海原断裂带是青藏高原东北缘重要的块体活动边界和强震活动带, 是中国地震发生最频繁的地区之一。文中基于短基线集干涉测量(Small baseline subsets interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR)技术, 采用2018-2024年Sentinel-1A T135、 T62 2个轨道的数据监测海原断裂带震间形变。对形变速率场进行跨断层分析, 并重点分析了断裂转换带处形变, 发现冷龙岭断裂中东段、 金强河断裂、 毛毛山断裂和老虎山西段断裂南、 北2盘形变速率差较小, 符合震间闭锁特征, 其中, 靠近2022年门源地震震源处的冷龙岭断裂剖面南、 北2盘形变速率差较大, 达4mm/a。老虎山断裂东段存在浅层蠕滑现象, 海原断裂南、 北2盘形变速率差明显, 最大相差3.7mm/a, 表现为左旋走滑的运动特征。联合InSAR与GPS数据进行震间反演, 得到海原断裂带闭锁和滑动亏损分布, 结果显示, 闭锁最深处(深度为16km)位于冷龙岭与金强河断裂交界处, 最浅处(深度<1km)位于老虎山西段, 滑动亏损速率为1.9~5.2mm/a, 大致呈自西向东递减的趋势。综合分析海原断裂带地震危险性, 冷龙岭断裂、 金强河断裂、 毛毛山断裂闭锁较深, 滑动亏损较大, 地震危险性较高; 老虎山、 海原断裂闭锁较浅, 滑动亏损较小, 发生大地震可能性较小。

分析活动断层的浅层精细几何结构, 对于防震减灾和地震机理研究具有重要意义。对断层的人工地震探测和三维模型构建, 能够详细揭示活动断层的空间构造特征。文中针对太行山东南缘的汤东隐伏活动断裂, 利用小道距浅层反射地震勘探方法, 布测了10条总长28km的高质量反射地震数据, 通过数据处理获取了高分辨率的反射地震剖面, 开展了断层详细解译, 并基于SKUA-GOCAD软件平台进行了三维建模。结果表明, 汤东断裂为NNE走向的高角度正断层, 在北段其浅层由2支断层组成, 在南段(卫贤镇以南)合并为单一断层; 汤东断裂在浅层的倾角变化范围较大, 约为55°~80°; 与北段和南段相比, 中段(盘石头新村L6和岗坡村北L7测线之间)的倾角相对较缓, 形成了一个马鞍形的断层几何结构; 汤东断裂2条分支断层出现明显的分区性和分段性, L6测线以南的最新活动表现在断层F_3-2 上, 而以北的最新活动只表现在F_3-1 上。石油地震反射剖面给出的深部结构显示, 汤东断裂具有上陡下缓的特征, 东、 西2支断层在深部约1.8km处收敛合并, 为典型的铲型正断层。这些认识对于理解汤东活动断层的空间展布和运动特性至关重要, 并将为该地区的活动断层避让、 地震风险评估和防震减灾工作提供重要的科学依据。

文中基于深度学习方法, 对微山震群附近地区进行了地震检测和地震精定位, 并通过双差层析成像方法反演了震源区的三维速度结构。基于地震精定位结果和反演的三维速度结构, 并结合部分M_L≥2.0地震的震源机制解, 对微山震群的孕震环境和发震构造进行了深入分析。研究结果表明, 微山震群的发震断裂为一条高角度左旋走滑断裂, 走向NWW, 略向SW向倾斜; 发震断裂破裂面尺度较小, 破裂由8km深度处开始向地表方向破裂, 同时沿断裂走向两侧破裂, 但未破裂至地表。地下介质波速和泊松比在孙氏店断裂和凫山断裂两侧变化剧烈, 且不同深度具有一定的分层特征。微山震群位于P波、 S波高速异常体内, 同时泊松比相对较低。基于发震断裂的性质与区域地壳结构特征, 分析认为震源区坚硬地层的脆性破裂是微山震群的直接成因, 反映了区域应力的集中释放过程。上述发现深化了对微山震群地震活动机制和孕震环境的理解。

文中对滇西地区流动重力观测资料进行精细处理, 获得了2021年云南漾濞6.4级地震前重力变化特征, 利用GLDAS全球水文模型, 基于负荷理论分析了区域水文重力变化效应, 利用GNSS观测获取的地表长期垂直位移速率评估了地壳形变引起的重力变化。进而在分析和剥离水文、 地壳形变等重力变化效应的基础上, 探讨了震中及周边区域可能的深部物质迁移过程。结果表明: 1)2016年以来, 区域重力变化明显, 至2018年, 在震中周边形成“四象限”分布, 重力变化正-负差异量级最大超过50μGal, 其演化空间范围覆盖了整个滇西-滇西南地区, 演化半径达200~300km, 地震发生在“四象限”中心, 2019年后, 累积变化幅度略有减小, 至发震前仅余小幅度的局部变化; 2)基于密度界面反演方法, 评估了漾濞6.4级震前区域深部物质的迁移情况, 2016年至震前, 地震周边地区地壳内部物质交换频繁, 可能引起断层周边应力场发生反复调整, 2016年9月-2018年9月的应力变化使得震中及周边区域呈现出“四象限”特征, 以震中为中心300km范围内模拟物质流入达5.2×10¹²kg。模拟物质的质量经历了增加-减小-增加的变化过程, 临震前涌入的模拟物质质量达到峰值, 为1.45×10¹³kg, 最终引发地震。

针对重力变化分析和强震地点判定目前仍采用人工判读方式的问题, 文中研究了重力变化图像中“四象限”、 “梯度带”和“零值线”等重力变化异常特征的自动化识别方法, 以及将异常特征区聚焦至块体边界带圈定潜在强震地点的方法, 并以2023年12月18日甘肃积石山 M_S6.2 地震为例进行了测试。结果表明: 1)文中方法可快速识别出“四象限”、 “梯度带”和“零值线”等各类重力变化异常特征区, 以便于对各类异常特征进行全面的统计分析。2)在积石山 M_S6.2 地震前, “四象限”、 “梯度带”和“零值线”3类重力变化异常均显示在祁连块体东南角地区存在高值现象, 3类异常的叠加结果进一步凸显了该地区高值异常特征, 而本次地震即位于该高值异常区的边缘。以上分析表明, 文中方法有助于给出更为精确的强震地点判定意见。

2023年12月18日积石山 M_S6.2 地震发生在积石山东缘, 不同研究人员基于不同学科的研究数据, 得到的对发震构造的认识截然不同。文中通过系统考察震中附近的活动构造、 地震裂缝、 地质剖面等, 结合精定位地震序列和浅层地震勘探剖面, 综合分析此次地震的发震构造, 建立其构造模型。研究结果如下: 1)震中以西为积石山东缘断裂的左阶拐弯部位, 断裂西支发生左阶拐弯, 衔接积石山山前断裂, 断裂东支可能沿NNW的线性山梁和河谷向N延伸, 拉脊山南缘和北缘断裂终止在大河家以南, 没有延伸到震中附近; 2)极震区发育了大量不同类型的地表裂缝, 如边坡重力裂缝、 构造裂缝、 滑坡后缘张裂等, 除边坡重力裂缝和滑坡后缘张裂外, 其他裂缝宽度大多<1cm, 最宽5cm, 且在震中以西的积石山东缘断裂左阶拐弯部位尤为密集, 其走向集中于NWW(21%)、 NNW(30%)和NE(16.5%), 与积石山东缘断裂的走向一致, 先存断裂控制了过半的地表裂缝, 地表建筑弱连接部位(如公路护坡接缝)控制了绝大多数裂缝。综合多学科资料, 我们推测发震断层为临夏盆地内部的一条倾向W的隐伏断层, 该隐伏断层属于积石山向临夏盆地的逆冲扩展体系。在晚新生代青藏高原向NE扩展、 顺时针旋转和挤出的构造背景下, 西秦岭北缘断裂的左旋走滑转换为积石山断裂的逆冲活动, 促使积石山发生构造抬升并向两侧盆地扩展, 在临夏盆地内部形成逆断层-褶皱带和显著的挤压缩短变形, 2023年积石山 M_S6.2 地震便是积石山向临夏盆地的扩展事件。

玛雅雪山断裂是祁连山东段的一条挤压逆冲断裂带, 整体呈向SW拱曲的弧形, 全长约152km。文中基于卫星影像解译、 地质地貌填图、 无人机航测和断错地貌面年代测试等技术方法, 对玛雅雪山断裂的几何结构和晚第四纪活动性等进行研究。结果表明, 该断裂晚第四纪构造活动具有分段性, 可划分为玛雅雪山(西)段、 宝泉山(中)段和虎南山(东)段3段, 其活动时代分别为晚全新世、 晚更新世末期和中更新世晚期。其中, 玛雅雪山段全新世以来活动强烈, 断错T₁-T₂级冲洪积阶地, 形成明显的断层陡坎, 其全新世以来的垂直滑动速率为(0.50±0.02)mm/a, 未来有发生6.7~7.0级强震的潜能。通过对比分析发现, 在晚第四纪活动性方面, 玛雅雪山段与庄浪河断裂之间可能具有更为密切的构造组合关系, 两者是在区域挤压应力作用下形成的弧形逆冲构造带。同样地, 青藏高原东北缘在NE向区域应力挤压和稳定地块的阻挡作用下, 形成了一系列前展式逆冲褶皱带和弧形挤出构造, 导致地壳缩短增厚和山脉快速崛起, 以次级地块分阶段逐次向外推挤的方式实现了青藏高原NE向的隆升扩展。

“亚失稳”地震预报理论、 以场求源和以源观场技术是对重点地质构造区和活动断层判定未来地震发生地点和时间的一种方法。2021年玛多 M_S7.4 地震发生后, 阿尔金断裂东段至祁连山地震带先后发生了7次5级以上的地震。从历史地震活跃周期统计, 目前祁连山地震带仍是中国大陆地震活跃地区, 在这丛中强地震中青海门源 M_S6.9 地震影响最大。通过对该地震前的震情跟踪及地球物理场的时空演化总结发现, 祁连山地震带上在近4a内共出现23台项形变、 电磁、 地下流体等地球物理场异常。通过梳理异常变化的序列, 发现空间上5项背景异常(1a以上)分布在距震中300km以外, 8项中期异常中(0.3个月~1a)有2/3 的异常分布在震中距200km以内, 10项短临异常中(3个月以内)有4/5 的异常分布在震中距180km内。2021年7月以后, 中短期异常集中出现在祁连山地震带中东段, 该地区是甘青地震台网监测能力强、 台站分布最为密集的地区之一, 因此在异常变化成组、 成片同步出现时, 地震部门立即组织了现场核实和跟踪, 结合显著地震事件和地质构造特征, 在震前进行了短临预报, 取得了一定的减灾实效。文中研究带来的启示是: 在地震监测能力覆盖区域构造条件下, 利用“亚失稳”理论指导研究观测资料异常变化, 能为地震预报提供有力支撑, 可降低未来强震造成的灾害损失。

2024年1月23日新疆乌什发生 M_S7.1 地震。乌什 M_S7.1 地震为逆冲型破裂, M_S≥4.0的余震大多发生在2024年2月25日 M_S5.8 最大余震之前的早期阶段。余震分布尺度约62km, 沿迈丹-沙依拉姆断裂东北段大体上呈NE-NEE向展布。乌什序列M_S≥4.0余震的发生时间具有显著的半月潮大、 小潮触发特征。进一步研究显示, 乌什序列大潮时段的较强余震活动, 主要与主震破裂面节面 Ⅰ 上潮汐ΔCFS持续增强趋于峰值的变化过程有关, 而小潮时段的较强余震起伏则可能与震源机制节面 Ⅱ 上潮汐ΔCFS自峰值时段开始的转折下降有关。从潮汐应力分量具体来看, 乌什序列M_S≥4.0较强余震在半月潮朔、 望大潮时段的起伏, 主要缘于节面 Ⅰ 上的最大潮汐正应力σ_n及同时期持续增大的潮汐剪应力τ_n共同作用的影响; 而上、 下弦小潮时段的较强余震活动, 则主要缘于最大潮汐剪应力τ_n及同时期持续增大的潮汐正应力σ_n两者共同作用的影响, 被触发地震的发震断层的产状与主震震源机制的节面 Ⅱ 可能较为接近。研究结果还显示, 乌什序列70%的M_S≥4.0地震具有显著的半日潮触发特征, 其中64%震例的震源机制2个节面均显示受半日潮触发影响, 这与乌什 M_S7.1 地震及多数M_S≥4.0余震逆冲型破裂特殊的震源机制节面关系(2个节面走向大体一致、 倾向相反)有关。沿断层滑动方向叠加的半日潮剪切应力是导致乌什地震序列较强地震发生的主要潮汐触发因素, 在所有受半日潮触发的M_S≥4.0地震中, 60%的震例缘于潮汐剪应力的触发影响。从发震时刻来看, 94%的地震发生在潮汐应力分量峰值时段(峰值前后1.5h内)及紧邻的峰后时段。余震区相对松弛、 破碎的构造和介质环境, 震后短时期不稳定的临界高应力状态, 加之潮汐应力与构造应力“同向促滑”的叠加效应, 是乌什序列早期阶段较强余震活动显示明显的潮汐触发特征的可能原因。

磷灰石和锆石的(U-Th)/He定年方法得益于成熟的⁴He扩散模型及对低温事件的高度敏感性, 成为揭示成矿时代、 隆升剥露、 地貌演化、 沉积盆地热历史及深时热年代学等关键地质事件的关键技术。该方法已扩展到榍石、 磷钇矿、 金红石及石榴石等多种矿物, 适用于较老变质热事件(3 950Ma)的研究, 例如金伯利岩侵入时代的厘定和克拉通埋藏与剥露历史的重建。此外, 独居石、 石榴石和橄榄石的(U-Th)/He定年方法有望解决年轻火山岩(2.0ka)的定年问题, 并提供新的认识; 将其利用于赤铁矿、 磁铁矿及萤石等矿物, 使得矿床直接定年成为可能。针对针铁矿的研究为了解极年轻地质事件(0.4Ma)的降水和风化时间与速率提供了新的方法, 从而为大陆地表重建贡献了重要信息。方解石、 牙形石和海百合等矿物的应用丰富了沉积盆地演化研究的工具箱, 而对陨石的研究为理解行星形成和演化提供了独特视角。尖晶石、 钙钛矿、 绿帘石等矿物凸显出其在未来地质年代学研究中的潜力。研究者若想成功应用(U-Th)/He方法并获取高质量的年龄数据, 需要深入理解不同矿物的晶粒尺寸、 环带成分效应、 内部晶格损伤、 铀丢失效应、 包裹体、 矿物纯度及封闭温度等因素。文中概述了不同(U-Th)/He定年矿物的特征及应用领域, 汇总归纳了数据偏离的可能因素, 并指出相应的解决措施, 旨在帮助研究者正确理解(U-Th)/He年龄及其时间标尺的内涵, 从而进一步促进(U-Th)/He方法的发展。

哈密盆地北缘断裂是天山活动构造带东端的一条大型活动断裂。其东段位于哈尔里克山与哈密盆地之间的山麓地带, 该区域覆盖层较薄, 多为砾径粗大的崩坡积物; 需要采用新方法对该断裂的准确位置和活动性开展研究。文中在遥感解译和地质地貌调查的基础上, 采用了微动探测技术, 结合探槽和年代学测试等方法对该断裂的空间展布及其活动性开展了初步研究, 并形成了如下认识: 1)结合微动技术的多手段综合分析、 相互验证的方法在类似地区活断层探测中可以发挥很好的效果; 2)该断裂不仅具有断续分布的断层陡坎等晚第四纪活动的地貌学证据, 年代学结果也显示其在全新世有过活动; 3)微动探测剖面与开挖剖面揭露的现象显示断裂破碎带的宽度约为100m, 断层倾角为35°~60°, 基岩中倾角略大; 4)初步分析断裂在全新世以来的垂直滑动速率约为0.09mm/a, 晚更新世中期以来垂直滑动速率为0.2~0.3mm/a。

文中采用毕奥-萨伐尔定律和Monte-Carlo法, 反演定位了漾濞地震前一个月内出现的10次地磁反相位异常事件的异常源--感应电流的三维分布信息, 研究了其时空分布特征及其与发震构造和地震的关系, 依据感应电流分布特征给出了漾濞地震发震构造在中地壳和下地壳的分布特征。研究认为: 震源区及附近地区以及发震构造内部上、 中、 下地壳位置会反复出现山峰状感应电流面, 感应电流峰位于中地壳和上地壳, 底部位于地幔顶部; 山峰状感应电流持续数小时, 其形态随时间变化犹如海面波浪, 此起彼伏; 在同一地区会反复出现, 地震两侧地区会交替反复出现。文中对面电流的形成机理进行了解释, 给出了机理模型示意图, 并从固定地磁台站观测数据的角度出发, 通过计算验证了发震构造内部上、 中、 下地壳位置在地震短临阶段可能出现有流体参与的活动, 进一步完善了这种震前地磁反相位异常变化的产生机理。

新疆南天山地震带是中国中强地震的主要孕育区之一。 为了增强该区域中强地震监测能力, 2013年在新疆南天山与塔里木盆地交会处建成柯坪地电阻率连续观测台站。 2018年以来, 周边400km共发生11次M_S≥5.0地震(不含余震和前震)。 文中利用ERA5同化数据集中的土壤水分含量和土壤温度, 定量拟合了不同水热条件影响下地电阻率背景值, 在此基础上识别了偏离背景值的异常变化。结果显示, 自2018年以来, 柯坪台EW和NS 2个测道共识别到4次显著偏离背景趋势变化的下降变化, 基于断层虚位错模式和地电阻率各向异性变化分析认为, 柯坪台地电阻率变化与7次中强地震的孕震过程存在关联。 以柯坪台EW测道电性结构为参考开展了数值模拟, 结果显示, 当测区介质电阻率下降10%时, 柯坪地电阻率EW测道观测值相较背景值变化1.05%若要被识别, 则电阻率发生变化的上界面需要至少上升至距地表243m深度处, 而这个深度完全可以被柯坪台的现有观测装置所探测。

2023年12月18日午夜, 中国甘肃省临夏市积石山县发生 M_W6.1 地震, 强烈的同震晃动造成大量房屋倒塌及人员伤亡。为揭示此次地震的发震构造和震前、 同震运动机制, 文中利用震前GPS和时序InSAR形变, 反演得到孕震断裂震间走滑速率约为1.9mm/a, 断层闭锁深度约为11km, 跨断裂地壳缩短率约为1.0mm/a, 具备发生逆冲地震的潜力。进一步利用Sentinel-1卫星获取的地震前后的合成孔径雷达数据, 提取了同震InSAR形变场, 根据搜索断层参数后验概率密度分布, 估算了最优断层几何参数, 并反演了同震断层滑动模型。结果表明, 积石山地震为典型的低倾角逆冲断层运动, 断层倾向SW具有更高的置信度, 最大滑动量位于地下约6.8km深度处, 约为0.35m。此外, 不同深度处的库仑应力变化显示, 主震断层滑动造成的库仑应力传输显著促进了余震的发生。积石山南缘断裂的中北段、 积石山北缘断裂东南段及西秦岭北缘断裂的中段均出现明显的库仑应力增加, 需持续关注这些区段的地震风险。

为探索地震烈度与地震发生后地表形变的关系, 解决震后快速评估新疆逆冲型地震烈度的难题, 文中以新疆2015年皮山6.5级、 2017年精河6.6级、 2020年伽师6.4级3个逆冲型地震为例, 通过对比研究不同地震的InSAR同震形变场与实际调查地震烈度数据, 发现同震形变场与地震烈度之间存在较高的相关性。研究结果表明: 1)InSAR技术能够有效地识别出震区的同震形变场, 为震后的地震烈度评估提供了重要的数据支持, 对评价房屋结构类型单一和缺少强震动台站观测数据区域的烈度评估提供了重要依据; 2)利用人口聚集区的同震形变进行烈度评估的手段, 以及利用历史地震事件的烈度-形变关系模型和同震形变场大小估计当前地震的烈度等级的方法可在地震烈度早期评估中发挥重要作用, 有助于我们今后调查地震烈度等级和烈度影响的范围判断; 3)利用AHP-熵权法对InSAR形变量、 库仑应力变化值、 人口密度、 震源距离、 沉积层厚度这5个因子进行加权叠加并进行烈度评估研究可提高地震烈度评估结果的可靠性, 该方法可为地震烈度评估提供一种新的思路。同时, 文中还讨论了InSAR同震形变场的逆冲型地震烈度评估方法的局限性, 为今后的研究提供了参考。

2024年1月23日新疆乌什 M_S7.1 地震是自1992年吉尔吉斯斯坦Suusamyr M_S7.3 地震以来发生在天山地震带的最大地震, 对其震源破裂机理和邻区应力变化特征开展研究, 可满足防范地震风险的实际需求。文中基于Sentinel-1A升、 降轨卫星影像数据, 采用D-InSAR技术获取了乌什地震的同震形变场。以升、 降轨同震形变数据为约束, 分别独立和联合反演了该地震的震源滑动模型, 并进一步计算了同震位错引起的周边断裂的库仑应力变化。结果表明: 1)InSAR升、 降轨同震形变场长轴大致沿NE-SW向展布, 均表现出北西盘较强、 南东盘较弱的形变特征。升、 降轨相同盘的形变量正负相同, 结合其成像几何模式, 认为乌什地震同震形变结果显示的形变态势以垂直形变为主, 符合逆冲型地震形变的主要特征。升轨LOS向最大形变量约为0.77m, 降轨LOS向最大形变量约为0.48m。2)分别独立和联合反演的震源滑动模型总体差异不大, 均呈现出从初始破裂点开始沿断层面向上破裂的特征, 断层错动以左旋逆断为主。发震断层主要破裂区长约45km, 最大破裂区偏向于震中西南侧, 且主震西南侧的破裂局部区域(沿走向约55km处附近)可能破裂到了地表。升、 降轨数据联合反演得到的乌什地震的矩震级约为 M_W7.1, 最大滑动量约为2.1m, 位于断层面(41.25°N, 78.59°E)地下约10.3km深度处。3)乌什地震产生的同震库仑应力对震中附近的阔克萨勒断裂东北段、 托什干断裂中段和东北段、 迈丹-沙依拉姆断裂中段和西南段、 温宿北(库齐)断裂中段和西南段具有显著的应力加载作用, 地震形势值得关注。

腾冲-保山地区集地震、 火山和地热活动于一体, 一直是研究的热点地区, 但关于腾冲火山的岩浆分布情况和岩浆来源一直存在争议。文中利用腾冲-保山地区分布的76个地震观测台站记录的远震波形数据, 采用接收函数与瑞利波相速度的两步联合反演方法和Bootstrap重采样技术, 获取了腾冲-保山地区地壳上地幔150km深度范围内的三维S波速度结构。与前人的研究成果进行了对比分析, 讨论了腾冲火山区的壳内岩浆分布情况和腾冲火山的起源, 得到以下几点结论: 与前人结果相比, 文中S波速度结构的整体特征大致相同, 在一些细节上存在差异。沿腾冲火山区从北向南, 地壳中存在LV1、 LV2、 LV3 3个岩浆囊, 深度范围分别为10~30km、 10~30km及10~26km; LV1和LV2主要沿着腾冲断裂分布, 以怒江断裂为东边界, LV3位于怒江断裂与龙陵-瑞丽断裂之间, 这些断层控制着火山区的岩浆活动。1976年龙陵 M_S7.3 和 M_S7.4 地震的震源区下方存在低速层, 震源区断层裂隙发育, 岩浆、 流体等可能参与了地震成核过程。腾冲-保山地区的上地幔60~120km深度内普遍存在低速异常, 并且在腾冲下方向上延伸与地壳中的低速区相连。上地幔中的大型低速层可能为地壳中岩浆存储层提供岩浆物质, 软流圈上涌导致岩石圈拉张与减薄, 导致腾冲火山的形成。

江苏省江都地区地处下扬子板块的苏中盆地, 是在中古生界复杂构造基础上演变形成的中新生代陆相沉积盆地, 区内发育大量演化的断裂、 隆起及坳陷构造。文中基于深度学习的PhaseNet检测技术, 对2023年1月1日-2024年7月31日江都震群及附近地区进行地震重检测和精定位, 并通过TomoDD双差层析成像方法反演震源区的三维速度结构。基于地震精定位结果和反演的三维速度结构特征, 结合震源区M_L3.0以上地震的震源机制解, 对江都震群的孕震环境和发震机制进行了深入讨论。研究结果表明: 1)江都震群发震断裂为2条未知的左旋走滑隐伏断裂。其中, 江都震群1序列的发震断裂沿NNW走向, 断层面倾向为NE向; 江都震群2序列的发震断裂沿NNE向, 断层面略向NW倾。2条发震断裂近直立, 破裂均未延伸至地表。2)震源区附近波速变化剧烈, 陈家堡-小海断裂对震源区存在明显的分割作用, 断裂的北西侧存在明显的低波速、 低泊松比异常。随着深度的增加, 断裂南东侧的高速异常逐渐增强。3)江都震群序列整体位于V_P、 V_S和泊松比低值异常体内, 且P波速度比S波速度下降更快, 整个发震过程没有地下流体的渗入与参与。基于发震断裂的性质及震源区速度结构特征, 分析认为江都震群序列的2次发震断裂或为陈家堡-小海断裂的2条分支断裂, 一条呈SSE-NNW向展布的左旋走滑隐伏构造, 一条呈SSW-NNE向展布的左旋走滑兼逆冲隐伏构造。江都震群是震源区区域应力的2次集中释放过程, 其直接成因是由震源区坚硬岩层发生脆性破裂。

伊朗高原的地壳结构与强震活动密切相关, 其莫霍面形态对揭示该区域的陆内变形机制和深部孕震环境具有重要意义。文中利用球坐标系下的快速非线性重力反演方法计算得到了伊朗高原的莫霍面深度分布。结果显示, 扎格罗斯及其邻区的莫霍面最深, 局部可达60~65km, 反映出明显的地壳增厚特征; 伊朗中部区域的莫霍面变化相对平缓, 介于35~50km之间。地震活动性分析表明, 震级≥5.0的地震事件多分布在莫霍面梯度带及均衡重力异常的正值区。扎格罗斯褶皱冲断带、 萨南达季-锡尔詹变质带和科佩特达格山脉等区域均衡补偿不足, 呈现出地壳应力集中与震源聚集的特征, 为地震高发区。伊朗中部区域整体刚性较强, 地壳结构稳定, 地震活动较稀疏。文中验证了球坐标系下变密度非线性重力反演方法在复杂构造地区深部地壳结构研究中的有效性与适用性, 进一步揭示了伊朗高原地壳结构与强震活动之间存在明确的空间对应关系。同时, 文中研究为理解伊朗高原深部构造格局与孕震环境提供了新的地球物理学依据。

重晶石(主要成分为BaSO₄)是自然界中常见的硫酸盐矿物, 其电子自旋共振(electron spin resonance, ESR)信号( {\mathrm{SO}}_3^{-})可用于测定海底热液活动、 断层运动等地质事件的年代。近年来学者们将ESR方法广泛应用于海底热液场重晶石结晶年代的测定, 但大陆型重晶石ESR测年的相关报道较少, 急需对其ESR信号进行测年基础性质的相关研究, 为大陆环境中重晶石的ESR测年可行性及可靠性提供参考。因此, 文中以大陆环境中沉积重晶石(XBD-B1、 LSJ-B1)及断层重晶石(LJF-B1)为研究对象, 探讨了重晶石ESR信号(g=2.002 3)的微波饱和功率、 光敏感性、 热稳定性、 信号饱和性等基本性质。结果表明: 1)大陆环境中重晶石样品的ESR信号(g=2.002 3)微波饱和功率在0.2~1mW之间, 0.1mW是该信号测量的优选功率。2)大陆环境重晶石样品ESR信号(g=2.002 3)在380℃下加热15min能够完全退火, 信号的热衰减符合二级动力学模型, 常温(20℃)下的热寿命至少能达到10⁶a; 饱和剂量>10 000Gy, 在低环境剂量率的条件下, 综合考虑饱和寿命及热寿命, 2个沉积型重晶石及断层重晶石ESR信号的最老可测年龄分别为152Ma、 72Ma、 1.5Ma。3)断层重晶石ESR信号g=1.999 5和g=2.002 3的热寿命和等效剂量在误差范围内一致, 表明2个测量位置的测年结果具有相互补充和验证的潜力。在实际测年应用中可以综合考虑2个信号测量位置的年龄结果, 以提高结果的可靠性。4)大陆环境中重晶石样品的ESR信号(g=2.002 3)光敏特征类似石英中的Al心, 能够被部分晒退, 应尽量采集未曝光的新鲜样品, 若仅能采集暴露于阳光下的样品, 则应提取不可晒退的信号组分测年。综合来看, 重晶石ESR信号(g=2.002 3)能够用于早更新世中晚期以来断层重晶石结晶年代的测定, 具有一定的可靠性。这为基岩断层活动历史研究提供了一种潜在的测年材料与手段, 也为重晶石矿床的沉积年代测定提供了一种有力的绝对测年手段。

2020年3月20日, 青藏高原南部申扎-定结断裂带附近发生了一次 M_W5.7 浅源地震, 为通过现代卫星大地测量技术探究该研究程度较低区域的发震构造提供了机会。文中利用Sentinel-1A卫星升、 降轨SAR影像获取了该地震同震及震后半年的地表形变。同震模拟结果揭示地震成核于一条埋深于1.6~5.7km深度的之前未被识别的正断层。深入的震后分析表明震后余滑与同震滑动孕育于同一断层面, 且位于其上倾0.8~4.8km深度处。该地震深部同震滑动及浅部余滑共同成像一条近完整的单平面地下发震断层。通过对反演结果、 地形地貌及断层特性的分析, 推断构造区域内较高的重力势能差可能是地震发生的主因。同震库仑应力模拟显示, 申扎-定结断层带南、 北分支断层表现较强的应力加载, 应注意其破裂风险。

断层泥的非均质性是影响或控制断层滑动过程摩擦强度变化的重要因素之一, 但同震滑移过程中断层泥的非均质性在控制断层滑动行为、 摩擦强度和速度依赖性等方面的效应仍不清楚。文中采用人工合成的双矿物相断层泥(石英和白云石以不同比例混合), 在1MPa正应力条件下, 开展了低速—高速(0.000 1~1.0m/s)旋转剪切摩擦实验。结果表明, 在滑动速率为1.0m/s的高速滑动实验中, 石英含量不同的白云石断层泥的摩擦行为呈现出显著差异, 并表现出2个阶段弱化的特征; 随石英含量的增加, 白云石断层泥的稳态摩擦系数μ_ss值呈现出先增加后降低的趋势, 而滑动弱化距离D_c值则呈现出指数型增加趋势。微观构造观测结果显示, 高速滑动(≥0.5m/s)时, 主滑动面发育5~10μm厚的纳米颗粒层; 在石英含量≤20wt%的试样中, 主滑动面附近发育熔体斑块; 当石英含量增加到30wt%时, 主滑动面附近出现相互连通的熔体薄膜或熔体层。总结认为, 含石英组分的白云石断层泥在高速滑动过程中, 纳米颗粒润滑和瞬时生热作用共同主导了第1阶段的弱化, 随后主滑动面上石英颗粒的少量熔融和纳米颗粒黏结效应, 导致摩擦强度得以部分恢复。当SiO₂熔体含量不断增加并形成熔体薄膜/熔体层时, 熔体润滑作用导致了第2阶段的滑动弱化。文中实验结果表明, 在同震滑动(m/s级)过程中, 具有不同摩擦特性的非均质断层泥对断层摩擦强度起着重要的控制作用, 自然界中碳酸盐岩断层岩内含有少量的石英(≤20wt%)有助于抑制同震滑动时的断层弱化。

地电阻率观测和研究是地震预测与震情跟踪中的重要技术之一。文中利用原始曲线方法和自适应相关幅度方法, 对积石山 M_S6.2 地震震中附近地电阻率观测数据进行分析, 结合地震前的现场异常核实工作和以往震例回溯, 对此次地震前地电阻率异常特征进行研究。结果显示: 震中300km范围内4个台站出现异常, 台站位于震中近N、 NE和SE向。通过原始曲线方法分析得到, 通渭台地电阻率在震前2个月出现快速下降, 为短期异常; 武胜驿和定西台出现破年变高值变化, 武威台的年变幅减小, 3个台站均出现中期时间尺度异常, 呈现异常起始时间准同步的特点。利用自适应变化幅度法进行定量分析发现, 通渭台 N20°W和EW' 2个测道的异常起始时间为2023年9月, 提取的异常变幅分别为0.09Ω·m和0.12Ω·m, 超过异常阈值线的指标分别为0.07%、 0.2%; EW测道的异常起始时间为2023年10月, 提取的异常变幅为0.12Ω·m, 超过异常阈值线的指标为0.4%; 武威台NS测道的异常起始时间为2023年5月, 提取的异常变幅为0.2Ω·m, 超过异常阈值线的指标为0.15%; 定西台 EW测道的异常起始时间为2023年4月, 提取的异常变幅为0.04Ω·m, 超过异常阈值线的指标为0.2%。文中研究结果可为异常核实工作中地电阻率异常提取、 异常性质判定, 以及为依据地电阻率异常开展地震预测提供一定的借鉴和参考。

文中选用山西地区丰富的地震资料, 利用P波初动加振幅比方法, 计算得到山西中南部及邻省附近区域2009年以来rms≤0.45的314次中小地震的震源机制解。通过分析这些震源机制解参数, 得到了研究区现今构造应力场, 总体为NEE-SWW向的近水平挤压与NNW-SSE向的水平拉伸; 震源类型以正断、 走滑、 正走滑型为主, 兼有少量逆断型和逆走滑型, 且多位于临汾和长治一带。针对山西中南部分区的研究结果表明, 太原、 临汾、 运城和长治不同构造断陷区之间存在应力差异和震源类型差异, 该差异与太原和运城2个盆地处于山西地堑系的拉张扩展部位、 临汾盆地处于剪切部位相吻合, 是各区局部特殊的构造、 不同的地质环境和周围应力调整变化的体现。文中进一步探讨了在现今区域应力环境下, 这些构造区内中小地震活动的关联性, 认为目前山西南部可能是未来中等地震活动跃迁的重点区域, 需引起重视。

国内外利用重复震源开展地下介质变化监测研究主要基于激发源波形的时间变化信息, 而将振幅变化信息应用于地下介质变化的相关研究仍很有限。文中利用甘肃祁连山气枪主动源激发的高重复性波形的振幅信息, 应用频谱比法计算祁连山中东段地区的介质衰减参数t^*随时间的变化, 获得了观测台站不同震相的衰减变化特征。与气枪激发波形的走时变化、 张掖甘州地区地面气压、 地表温度、 降水量等物理量进行对比, 结果表明衰减变化与走时变化具有正相关性, 且2019年张掖甘州 M_S5.0 地震震源区附近的ZDY27台的衰减变化存在0.03s的同震相对变化。相关研究成果表明, 基于气枪主动源的衰减变化计算是探测地下介质变化的有效方法, 这为基于气枪主动源连续探测地下介质变化提供了另一种途径。

文中基于重庆区域地震台网和四川区域地震台网记录的地震资料, 对2021年7月以来泸县—荣昌地区的地震进行重定位, 并利用CAP方法反演2009年以来记录的M_L≥3.0地震的震源机制解。再结合拟合的发震断层参数和反演的构造应力场探讨了地震活动的发震断层和不同时段地震的孕震机理。结果显示, 2021年以来泸县—荣昌的地震活动从螺观山背斜迁移至喻家寺和香炉山向斜内2个区域; 地震活动呈现出2条NE—NNE向展布的条带, 且深度集中在2~12km。震源破裂以逆冲挤压型为主, 震源矩心平均深度为3.8km, 与志留系龙马溪组页岩层深度吻合。其中喻家寺向斜地震带状活动随着时间的推移整体向NE迁移, 且西南末端分叉成为2支。香炉山向斜内的地震活动则呈NNE走向、 SE倾分布。2条地震条带地表无匹配断层, 根据小地震分布确定的断层面参数和震源机制解结果推测, 喻家寺向斜地震条带的发震断层为一条走向NNE、 倾向NWW的逆冲隐伏断层; 香炉山向斜地震条带发震断层则为一条走向NNE、 倾向SE的逆冲隐伏断层。研究区的构造应力环境相对简单, 以NWW-SEE向水平挤压作用为主, 区域内显著地震主要受区域构造应力场和隐伏断层控制。

文中采用浅层地震勘探、 野外地质调查、 钻孔联合剖面勘探相结合的方法, 综合年代学样品测试结果, 研究了王湖断层的准确位置和活动时代, 并分析了构造意义。研究结果表明: 断层总体走向NW—NNW, 倾向SW, 总长约27.0km, 活动时代为中更新世。断层在空间上分为南、 北2段: 北段呈隐伏状态, 上断点埋深15.1~16.6m; 南段出露地表。断层控制太原盆地南部东端的构造形态, 为太原盆地第四系边界断层。研究结果更新了前人的“盆地边界为晚新生代河湖相沉积与黄土沉积交界, 太原盆地南部东端无控盆边界断层”的认识, 同时更新了断层为晚更新世活动断层的结论。文中结果为晋中市防震减灾、 城市规划及土地利用提供重要有益的依据, 也对研究整个太原盆地构造演化、 评估太原盆地的地震危险性具有一定的科学意义。

三峡库区于2017年和2018年先后发生4次M4.0以上地震。文中使用三峡台网12个固定台的连续波形数据, 利用PALM算法获得了2次地震序列的高分辨率地震目录。将PALM目录结果与人工目录进行对比分析, 结果表明, 所获得的地震数量比人工目录多3~4倍, 震中差异平均值为0.57km, 发震时刻差异平均值为-0.43s, 震级差异平均值为0.04。2017年M4.3和M4.1地震发生在低水位期, 序列主要沿NE和NW 2个方向展布, 余震主要分布在3.0~5.0km深度, 且主要分布于滑脱层中, 靠近背斜褶皱核部地震较少, 而两翼地震较多。2018年M4.5和M4.1地震发生在高水位期, 序列主要分布在SWW走向、 NW倾向的断裂上, 余震主要分布在5.0~7.0km深度处, 呈线性分布, 地震活动宽度很窄且没有扩张的迹象, 渗透率较高的破坏带充当流体通道, 流体注入断层导致孔隙压力变大使断层失稳滑动, 余震序列上方的滑脱面阻碍余震继续向上迁移。