数值模拟中的不确定性成分,通过大量Monte Carlo随机试验得到5000种初始应力场模型,确保所有模型均能重现历史地震的发震过程,最终得到现今应力场状态,并据此计算地震危险性系数,将不同模型的计算结果进行概率统计,初步得到研究区域2017年九寨沟地震后的地震危险性概率分布.结果显示历史地震破裂区的危险性概率大幅降低,相对安全;而龙门山断裂带东北段发震概率高达30%,主要是受2008年汶川地震震后应力扰动的影响;龙门山断裂带西南段(包括汶川地震破裂区与芦山地震破裂区的中间区域)与鲜水河断裂带交界处发震概率约为15%~20%;另外滇西南龙陵瑞丽断裂带及澜沧江断裂带附近发震概率约为10%~15%,近年来滇西南地区小震频发,该地区地震危险性同样值得注意.

关键词：川滇地区初始应力场反演地震序列演化地震危险性

关于“用单元降刚法探索中国大陆强震远距离跳迁及主体活动区域转移”的讨论——横向各向同性“杀伤单元”才是更好的途径

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地球物理学报 2013年第6期56卷 2133-2139页

作者：董培育石耀霖中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院大学地球科学学院北京100049

《地球物理学报》第55卷第1期的"用单元降刚法探索中国大陆强震远距离跳迁及主体活动区域转移"一文提出用减小剪切模量的方法模拟地震断层错动的效应,这种处理虽然可以模拟压扭性走滑断层错动时的剪应力降低,但会导致垂直于断层的正应... 详细信息

《地球物理学报》第55卷第1期的"用单元降刚法探索中国大陆强震远距离跳迁及主体活动区域转移"一文提出用减小剪切模量的方法模拟地震断层错动的效应,这种处理虽然可以模拟压扭性走滑断层错动时的剪应力降低,但会导致垂直于断层的正应力也剧烈变化,因此这种简单的减小弹性模量的方法并不合理.本文探讨了一种更好的方法——横向各向同性"杀伤单元",利用该方法模拟断层滑动效应得到了较为合理的结果,与Okada解析解吻合较好,能够正确反映断层滑动时的应力变化.

关键词：有限元降刚剪切模量横向各向同性杀伤单元

于田2008年和2014年两次M_S7.3地震孕育的应力环境

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地球物理学报 2014年第10期57卷 3238-3246页

作者：程惠红庞亚瑾董培育张怀石耀霖中国科学院计算地球动力学重点实验室中国科学院大学北京100049

2008年3月21日新疆于田发生MS7.3级地震,2014年2月12日于田再次发生MS7.3级地震,两次地震相距约110km.但是,前者震源机制为正断层,后者震源机制为左旋走滑断层.为进一步探讨这两次地震的孕育应力环境、发震机制及其动力学成因,本文进行... 详细信息

2008年3月21日新疆于田发生MS7.3级地震,2014年2月12日于田再次发生MS7.3级地震,两次地震相距约110km.但是,前者震源机制为正断层,后者震源机制为左旋走滑断层.为进一步探讨这两次地震的孕育应力环境、发震机制及其动力学成因,本文进行三维有限元数值试验分析,计算了该区域在GPS约束条件下的速度场、应力和应变场变化,并与实际观测资料进行对比.数值计算得到的区域内几条主要大的走滑断层错动性质,与实际地质观察到的断层左旋或右旋性质吻合,验证了计算结果的可靠性.结果表明于田及其临近区域整体上处于北东—南西向挤压和北西—南东向拉张状态.在GPS速度约束条件下,2008年于田地震震中区域最大主张应变率大于最大主压应变率,处于以拉张为主的应力状态,NE走向断层受到北东—南西方向的拉应力作用,从而形成正断层;2014年于田地震处于拉张应变率与压应变率几乎一致的区域,NEE走向断层在NE-SW主压应力和NW-SE主张应力作用下发生左旋走滑.

关键词：于田地震应力环境震源机制应变率

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青藏高原及邻区未来地震活动性趋势数值分析

地球物理学报 2020年第3期63卷 1155-1169页

作者：董培育石耀霖程惠红乔学军中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉430071 中国科学院大学中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049

区域中长期地震危险性数值分析研究,需要对其初始构造应力场有所了解,但目前以及未来一段时期内仍无法直接观测到深部孕震层区域的应力场状况.本文首先基于岩石库仑-摩尔破裂准则,利用青藏高原及邻区百年历史范围内的强震信息,来反演估... 详细信息

区域中长期地震危险性数值分析研究,需要对其初始构造应力场有所了解,但目前以及未来一段时期内仍无法直接观测到深部孕震层区域的应力场状况.本文首先基于岩石库仑-摩尔破裂准则,利用青藏高原及邻区百年历史范围内的强震信息,来反演估算该区域的初始应力场.然后,考虑区域构造应力加载及强震造成的应力扰动共同作用,重现了历史强震的发展过程.然而对于初始应力场的反演估算,本文仅能给出区域其上下限的极限值,并不能唯一确定.因此,采用Monte Carlo随机法,进行大量独立的随机试验计算,生成数千种有差异的区域初始应力场模型,且保证每种模型都能令历史强震有序发生,但未来应力场演化过程不尽相同.最后,将数千种模型在未来时间段内的危险性预测结果集成为数理统计结果,据此给出了区域未来的地震危险性概率分布图.初步结果显示未来强震危险性概率较高地区集中在巴颜喀拉块体边界及鲜水河断裂带地区.

关键词：青藏高原有限元数值模拟构造应力场演化地震危险性概率预报

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青藏高原及周边区域地表长期变形数值模拟

地震地质 2016年第2期38卷 410-422页

作者：董培育胡才博石耀霖中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉430071 中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049

印度板块向欧亚板块俯冲挤压,不仅令青藏高原上地壳在挤压作用下发生弹性变形和运动,且青藏高原高温高压下的下地壳会发生柔性流动,并对脆性的上地壳有拖曳作用,这2种作用一起形成现今的高原运动变形场。这一动力学过程已得到GPS观测资... 详细信息

印度板块向欧亚板块俯冲挤压,不仅令青藏高原上地壳在挤压作用下发生弹性变形和运动,且青藏高原高温高压下的下地壳会发生柔性流动,并对脆性的上地壳有拖曳作用,这2种作用一起形成现今的高原运动变形场。这一动力学过程已得到GPS观测资料的证实。因此在二维平面问题中仅用上地壳在边界作用下的弹性变形解释是不够的,还要考虑柔性下地壳流动对上地壳的拖曳作用。但是拖曳力作用的大小和方向不易确定,故文中建立了二维平面弹性有限元模型,利用加载等效体力来模拟下地壳流动对上地壳产生的拖曳力。以高原内部的GPS观测资料为约束,利用试错法反演出模型中关键点的力,其他位置上的力则用关键点上的力进行双线性插值计算。以此来反演计算出模型区域内的柔性下地壳的差异性流动对脆性上地壳产生的拖曳力（节点力的形式,单位：N）的大小和范围,在86°~100°E,26°~32°N地区主要以SE向为主,最大达到108N;西部局部（31°~36°N,76°~80°E）地区有较弱的W向拖曳力,最大为107N。文中为深入研究青藏高原及周边区域的长期地表变形动力学机制提供了1个新的思路。

关键词：有限元数值模拟青藏高原拖曳力双线性插值

基于Monte Carlo方法数值反演区域初始构造应力场——以巴颜喀拉块体为例

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地球物理学报 2019年第8期62卷 2858-2870页

作者：董培育程惠红石耀霖柳畅乔学军中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉430071 中国科学院计算地球动力学重点实验室中国科学院大学北京100049 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

构造应力场往往对地震活动性具有控制作用,应力快速集中的地方常常是地震频繁发生的地方.本文以巴颜喀拉块体及其边界断裂带近20年来的7次中强震为例,结合区域历史地震震源信息、地质背景及GPS等观测数据,利用MonteCarlo方法和库仑-摩... 详细信息

构造应力场往往对地震活动性具有控制作用,应力快速集中的地方常常是地震频繁发生的地方.本文以巴颜喀拉块体及其边界断裂带近20年来的7次中强震为例,结合区域历史地震震源信息、地质背景及GPS等观测数据,利用MonteCarlo方法和库仑-摩尔破裂准则为计算依据,反演该块体的震前初始构造应力场.通过将初始应力场反演中不确定部分限定在一个合理的上下限范围内进行独立的重复性随机试验,并运用统计学方法得到了巴颜喀拉块体1997年玛尼MW7.5地震震前区域初始应力场.计算结果显示:(1)巴颜喀拉块体10km深度处最大水平主应力方向自西向东呈顺时针旋转趋势,由NS向转变为近EW向,与浅部实测地应力数据、历史地震类型和板块运动方向吻合较好.(2)最大/最小水平主应力和二者差值自西向东均逐渐增加,最大水平主压应力值~400MPa,最小水平主压应力值~250MPa.差应力在昆仑山断裂带与阿尔金断裂带交汇处及甘孜—玉树断裂带西段较低(~150MPa);在昆仑山断裂带东端和甘孜—玉树断裂带的东南段局部地区较高(~220MPa).

关键词：巴颜喀拉块体有限元数值模拟初始构造应力场 MonteCarlo方法