精细地壳应力场在地球动力学研究中具有至关重要的作用。2021年云南漾濞地震序列发生在地震观测台站密集分布的地区, 丰富的漾濞地震序列资料为该地区的精细应力场分析提供了大量地震震源机制解数据。为分析漾濞地震震源区的应力状态、 断层构造和地震动力学关系, 首先选择震源机制中心解算法对搜集到的漾濞地震序列震源机制解进行中心解求解, 以保证震源机制数据的准确性; 其次基于地震序列发生的位置, 采用移动窗方法将震源机制解划分为6个区域, 分别求解了6个区域的应力张量数据; 最后分析了非均匀应力场所揭示的动力学问题。研究结果表明: 漾濞地震震源区西北部和东南部的压应力轴方向由NNW-SSE向转换为NNE-SSW向, 偏转角度达23°, 且西北部的应力形因子大于东南部。推测西北部和东南部明显的应力场变化是由破裂区北部物质南移受阻和印缅弧深部NNE向低角度俯冲导致研究区浅部出现NNE向拉张联合作用所致。漾濞地震序列破裂东南区呈现马尾状散开的断层分布及山脉和水系走向在周围的分布均与本研究推测的应力偏转和应力形因子改变相符。这些研究对认识该地区的断裂活动特性和地震动力学具有一定意义。
2022年四川马尔康强震群是中国有地震台网记录以来, 巴颜喀拉块体东部马尔康地区首次出现的地震频度高、 时空分布集中、 爆发性较强且震级强度大的罕见强震群活动。文中通过双差定位方法对该震群序列进行了重定位, 利用gCAP方法测定了MS≥3.6地震的震源机制及矩心深度, 然后根据震源机制结果分析了马尔康地区应力体系与这些地震震源机制的关系, 最后根据重定位结果进行了断层面拟合。结果显示, 马尔康震群序列震中区域主要沿NW向优势分布, 整个震群序列的平均初始破裂深度为9.8km, 深度剖面反映地震相对密集的区域主要介于0~15km深度之间, 震群中震级最大的 MS6.0 地震的初始破裂深度为12.5km, 几乎位于震群序列密集区的底端。其震源机制节面I的走向为150°, 倾角为79°, 滑动角为7°; 节面Ⅱ的走向为59°, 倾角为83°, 滑动角为169°; 矩心深度为9km。其余MS≥3.6地震的震源机制均为走滑型, 震源机制节面的倾角为71°~86°, 且相同走向的各个节面的倾向也有所不同, 其矩心深度为5~9km, P轴方位为NWW向, 且倾伏角近水平。MS≥3.6地震震源机制NW向节面的相对剪应力均显著大于NE向节面, 且NW向节面的正应力均小于NE向节面, 表明这些地震更容易在NW向的节面上产生走滑错动。拟合后的断层面参数揭示震群中大部分地震活动可能受到马尔康断裂附近至少2条近NW走向的平行伴生断层控制, 倾角约为88°, 且具有左旋运动性质。结合已有的区域地质构造推测, 马尔康震群可能为NW向和NE向共轭断层发震, 其中NW向断层控制了大多数地震活动。
2022年6月1日在四川芦山发生了 MS6.1 地震。为厘清这次地震的发震构造与2013年4月20日芦山 MS7.0 地震是否相同, 文中基于2013年4月20日-2022年7月1日四川地震台网记录到的芦山地区的震相数据, 采用多阶段地震定位方法进行了精确定位, 最终获得了6 992次ML≥1.0地震事件的精确定位结果, 定位误差为: 水平向0.5km, 垂直向0.7km, 走时残差0.18s。主震的精确位置为(30.382°N, 102.943°E), 震源深度为15.6km。定位结果显示, 2022年芦山 MS6.1 地震序列整体位于2013年芦山 MS7.0 地震序列北东端的西南侧, 余震密集区NE-SW向长约10km, NW-SE向长约8km。整个芦山地震序列震中分布区域的长轴呈NE向, 沿其走向的震源深度剖面显示, 2022年6月1日芦山 MS6.1 主震和 MS4.5 最大余震的震源深度约为15km, 与2013年芦山 MS7.0 主震的震源深度相当。 MS6.1 地震序列位于长轴的北东端, 并未突破 MS7.0 地震的破裂终止点而进入大邑地震空段。沿芦山地震序列震中分布区域短轴的震源深度剖面显示, MS6.1 地震序列发生在一条新的反冲断层上, 该破裂面略呈弧形向NW突出, 位于既有的芦山 MS7.0 发震构造的北西侧, 倾向SE, 与2013年芦山 MS7.0 北段的反冲断层近平行, 水平间距约5km, 在底部连接至2013年芦山 MS7.0 地震的主断面。同时, 文中采用CAP(Cut and Paste)方法反演得到此次芦山 MS6.1 地震的震源机制解为逆冲型, 最佳双力偶解分别为: 节面I, 走向221°、 倾角40°、 滑动角105°; 节面Ⅱ, 走向22°、 倾角52°、 滑动角78°; 矩震级 MW5.7, 矩心深度为14km, 与初始破裂深度一致, 结合精确定位余震分布及断裂走向结果判定节面Ⅱ为其发震断层面。根据精确定位结果、 震源机制解及震源区构造特征推测, 此次芦山 MS6.1 地震为龙门山断裂带南段的一条走向NE-SW、 倾向SE的反冲断裂发生逆冲错动所致。文中也讨论了2次芦山 MS7.0 和 MS6.1 地震的关系, 认为从空间关系和构造相关来看, 可以将二者看作同一序列, 但这2次事件的发震时间间隔显然突破了统计意义上的主震-最大余震关系。此外, 此次地震的发生进一步增强了位于其北段的大邑地震空段的应力水平。
福建地区经历了复杂的构造演化过程, 多期构造变化所形成的巨量侵入-火山岩在该区域广泛出露。文中利用1999-2021年福建地震台网的观测报告, 并融合周边省份的部分数据, 挑选出了3 203个地震, 其中包括76 423条绝对到时数据, 38 9021条P波相对到时数据。采用双差地震层析成像方法获得了福建地区地壳三维P波速度的精细结构, 横向分辨率为0.25°。除闽西北地块外, 其他区域可被检测板较好恢复。研究结果表明: 1)闽西南地块在15~25km深度普遍呈现相对低速特征, 结合区域地质背景、 前人的接收函数结果及大地电磁测深数据等分析认为, 该低速特征并非由部分熔融或韧性剪切带所致, 主要是由于区域地壳更富含石英成分引起的; 2)闽东地块的中下地壳存在2个相对低速异常体, 且与地表大地热流异常相对高值区对应; 3)福安-南靖断裂带在中下地壳对该区域的地壳速度分布具有一定的控制作用, 进一步证实其是区域内的一条深大断裂带。
为研究2019年四川长宁地震前后地壳内部物质的运移过程, 文中利用流动重力和GNSS资料对地震前后的重力变化特征、 地壳垂直形变及其关系进行了深入分析。地震震中处于重力变化正、 负异常的梯度带上, 并在地震前后呈现明显反向。小波多尺度分解表明, 浅部的离散性局部变化特征明显, 深部的趋势变化特征显著。震中周边4个站点的重力变化与地壳垂直形变的关系与近似规律不一致。长宁震区长期的动力是青藏高原的物质在深部向四川盆地南边界运移的结果。在震中及周边区域的地表浅层可能存在一些空洞或气囊等空间, 在地震前后出现气体、 液体或高密度物质流失和填充的现象。结合前人对长宁地震发震机制的研究成果分析认为, 该区域的采盐、 采气及废水回注等因素可能是触发四川长宁地震的原因之一。
青藏高原东缘是高原物质向E及SE扩展的重要通道, 掌握青藏高原东缘的地壳密度结构对研究青藏高原的隆升、 变形机制具有重要意义。文中在前人研究成果的基础上, 选取了地面实测的9条交叉的重力测线数据, 以深地震反射剖面为约束, 采用人机交互模式反演得到了青藏高原东缘地下的二维密度结构, 并通过克里金插值法获取了三维密度结果。反演结果表明, 青藏高原东缘地区具有巨厚的地壳, 莫霍面埋深最深约为61km, 而四川盆地的莫霍面埋深约为42km, 以龙门山-安宁河-小金河断裂为界, 两侧形成了莫霍面深度变化梯度带; 从反演得到的沉积层厚度来看, 沉积层在青藏高原东缘几个块体内呈现中心普遍厚度较大、 边缘厚度较薄的特点。结合该地区的地震空间分布特征分析, 青藏高原东缘的莫霍面和沉积层厚度分布与该地区的地震分布均具有很强的相关性, 这对未来地震预测也具有重要的参考价值。
地震资料是地震活动性分析、 地震危险性分析及地震预测等研究的基础数据。川滇藏交界地区是中国地震活动强烈的地区之一, 分析该地区地震资料的完整性有助于进行相关断层的危险性评价及区域地震活动趋势分析。文中通过查阅川滇藏交界地区44个县的地方志, 了解各县的建制沿革, 由川滇进藏通道的演化明确了川滇藏交界地区的关键交通枢纽与节点, 结合历史地震目录、 地震史料及前人对该地区地震资料完整性的研究成果, 综合分析了鲜水河地区与三江并流区7级以上强震不会被漏记的可靠年代及6级以上地震应被记载的起始年代。同时, 根据历史地震等烈度线长、 短轴数据拟合得到的川滇菱形块体烈度衰减关系, 在空间上分析6、 7级地震的影响范围。结果表明, 1719-1736年为鲜水河地区MS≥7地震资料完整的起始年代, 1719-1728年为三江并流区MS≥7地震资料完整的可能起始年代, 上述年代同样可以作为2个地区6级以上地震应记载的起始年代。
震后快速准确获取同震崩塌滑坡的分布范围和评估可能的灾害损失对地震灾害应急救援和安置规划至关重要, 2022年 MW5.8 芦山地震为开展不同评价模型在区域地震崩塌滑坡的快速评估研究提供了宝贵窗口。文中选用基于机器学习方法建立的新一代中国地震滑坡危险性模型(下文称Xu2019 模型)和简易Newmark模型进行了2022年 MW5.8 芦山地震崩塌滑坡快速应急评估研究, 基于本次事件的地震滑坡数据库(包括2 352处崩塌滑坡, 面积为5.51km2), 探讨2种模型的准确性和适用性。结果表明, 基于Xu2019 模型计算得到的崩塌滑坡面积为5.07km2, 与实际崩塌滑坡面积十分吻合, 而基于Newmark模型计算预测的崩塌滑坡面积达21.3km2。从评估结果的空间分布上来看, 2种模型预测的高危险区域基本一致, 高危险区域基本位于发震断层的上盘。但Xu2019 模型对于西北区域(崩塌滑坡集中发育区)的危险性预测明显偏低, 而Newmark模型对西南区域的危险性预测则明显偏高。总体而言, 2种模型在区域同震崩塌滑坡分布预测及快速评估方面均具有较好的实用价值, 但Newmark模型需要输入多项参数, 而这些参数本身及人为获取方式均具有不确定性, 导致该模型在实际应用中受人为影响因素较大。
郯庐断裂带是中国东部活动性最强的断裂带, 郯庐断裂带江苏段主要由5条分支断层组成, 并于更新世强烈活动, 其中安丘-莒县断裂持续活动至全新世, 是1668年郯城8½级特大地震的发震断裂。文中采用古地震探槽方法研究安丘-莒县断裂江苏段全新世以来的古地震事件, 并采用14C测年方法确定古地震的时间。结合前人通过探槽揭露的古地震时间进行综合分析, 认为安丘-莒县断裂江苏段全新世以来共有3次古地震事件, 时间分别为距今3 00a以来、距今约6 000a和1 1000a, 垂直同震位移均约1m。1668年郯城8.5级地震在安丘-莒县断裂新沂段山前出露区存在地表破裂的迹象, 在隐伏区表现为大量喷砂冒水现象, 在探槽揭露的晚全新世地层中有密集的裂缝和砂脉。
由于震中附近强震台分布不均, 文中联合使用近场2个国家强震动观测台网的强震台和7个云南地震预警台网烈度台的强震记录, 采用经验格林函数法构建了特性化震源模型, 并利用此模型对近场强震动进行了模拟。结果表明: 烈度台的记录可与强震台的记录联合, 共同作为强震动模拟的对象, 但应注意区分二者的有效频带; 在0.20~30.0Hz频带, 在53YBX台处的NS分量上, 模拟结果的伪加速度反应谱较好地再现了0.1s处的峰值, 在EW分量上, 合成的速度波形虽然幅值较低, 但较好地再现了速度脉冲波段; 在53DLY台处的合成波形较好地再现了约2s的长周期地震动; 在0.50~30.0Hz频带, 合成波形和反应谱与信噪比较高的烈度台的记录较为一致。文中确定的用于模拟强震动的特性化震源模型由一个强震动生成域构成, 其面积和相应的短周期范围内加速度震源谱的水平段幅值与地震矩的关系均遵循经验标度律。
地震灾害定量评估是震后地震应急处置的重要流程之一, 评估结果的准确性直接影响应急处置和决策的工作效率。文中构建了基于倾斜摄影技术的典型情景可视化震害定量评估流程, 建立了情景可视化震害解译标志, 并以2022年6月10日四川马尔康6.0级震群为例提取了极震区典型情景的可视化房屋震害信息, 实现了对极震区地震灾害定量评估, 同时结合现场震害调查结果验证了所提出方法的可行性和准确性。结果表明: 1)基于倾斜摄影技术构建的典型情景可视化模型可反映建筑物的顶部、 外墙和底部等部位的震害信息, 能够直观地反映震后地震的破坏情况, 与使用传统的准垂直视角震后遥感影像相比, 利用该模型可更加有效地提取建筑物承灾体的基础信息和震害信息; 2)按照等效震害指数对3类共计520栋房屋结构的地震破坏程度进行了定量评定, 其中, 藏式石木结构的等效震害指数为0.60, 砖混结构的等效震害指数为0.44, 钢筋混凝土框架结构的等效震害指数为0.37, 综合判定研究区的地震烈度为Ⅷ度(8度), 与现场调查结果一致; 3)结合现场房屋震害调查结果, 基于情景可视化震害提取得到的分类结果与现场调查震害分类结果的OA值和Kappa系数分别为92%和0.87, 基于无人机正射影像震害提取的分类结果与现场调查震害结果的OA值和Kappa系数分别为45%和0.25, 与基于无人机正射影像的震害定量评估方法相比, 基于情景可视化的震害定量评估方法在识别精度和准确度方面效果更好。基于倾斜摄影技术的典型情景可视化震害定量评估方法为将高精度无人机遥感数据用于建筑物震害定量评估工作提供了新的思路, 其结果可作为地震烈度评定、 地震应急救援和人员指挥调度的参考依据。
随着断层面形貌测量、 宇宙成因核素测年等技术的发展, 基岩断层面成为在基岩区古地震研究的良好研究对象。但是, 受沟谷侵蚀、 沉积覆盖和人为改造等非构造因素影响, 并非所有出露的基岩断层面都能完整记录和保存古地震信息。因此, 必须在基岩断层面上选择合适的研究点。传统的野外测量方法耗时费力, 难以掌握基岩断层面的整体信息, 即使通过高分辨率卫星影像也无法获得基岩断层面的精细结构。小型无人机航测(sUAV)采用低空摄影测量技术, 可快速获取基岩断层面高精度的地表三维结构, 为筛选目标工作点提供便利。文中以山西地堑系六棱山北麓断裂的马家窑基岩断坎为例, 采用小型无人机航测结合SfM摄影测量技术, 获得了基岩断层面的高精度三维地形数据, 通过精细地貌解译和断层坎剖面分析识别了沿断层坎分布的崩塌破坏、 沉积埋藏和侵蚀剥露等非构造因素, 分析了侵蚀、 埋藏和构造这3种典型的基岩断层面的形态特征, 选取了适合开展古地震研究的基岩断层面点, 展现了小型无人机在基岩区古地震研究工作中发挥的重要应用潜力。
陡坎是一种自然界常见的台阶状地貌, 但其形成年龄通常很难直接测定。发育在松散堆积物中的陡坎经过初期短暂的重力垮塌之后, 将经历漫长的低能退化过程。如果陡坎剖面形态的演化可基于扩散方程来模拟, 且扩散系数可独立标定, 即可利用陡坎地形剖面估算其年龄, 这种方法被称为形貌测年。文中简要回顾了陡坎形貌测年的研究历史, 介绍并讨论了陡坎退化的概念模型与扩散模型, 特别是非线性扩散模型的建立及求解、 参数在扩散模型中所起的作用、 最佳陡坎形貌年龄的确定流程等, 分析了陡坎上、 下地貌面坡度对陡坎退化的影响, 编制了非线性扩散模型的年龄图版, 给出了图版的应用实例, 验证了形貌测年方法的有效性。线性扩散模型和非线性扩散模型均可用于单次事件陡坎的退化分析, 但对于年轻的单次事件陡坎推荐使用非线性扩散模型。断层重复活动形成的陡坎的退化分析则需要谨慎对待, 恒定滑动速率陡坎的非线性扩散模型适用于模拟年龄<10ka、 活动速率高的断层陡坎的演化; 多次事件陡坎模型(包括线性扩散和非线性扩散)需要仔细评估每次事件在陡坎剖面上的断错位置及其位移量。尽管陡坎形貌测年方法存在很多假设条件, 但目前快速获取一定范围内的高分辨率地形数据已成为现实, 从这些数据中可以沿着同一陡坎提取大量剖面进行分析, 继而得到具有统计意义的结果, 这为陡坎退化分析和形貌测年方法提供了广阔的应用前景。
田庄断裂是山西太原盆地晚更新世活动明显的一条重要隐伏断裂。文中对田庄断裂浅层地震剖面进行了处理和解释, 分析了多期断裂的时空分布特征, 确定了中更新世以来最新一次走滑挤压活动的主断面$\mathbb{F}_{1-\mathbb{Q}_{\mathbb{P}}^3} $和拉张正断活动的主断面F2-Qh; 结合断层气剖面确定前缘活动主断面F2-Qh两侧外延30m为变形带范围, 结合钻孔联合剖面和断层气剖面最终确定后缘活动主断面$\mathbb{F}_{1-\mathbb{Q}_{\mathbb{P}}^3} $两侧外延55m为变形带范围。同时, 最终揭示了田庄断裂带主断层的位置变化和断裂带形成与扩展的演化机制。
2021年5月22日2时4分, 青海省果洛藏族自治州玛多县发生 MS7.4 地震。震后一个月, 在对地震地表破裂带的展布和同震位移进行详细勘察后, 有针对性地沿地表破裂带不同部位(西段、 中西段、 中东段、 东段)布设了7条800~3 000m的跨断裂测线, 对土壤气Rn、 H2、 Hg和CO2进行浓度测量和气体采集, 并对采集样品进行了碳同位素和氦同位素分析。测量结果表明, 地表各破裂段土壤气浓度的最大值差别较大, 破裂带东、 西两端的气体浓度较高而中段气体浓度较低, 可能与断层不同分段的破裂方式和应力分量不一致有关。土壤气中H2和Hg的浓度特征具有较好的一致性, 在地表破裂带内或紧邻处浓度较高。玛多 MS7.4 地震的发震断层东端出现多条分支, 破裂具有复杂性。从土壤气浓度测量结果来看, 南支和北支断层的活动都较强, 但北支断裂土壤气逸出浓度的曲线形态特征和断层产状不一致, 可能与北支断裂地表破裂范围大且存在多条次级断裂有关。3He/4He测定结果表明, 研究区土壤气中的稀有气体主要为大气来源, 但δ13C测值和CO2/3He计算结果显示玛多地震断层土壤气具有大气组分与地壳组分的混合特征。
断裂带土壤气体地球化学特征与区域构造演化密切相关。文中为探讨六盘山东麓断裂带土壤气He浓度的空间分布特征及其与构造活动之间的关系, 在六盘山东麓断裂跨断层布设了8条土壤气测量剖面, 沿测线开展土壤气He浓度的测量; 同时, 为进行对比分析, 选择位于六盘山东麓断裂以东14km的小关山断裂布设3条跨断层土壤气测量剖面, 沿测线开展土壤气He浓度的测量。测量结果显示, 六盘山东麓断裂各测量剖面的He浓度平均值为4.983~6.335ppm; 小关山断裂各测量剖面的He浓度平均值为4.784~5.235ppm。2条断裂的He浓度在空间分布上均呈现出断裂北部高于断裂中南段的特征, 这与断裂的区域活动性差异密切相关。结合前人对六盘山东麓断裂活动时代、 闭锁程度、 滑移速率、 构造应力的研究成果, 分析表明六盘山东麓断裂北段的活动性强于断裂中南段。经对比分析认为, 六盘山东麓断裂和小关山断裂的构造演化过程相似, 且断裂性质均为逆冲型, 因此2条断裂土壤气He浓度的空间分布特征一致。
文中基于对野外流动观测数据的分析处理, 初步研究了雄安新区主要断裂带土壤气体的Rn与CO2脱气特征及其对区域环境的影响。经观测分析发现, 新区3条地震剖面上方的土壤气体浓度高值异常区域与深部断裂的分布高度吻合, 展现出沿断裂带集中脱气的现象。受局部生物活动影响, 个别断裂区段土壤气体Rn和CO2可能存在不同的补给来源, 导致个别区段的Rn和CO2浓度高值异常区域不一致, 以及Rn和CO2浓度与通量测值之间较弱的相关性。计算结果显示, 新区主要断裂带存在强脱气特征, 各剖面土壤气体Rn通量平均值的变化范围为71.44~335.35mBq/m2·s, CO2通量平均值的变化范围为25.96~78.23g/m2·d; Rn浓度强度平均值的变化范围为0.91~2.30, CO2浓度强度平均值的变化范围为1.13~2.61, 与国内外其他典型断裂带及地震带的土壤气体脱气强度相当。结合室内气体环境污染综合防治标准对雄安新区主要断裂带释放气体的环境效应进行评估, 结果表明, 新区容城断裂的氡气释放最高值达675mBq/m2·s, 牛东断裂2条分支的最高值分别达395.70mBq/m2·s和334.84mBq/m2·s, 有必要对建在容城断裂和牛东断裂带上方的建筑物进行综合防氡处理。CO2释放量的初步估算结果表明, 新区主要断裂带的CO2脱气对大气的日贡献量约为1 622.56t, 年贡献量高达0.59×106t, 其对区域环境的影响应予以重视。文中的研究成果对于新区城市规划、 环境治理及断裂带释放气体环境影响的综合评估具有重要的科学意义。
辽南地区历史中强地震活动频繁, 尤其是金州断裂与海城河断裂, 近代曾发生多次中强地震。对辽南地区金州断裂不同区段与海城河断裂开展多期次构造地球化学土壤气浓度观测, 可为查明断层活动状态、 区域应力调整与分析地震活动规律及特征起到至关重要的作用。文中对辽南地区2条活动断裂的6条剖面进行了多期跨断层土壤气Rn、 CO2与H2浓度观测。测量结果表明, 同一剖面、 不同期次断层土壤气的浓度变化趋势基本一致, 但断层不同区段的土壤气浓度变化存在一定差异, 分析认为不同区段的断层性质及地质地貌等特征是造成这种差异性的主要原因之一。各剖面土壤气浓度的时空变化特征显示, 金州断裂与海城河断裂土壤气浓度空间变化特征在一定范围内主要受地质构造、 地下介质结构与地壳垂直速率变化等因素控制, 土壤气浓度的时间变化特征主要与断裂活动性质、 地震活动及区域应力调整作用有关。研究结果表明, 多期次构造地球化学观测方法可有效反映断层活动状态, 对区域应力调整具有良好的指示意义, 是进行监视断层活动与地震监测预测的一种有效手段。
毛垭温泉目前的成因模式及深部地热过程的研究程度较低。文中以理塘毛垭温泉群和周边的冒火温泉为研究对象,对其进行水化学组分和氢、氧同位素分析。研究结果表明,毛垭温泉群和冒火温泉的水化类型均为Na-HCO3型。温泉水在深循环过程中,深部水、岩、气的相互作用使得热储层中的长石发生水解,是形成Na-HCO3型地热水的主要原因。氢、氧同位素的测量结果表明温泉水均起源于大气降水。毛垭温泉群与冒火温泉相比,具有更高浓度的离子组分,且表现出轻微的氧同位素漂移现象,表明毛垭温泉的循环深度更深,经历了更强烈的水-岩作用,此外,Cl-的深部来源比例更高。通过SiO2温标和硅焓混合模型估算得到毛垭温泉群的浅部热储温度为75~103℃,深部热储温度为235℃,冷水混合比例为87%~94%。基于深部热储温度计算得到毛垭温泉的最终循环深度接近5km。深部地热水受静水压力和水热对流作用,沿理塘断裂带向上运移,在此过程中,受构造裂隙的影响,地热水与冷水发生第1次混合,混合水的温度约为100℃。地热水循环至近地表时,与盆地内的冷水进行第2次混合,最终出露地表,形成中低温温泉群。
地下流体在地震孕育和发生过程中发挥着至关重要的作用。文中从黑龙江地区18个水位观测井中, 筛选出2016年以来符合一定条件的延寿台、 通河台、 肇东台、 甘南台和绥化北林台的井水位数据, 应用维尼迪柯夫调和分析方法进行潮汐分析, 得到井水位潮汐响应全日波群中的周日波潮汐因子, 分析了吉林松原宁江 MS5.0、 MS5.7、 MS5.1 地震前后周日波的高值异常变化特征, 并结合震源区ML≥3.0小地震调制比异常, 进一步探讨了周日波异常与小地震调制作用的关系。结果显示: 1)周日波潮汐因子背景变化相对稳定, 异常更容易被识别, 具有较高的信噪比。2)吉林松原宁江地震前, 井水位潮汐响应的周日波异常具有准同步性和形态一致性, 主要表现为3个及以上台站的配套性异常。3)吉林松原宁江地震发生在周日波高值配套性异常结束后的2.6个月内, 最短仅为7d, 具有明显的短临特征, 且异常持续时间、 异常幅度与震级大小相关。4)吉林松原宁江地震前震源区ML≥3.0小地震调制比存在低值异常, 主要表现为短临特征, 井水位潮汐响应的周日波异常反映内部应力状态的改变, 小地震调制比则能更好地揭示震源区构造应力达到或接近临界状态, 对二者进行联合分析有助于识别和捕捉地震前兆短临异常。
研究井水位对气压信号的响应可揭示地下水运动规律、 含水层储水机制等众多水文地质信息, 也可为求解含水层的水力参数提供新的途径。相较于传统野外水文地质试验, 利用井水位气压响应求解参数的方法具有原位、 低成本、 低扰动的优势。文中以位于曲江断裂带的高大井为研究对象, 基于不同时间段内井水位对气压信号的响应, 计算了含水层的水力参数。结果表明: 不同观测时段内高大井所在含水层的渗透率为8.89×10-15~11.10×10-15m2, 导水系数为2.44×10-6~3.05×10-6m2/s, 总体变化不大, 说明地震后高大井含水层的渗透性并未发生显著改变, 曲江断裂带的渗透性相对比较稳定。利用气压响应方法计算的结果与前人利用固体潮响应和微水试验计算所得结果存在一定差异, 反映了利用不同井-含水层系统的响应模型反演的含水层水力参数所代表的空间尺度、 模型的适用性及参数范围的差异性。由于气压信号作用的频段更宽, 模型反演的参数更多, 且在不同水文地质条件下均能记录其响应, 使得气压响应模型的适用性更为广泛。
准确及时地获取井-含水层系统的水力参数, 是当前地震地下水异常识别、 异常核实分析面临的关键技术问题。文中基于山西地区8口地下流体观测井, 利用微水试验方法估算了各井孔的观测含水层导水系数, 对比分析了各井-含水层导水系数及其对井水位同震响应的影响, 得到以下认识: 1)导水系数大的井孔, 同震响应多为震荡型; 2)利用微水试验方法可动态获取井-含水层水力参数, 捕捉含水层介质状态的细微变化, 更准确地解释井水位动态变化; 3)水位秒采样观测仪器的普及使用, 使得利用微水试验方法测定地下流体含水层介质参数时更为方便实用。
中国地震断裂带氢气观测的分析手段主要有气相色谱仪和数字化高精度测氢仪2种。文中基于这2种不同分析手段及大量震例, 整理了地震断裂带氢气观测的研究进展。断裂带地壳逸出氢气的浓度在地震前几个月或几天内呈几倍、 几十倍甚至百倍的异常升高, 与地震有良好的对应关系, 是重要的地震短临预报指标。文中总结了地壳逸出氢气形成的3种机理: 地下应力改变导致地下裂隙连通使氢气逸出、 岩石发生水岩反应生成氢气及温度梯度致使氢气逸出; 进而对比分析了不同观测点氢气浓度的其他影响因素, 对于不同的地质和气候条件, 影响因素所起作用大小也不同。断裂带地壳中逸出氢气的地球化学特征是很好的地震短临预报参考指标。
建立地震短临预测方法是减轻地震灾害损失的最有效手段, 也是科学难题。流体是地球内部最为主动、 活跃的组分, 携带了地球各圈层的地球化学信息。地震流体地球化学的组成和变化对地下物理化学条件的改变响应灵敏, 是指示地震和构造活动的有效指标。文中综述了国内外流体地球化学短临预测机理的研究进展, 介绍了国内外已经建立的流体地球化学地震短临预测模型和方法, 利用《中国震例》数据对主要预测模型和方法进行了检验分析, 评述了各方法的适用性和效能。结合团队已有的工作基础, 提出了基于前兆机理进行地震流体地球化学短临预测的思路, 并对中国地震科学实验场地球化学子系统的地震短临预测研究和应用进行了展望。
随着大地测量观测理论、观测平台和观测技术的发展与进步, InSAR作为一种新型的遥感地质观测途径和数据源, 在同震形变获取、地震应急监测、抗震救灾和发震构造科学研究中发挥了越来越重要和不可替代的作用。其中, InSAR在同震形变监测中的应用最为广泛, 能够在重要灾害性地震事件发生后及时响应, 在识别隐伏断层、确定发震断层、监测地表破裂、研究发震断层的运动学特征、获取三维形变以及厘定发震构造等问题中能提供有效的地表观测数据和模型约束。InSAR观测以其大范围、高精度、及时性等技术和数据优势, 在地震应急观测方面的科技支撑作用逐渐凸显, 能解决防震减灾的实际需求并逐渐趋于业务化。梳理近年来InSAR技术在不同活动构造区和地震危险区地震周期形变监测中的应用、分析基于InSAR同震形变观测的断层运动学特征和发震构造研究、讨论InSAR技术的前沿发展趋势, 能更好地服务于当前青藏高原及周边广大地区的防震减灾事业, 有助于实现活动断层的地震危险性评估等科学目标。基于此, 文中简要综述了近20年来InSAR技术在同震形变获取、应用中的现状、业务化、科学认识和存在的问题。
文中基于绝对重力控制下的木兰山基线场2018年和2022年的重力观测资料, 研究了一次项系数在不同读数段的分布规律、木兰山基线场的重力场分布和近期重力变化特征。结果表明: 相对重力仪不同读数段的一次项系数存在差异, 武汉-宜昌测段(子测段)的一次项系数与武汉-绿葱坡测段(总测段)的差异可达4.809‰, CG-6型与CG-5型重力仪的结果较为一致, 2类重力仪间无系统偏差; 总测段的一次项系数是各子测段一次项系数的加权平均结果, 其相应的权因子为子测段与总测段的重力段差比值; 木兰山基线场的最大重力段差(G01-G03)为102.176mGal, 各测点的重力值平均精度为4.8μGal; 2018-2022年木兰山基线场测点的重力变化区间为5.9~12.8μGal, 重力场整体呈正变化, 测段重力变化区间为-4.8~6.9μGal。测点周边环境变化、地表垂直运动、地表水储量变化对地表实测重力变化均产生了一定影响。综合上述各项改正后的测点和测段重力变化均值较实测值相应减小了38.2%和50.8%, 改正后的重力变化结果更为精准, 但其不确定度相应增加了2.5%和2.8%。综合分析测点和测段的重力场动态变化可有效提取异常信息, 为地震重力监测提供更精确的数据支持。
为研究华北坳陷中南部河南地区的深部电性结构和该区3次破坏性地震的深部孕震背景, 采用宽频带大地电磁测深法对该区深部的电性结构进行探测。使用NLCG二维反演方法对TE、TM模式进行联合反演, 最终获得研究区的深部电性结构。结果显示, 以新乡-商丘断裂为界, 其北部的北华北坳陷中的内黄隆起、东濮凹陷的电性结构相对简单, 为低阻、高阻2层结构, 与该区地壳由沉积盖层和基底整体性较好的坚硬地块结晶基底组成相对应。新乡-商丘断裂以南的南华北坳陷中的构造单元深部的电性结构相对复杂, 纵向上表现为低-高-低3层结构, 横向上高阻、低阻交互出现, 分析其可能与受到扬子板块与华北板块南缘相互俯冲碰撞影响有关。 而北华北坳陷因边界断裂--新乡-商丘断裂的调控, 受到扬子板块和秦岭-大别造山带造山作用的影响较小。1342年和1918年河南通许2次破坏性地震的震源位于太康隆起下方的高、低阻边界交接区域, 1737年河南封丘51/2级地震的震源位于壳内高、低阻梯度带附近。
文中利用布设在东濮凹陷中北段由412个台站组成的密集台阵记录的数据, 基于噪声成像技术获得了研究区0~3.5km的三维S波速度模型, 所得结果显示速度结构特征与断裂的形态展布特征具有较强的关联性。主要得到的认识包括: 1)东濮凹陷中北段呈低速, 两侧的内黄隆起和鲁西隆起为高速特征, 隆起和凹陷的速度差异至少持续到3.5km深度处。2)东濮凹陷和鲁西隆起高、低速的分界位置与兰聊断裂一致。3)在1~3.5km深度处, 东濮凹陷中北段表现出了明显的低速特征, 说明古近纪兰聊断裂的活动强烈, 影响了东濮凹陷中北段的沉积特征; 在0~1km深度处, 凹陷和隆起的速度差异减小, 说明兰聊断裂在新近纪和第四纪的活动变弱, 该时期的沉积构造受兰聊断裂的影响减小。
