探索地震活动的时空分布对于地震风险评估, 尤其是对于中国川滇地区这样的地震频发区和强震危险区而言具有重要意义。相对强度算法(RI)基于统计学理论, 使用过去的地震强度评估预测同一地点的未来地震强度。其原理简单, 已多次在国内外强震预测的实践应用中取得了良好的效果。目前, 经过多年的发展完善, 该方法的预测性能愈加突出。为了辅助川滇地区的地震活动性预测工作, 文中使用相对强度算法(RI)和参数遍历试验(PTT)进行了全面的参数分析, 深入研究了RI算法在中国川滇地区的适用性, 结果表明: 由于参数选择合理(包括网格大小、 异常学习时间窗长度、 预测时间窗起始时间和预测时间窗长度), RI和PTT的组合研究表现出了明显优于随机猜测的预测效果, 揭示了川滇地震危险区地震预测的有效参数区间。相对强度算法能够对川滇地区的地震活动进行预测, 文中成果丰富了地震危险区地震趋势预测的参考依据。

龙门山断裂带南段芦山地区先后发生了2013年芦山 M_S7.0 和2022年芦山 M_S6.1 地震, 2次强震的孕育发生与所在区域深、 浅地震构造环境、 地壳物性结构参数密切相关。研究该区地壳浅部物性结构特征及其与深部动力学过程的映射关系对认识该区的孕震环境具有重要意义。因此, 文中利用金川—芦山—乐山深地震测深剖面资料的P波、 S波初至波走时数据, 采用二维射线追踪走时反演方法获取了沿剖面上地壳的精细P波、 S波速度和泊松比值。结果显示: 剖面西北段松潘-甘孜块体的上地壳具有高P波、 S波速度和低泊松比的特征, 而东南段的四川盆地上地壳具有低P波、 S波速度和高泊松比的特征。在松潘-甘孜块体和四川盆地之间的龙门山构造带, 上地壳P波、 S波速度和泊松比等值线形态受区域构造活动控制, 与地层产状基本一致, 呈近直立趋势展布。龙门山构造带下方沉积基底表现出明显的结构差异, 且速度和泊松比等值线形成“V”形特征。龙门山断裂带的上地壳速度、 泊松比横向变化梯度大, 可能是印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应使得青藏高原东缘低泊松比地壳向坚硬的扬子地台(高泊松比)挤压, 进而产生地壳垂向变形的直接证据。芦山强震区 M_S7.0 地震的余震主要发生在壳内高、 低速和泊松比变化梯级带偏高速和低泊松比的一侧, 该区的地震活动既受区域断裂构造的控制, 也与上地壳的物性结构特征密切相关。

长江断裂带是中国东部构造体制转换的典型地区, 具有断隆相间、 “一盖多底”的构造特征, 发育了大量金属矿区, 精细的上地壳速度结构和基底图像对该区的成矿作用和构造演化研究具有较为重要的意义。 文中以在长江航道内激发的大容量气枪作为震源获得的密集观测数据为基础, 综合利用初至波走时成像、 时间项和射线反演等方法, 构建了长江断裂带安庆—马鞍山段的上地壳精细速度结构和基底结构。 综合分析研究结果可知, 长江断裂带的上地壳精细速度结构和结晶基底特征显示该区具有断隆相间的构造特征。 怀宁盆地是该段上地壳最厚的区域, 其基底埋深约4.5km。 庐枞盆地的结晶基底埋深约为4.1km, 沉积盖层呈明显的坳陷盆地形态, 结晶基底及其下方存在相对高速的速度特征。 长江断裂带在跨江处的上地壳存在明显的速度横向变化, 显示了长江断裂带切断基底的断裂特征。 长江断裂带安徽段基底最浅的区域为铜陵隆起区, 埋深仅为2.2km, 表明铜陵隆起区新生代以来经历了强烈的挤压作用。

在大中型城市汇集的城市群及其邻近区域, 利用高分辨地震折射探测方法开展城市活断层探测, 对于开发利用城市地下空间、 提升城市韧性、 构建城市减灾参考模型和防范地震及地质灾害具有重要的科学和现实意义。 文中运用正则化层析反演方法, 对穿越京津地区的高分辨折射地震剖面进行走时成像, 构建了控制京津地区的上地壳精细速度结构模型。 结果显示, 京津地区存在巨厚的沉积盖层, 近地表速度低至1.6km/s, 结晶基底最浅埋深位于北京凹陷(约2km), 最深位于武清凹陷(约8km), 研究区不同构造单元的结晶基底埋深与结构性质主要受新生代期间的断陷沉降作用影响。 文中还利用成像结果的速度差和地震记录的横向变化, 对速度差异较大的断裂构造特征进行了分析研究, 获得了研究区主要构造单元主控断裂的成像结果及其在上地壳的展布特征, 为活断层探测中利用地震折射成像方法判定断层形态提供了参考。

基于高精度布格重力异常资料，以川滇地区P波速度三维层析成像结果为约束建立初始模型，采用预优共轭梯度（Preconditional Conjugate Gradiem，PCG）反演方法得到了龙门山断裂带中南段的地壳上地幔（深度范围0~65km）三维密度结构（网格间距为10km （横向）×10km （纵向）×5km （深度））。密度成像结果表明：龙门山断裂带中南段两侧地壳密度结构存在明显差异，四川盆地有约10km厚的低密度沉积层，松潘-甘孜块体因沉积层较薄，且部分地区有基岩出露，上地壳表现为高密度结构；松潘-甘孜块体中、下地壳有大范围低密度层分布，介质强度明显低于高密度的四川盆地，青藏高原东移物质受到四川盆地阻挡后更易于在低密度的一侧发生挤压形变及隆升，从而形成龙门山逆冲推覆构造带；龙门山断裂带内部在地壳结构上具有明显的分段特征，表现为沿着龙门山断裂带地壳密度变化不连续，以汶川地震和芦山地震震中为界，形成多个高、低密度异常区；同时，结合地震精定位结果分析，汶川地震及其余震多分布于壳内中央断裂带西侧高密度体内，芦山地震及其余震则集中在地壳密度变化梯级带附近并偏向高密度体一侧。四川盆地下地壳密度较高，其前缘随深度增加向青藏高原方向扩展，在上地幔顶部接近龙门山断裂带以西。松潘-甘孜块体中、下地壳虽然有一定规模的低密度体分布，但其连通性差，在平面上多形成局部低密度异常区，是否存在下地壳流仍无法给出明确的证据。

利用滑动平均法从川滇地区布格重力异常场分离出主要反映莫霍面起伏的低频布格重力异常场，将地震模型转换、并经过高程改正的密度模型作为初始模型，根据不同构造单元之间莫霍面上、下密度差不同，采用Parker法对低频布格重力异常场进行分区反演，得到了该区莫霍面深度和地壳厚度分布。结果显示：研究区西北部青藏块体从边缘向内部莫霍面深度和地壳厚度加深和增厚，分别为52～62km和54～66km；四川盆地莫霍面深度为38～42km；从南东向北西川滇菱形块体莫霍面深度为42～62km；红河断裂带以西的滇西地块，从南向北莫霍面深度为34～52km；龙门山、红河断裂带是莫霍面深度变化的梯度带；红河断裂带两侧自北向南莫霍面深度差异逐渐增加；攀枝花裂谷下方的莫霍面未发现明显隆起。川滇地区莫霍面深度分布明显受印度板块与欧亚板块碰撞及其向中南半岛侧向俯冲的制约。文中采用分区反演得到的莫霍面深度模型与已有的人工地震探测结果之间的均方差<1.7km，同时通过与整体反演结果对比，表明在不同构造单元的地壳速度、密度结构存在明显差异的区域，以高分辨地震探测结果为约束，开展分区密度界面反演工作，可有效提高反演结果的可靠性。

位于滇西地区的红河断裂是中国最长的走滑断裂之一,具有很高的地震潜势。为了调查红河断裂的复杂结构,在滇西地区穿过红河深大断裂带完成了1条由云县至宁蒗近SN向长300km的宽角地震反射/折射剖面。结合初至波走时成像及正演建模方法,对该测线观测数据进行了一维、二维分析拟合,获得了该地区沿测线的二维地壳速度结构模型。结果显示:地壳P波平均速度为6.2~6.3km/s,基本呈现为1个均匀的正速度梯度结构,但在中地壳和下地壳不同区域有部分低速异常;沿测线Moho界面埋深存在较大的横向变化,自南向北明显变深,南侧Moho埋深约为45km,北侧Moho埋深可达54km,较之典型的大陆地壳,存在明显的增厚现象;而沿测线中上地壳厚度变化不大,地壳增厚主要缘于下地壳厚度的增加;以红河断裂为界,地壳结构存在明显的横向差异,暗示了红河断裂作为扬子准地台和三江地槽系构造边界的作用;测线穿过区域红河断裂两侧没有明显的Moho埋深变化,结合临近区域的其他研究结果,表明红河断裂在不同区段存在较大的差异。

对获得的玉树震区的人工地震测深资料，利用正演拟合地震测深方法进行处理与计算，获得了玉树震区的地壳速度结构和构造的基本特征。结果表明，不同区域的地壳速度结构在纵向和横向上均具有明显的非均匀性。 地壳呈层状结构，研究区结晶基底界面起伏较大，玉树附近下方较厚达8km左右，在400.0km桩号向北至温泉方向基底结构逐渐减薄为2.5km。基底界面的凹陷、隆起与不同的地质构造单元具有较好的对应关系；地壳厚度由囊谦、玉树附近的72km向南、北逐渐减薄为62km。在200.0～400.0km桩号之间二维速度等值线及壳内界面起伏变化较大，在玉树附近下方莫霍面有一弧形凹陷。

利用2011年8月在渤海湾的探测剖面资料及其周缘地震测深剖面的结果,对渤海湾探测剖面的数据资料进行一、二维处理,计算和综合解释研究,获得了渤海湾西南缘及其邻近地区二维地壳速度结构和构造的基本特征、断层的空间展布特征和深浅部地质构造环境等.研究结果表明,沿剖面具有明显的层状结构,不同区域的地壳速度结构在纵向和横向上均具有明显的非均匀性.基底厚度由渤海湾附近向SW方向逐渐减薄,在220km桩号下方G界面的埋深为7.4km.中间层厚度变化较大,变化幅度达4.0km.莫霍面由沿海向SW方向逐渐加深,变化幅度为2.0km左右.

渭河断裂是渭河盆地一条重要的隐伏断裂,对渭河盆地的形成和发展乃至盆地内的地震活动都具有一定的控制作用。文中基于横跨渭河断裂的深地震反射、浅层地震反射、钻孔勘探和槽探等勘探方法取得的探测结果,从深部、中部、浅部以及近地表4个深度,给出了渭河断裂的呈现特点,即最深切割层位、不同深度的产状变化、错距大小、断裂的最新活动时代和活动期次等。

划分大陆活动地块的重要标志之一是它们在地壳结构间的差异.大陆不同地块具有不同的地壳结构特征.这些结构和构造上的不同反映了它们在地壳内部的变形特征和动力过程的差异.文中利用深地震宽角反射/折射剖面的结果,讨论了青藏高原东北缘东昆仑巴颜喀拉地块、鄂尔多斯地块和华北地块唐山震区地壳结构的差异.它们分别是变形强烈的活动地块、内部变形小相对稳定的地块和现代发生过强震的活动地块.在地壳结构上它们之间的差别是明显的.这些差异表现在地壳的分层性质、上地壳和下地壳的结构、地壳结构的不均匀尺度、壳/幔分界的性质、壳内低速层的分布、地壳界面、特别是莫霍面的构造形态等方面.

国内外大量地震震例研究表明,巨大的城市地震灾害主要是由隐伏于城市之下的活动断裂上发生的地震造成的,因此,探测城市活断层是十分必要和紧迫的.高分辨率地震勘探是目前探测城市活断层较为有效的地球物理方法,它包括激发技术、接收技术、观测系统、地震数据处理与解释技术等.而震源是地震勘探的首要问题,城市特定的人文环境和城市活断层的特点对高分辨率地震勘探的震源提出了特殊的要求,较小的断距决定了要有较宽的震源谱,城市较严重的干扰决定了震源要有较强的抗干扰能力.通过在福州市跨八一水库断裂进行的可控震源、真空加速落锤、锤击震源、枪震源以及炸药震源的试验研究,利用频谱分析技术,得到了各种震源谱的特性,并给出了可控震源、真空加速落锤和锤击震源叠加时间剖面对比,探讨了各种震源在城市活断层探测中的有效性.