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北京及周边地区跨断层形变站网评估

地震研究 2023年第4期46卷 491-502页

作者：刘琦李腊月胡乐银中国地震局地震预测研究所北京100036 中国地震局第一监测中心天津300180 北京市地震局北京100080

为掌握北京及周边地区跨断层形变观测场地目前的效能情况,从而实现准确研判该区域地震危险性,降低未来地震可能造成的灾害风险,综合考虑跨断层场地监测条件和地震预测效能两方面设计了观测站网评估方案,分别从场地监测环境、监测有效性... 详细信息

为掌握北京及周边地区跨断层形变观测场地目前的效能情况,从而实现准确研判该区域地震危险性,降低未来地震可能造成的灾害风险,综合考虑跨断层场地监测条件和地震预测效能两方面设计了观测站网评估方案,分别从场地监测环境、监测有效性、地下水位变化及地表沉降影响、场地预测配套性、最优预测指标效能和区域变形配套性等方面开展研究,给出了北京及周边地区跨断层形变站网的综合评估结果及后续站网优化建议。结果表明:①目前北京及周边地区的跨断层场地对区域内大多数主要断层具有较好的监测能力和地震预测效能,但八宝山—黄庄—高丽营断裂上多数观测场地监测条件相对较差,预测效能普遍偏低,建议选择该断裂的其它位置补充新建若干观测场地。②除了断裂构造,区域地质构造、水文地质条件等也对观测场地效能有重要影响,后续新场地选址时需要重点考虑这些因素。

关键词：跨断层观测地震预测效能监测条件地下水位构造环境北京

2022年门源M6.9地震前孕震区跨断层形变异常特征及其机理

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地震 2023年第1期43卷 1-14页

作者：李媛陈长云李腊月周伟中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 中国地震局第一监测中心天津300180

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... 详细信息

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。

关键词： 2022年门源M6.9地震跨断层形变异常特征断层活动形变机理

川滇菱形块体东边界现今应变积累特征及强震危险性

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大地测量与地球动力学 2022年第7期42卷 687-693页

作者：刘辛中张风霜马伶俐李腊月中国地震局第一监测中心天津市300180 四川省地震局地壳形变观测中心四川省雅安市625000

基于川滇地区2013~2018年GNSS速度场结果,解算区域地表应变率场,分析川滇菱形块体东边界现今地表应变特征,反演其断层闭锁程度和滑动亏损分布,并重点分析芦山地震后该区域的深部应变积累程度。结合已有历史地震破裂及断层库仑应力结果,... 详细信息

基于川滇地区2013~2018年GNSS速度场结果,解算区域地表应变率场,分析川滇菱形块体东边界现今地表应变特征,反演其断层闭锁程度和滑动亏损分布,并重点分析芦山地震后该区域的深部应变积累程度。结合已有历史地震破裂及断层库仑应力结果,综合分析芦山地震后川滇菱形块体东边界不同段的强震危险性。结果表明,川滇菱形块体东边界现今呈现出明显的左旋应变积累特征,三岔口地区剪切应变积累速率最大,最大量值为3.5×10^(-8)/a;同时,川滇菱形块体东边界还表现出NS-NE向的拉张和近EW-NW向的挤压变形,康定-石棉段EW向挤压应变率最高,为-3×10^(-8)/a;安宁河-则木河断裂带EW向挤压应变率为-2×10^(-8)/a~-3×10^(-8)/a,而小江断裂带由北至南挤压变形逐渐减缓,东川以南转为拉张变形;断层闭锁反演结果与GNSS应变率结果具有较好的一致性,同样反映出川滇菱形块体东边界左旋剪切应变兼局部挤压或拉张的应变积累特征。综合分析认为,鲜水河断裂带道孚-八美段、康定以南的磨西至安宁河断裂带及小江断裂带的巧家-东川段、宜良-建水段具有较高的闭锁程度和左旋滑动亏损速率,是强震危险性较高的段落。

关键词：川滇菱形块体东边界 GNSS 断层闭锁滑动速率亏损应变积累

丽江与芦山两次M_(S)7.0地震震例回溯研究及亚失稳特征探讨

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地震研究 2023年第4期46卷 461-472页

作者：李腊月尹海权马伶俐李智蓉张超中国地震局第一监测中心天津300180 四川省地震局地壳形变观测中心四川雅安625000 云南省地震局云南昆明650224

基于川滇地区的跨断层观测资料,采用多种形变分析方法,针对川滇地区监测状况较好的1996年丽江、2013年芦山两次M_(S)7.0地震开展震例回溯研究,并以亚失稳理论及实验室结果为指导,归纳总结跨断层观测获得的断层运动在亚失稳阶段的时空变... 详细信息

基于川滇地区的跨断层观测资料,采用多种形变分析方法,针对川滇地区监测状况较好的1996年丽江、2013年芦山两次M_(S)7.0地震开展震例回溯研究,并以亚失稳理论及实验室结果为指导,归纳总结跨断层观测获得的断层运动在亚失稳阶段的时空变化特征及可能的表现形式,寻找区域范围内断层运动协同化现象,探索地震进入亚失稳状态的跨断层识别标志。结果表明:两次地震前,震源区在震前数年主要表现为弱变形的状态,可能是孕震晚期发震断层闭锁、断层近场应力应变积累趋于极限的表现。震源区边缘附近300 km范围内在震前数月至3年出现显著的断层形变异常,断层活动具有协同化现象,但仅个别跨断层场地观测到了与实验室岩石破裂失稳过程类似的图像,大多数场地仅仅观测到了稳态(线性阶段)、亚稳态(偏离线性阶段)特征,亚失稳态特征并不清晰,分析可能与跨断层场地所处的构造位置及观测周期有一定关系。

关键词：丽江M_(S)7.0地震芦山M_(S)7.0地震跨断层观测震例回溯亚失稳特征川滇地区

北京及邻区现代地壳形变特征及其与地震活动关系的研究

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北京及邻区现代地壳形变特征及其与地震活动关系的研究

作者：李腊月中国地震局地震预测研究所

学位级别：硕士

大量事实表明，地壳形变是研究构造运动、地震孕育与发生过程的一种有效手段。北京及邻区（首都圈地区）是全国的政治、经济和文化中心，同时也是地壳运动强烈、强震多发的地区。由于所处的地震地质环境比较特殊，在经济、社会加快发展... 详细信息

大量事实表明，地壳形变是研究构造运动、地震孕育与发生过程的一种有效手段。北京及邻区（首都圈地区）是全国的政治、经济和文化中心，同时也是地壳运动强烈、强震多发的地区。由于所处的地震地质环境比较特殊，在经济、社会加快发展的同时，加强该地区的地震预测预报研究、做好该地区的防震减灾工作具有重要的理论与现实意义。本论文选取北京及邻区作为分析区域和研究对象，充分利用该地区较丰富的地形变观测资料，主要包括所有的跨断层形变资料，再结合首都圈地区的部分定点形变及GPS资料，系统开展首都圈地区的断层活动性质、活动水平、现代地壳形变时空演化特征及其与地震活动的内在关系研究，为首都圈地区的震情跟踪和预测预报工作提供理论依据和背景参考信息。本文在全面收集整理地质构造、地壳形变、地震活动、大地测量、震源机制等方面的资料，并在参阅大量研究文献的基础上，开展系统研究并主要获得如下几方面的成果与认识：（1）首先开展了首都圈地区断层现今活动特征的研究，通过逐年逐月相减的技术思路，初次完整、定量地计算了跨断层累积滑动量，即水平扭错量，水平张压量和垂直升降量，并用累积的方法计算了断层现今滑动速率，研究了断层活动的演化规律，进而分析其与地震活动的关系。结果表明，目前首都圈地区的断层活动水平不高，无论是垂直活动速率还是水平活动速率都不大，均在1.00mm/a以内;断层活动性质反映出断层左旋活动相对增强，右旋活动相对减弱，张性活动相对增强，压性活动相对减弱的应力状态;断层活动还显示出明显的阶段性特征，一条断层在时间进程中的活动强度、活动方式不同;断层活动与地震活动存在一定的关系，强震前断层活动明显增强，并具有一定的异常特征。（2）为了一般性地定量把握该地区的断层演化特征，本文在基本参量合理计算与客观分析的基础上，从时空演化的角度对该地区断层活动特征进行了深入分析，并结合以往发生的实际震例，探讨中强地震发生前后断层活动的时空演化特征和性质的变化，甄别和提取地震前兆时空演化过程中不同阶段、不同空间的异常变化信息。结果发现，中强地震发生前区域断层出现了明显的异常特征，时间上，地震发生在异常加速、转折、恢复的过程中;空间上，地震前2~3年震中及周边地区张压性质发生了变化，形成了以震中区为压性区而远离震中的地区压性逐渐减弱的空间分布格局，而震后出现大范围的张性区，可为地震预测中时间和地点的确定提供参考依据。（3）为了进一步研究首都圈地区区域断层活动的时程演化总体特征，本文首次引入了主成分分析、断层活动总体状态参量Rt值二种新方法，定量获得该区域断层活动的总体演化水平。前人在处理此问题时一般采用速率合成方法，与以往的速率合成方法及结果相比，本论文采用的方法更加客观，在结果上能更有效的获得断层活动的总体特征，并有利于提取地震前兆异常信息，可以作为地震预测和前兆信息挖掘的有效工具。（4）在以上跨断层资料分析和研究基础之上，为了验证、补充和完善跨断层资料所得结果，本文还对首都圈地区部分定点形变资料（伸缩应变）进行相关研究，计算了最大主应变、剪应变等平面应变参数。研究表明，地表潮汐平面应变与地震存在一定的关系，而且在中强地震前后地表平面应变状态表现出不同的演化特征。首都圈地区经过了几十年的跨断层形变观测，积累了丰富的观测资料，为本区域地壳形变、断层性质与活动水平、地震活动及其之间的内在关系研究奠定了坚实的基础。正因为如此，本文才能够有条件对首都圈地区断层现今活动水平、性质进行系统的分析与研究，并采用新的方法对跨断层形变资料进行综合、定量分析，有效提取了一些地震前兆异常信息。本论文获得的北京及邻区现代地壳形变特征与地震活动关系的研究结果进一步丰富了该地区震情跟踪和预测预报工作相关方面的理论依据和背景参考信息。

关键词：北京及邻区跨断层观测地震活动主成分分析 Rt值

基于跨断层测量的鲜水河断裂带现今活动特征及其与强震关系研究

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地震学报 2016年第5期38卷 739-750,814页

作者：李腊月季灵运李玉江占伟中国地震局第一监测中心中国天津300180 中国地震局第二监测中心中国西安710054 中国地震局地壳应力研究所中国北京100085

利用鲜水河断裂带30多年的跨断层观测资料,基于断层三维运动模型,采用主成分分析法,综合研究了鲜水河断裂带现今运动学特征及其与周边几次强震的关系.研究结果表明:鲜水河断裂带在观测期内(1982—2015年)以左旋走滑运动为主,各段落的活... 详细信息

利用鲜水河断裂带30多年的跨断层观测资料,基于断层三维运动模型,采用主成分分析法,综合研究了鲜水河断裂带现今运动学特征及其与周边几次强震的关系.研究结果表明:鲜水河断裂带在观测期内(1982—2015年)以左旋走滑运动为主,各段落的活动速率都不相同,其中炉霍段、道孚段的活动速率大于乾宁段,乾宁段趋于闭锁状态;断层活动参数时间序列曲线具有较明显的线性运动特征,但在个别时段内会出现偏离直线的加速或转折变化.此外,断层三维活动参数的主成分分析结果显示,断层水平走滑量和水平张压量的主成分和综合指标在2001年、2006年、2010年和2012年分别出现趋势性转折和破趋势的异常变化,断层垂直升降量第一主成分在2013年也出现了相对小幅转折变化,这些异常变化可能与2001年昆仑山口西MS8.1、2008年汶川MS8.0、2010年玉树MS7.1和2013年芦山MS7.0等地震有关,属于这几次大震的前兆、同震或震后效应.

关键词：鲜水河断裂带跨断层测量断层活动参数主成分分析地震前兆

基于经验模态分解方法的山西断裂带跨断层形变资料分析

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大地测量与地球动力学 2020年第10期40卷 1068-1073页

作者：郑洪艳田晓李腊月中国地震局第一监测中心天津市300180

利用经验模态分解方法重构并提取山西断裂带跨断层形变监测高频平稳信号和低频趋势信号。基于高频平稳信号分析地震前兆异常及其表现形式,结果表明,在山西断裂带及邻近地区中强地震前部分跨断层测段出现明显异常;强震前山西断裂带跨断... 详细信息

利用经验模态分解方法重构并提取山西断裂带跨断层形变监测高频平稳信号和低频趋势信号。基于高频平稳信号分析地震前兆异常及其表现形式,结果表明,在山西断裂带及邻近地区中强地震前部分跨断层测段出现明显异常;强震前山西断裂带跨断层异常测点数量多、分布广、距离震中较远,中强地震前异常测点多集中在震中附近。基于低频趋势信号分析断层形变时空分布特征表明,山西断裂带断层以继承性正断运动为主,断层分时分段差异特征明显。

关键词：经验模态分解山西断裂带信号重构前兆异常断层形变特征

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首都圈中强震前后视应力时空演化过程研究

地震 2016年第2期36卷 119-131页

作者：岳晓媛武安绪冯刚李红武敏捷李腊月北京市地震局北京100080 中国地震局第一监测中心天津300180

选用首都圈数字遥测地震台网地震波形资料,利用近震源Brune模式计算首都圈地区2002年至今ML≥2.0地震的视应力值,探讨了震源参数的标度关系,最终选取2.0≤ML≤2.9地震对首都圈地区2002年以来中强地震前视应力的时空异常变化特征进行详... 详细信息

选用首都圈数字遥测地震台网地震波形资料,利用近震源Brune模式计算首都圈地区2002年至今ML≥2.0地震的视应力值,探讨了震源参数的标度关系,最终选取2.0≤ML≤2.9地震对首都圈地区2002年以来中强地震前视应力的时空异常变化特征进行详细分析。研究结果表明:首都圈中强地震前,多次地震出现显著的视应力高值异常,且地震多发生在视应力高值异常区域附近。同时与波速比计算结果进行了对比分析,印证了异常存在具有一定的客观性。由此可见,分析识别首都圈地区的应力状态可以为该地区中强震的危险性提供判定依据。

关键词：视应力时空变化高值异常首都圈地区

GPS观测与数值模拟揭示的滇西北地区地壳形变特征及主要断层运动变化

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地质学报 2021年第11期95卷 3205-3219页

作者：李腊月刘峡万永魁郑智江中国地震局第一监测中心天津300180

滇西北地区地质构造复杂,强震孕育背景显著。本文利用滇西北地区不同期次(1999~2007期、2013~2018期)GPS观测数据解算地壳应变率场,分析地壳应变率场的动态演化特征。以不同期次GPS观测数据作为边界约束,利用二维有限元接触计算,模拟给... 详细信息

滇西北地区地质构造复杂,强震孕育背景显著。本文利用滇西北地区不同期次(1999~2007期、2013~2018期)GPS观测数据解算地壳应变率场,分析地壳应变率场的动态演化特征。以不同期次GPS观测数据作为边界约束,利用二维有限元接触计算,模拟给出滇西北主要断裂带运动学特征与应力积累速率的变化;并结合汶川、芦山等历史强震和近场跨断层观测等资料,探讨滇西北地区地壳变形特征及其变形机理。结果表明:滇西北地区现今地壳变形特征表现为近东西向的拉张和近南北向的挤压,同时还叠加了南西—北东向的剪切变形,地壳应变率场在不同时段经历了动态调整,但最大主压应变方向在两个时段未发生改变,为NNW向。汶川地震前,滇西北地区主要断裂带的运动速率、运动性质与现有地质、形变结果较为一致;汶川、芦山等地震后,部分断裂带的运动性质与受力状态发生变化,本文分析认为与汶川等远场强震及断裂带近场中强震的发生有关,这些地震对滇西北地区局部应力场产生一定的影响,是部分断层运动性质发生变化的原因之一。

关键词： GPS观测 GPS应变率场数值模拟断层运动滇西北地区