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活动地块理论框架下的地震物理预报展望

科学通报 2022年第13期67卷 1362-1377页

作者：邵志刚王武星刘琦潘正洋刘晓霞王芃魏文薪冯蔚尹晓菲中国地震局地震预测研究所中国地震局地震预测重点实验室北京100036

中国大陆强震孕育发生的关键科学问题主要包括:从板块到断层应力加载动力学过程、区域强震活动时空演化动力学过程、大陆强震原地复发动力学过程等.上述问题在活动地块理论框架下,基本研究方向可分为周边板块边界动力加载、活动地块划... 详细信息

中国大陆强震孕育发生的关键科学问题主要包括:从板块到断层应力加载动力学过程、区域强震活动时空演化动力学过程、大陆强震原地复发动力学过程等.上述问题在活动地块理论框架下,基本研究方向可分为周边板块边界动力加载、活动地块划分及其变形机制、活动地块边界带与区域强震演化、大陆型强震原地复发动力学模型.相应地,中国大陆型强震物理预测研究的重点研究内容主要包括:(1)从板块到断层应力的加载过程,明确大陆强震孕育发生的动力来源;(2)基于震源物理模型,研究大陆型强震变形机制,为强震地点和震级预测提供支持,可称之为基于震源物理模型的综合概率预测;(3)大陆型强震复发动力学过程以及强震破裂动力学过程,为时间物理预测提供依据,可称之为强震动力学概率预测;(4)区域断裂系统与强震时空演化,分析区域强震成组时空演化及动力机制,实现区域强震成组活动和单个断层强震的物理预测.本文根据国内外研究进展和我国地震预报业务现状,对我国大陆强震孕育发生的现象或规律进行梳理与总结,尝试描述活动地块理论框架下的地震物理预报工作方向,期望能为我国地震物理预报起到抛砖引玉的作用.

关键词：活动地块大陆强震物理预报强震孕育发生机制

利用GPS数据研究川滇块体东边界主要断裂带运动特性

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武汉大学学报（信息科学版） 2012年第9期37卷 1041-1044,1063页

作者：魏文薪江在森武艳强赵静中国地震局地质研究所北京市德胜门外祁家豁子100029 中国地震局地震预测研究所北京市复兴路63号100036

利用1999～2007时段的GPS速度场,对块体刚体旋转模型、块体整体旋转与均匀应变模型及块体整体旋转与线性应变模型的速度残差及无偏性进行估计;针对川滇块体东边界主要断裂带变形的复杂性,结合3种块体变形模型,求得各断裂带的平均滑动速... 详细信息

利用1999～2007时段的GPS速度场,对块体刚体旋转模型、块体整体旋转与均匀应变模型及块体整体旋转与线性应变模型的速度残差及无偏性进行估计;针对川滇块体东边界主要断裂带变形的复杂性,结合3种块体变形模型,求得各断裂带的平均滑动速率,并给出了该研究区域断裂带的近场滑动速率。在确定各断裂带可能变形宽度的基础上,利用断裂带构造变形定量分析方法确定了鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂带的相对闭锁且剪切应变积累速度较高的异常区域为安宁河断裂带。

关键词：川滇块体东边界 GPS 块体变形模型断裂带构造变形应变积累

基于多学科物理观测的地震概率预测方法在川滇地区的应用

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地球物理学报 2019年第9期62卷 3448-3463页

作者：王芃邵志刚刘琦魏文薪尹晓菲中国地震局地震预测研究所

川滇地区是我国地震灾害最为严重的地区之一,地震灾害评估对该地区的防震减灾具有重要意义,概率地震危险性分析是量化地震危险性的有效手段.这一方法要求使用可获得的最佳资料来计算地震的长期发生率.通过对比美国加州地区与我国川滇地... 详细信息

川滇地区是我国地震灾害最为严重的地区之一,地震灾害评估对该地区的防震减灾具有重要意义,概率地震危险性分析是量化地震危险性的有效手段.这一方法要求使用可获得的最佳资料来计算地震的长期发生率.通过对比美国加州地区与我国川滇地区积累的资料发现,目前川滇地区的资料积累水平与加州地区正在使用的第三版加州地震破裂预测模型(UCERF3)的要求还有差距,但已可进行多学科综合地震概率计算.通过收集川滇地区地震地质、大地测量和测震学等资料,计算了川滇菱形块体及周边地区不同震级地震的长期发生率,在此基础上给出了未来30年泊松与非泊松分布下峰值地表加速度超越概率的分布.结果显示,在目标峰值加速度较低时,鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带、小江断裂带、红河断裂带和小金河断裂带等川滇菱形块体主要边界带均具有较高的超越概率;在目标峰值加速度较高时,川滇菱形块体东边界的鲜水河断裂带、小江断裂带北段和南段以及莲峰-昭通断裂带仍具有较高的超越概率,但其中安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带中段概率相对较低.最后通过将本研究的结果与前人结果对比,讨论了结果异同的原因.

关键词：川滇菱形块体多学科资料综合地震概率预测峰值地表加速度

川滇菱形块体东边界断层闭锁程度与滑动亏损动态特征研究

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地球物理学报 2015年第3期58卷 872-885页

作者：赵静江在森牛安福刘杰武艳强魏文薪刘晓霞闫伟中国地震台网中心北京100045 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

利用1999—2007期和2009—2013期中国大陆GPS速度场数据,采用DEFNODE负位错反演程序估算了川滇菱形块体东边界——鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂带在汶川地震前后的断层闭锁程度和滑动亏损空间分布动态变化特征,讨论了汶川地震对该... 详细信息

利用1999—2007期和2009—2013期中国大陆GPS速度场数据,采用DEFNODE负位错反演程序估算了川滇菱形块体东边界——鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂带在汶川地震前后的断层闭锁程度和滑动亏损空间分布动态变化特征,讨论了汶川地震对该断裂系统的影响范围和程度,并结合b值空间分布和地震破裂时-空结果分析了断裂系统的强震危险段.结果表明,汶川地震前鲜水河断裂最南端为完全闭锁（闭锁深度25km）,中南段地表以下10~15km深度为强闭锁状态,中北段基本处于蠕滑状态;安宁河断裂最南端闭锁很弱,其余位置闭锁深度为10~15km;则木河断裂除最南端闭锁较弱以外,其余位置基本为完全闭锁;小江断裂在巧家以南、东川以南、宜良附近、华宁以北等四处位置闭锁较弱,其余位置为强闭锁.10年尺度的GPS速度场反演所得断层闭锁程度所指示的强震危险段,主要为鲜水河断裂道孚—八美段、安宁河断裂中段、则木河断裂中北段、小江断裂北段东川附近、小江断裂南段华宁—建水段,该结果与地质尺度的断层地震空区和30年尺度的b值空间分布所指示的危险段落具有一致性.汶川地震后断裂带远、近场速度分布和块体运动状态发生变化,这种区域地壳运动调整使得负位错模型反演得到的断裂带闭锁情况发生一定变化.汶川地震前后川滇菱形块体东边界平行断层滑动亏损速率均为左旋走滑亏损,且在安宁河断裂北端、则木河断裂中北段滑动亏损速率最大;除鲜水河断裂中南段与最南端和小江断裂东川附近以外,其余断裂震后滑动亏损速率均有所增加.垂直断层滑动亏损速率既有拉张亏损也有挤压亏损,且鲜水河断裂最南端由震前挤压转变为震后拉张,其余断裂除了安宁河断裂和小江断裂中段与最北端存在挤压滑动亏损速率外均为拉张速率.

关键词：川滇菱形块体东边界汶川地震 DEFNODE负位错反演断层闭锁滑动亏损

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遥感数据与化探数据融合及应用研究

遥感数据与化探数据融合及应用研究

作者：魏文薪吉林大学

学位级别：硕士

本论文在详细研究遥感数据与地球化学数据的特点以及异常信息提取方法的基础上,以内蒙古额仁陶勒盖研究区为例,利用数据融合技术来挖掘其中的综合找矿信息。论文研究内容包括:数据融合的理论与方法;研究遥感数据与化探数据融合的信息... 详细信息

本论文在详细研究遥感数据与地球化学数据的特点以及异常信息提取方法的基础上,以内蒙古额仁陶勒盖研究区为例,利用数据融合技术来挖掘其中的综合找矿信息。论文研究内容包括:数据融合的理论与方法;研究遥感数据与化探数据融合的信息提取基础;研究遥感数据异常信息提取的方法;研究化探数据元素组合异常分类的方法;研究遥感数据与化探数据融合的技术方法。主要的研究成果:以内蒙古额仁陶勒盖研究区为例,利用特征主成分分析技术和比值处理的方法进行了遥感蚀变信息的提取研究,取得了较好的效果;利用多元统计分析中的谱系聚类分析和R型因子分析方法对与成矿有关的八种元素进行元素组合分类,所得到的元素组合是一致的;利用HIS变换和二维相关编码的数据融合方法,将遥感波谱数据提取的蚀变信息、与区域化探元素组合异常信息进行数据融合,融合结果与矿(化)点吻合较好,为优选靶区及成矿预测提供了科学依据。

关键词：遥感化探数据融合蚀变信息元素组合 HIS变换二维相关编码

天山地震带主要活动断层现今的滑动速率及其地震矩亏损

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地震地质 2021年第1期43卷 249-261页

作者：朱爽梁洪宝魏文薪李经纬中国地震局第一监测中心天津300180 中国地震局地震预测研究所北京100036

文中收集了1999—2015年天山地震带及其周边地区的GNSS数据,计算得到了速度场结果,并利用弹性块体模型计算了研究区域内各块体的闭锁深度和主要断层的滑动速率。研究结果表明:南天山断裂带西段的迈丹断裂的缩短速率处于高值状态,达(-6.3... 详细信息

文中收集了1999—2015年天山地震带及其周边地区的GNSS数据,计算得到了速度场结果,并利用弹性块体模型计算了研究区域内各块体的闭锁深度和主要断层的滑动速率。研究结果表明:南天山断裂带西段的迈丹断裂的缩短速率处于高值状态,达(-6.3±1.9) mm/a,高于南天山东段;北天山断裂带西段的缩短速率同样高于东段。利用主要断裂带的滑动速率计算出各地震带的地震矩积累变化及1900年以来的地震矩释放变化量,以分析地震矩亏损分布,结果显示北天山山前断裂、迈丹断裂、额尔齐斯断裂带北段和喀什河断裂西段存在较大的地震矩亏损,具有孕育7级以上地震的潜能,而北轮台断裂、柯坪断裂带中段则呈现地震矩盈余状态,在未来的一段时间内不具备发生强震的可能。

关键词：弹性块体模型 GPS 天山地区滑动速率地震矩亏损

喜马拉雅主逆冲断层闭锁程度与滑动亏损特征研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2017年第12期42卷 1756-1764页

作者：赵静江在森牛安福武艳强占伟魏文薪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 中国地震台网中心北京100045 中国地震局地震预测研究所中国地震局地震预测重点实验室北京100036 中国地震局第一监测中心天津300180

基于融合的GPS速度场结果,使用DEFNODE负位错反演程序估算了喜马拉雅主逆冲断层(the main Himalayan thrust,MHT)的闭锁程度和滑动亏损空间分布,并结合剖面结果分析了断层远、近场的运动特征。结果表明,MHT的闭锁深度基本达到18~24km,... 详细信息

基于融合的GPS速度场结果,使用DEFNODE负位错反演程序估算了喜马拉雅主逆冲断层(the main Himalayan thrust,MHT)的闭锁程度和滑动亏损空间分布,并结合剖面结果分析了断层远、近场的运动特征。结果表明,MHT的闭锁深度基本达到18~24km,断层面闭锁宽度达到102~136km,两次历史大地震破裂区域之间的未破裂段落和未发生大地震的段落闭锁深度更深,闭锁断层面更宽,2015年尼泊尔Mw7.8大地震就发生在两次大地震破裂区域之间的段落;MHT总滑动亏损速率和垂直断层挤压滑动亏损速率自东向西逐渐减小,平行断层右旋滑动亏损速率则基本上自东向西逐渐增加;MHT 3条剖面拟合结果也反映出其存在很强的闭锁。根据估算的此次Mw7.8地震的复发周期230年和最近500多年发生的大地震分布,认为MHT整条段落尤其是尼泊尔西部与印度接壤处和可能还没有破裂的不丹地区依然有发生8级大地震的危险。

关键词：尼泊尔地震速度场融合 MHT 断层闭锁滑动亏损

汶川地震前龙门山断裂带闭锁程度和滑动亏损分布研究

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地球物理学报 2012年第9期55卷 2963-2972页

作者：赵静江在森武艳强刘晓霞魏文薪李强中国地震局地震预测重点实验室(中国地震局地震预测研究所) 北京100036 中国地震台网中心北京100045 武汉大学测绘学院武汉430079

利用1999—2007期GPS水平速度场数据,采用Defnode负位错反演程序估算了龙门山断裂在汶川地震前的闭锁程度和滑动亏损分布,结合龙门山断裂带附近地表水平应变率场结果,综合分析了震前地壳变形特征.反演结果表明,震前龙门山断裂中北段处... 详细信息

利用1999—2007期GPS水平速度场数据,采用Defnode负位错反演程序估算了龙门山断裂在汶川地震前的闭锁程度和滑动亏损分布,结合龙门山断裂带附近地表水平应变率场结果,综合分析了震前地壳变形特征.反演结果表明,震前龙门山断裂中北段处于完全闭锁状态,闭锁深度达到21km(闭锁比例0.99)左右,垂直断层方向的挤压滑动亏损速率约为2.2mm/a,平行断层方向的右旋滑动亏损速率约为4.6mm/a.龙门山断裂南段只有地表以下12km闭锁程度较高(闭锁比例0.99),垂直断层方向滑动亏损速率约为1.4mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为4.6mm/a;在12～16km处闭锁比例约为0.83,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.2mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.8mm/a;在16～21km处闭锁比例约为0.75,垂直断层方向滑动亏损速率约为1.1mm/a,平行断层方向滑动亏损速率约为3.5mm/a.在21～24km处整条断裂均逐步转变为蠕滑.上述反演结果与区域应变计算获得的龙门山断裂带中北段整体应变积累速率较低、南段应变积累速率较高相一致,均表明中北段闭锁程度高、南段闭锁程度稍低,该特征可以较好地解释汶川地震时从震中向北东向单向破裂现象.

关键词：汶川地震 Defnode负位错反演最小二乘配置断层闭锁滑动亏损

基于速度-状态摩擦本构定律的三维DDA方法

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地球物理学报 2015年第2期58卷 474-480页

作者：张龙江在森武艳强邹镇宇刘晓霞魏文薪中国地震局地震预测研究所地震预测重点实验室北京100036 中国地震局第一监测中心天津300180 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

原有三维非连续变形分析(DDA)方法采用常摩擦系数的Mohr-Coulomb定律作为切向破坏准则,然而当描述更大尺度构造块体的运动与变形时,常摩擦系数不再适用.速度-状态摩擦本构定律能够定量描述地震周期各阶段断层面剪应力变化,解释发震断层... 详细信息

原有三维非连续变形分析(DDA)方法采用常摩擦系数的Mohr-Coulomb定律作为切向破坏准则,然而当描述更大尺度构造块体的运动与变形时,常摩擦系数不再适用.速度-状态摩擦本构定律能够定量描述地震周期各阶段断层面剪应力变化,解释发震断层行为.本文将速度-状态摩擦定律与三维DDA方法相结合,首先推导了计算摩擦系数的实用公式,随后通过滑动-保持-滑动实验与速度步进实验算例对改进的三维DDA方法进行了验证.结果表明,应用速度-状态摩擦本构定律的三维DDA方法能够比较准确地模拟静摩擦的时间依赖性与动摩擦的速度依赖性,解决了将三维DDA方法在地学中应用的基本问题.

关键词：三维DDA 速度-状态摩擦本构定律数值模拟