2013年4月20日四川芦山M_S7.0地震:一个高角度逆冲地震

利用中国地震台网和IRIS数据中心提供的近远震数字地震波形记录,首先读取P波初动方向,在考虑深度误差和速度模型引起的离源矢量误差基础上,利用网格搜索方法,计算了2013年4月20日四川芦山MS7.0地震断层面解,其断层面走向/倾角/滑动角依次为212°/44°/92°.然后采用近远震波形联合反演方法(CAPjoint),反演了地震矩心深度和点源近似下双力偶解,表明地震发生在12km深度,发震断层面参数为212°/47°/93°.通过分析波形反演中深度和震源区地震波速度模型对断层面倾角的影响,并结合短期余震机制解,认为芦山MS7.0地震是一个高角度逆冲地震.

四川芦山2013年Ms7.0地震发震构造初步研究

2013年4月20日8时2分,四川龙门山断裂带的雅安芦山发生Ms7.0级地震,震中位于芦山县太平镇和双石镇之间,震源深度13～14km,震中最大烈度达IX级。震中区野外调查发现,尽管房屋建筑损坏较严重,但这次地震没有产生明显的地表破裂构造,仅见少量的地裂缝和喷砂冒水现象。高分辨率遥感图像解译、主余震分布、震源机制解等综合分析认为,该地震是龙门山断裂带西南段一次独立的破裂事件,属于逆冲型地震,沿双石-大川断裂中南段发生破裂,主破裂面西倾,倾角33°～43°,推断芦山地震与龙门山构造带底部滑脱带(13～19km)断坡构造活动有关。历史上,沿双石-大川断裂发生至少2次Ms6～6.5级地震,由此认为芦山地震是龙门山断裂带西南段特征型地震,与汶川地震不同。原地地应力测量和监测数据表明这是汶川地震后龙门山断裂带西南段应力释放的结果。

汶川—映秀M_S8.0地震的发震断裂带和形成的深层动力学响应

在印度洋板块与欧亚板块的碰撞-挤压作用下,不仅形成了喜马拉雅弧形山造山带,而且导致其东部弧顶—东构造结似一尖楔沿NNE方向插入青藏高原的东北缘.造成了巴颜喀拉块体和龙门山断裂系深、浅部构造强烈活动和变形,并导致高原腹地壳、幔物质以大型走滑断裂为通道边界向E-ES方向运移.2008年5月12日汶川—映秀MS8.0地震就发生在这相对活动的巴颜喀拉块体与相对稳定的四川盆地之间的龙门山断裂系辖区内.基于该区深部壳、幔结构和主震(MS8.0)与7万多次余震震中位置与震源深度的展布研究表明,汶川—映秀MS8.0地震的发震断裂不是震中在地表投影位置附近,而是龙门山断裂系3条以不同角度西倾、且向下在15±5km深处汇聚的断裂带CF.该发震断裂带不是一条简单的线性断裂带,而是一半径为5km左右的柱状震源体,沿NE向展布.在青藏高原东北缘深部物质向东与向东南运动过程中地壳各层整体逐渐抬升,且在龙门山断裂系地带为减薄的转折部位,而地壳低速层却在这里尖灭.在两陆-陆板块碰撞力系作用下,壳、幔介质以上地壳底部低速层(深20±5km)为上滑移面,并与上地壳解耦,而在深处则以岩石圈底部漂曳的软流层顶部(深100±10km)为下滑移,故下地壳和上地幔盖层物质才能同步运动.它们在四川盆地高速"刚性"壳、幔物质阻隔下,龙门山断裂系的3条向下汇聚的断裂带与下地壳和上地幔盖层物质同步沿龙门山断裂系的断层面向上逆冲,当向上与向下同步运动的固态壳、幔介质二者在15±5km深处强烈碰撞时激发了这次MS8.0地震和一系列强余震的发生和发展.基于上述可见,对强烈地震孕育,发生和发展的深部介质与构造环境,深部物质与能量的交换、运移和深层动力过程的研究乃核心所在.

芦山M_S7.0地震究竟发生在哪里?

精心挑选速度模型和观测资料,利用逆时成像技术对2013年4月20日发生在四川芦山的MS7.0地震的起始破裂点和震源中心进行成像.成像结果表明,地震的起始破裂点位于北纬30.289±0.005°,东经102.946±0.007°,震源深度11.8±2.3km;震源中心在前3.5s时间内与破裂起始点相同,在前9.5s时间内也基本稳定在北纬30.27°和东经102.94°,距起始破裂点不远,意味着芦山MS7.0地震呈双侧破裂.

汶川M_S 8.0地震后龙门山裂断带地应力状态研究

汶川MS8.0地震发生后,为确定龙门山断裂带及邻区现今地应力状态,应用水压致裂法开展了地应力原地测量,获得了6个测点应力大小和方向.结果显示,位于震中区映秀测点,在170～180m深度,水平最大主应力值为16MPa左右,最大主应力方向为NW;龙门山断裂带西南段上下盘硗碛电厂测点、宝兴测点,在200～350m深度范围内,获得的最大水平主应力达25MPa,最大主应力方向为NW-NWW;靠近鲜水河断裂带的康定测点,在170～180m深度,水平最大主应力值仅为6MPa左右,最大主应力方向性不明显;文县测点,在195m深度,水平最大主应力值为13MPa左右,最大主应力方向为NE-NEE;松潘测点由于岩石较破碎,在170m深度测得的水平最大主应力值仅为3MPa左右,不能代表该区的应力状态.测量结果表明应力量值具有随深度增加而增大的趋势,与震前龙门山断裂带及邻区应力测量结果比较,震后龙门山断裂带西南段仍属于高应力区,震中区及北东段外围属于中等应力区.此外利用库仑摩擦滑动准则对龙门山断裂带活动性进行了分析,这将为评价龙门山断裂带余震和今后强震发展趋势提供科学依据.

利用GRACE观测资料分析日本M_W9.0地震前区域重力变化特征

利用GRACE重力卫星观测资料,获得了日本MW9.0地震前的区域重力变化;获取了TSKB、DAEJ、SUIY和HLAR站GPS连续观测垂直位移。地震前区域重力变化主要经历2个过程:1)2002年8月至2007或2008年底的先上升后下降的小幅变化过程,该过程可用二次多项式拟合;2)第1个过程后的重力快速上升后下降的较大幅度变化。2008年黑龙江至乌苏里区域重力下降明显,2009年和2010年在太平洋俯冲带的广大区域重力呈显著上升,并且正、负重力变化区域都向SW方向迁移。2010年与2009年相比,重力变化沿板块边界带呈东、西部分的正、负分布特征;东部区域点位2010年初开始重力快速下降至地震发生;而西部点位在此期间仍然为重力正变化高值,地震发生后开始下降变化。远场GPS垂直位移具有2006年中开始的隆升变化,2009年初开始转向。经过与GLDAS陆地水储量改变引起的重力变化比较,认为区域重力变化主要由地表水储量改变引起。但位于海洋侧的P01和P03位置类似下降变化也非常明显,这表明区域重力的异常变化很可能与地下深部的地幔物质运移和热引起的区域气候改变有关。这种异常变化特征与地震孕育的关系有待今后深入研究。

芦山M_S7.0地震震前GRACE卫星时变重力场特征研究

基于GRACE卫星时变重力数据,利用小波多尺度分解方法,分析研究了芦山MS7.0地震前重力场的时空动态演化特征.结果表明,雅安地区震前卫星时变重力场具有明显的重力变化信息.卫星时变重力场在时间域表现为,累积重力场和差分重力场存在较强的规律性动态变化,以2003—2004年均值为基值的2009—2012年的变化特征与2005—2007年的变化特征具有较好的相似性,以2009年均值为基值的2009—2012年即芦山地震前4年,芦山震区的时变重力场呈现上升→减速上升→加速上升以及上升→轻微下降→快速上升的变化特征;卫星重力场在空间域表现为,震中位置由靠近重力场正变化的中心→接近重力场正变化边缘→接近重力正变化四象限分布中心的变化特征.因此,芦山地震的重力场动态变化信息和波场分离结果符合逆冲推覆兼走滑型地震引起的区域变形特征.

芦山M_S7.0地震前后电离层电子含量扰动分析

基于IGS提供的GIM数据和陆态网测站数据,采用统计学分析法对芦山MS7.0地震前后各10天的垂直总电子含量(VTEC)进行统计分析.结果显示,4月16—21日出现明显的VTEC异常减少.因此,在排除太阳活动因素后,认为电离层的异常变化有可能是地震发生的前兆信息.

甘肃迭部M_s4.0地震震源机制解和震源深度精确测定

综合利用了2011年2月23日迭部M_s4.0地震的近震宽频带波形资料,采用CAP方法反演了该地震的震源机制解和震源深度,结合深度震相sPL对震源深度进行了精确确定。结果表明:迭部4.0级地震是一次走滑兼逆冲型地震;最佳双力偶解为节面Ⅰ走向110°、倾角57°,滑动角23°;发震构造可能为光盖山-迭山北麓断裂;震源深度为7 km。

汶川M_S8.0地震逆冲滑动沿断层深度的分布特征及其数值模拟解释

汶川MS8.0地震逆冲滑动量沿断层深度的分布有明显的特点,可以分解成三个破裂的滑动量叠加:深度18km附近的底部破裂滑动、深度11km附近的中部破裂滑动和两个局部破裂以外的主体滑动。扣除局部破裂滑动量后,沿断层走向从映秀到南坝近200km范围内,逆冲滑动量沿断层深度的分布形态是一致的。基于滑动反演几何模型的有限元模拟显示,汶川地震逆冲滑动分布的整体性特征可能源自于断层浅部构造及巴彦喀拉块体SE向挤压强度沿断层走向上的一致性。

芦山M_S7.0地震箭杆林地表破裂带研究

中国地震局地球物理勘探中心芦山MS7.0地震现场工作队在地震应急考察期间发现了WNW向的箭杆林地表破裂带,并详细考察了该地表破裂带的产状、破裂面上的擦痕及断错特征,讨论了对该地表破裂带的不同认识以及对发震构造研究的意义.箭杆林地表破裂带位于雅安市上里镇箭杆林村二组西侧海拔1 529—1 578m、坡度30°—40°的山坡上.在长约80m的范围内,该地表破裂带分3段近直线展布,每段长6—10m,最宽约40cm.破裂带总体走向120°,破裂面平整,倾向SW,倾角62°—85°.破裂通过的岩性多为黏土,破裂面上有两组明显的新鲜擦痕,倾伏角较大的一组擦痕一般仅保留在距地面10—20cm以上的范围内,其下倾伏角较小的一组擦痕则覆盖倾伏角较大的一组擦痕.破裂经过处见一直径约4cm的树根被明显错断,上盘上升15cm,并向SE方向平移10cm;另见上盘地层发生翻转现象.经探槽揭示,破裂带上盘黑色腐植土层相对下盘上升约15cm.综合分析表明,箭杆林地表破裂带在芦山MS7.0地震期间经历了先逆冲、后左旋平移的运动过程.震源机制解表明,芦山MS7.0地震是错断面为NE走向的逆冲型地震.WNW向箭杆林地表破裂带可能是芦山地震产生的次级破裂带,是否存在NW--WNW向的发震构造值得研究.芦山MS7.0地震箭杆林地表破裂带的发现为发震构造和震害研究提供了重要的基础资料.

2011年日本M_W9.0地震引起的环渤海地区井水温度变化分析

2011年3月11日的日本MW9.0地震在中国引起了大范围的井水温度同震变化,而水温震后持续变化的井孔多数分布在井网密度较大、距震中较近的环渤海地区。本文分析了环渤海地区水温震后变化的特征和机理。结果表明,水温震后变化形态为上升,变幅0.005～0.976℃,空间分布在同震位移较大、张性应变较明显和地震能量密度较大的区域;依据同井水位资料,一些井孔的水温和水位震后变化特征较一致,其水温震后升高可能是地震波增大含水层渗透性的结果;另一些井孔的水位震后变化不显著,其水温震后升高可能与地震波增大井区大地热流有关。

2011年日本Mw9.0地震的高频GPS动态形变研究

以相对稳定的上海站(SHAO)为参考站,利用GAMIT/GLOBK的TRACK运动学分析模块对日本周边8个连续观测站的1 Hz GPS数据进行处理,获取并分析了2011年日本Mw9.0地震引起的动态地壳形变。结果表明,震时上盘各GPS站点主运动方向为东南方向,其中距震中较近的MIZU站和USUD站水平最大振幅分别达到3.11 m和0.67 m。为了削弱定位结果中与测站环境有关的系统误差,采用改进的恒星日滤波法对USUD站南北向动态时序进行滤波处理。经过滤波处理后,USUD站南北向动态时序离散度RMS由1.65 cm降低至0.82 cm。

利用电磁台站观测数据推算汶川M_S8.0地震等效电偶矩

本文利用地下电偶极子产生的电磁场模型,尝试模拟和推算地震前地面电磁台站观测数据所需震源深度处等效电偶矩。结果显示,在观测频率为1Hz,地下平均电导率取7.0×10^(-4)S/m时,2008年汶川MS8.0地震前电磁异常高潮期,距离震中1 440km的高碑店台NS测向观测到1.3mV/m的电场强度所需震源深度处等效电偶矩量级为10^(13) A·m;若考虑地震主破裂长度150km,则产生的地电流量级为108 A。同时,这一等效电偶源在地面产生电场的2D分布图显示出很强的方向性(或不均匀性);信号强度和电流源方向存在着密切的关系,且电磁场值随观测距离增大而衰减迅速。这部分地解释了地震相关电磁异常信号的方向性(或不均匀性)的观测事实;如果观测点位于非强信号区,即使在有效的探测范围内也可能记录不到异常信息,这对地震监测台网仪器选址和布置提出了要求,具有现实的指导意义。

丽江M_S7.0地震余震深度揭示出的中地壳脆塑性转化特征

1996年丽江MS7.0地震的余震深度分布明显具有时间依赖性,主震发生后短时间内余震震源深度较深,随着时间的延续,余震震源深度变得越来越浅。余震的这种深度分布受地壳脆塑性转化带深度控制,而脆塑性转化带的深度变化与地震前后断层的应变速率有关。由震后GPS地表变形数据得到的地表变形模型表明,震后地表变形主要来自地壳深部,震后滑动与地壳深部弹性松弛有关。根据鲜水河断层地表的滑动数据和按Marone's(1991)给出的方程确定的震后滑动模型,估计的应变速率显示,主震发生后应变速率较高,随时间延续,应变速率逐渐下降。基于地壳P波速度结构和利用热流数据估计的丽江地区地壳温度,采用含水石英的塑性流变参数,估计了中地壳脆塑性转化带深度随震后应变速率的变化。结果表明,主震震源深度与余震深度分布下限与中地壳脆塑性转化带的深度随时间变化趋势一致。由于断层的震后快速滑动致使断层带深部具有很高的应变速率,高应变速率引起断层脆塑性转化带深度下移,主震之后短时间内发生了较深的余震;随着震后时间的延续,断层逐渐进入蠕变阶段,断层滑动速率逐渐减小,地壳应变速率逐渐降低,断层脆塑性转化带也逐渐恢复到间震期的深度,相应余震深度随之变化。因此,余震分布的深度变化是中地壳流变结构和脆塑性转化带深度变化的直接反映。

四川省芦山M_S7.0地震发震构造分析

2013年4月20日的芦山"4·20"M S7.0地震发生在龙门山断裂带西南段,震中地区分布多条NE向断裂,构造较为复杂。这次地震震源机制解显示为逆冲型地震,破裂面为NE走向,与龙门山断裂带的运动性质和走向一致。地表调查只在大川-双石断裂(前山断裂)和新开店断裂(大邑断裂南段)发现局部分布的NE向地表裂缝、沿地表裂缝分布的喷砂冒水和砂土液化,不规则的边坡开裂等地表变形,以及断裂沿线较严重的滑坡崩塌和房屋破坏。野外调查没有发现明显的地震地表破裂。GPS测量结果显示,此次地震的发震断裂位于芦山县城附近或其以东,而芦山西侧的断裂也可能参与了部分活动。根据野外地质调查、GPS观测、震源机制解、震源深度、余震分布等结果综合判定,芦山7.0级地震的主要发震构造是芦山之下、大川-双石断裂和新开店断裂之间的龙门山前缘滑脱带。此滑脱带在该段的运动导致了这次地震的发生,并可能带动了它上面的大川-双石和新开店等断裂的活动。

FG5/240绝对重力仪记录的日本Ms6.0地震同震效应

介绍了FG5/240绝对重力仪在上海基准站观测的同时,记录到的日本Ms6.0地震同震重力变化,并对地震期间的观测数据进行了分析。

日本M_W9.0级地震对中国华北-东北大陆主要活动断裂带的影响及地震危险性初步探讨

根据美国地质调查局USGS发布的有限断层模型,利用线弹性有限元数值模拟方法,反演了2011年3月11日日本MW9.0级地震在中国华北-东北大陆近地表产生的同震水平位移场及同震应力场;在此基础上,计算了日本大地震引起我国华北-东北大陆内主要活动构造带的静态库仑破裂应力变化,进而探讨其对华北-东北地区地震活动的触发效应。结果表明：（1）日本大地震在华北产生向东的水平位移,由东往西逐渐减小,最大水平位移分布在山东半岛及江苏北部等地,约12mm;在东北产生SE-SEE向的水平位移,最大水平位移分布在吉林东北部,约为30mm;模拟水平位移与GPS观测结果基本相符。（2）日本大地震在我国华北-东北大陆近地表产生的同震应力变化主要是水平的,铅直方向应力变化量为0~0.085kPa,近似为0。两个同震水平主应力中,同震最大水平主应力既有压应力也有张应力,量值为0~0.75kPa,从东北到华北,其方向逐渐由NE→NNE→近SN转为NNW向;同震最小水平主应力为张应力,量值为0~3.20kPa,从东北到华北,其方向逐渐从NW→NWW→近EW转为NEE向;总体上,此次日本地震的同震应力效应虽会对华北-东北大陆现今构造应力场产生一定的影响,但影响程度很弱,并不会改变区域现代构造应力场分布格局。（3）华北-东北大陆内主要活动构造带上的库仑破裂应力变化大部分为正值,但其值均不超过1kPa;其中,郯庐断裂带中、东北段和密山—敦化断裂带中、东北段库仑破裂应力增加值最大,约为0.5~0.8kPa;日本大地震对中国华北-东北地区地震活动起加速触发作用,但程度有限,即便如此,继续并深入研究其引起中国华北-东北大陆主要活动构造带库仑破裂应力变化及地震活动危险性分析,对区域防震减灾工作仍有重要的意义。

2008年汶川M_S8.0与2010年玉树M_S7.1地震前电磁现象研究

应用全局小波能谱法对2008年四川汶川MS8.0地震、2010年青海玉树MS7.1地震前地电、地磁场变化情况进行了分析研究.结果表明:①在汶川地震震中周围的台站观测到震前地电、地磁场全局小波能谱值增大的现象;②青藏高原东北缘的代乾等3个地电、地磁台站在玉树地震前均发生显著的小波能谱增大的现象,震后恢复;③对于上述两次大震周边地区的不同台站的不同测道,在震前多次出现谱值时间上同步增大或减少的现象;④距玉树地震震中距离相同的山丹和古丰地电场台站,北南、北西测向长极距在地震前后能谱值的变化几乎一致.基于上述分析,初步研究认为震源孕育激发的电磁辐射是造成震前电磁异常现象的主要原因.

新疆M_S6.0和M_S6.6两次地震前近场泥火山宏观异常现象

自2011年8月对新疆乌苏艾其沟泥火山实施24小时连续观测以来,在距泥火山200km范围内,相继发生了MS5.0、MS6.0和MS6.6地震.其中,在MS6.0和MS6.6地震前,艾其沟泥火山液面均出现了"背景值—上升—转折—下降—背景值"的异常变化现象,而地震都发生在泥火山液面下降的过程中.这一现象与已知的霍尔果斯泥火山震例异常有所不同,显示了泥火山的震兆异常特征可能与其构造条件密切相关.