玉树地震震前甘孜—玉树断裂局部应力场时空偏转特征的离散元模拟研究

区域地质构造活动会改变地壳的应力状态,构造地震是区域地质构造活动的极端方式,了解震前发震断裂局部应力场的变化规律对断裂活动性的表征具有重要意义。为此,利用颗粒离散元软件PFC~(2D),以玉树地震台站YRY-4钻孔应变仪的监测数据为依据,模拟2010年4月14日玉树M_S 7.1级地震发震断裂,甘孜—玉树走滑断裂,震前局部应力场最大主应力方向的时空偏转特征。研究表明,震前玉树台站位置的模拟最大水平主应力SH方向出现逆时针偏转,在积累了一定应变能后偏转逐步恢复,模拟局部应力方向的变化趋势与现场实际观测结果基本一致。断裂处不同位置SH变化规律不同,距离断裂构造越近,局部应力受到的扰动越明显;位于拉应力集中区的SHT和压应力集中区的SHP同时向两者所在区域的分界方向旋转,且偏转角随时步的增加逐步增大;不同区域的应力积累程度不同,且随着加载时间的推移而增强,并在不同时刻发生破裂,具有明显的时空异步效应。

玉树地震地表破裂调查与灾后重建避让选址研究

2010年4月14日07时49分40.7秒,青海省玉树县发生Ms7.1级地震。通过现场调查和分析,玉树地震的发震断裂是甘孜—玉树活动断裂的玉树段,地震产生的地表破裂长度为23km,走向北西西—北西,总体表现为左旋走滑特征,可进一步分为3段:西段呈连续延伸的左旋走滑破裂,在隆宝镇的"郭央烟宋多"附近(坐标:北纬33°03′11″、东经96°51′26″)最大水平位移达1.75m,可定为宏观震中;中段主要位于县城南侧,由多条右阶斜列的破裂组成;东段表现为逆冲兼左旋走滑。玉树地震除了造成大量房屋破坏外,次生地质灾害主要包括:地震砂土液化及其引起的公路变形、地震滑坡、地震诱发水渠破坏及其链生土质滑坡和泥石流等。通过对内外动力地质灾害的综合分析,初步提出了玉树地震灾区灾后重建避让选址的建议。

2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义

野外调查表明,青海玉树MS7.1地震发生在青藏高原中部甘孜—玉树断裂的玉树段上,在玉树县结古镇至隆宝镇之间产生了一系列包括剪切破裂、张剪切破裂、压剪切破裂、张性破裂及其不连续岩桥区出现的鼓包或陷落坑(拉分盆地)、高寒地区特有的冰裂缝等地表破裂单元,它们斜列组合成整体走向约300°、长约65km、最大同震左旋位移2.4m的地表破裂带,具有变形局部化的基本特征.玉树地震地表破裂带整体上可划分为长约15km的结隆次级地表破裂带和长约31km的结古次级地表破裂带,两者呈左阶羽列,其间无地表破裂段长约17km,对应于MW6.4和MW6.9两个次级地震事件.地表破裂类型、基本组合特征等显示出甘孜—玉树断裂两盘块体的运动方式以纯剪切的左旋走滑为主,从一个方面反映了青藏高原物质存在着向东的逃逸和挤出现象.

以震源机制类型划分汶川、玉树地震构造块体归属

2001年11月14日昆仑山口7.8级地震、2008年3月21日于田7.1级和5月12日的汶川7.9级地震,全部发生在青藏高原中部,构成新的地震活动组.昆仑山口和汶川地震分别位于巴颜喀拉活动地块的北部和东部边界,于田地震发生在该地块的西端.GPS的观测资料分析表明该块体整体向东运动.发生在块体不同部位的昆仑山口、于田和汶川3次大地震震源机制类型体现了巴颜喀拉块体活动力学的一致性.汶川主震和强余震发生之前,出现于田序列余震的强度和频度显著增高,进一步证实同一活动地块地震之间的内在联系.2010年4月14日玉树发生6.9级地震,连同1996年11月19日的喀喇昆仑山口6.9级地震和1997年11月18日玛尼7.5级地震,都发生在巴颜喀拉活动地块的南部边界上,震源机制表现为一致的左旋走向滑动,证实它们属于羌塘块体向东运动的结果.事实表明活动块体具有整体运动的性质,而整体运动也是两组各自3次大地震成组活动的原因.

2010年M_S7.1级玉树地震同震库仑应力变化以及对2011年M_S5.2级囊谦地震的影响

2010年4月14日青海省玉树藏族自治州发生MS7.1级地震.和传统的板内地震相比,玉树MS7.1级地震的余震具有数量少、震级大的特点.研究玉树地震主震与余震之间的关系,对于我们了解余震的发震机理具有十分重要的参考价值.本文利用弹性位错理论和分层岩石圈模型,计算玉树地震引起的同震及震后黏弹松弛应力场变化,讨论MS7.1级玉树地震对余震分布的影响以及与2011年囊谦MS5.2级地震之间的触发关系.结果显示,玉树地震导致了四处明显的库仑应力增强的扇区,2010年4月13日至6月17日的870次ML>1.0级余震主要分布于主震破裂面附近区域以及破裂面东北端的应力增强扇区.分析玉树地震对余震分布的影响时,有效摩擦系数以及计算深度的选取对计算结果的影响较小,是否考虑区域构造应力场的影响较大.考虑区域构造应力场时,占总数86.7%的余震位于库仑应力增强区,地震应力触发理论较好地解释了余震的分布.选取囊谦地震震源机制解的两个节面作为库仑应力计算中的接收断层参数,并且考虑不同黏滞系数下的玉树地震同震及震后黏弹松弛效应,模型计算结果均表明囊谦地震位于玉树地震所导致应力影区,仅依靠地震的静态、震后黏弹松弛应力触发理论,无法解释囊谦地震的发生,说明该次地震可能是一次独立的事件.

青海玉树与德令哈地热观测井在汶川与玉树地震前的异常特征

本文较为系统地分析了青海省玉树与德令哈二口地热观测井自2007年以来的水温观测数据,发现这两口井对2008年5月12日四川汶川MS8.0级和2010年4月14日青海玉树MS7.1级地震前均有较明显的前兆异常,此外某些强地震前也有类似的异常信息.进一步对每口井的水温异常信息(诸如异常幅度、持续时间)进行了定量分析,以及每口井对应不同地震的异常曲线形态对比、异常数据的相关性分析,得出这两口井在不同地震前的水温异常形态表现出高度相似性;通过对这些曲线形态的认识与分析,为今后利用水温数据进行经验预报地震的探索开辟一条新路径.另外得出玉树井水温异常的幅度随震级与震中距的不同呈规律性变化,具体表现在震级越大、井震距越小,对应的异常幅度越大、异常持续时间也越长,且玉树井的异常主要是中长周期的异常,这种特性对利用水温异常特征判断未来地震的强度有重要意义;德令哈井则呈现出短临异常特性十分明显的特点,这种特性对利用该井水温数据来判断发震时间有着重要意义.

玉树地震震源区速度结构与余震分布的关系

利用玉树震区21个应急流动地震台站和青海省地震台网固定地震台站的观测数据,采用双差层析成像方法,对2010年4月14日至6月15期间发生的地震进行了重定位,并反演得到了玉树地震震源区的三维速度结构.重定位结果揭示余震主要沿NW向成窄带状分布在断层的两侧,表明脆性破裂应力释放主要集中于一个狭窄的区域内.在西北端,余震偏离玉树—甘孜断裂分布,在SW向也有分布,推测可能与南西向次级断裂有关.双差层析成像得到的速度结构在浅部与地表地质构造相一致,中上地壳的速度结构显示巴颜喀拉地块为高速异常,羌塘地块为低速异常.玉树地震余震分布与特定的速度结构存在相关性:主震发生在高低速过渡带偏高速体的一侧,余震主要分布在高速体外围,高速体内部几乎没有余震分布.一般说来,中上地壳的高速体通常具有较高的强度,可以积累较强的孕震能量.主震发生后,高速体内积累的弹性能量向周边释放,可能是导致高速体周边余震发生的主要原因.

玉树地震滑坡分布调查及其特征与形成机制

2010年4月14日青海省玉树县发生了MS7.1地震。文中基于现场考察与遥感影像目视解译的方法,对玉树地震滑坡进行分析,并制作了玉树地震滑坡空间分布图。结果表明,该地震触发了约2036处滑坡灾害,总面积约1.194km2;地震滑坡分布受主地表破裂控制作用强烈;滑坡类型多样,但以崩塌型滑坡为主;滑坡有5种成因机制:人工开挖坡脚型、地表水入渗致坡体震动滑动型、断裂错断震动型、震动型、后期冰雪融化或降雨入渗型;除地震主地表破裂外,还有许多坡体裂缝,主要分布在主地表破裂带SE端的SW盘,该部位在地震中受到了强烈的挤压作用。

基于地面LIDAR玉树地震地表破裂的三维建模分析

2010年4月14日的玉树MS7.1地震造成沿甘孜-玉树断裂的一系列NW向地表破裂。利用Trimble GX 3D地面激光三维扫描仪获取了玉树地震断裂SE段禅古寺附近的典型地震地表破裂的精细点云数据。在对点云数据进行校正、分割、滤波等预处理基础上,分析了地震地表破裂不同表面建模方式的原理和方法,选取了无投影的不规则三角网建模方式对该处地表破裂进行三维建模实验,结合精配准高清晰现场纹理照片,制作了地震地表破裂的三维图像;并从模型的多个角度选取剖面进行地震地表破裂精细三维量测分析,得到该处地表破裂的平均垂直位移为74cm,水平位移为10cm。在此基础上进一步分析了玉树地震断裂的性质及其破裂特点。

基于综合震害指数的玉树地震烈度遥感评估研究

本文概述了地震烈度遥感评估的思路和方法,给出了遥感综合震害指数、地面等效震害指数计算的模型和地震烈度估计方法。利用2010年青海玉树7.1级地震发生后获取的主要地震灾区玉树县城区结古镇高分辨率航空遥感影像及其遥感震害解译结果和震后地震现场震害遥感比对科学考察成果,进行了结古镇的地震受灾程度和地震烈度的遥感评估。综合分析表明,玉树县城区遥感评估的地震烈度为IX度,与地面调查确定的地震烈度一致。文章最后对结果进行了讨论,表明遥感方法对应急烈度评估具有实用价值。

2010年4月14日玉树地震滑坡空间分布与控制变量分析

2010年4月14日07时49分,青藏高原中部,青海省玉树县发生了Ms7.1级大地震(玉树地震)。震后遥感影像目视解译与实地调查结果表明,本次地震触发了2036处滑坡,总面积约1.194km2,这些滑坡大概分布在一个面积约1455.3km2的矩形区域内。本文分别使用滑坡数量与滑坡面积这2个标准,对玉树地震滑坡的地震控制变量(震中距、宏观震中距、与地表破裂距离、PGA)、地形控制变量(高程、坡度、坡向、坡位、与水系距离)、公路控制变量(与公路距离)共3大类、10小类地震滑坡控制变量进行统计分析研究。结果表明:(1)玉树地震滑坡受地表破裂的控制作用强烈,滑坡多发生在距离地表破裂1.5km的区域内,宏观震中距对滑坡也有一定的影响作用,滑坡多分布在距宏观震中22km的区域内,而震中距与PGA对滑坡的控制作用不明显;(2)地形因子方面,滑坡多发生在高程为3800～4000m与4200～4600m的范围,坡度20°～35°的范围,NE、E坡向,中坡与下坡位,滑坡随着与水系距离的增加而减少,多发生在距离水系200m的区域内;(3)距离公路越近,滑坡越发育,滑坡多发生在距离公路300m的范围内。

玉树地震前的电离层异常现象分析

分析了玉树地震前地基电离层探测临界频率、GPS TEC和卫星探测原位等离子体参量等多个参数的扰动变化信息,研究了不同高度异常变化的时空关联性.分析发现,在地震前一天的4月13日,多个电离层参量出现同步扰动异常,电离层临界频率f_0F_2异常相对滑动中值增大40%,异常空间上存在从震中东南向西南漂移的特性;GPS TEC异常增强15TECU(1 TECU=10^(16)m^(-2))左右,分布于震中南部经度15°范围内,且有明显的磁共轭效应;DEME TER观测的原位氧离子密度N_i(O+)4月13日为1—4月中最强的一天,异常分布偏向赤道区,但仅局限在30°—50°左右的经度范围内.综合三个参量的异常特征发现,无论是空间的局地性还是时间上的密切关联均反映这次电离层扰动可能与玉树地震孕育有关.结合其他观测信息,进一步探讨了这次地震孕育过程的地震电离层耦合机理.

由玉树地震结构震害看村镇房屋抗震

根据青海省玉树县7.1级地震后,结古镇的房屋震害调查资料,总结了不同类型结构的破坏比,结合典型震害案例,从抗震概念设计和抗震构造措施角度对村镇房屋的震害原因进行分析,提出了村镇房屋抗震设计存在的问题。最后根据村镇房屋震害特点,从技术和管理2个方面提出了相应的防范措施,以减小地震中的人员伤亡及经济损失。

玉树地震序列重新定位及其地震构造研究

对玉树地震序列自2010年4月11日至9月15日由台网记录到的1 832个地震采用双差地震定位法进行重新定位,获得了1 670个地震重新定位的震源参数。重新定位后的震源深度主要分布在15km以内。重新定位后的Ms7.1级主震发生在无地表破裂段,余震活动向两侧破裂扩展。余震沿地表破裂带基本呈线性分布,剖面上显示为近垂直的结构面,在北西端无地表破裂出露处,出现近垂直于断裂方向较宽的北东向地震密集带。震源机制解显示的主压应力方向斜交地表破裂带,地表破裂与震源破裂都表现为纯左旋走滑的错动性质,而在北西端主压应力方向偏转为近垂直于断裂带的方向,此处较宽的北东向地震密集带可能由近东西与南北两个方向的共轭破裂所组成。余震的后期活动与发展并不局限于主震形成的破裂带内,更多的受局部应力调整被触发而产生新的破裂。

遥感震害快速定量评估方法及其在玉树地震中的应用

在伽师地震、汶川地震遥感定量化灾害评估基础上,提出了基于少量现场调查样本进行遥感解译震害与地面实际震害定量评估的方法,以玉树地震为例,建立了遥感解译震害与现场调查结果的定量关系,并进一步得到了玉树县城结古镇街区的等效震害指数和结古镇综合震害指数,结果显示遥感震害快速定量评估结果与实际调查结果一致。该模型可应用于建筑物结构类型分布与玉树县结古镇相似的城镇遥感震害评估工作中。

玉树地震地表破裂与宏观震中

2010年4月14日07时49分40.7秒,青海省玉树藏族自治州玉树县发生MS7.1级地震。通过现场调查发现,玉树地震形成了东西两条地表破裂带——玉树地表破裂带和隆宝滩地表破裂带,分别沿玉树活动断裂、隆宝滩活动断裂的上盘发育,两条地表破裂带均呈NW向延伸,二者之间相距22km。隆宝滩地表破裂带,总体走向290°,长21.5km,呈左旋走滑运动,左旋走滑位移量约1m。玉树地表破裂带,总体走向310°,长度23km,可进一步分为三段。西段和中段表现为左旋走滑,东段表现为左旋走滑逆冲运动。最大左旋走滑位移量在郭央烟宋多附近,达2.4m。根据地震地表破裂的位移量大小和建筑物破坏情况认为,玉树地震宏观震中在郭央烟宋多附近,宏观震中坐标为:北纬33°03′11″、东经96°51′26″。

2010年4月14日青海玉树地震快速矩张量解

北京时间2010年4月14日7时49分37秒,在中国青海省玉树县发生了MW7.0地震.作者利用矩张量快速反演技术,通过反演全球台网的宽频带P波波形资料得到了这次地震的矩张量解,并判断走向119°、倾角83°、滑动角-2°的节面是本次地震的发震断层面.

2010年玉树地震(Ms7.1)地表破裂特征、破裂机制与破裂过程

2010年4月14日,青海省玉树地区发生Ms7.1级地震,造成大量人员伤亡和财产损失。地震发生后,我们对地震地表破裂带进行了详细的考察,并对同震位移量进行了精确的测量。根据野外考察和测量的结果,对玉树地震的地表破裂特征、同震位移量及其分布特征进行了分析,并对地震的破裂机制和破裂过程进行了探讨,取得如下认识:(1)玉树地震形成了沿鲜水河断裂带西北段(甘孜-玉树断裂)分布的东、西两条地表破裂带,西段破裂带分布在微观震中附近的隆宝湖拉分盆地中,长约19km;东段破裂带沿扎曲河南岸及巴塘河西岸山坡展布,长度约31km;上述两条破裂带之间存在约15km的地表破裂空区;(2)野外测量获得玉树地震的最大同震位移量为2.3m,位于东段地表破裂带中部郭央烟宋多附近;(3)地表破裂和野外构造地貌特征均反映了发震断层处于走滑伸展环境,断层左旋走滑过程中伴随正断作用;(4)地震波反演结果和地表破裂分布特征表明,玉树地震的破裂过程包括两次子事件,分别在地表形成了隆宝湖破裂带和扎曲河、巴塘河破裂带,隆宝湖及玉树县城西侧的山间谷地是在甘孜-玉树断裂长期活动的破裂带阶区转换拉张过程中形成的两个拉分盆地。

2010年玉树地震震前甘孜-玉树断裂形变场分析

2010年4月14日青海玉树MW6.9地震发震断层为甘孜-玉树断裂NW段。断裂错动速率的准确估计能够为认识发震断裂的结构和地震的孕震过程提供帮助,甘孜-玉树断裂周边地区(89°～103°E,28°～39°N)1999—2007年的GPS观测使之成为可能。去除受到断裂锁定效应或其他断裂位错影响的数据后,将跨断裂剖面上的台站速率分解为平行断层和垂直断层2个分量,并进一步估算得到风火山断裂、甘孜-玉树断裂和鲜水河断裂NW段左旋走滑速率分别为(6.1±1.9)、(6.6±1.5)和(10.2±0.7)mm/a。结合该地区地质学研究结果,推测甘孜-玉树-鲜水河断裂自西向东逐段增强的走滑速率反映了不同区域地壳对印藏碰撞造成形变的转换、吸收方式之差异。甘孜-玉树断裂现今分段错动速率的定量估计为该断裂的深入研究和青藏高原变形发展过程的认识提供了宝贵数据。

2010年4月14日青海玉树地震破裂过程快速反演

基于远震资料的破裂过程反演方法,通过反演2010年4月14日玉树地震的全球宽频带地震垂直向P波波形记录,先后4次反演得到了玉树地震的破裂过程,并比较和讨论了这4次结果.结果表明,玉树地震的破裂过程具有如下基本特征:①地震主要由两次子事件组成,分别对应于震中附近以及震中东南方向上的两块滑动量集中的破裂区域,其中与第2次子事件对应的震中东南方向上滑动集中的区域破裂贯穿至地表;②最大滑动量和最大滑动速率分别为2.1m和1.1m/s,断层滑动速率较大;③玉树地震总体上是一次单侧破裂事件,破裂从初始破裂点(即仪器测定的震源位置)开始,主要向震中东南方向扩展,由"地震多普勒效应"导致在震中东南方向上产生强烈能量聚焦,是玉树城区遭受严重破坏在震源方面的主要原因.