2016年M6.2呼图壁地震发震构造及其对天山构造带隆升的启示:来自中近场钻孔应变观测的证据

天山山脉在新生代经历了强烈的构造隆升和地壳缩短作用,其周缘发生的地震活动是了解这一构造模式的窗口.对2016年呼图壁地震的发震构造有两种解读:向南倾斜的低角度逆断层和向北倾斜的高角度逆断层.中近场四台钻孔应变仪记录到了本次地震的同震响应,本文采用均质模型对IGP-CEA和USGS震源机制解进行模拟,结果显示发震断层为向北陡倾的反冲断层,15个原始方位和8个N-S、E-W方位观测值全部与预测值一致.对比天山北缘常见的低角度逆冲断层,反冲断层对构造隆升的贡献更有效,以断层倾角70°和19°计算,二者对隆升和缩短贡献比例分别为2.89:1和1:2.76.这一结果表明天山构造带内部的反冲构造同样具有单独发震的可能性,它们对天山现今的隆升高度同样起着不可忽视的作用.

2016年日本熊本MW7.0地震强震动记录特征分析

对2016年日本熊本MW7.0地震K-net和Kik-net强震动台网获取的强震动记录进行校正处理,分析了峰值加速度与峰值速度幅值特征,将观测结果与日本常用的3组衰减关系进行了对比,最后分析了强震动记录的持时特征和频谱特征。结果表明:①本次地震EW,NS及UD向最大峰值加速度分别为1156.95 gal,-786.60 gal,874.40 gal,与日本地区峰值加速度和峰值速度衰减公式预测值比较吻合;②5%-75%和5%-95%的2种能量持时整体上符合随距离增大而增大的规律;③KMMH16台站3个方向的加速度反应谱在0.5~1.2 s都超过1995年阪神地震中JR Takaroti台站的反应谱,本次地震对木结构房屋和低矮及中层钢筋混凝土房屋破坏严重。

2017年九寨沟M_S7.0地震余震危险性概率分析

本文介绍了余震危险性概率分析的概念,完整列出其相关公式的解析表达式并阐述了余震危险性概率分析的具体方法。以2017年九寨沟M_S7.0地震为例,首先,求得该地震余震序列的相关参数,结果显示:九寨沟M_S7.0地震余震序列理论最大余震震级约为ML5.3;b值约为0.784 1,明显低于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震区应力水平相对较高;p值约为1.109 7,明显高于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震序列随时间衰减较快。其次,计算此次地震余震与主震释放能量的比例关系,结果显示:在九寨沟M_S7.0地震事件中,截止到10月22日约99.69%的能量为主震所释放,0.31%的能量为余震所释放。最后,利用九寨沟M_S7.0余震序列参数结果并结合衰减关系,分别计算了主震后0—1天、1—10天、10—30天和90—100天内不同断层距内不同水平的峰值加速度和峰值速度的超越概率,结果显示:随着断层距增加,在相同时间间隔内超越概率的值呈下降趋势;在震后第一天内余震危险性最高,随着震后时间增加,相应的超越概率值呈现出明显下降趋势,表明九寨沟M_S7.0地震余震危险性主要来自早期余震。本文的相关成果可以为震后地震危险性分析提供参考,并为短时间内应急救援及灾后重建提供辅助决策意见。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震的同震地表破裂特征

2022年1月8日1时45分,青海省海北藏族自治州门源县发生M_(S)6.9地震,震中(37.77°N,101.26°E)位于祁连-海原断裂带冷龙岭断裂的西段,震源深度为10km。地震发生后,通过解译高分7号卫星的震后影像,快速确定了同震地表破裂带的主体破裂区位置,并第一时间进入震中现场开展野外地表破裂调查工作,获取同震地表破裂带精确分布位置、破裂长度、破裂特征、同震位错量等关键信息。根据震后遥感影像解译和现场调查结果可知,此次门源M_(S)6.9地震的地表破裂带由位于NWW向冷龙岭断裂西段和近EW向托莱山断裂东端的2段破裂带组成,走向分别为291°和86.9°,延伸长度分别约为26km和3.5km。地表破裂主要是由张裂隙、张剪裂隙、挤压鼓包和震陷等多类型破裂呈雁列状组合而成,总体以左旋走滑运动为主,局部兼有逆冲性质,最大同震左旋位错为2.77m。综合高分辨率遥感影像解译、现场调查、InSAR反演的震源机制和断层破裂模型、余震精定位等结果,确定门源M_(S)6.9地震发生于托莱山断裂与冷龙岭断裂在深部的交会位置,主要发震构造是冷龙岭断裂的西段(走向为112°,倾角为88°),其西侧的托莱山断裂东端同时发生破裂。1986年M_(S)6.4地震、2016年M_(S)6.4地震以及2022年M_(S)6.9地震皆发生于冷龙岭断裂的西段,短时间内发生的3次6级以上强震,说明该地区仍为应力和形变积累区域,仍具有发生特大地震的潜在风险。

基于案例分析的库仑应力变化触发地震机理探索

在许多地震触发研究案例中,不少学者都利用大地震造成的库仑应力变化研讨其对后续地震的影响,但众多结果中存在的共同规律尚未得到很好的统计与归纳。基于库仑应力变化理论,通过统计多个地震序列与典型事件中库仑应力研究结果,分别从震级\,触发距离\,触发地震库仑应力变化(ΔCFS)以及触发时间4个方面进行分析。结果表明,静态库仑应力的最优影响范围在5~50km间,触发地震的应力条件多在0.01~0.4MPa,触发地震震级与距离和主震震级无明显对应关系;动态触发的作用范围在100~2500km间,主震震级通常较高,触发地震的震级都小于主震震级,在几个典型远程触发的事件分析中,主震震级与可触发距离呈正相关,但触发次数与其他所分析因素均无关;震后应力转移的三种机制,从理论上合理地解释了长时间尺度延迟触发的现象,但精确计算应力转移的量值可能对库仑应力变化与触发地震之间关系的更合理解释有推动作用,需引起关注。

深井水位对地震波、固体潮和气压的水力响应——以范县井为例

以河南范县井为例,利用不同的水力响应模型分析了井水位对地震波、固体潮和气压的响应特征,并基于相关水力响应模型反演估算了含水层的水力参数。结果显示:在高频加载作用过程中,井-含水层系统中的水流模式以水平向为主,而在低频加载作用过程中,则为水平向和垂直向共存的混合模式;利用周期为10—10^(2)s的高频段的地震波响应模型估算的含水层导水系数值较大,为7.20×10^(-3)m^(2)/s,利用周期为3.75×10^(2)s的低频段的固体潮响应模型估算的含水层导水系数值较小,为2.02×10^(-6)m^(2)/s,而利用周期为10^(2)—10^(4)s的中等频率段的气压响应模型得到的估算值介于二者之间,为3.44×10^(-5)m^(2)/s。由此分析认为,在周期性加载作用过程中,井-含水层系统内的水流模式与加载频率有关,基于不同水力响应模型反演估算的含水层水力参数存在尺度效应。本研究取得的认识,既可为井水位动态响应的机理解释提供理论基础,也可为目标含水层水力参数的原位测量提供技术支撑。

湖泊沉积对地震动的响应特征与古地震序列重建

湖泊沉积因其对地震动的敏感而被认为是“天然地震仪”,湖泊沉积古地震研究有机会重建长时间尺度的地震(动)序列,对认识区域发震孕震环境和地震复发规律具有潜在优势,是当前古地震学研究的重要方向之一。本文旨在总结现今湖泊沉积古地震研究的主要进展、存在的问题和未来展望。首先通过与传统古地震研究关注的记录对比,扼要介绍了湖泊沉积地震动记录在形成和保存潜力、空间分布以及感应能力等方面的相对优势。然后从过程角度总结了湖泊沉积对地震动响应的主要机制,着重剖析了液化、流化和沉积物再悬浮等不同机制在控制因素、过程特点、响应阈值等方面的异同。再结合湖泊沉积对地震动响应的过程特点和研究现状,总结了不同类型的湖泊沉积地震动记录,对比分析了变形构造、块体运动堆积、浊流堆积和再悬浮沉积等4种类型记录的沉积学和动力学特征;对不同类型记录的古地震学含义和研究手段进行了梳理。再总结了地球物理勘探、结构构造和理化代理指标等现阶段流行的方法在不同尺度湖泊沉积古地震识别和古地震序列重建中的适用性和局限性,后者主要缘于湖泊沉积系统本身的复杂性和外部扰动过程的多样性。最后指出,当前湖泊沉积古地震研究面临的主要问题是缺乏普适性的响应模式、判别依据和甄别准则;今后工作应致力于对湖泊沉积地震动响应过程的深入理解,积极引进数字或试验模拟等理论工具与方法,从二维观察扩展到三维重建;数据解释力求宏观结合微观,由单一指标转向综合性组合式指标,为最终建立普适性的诊断指标和判别依据服务。

高精度无人机航测在2021年玛多7.4级地震地表破裂精细研究中的应用

北京时间2021年5月22日,青海省果洛州玛多县发生MS_(7.4)地震,震中位于巴颜喀拉地块内部,根据震源机制解和野外地表破裂调查确定发震构造为以左旋走滑运动为主的江错断裂。本研究利用大疆Phantom 4 RTK无人机在震后采集大量地表破裂照片,采用集成SfM(Structure from Motion)算法的PhotoScan软件处理获得高分辨率DEM和正射影像,同时结合野外实地考察对研究区地表破裂的分布特征及断错地貌类型进行详细解译。利用基于MATLAB语言开发的位移测量软件LaDiCaoz,限定玛多地震在研究区产生的左旋走滑位移约为0.4 m。地表破裂精细化解译显示,在左旋右阶阶区发育小规模的挤压鼓包和里德尔共轭剪切破裂,在左旋左阶阶区发育走向为N40°~50°E,宽度达数十厘米的张裂缝带,指示发震构造的左旋走滑性质。本研究为震后基于无人机摄影测量技术快速提取地表破裂的定量参数和进行地表破裂精细化研究提供了可行、高效和科学的技术方法。

基于高分辨率无人机影像的地震地表破裂半自动提取方法——以2021年M_(S)7.4青海玛多地震为例

精细刻画大地震形成的地表破裂的几何学特征对于深入理解发震断裂的运动学机制和变形规律具有重要意义。野外地质调查和影像目视解译等传统获取地震地表破裂的方法往往费时费力,且难以获得其精细特征。文中依据面向对象、颜色空间色彩分割等理论,基于高分辨率无人机影像,提出了一种面向对象的“粗分割-精提取”方法,以实现半自动提取地震地表破裂的矢量面。对2021年青海玛多M_(S)7.4地震的实验结果表明,该方法能够有效去除与地表破裂光谱相似的河道等噪声,快速准确地提取地表破裂带的精细结构。文中建立的地震地表破裂半自动化提取方法可为大地震发生后快速提取地表破裂精细结构和分析地表变形特征提供一个可行方案。

湖泊沉积的灾害事件记录与识别方法:研究进展与存在问题

湖泊沉积储存有丰富的信息,常被用于指示气候变化。地震、洪水、滑坡或崩塌等自然灾害事件通常会在湖泊沉积中形成特征性的湖泊沉积扰动,可以使用湖泊地质学方法对其进行分析与识别。本文回顾了湖泊沉积研究历程,对典型自然灾害湖泊沉积特征进行系统总结,着重梳理介绍湖泊沉积中自然灾害事件识别方法。其中综合分析法集成了现阶段湖泊事件沉积识别的多种分析手段:(1)根据沉积相与异常事件沉积(EID)之间的关系判定其内源或外源成因;(2)根据对触发因素的排除,确定最可能的触发因素;(3)根据现有的识别标准,验证最可能触发因素的正确性。是目前识别湖泊扰动成因最有效的分析手段。本文还对湖泊沉积灾害事件研究的优势与不足及制约因素进行讨论,湖泊沉积具有连续性、敏感性和高分辨率的特点有助于对灾害事件进行研究,但对湖泊典型自然灾害事件沉积识别标志的建立仍然是制约湖泊异常事件沉积研究的关键。

玉树巴塘断裂晚第四纪滑动速率及其构造意义

玉树巴塘断裂是甘孜-玉树断裂带玉树段的一条主要的分支断裂,沿线发育第四纪巴塘盆地、波洛滩和当涌滩。通过遥感影像解译、野外构造地貌填图、断层剖面分析以及断错地貌面的光释光和^14C年代测定,发现该断裂沿线河流阶地、洪积扇断错明显,是一条以左旋走滑为主,兼具逆冲分量的全新世活动断裂。该断裂最新活动时代为全新世晚期,距今2.72 ka。晚更新世晚期以来的左旋滑动速率为2.3~3.7 mm/a,垂直滑动速率为0.2~0.6 mm/a,该断裂在甘孜-玉树断裂带玉树段起着变形分解作用,吸收了玉树段内约1/3的走滑变形。研究结果可以解释甘孜-玉树断裂带内玉树断裂走滑速率偏小的构造现象,并为评价甘孜-玉树断裂带玉树段的地震危险性提供基础资料。

SWY-Ⅱ型水位仪的研制

在保留SWY-Ⅰ型水位仪的原有性能的前提下,充分吸取其他类型水位仪的优点,对其进行升级改造:实现了传感器的自主研制,为传感器的维护、后续升级改造工作奠定了基础;传感器严格的自检、送检过程,保证了传感器的测量精度以及传感器的互换性。网络接口板采用32位ARM920T高速处理器内核、固化wince操作系统,为仪器工作的低功耗、稳定的操作系统提供了技术保障;网络接口板外嵌的触摸式显示屏极大方便了水位的现场标定、参数配置。另外还实现了软件的远程更新、仪器内部工作日志记录、电源及信号的远程查看,实现了仪器的远程维护功能。

安宁河断裂带土壤汞的分布特征

对安宁河断裂带地表破裂带土壤的总汞(THg)、总有机碳(TOC)和主量元素的含量进行了研究。结果表明,在小庙和紫马跨地表破裂带测线上,土壤THg与土壤气Hg含量的峰值位置较为一致,能够指示出断裂带释放Hg的通道位置。小庙、羊福山、野鸡洞和紫马跨地表破裂带土壤垂向剖面上THg与TOC的相关系数表明,TOC是影响土壤THg含量的重要因素。通过土壤THg与TOC,THg与化学蚀变指数(CIA)的相关系数以及THg含量的垂向分布模式,识别出安宁河断裂带土壤THg剖面的干扰来源、背景来源和断裂带脱气来源,为分析Hg的分布特征与构造活动之间的关系提供参考依据。

广西大宁岩体和初洞岩体锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究

利用锆石LA-ICP-MS U-Pb定年,获得大宁岩体形成年龄为441.1±3.0 Ma,其包体年龄为439.5±3.6 Ma,初洞岩体形成年龄为423.5~434.2 Ma。结果表明,大宁岩体及其包体几乎同期形成,而初洞岩体是后期的侵入体。Lu-Hf同位素研究结果表明,大宁岩体及其暗色包体与初洞岩体具有相似的Hf同位素组成,在εHf(t)-年龄图上落在1440~1960 Ma的老地壳区间,表明三者的岩浆源区均是早元古代到中元古代地壳,暗色包体是岩浆早期分离结晶的产物,而初洞岩体是岩浆结晶分异晚期的产物。

基于实测应力数据的北天山西部区域断层滑动趋势分析

通过文献收集与整理,统计了主要由水压致裂法、应力解除法得到的北天山区域的应力数据。引入侧压力系数k、应力累积系数μm和断层摩擦系数μ,并根据Byerlee准则对计算数据进行分析,结果表明:研究区域应力积累程度较高,区域内整体较稳定,但局部断层滑动趋势风险较大。同时对研究区的地震分布进行统计,发现中西部和中东部区域小震频发,应力易得到释放;同时东北部和西北部小震频率低,推测为应力锁固段,应力积累程度高,若地震易发生强震;综合分析推测研究区断裂带更易沿NWW-SEE向滑动。

基于FY-3A遥感数据的冰岛火山灰云识别

2010年4月至5月期间冰岛艾雅法拉火山喷发造成了欧洲航空业史无前例的瘫痪以及巨大的经济损失,其严重影响再次显示,对火山灰云进行有效监测的重要性。火山灰云是由火山碎屑物及气体组成的混合物,火山碎屑物主要由直径小于2mm的岩石、矿物、火山玻璃碎片组成,火山灰云中的气体主要包括水汽、CO2、SO2、H2S、CH4、CO、HCL、HF、HBr、和NOx等。使用具有我国自主知识产权的FY-3A/VIRR数据,对此次艾雅法拉火山喷发的不同阶段选取具有典型风向变化的日期,采用分裂窗亮温差算法(SWTD)、RGB真彩色方法、中红外波段数据等进行火山灰云的识别,并将结果与冰岛地区的火山灰监测报告以及前人的研究结果进行对比研究,结果表明:火山喷发初期火山灰云中较高含量的水汽会补偿反面吸收的影响,妨碍分裂窗亮温差算法(SWTD)对火山灰云的识别,而中红外波段数据因对高温物体的敏感性,不受水汽的影响,对喷发初期较高温度的火山灰云识别效果较好;在喷发中期,火山灰云浓度较大时三种方法均表现良好,卫星图像中火山灰云的位置信息及漂移方向均非常清晰,且同气象条件相吻合,验证了识别方法的正确性。该项结果表明,具有我国自主知识产权的FY-3A数据能够达到监测火山灰云的目的,而如何更加清晰地界定火山灰云的边界位置以及更加准确的计算出火山灰云的浓度需要进一步的深入研究。

原生裂隙水压致裂原地应力测量的理论与实践新进展

HTPF法测试所需的数目众多的原生裂隙面大大制约了这种方法的推广应用。针对这一问题,通过为原生裂隙面上广泛存在的剪应力建立力学方程,利用最小二乘法和计算机程序试错搜索原生裂隙面摩擦系数的办法反演原地应力张量。理论上基于每个原生裂隙面的水压致裂测试结果可以建立两个力学方程,那么只需要3条原生裂隙就可以求解原地应力张量,但为了保证计算机程序反演收敛,至少需要5条原生裂隙,这一方法被定名为M-HTPF法。将这种方法在山东某科研钻孔的原地应力测量作业中进行了应用,通过利用5条原生裂隙面上的水压致裂测试得到的关闭压力和方位角数据,反演得到原地应力张量:σ_1=8.85 MPa,方位角为N58.12°W∠14.18°;σ_2=6.61 MPa,方位角为N26.2°E∠-21.54°;σ_3=5.01 MPa,方位角为N62.86°E∠63.86°。通过与同一钻孔内的经典水压致裂法的测量结果对比可知,两种方法得到的最小主应力和中间主应力非常接近,最大主应力则相差较大;两种方法获得的最大、最小主应力方位角基本一致。该方法为单孔三维水压致裂原地应力测量提供了新的思路和途径。

火山灰云在航空安全领域研究进展

火山爆发产生的火山灰会给附近并较大范围内造成严重影响,尤其是上升到对流层顶部及以上的火山灰云会给航空安全带来巨大威胁。因此,对火山灰云的发生、发展进行监测和预警就显得尤为重要。阐述了火山灰云概念及其研究历史,并根据火山灰云特点介绍了火山灰云对航空安全的影响,进而阐述了目前卫星监测火山灰云存在的一些手段和方法,以及火山灰云预测模型的研究进展,国际上政府之间和各机构等采取的一些应对措施。随着航空业的日益发展,特别是中国航空运输的快速增长,且中国周边东南亚、日本和堪察加半岛火山众多,因此,火山灰云对航空威胁日益显著。最后指出,更好的进行火山灰云的研究是非常必要的,尤其是建立火山灰云的监测和预警。

山西夏县热水井氢氧稳定同位素动态特征及成因

利用山西夏县热水井水样的试验数据、SiO 2温标等,对该井氢氧稳定同位素组成特征、热水补给源以及循环深度等问题进行了研究。结果显示:①夏县热水井δ18O的变化范围为−10.10‰~−9.47‰,δD的变化范围为−72.75‰~−71.32‰;②夏县热水井氢氧稳定同位素基本位于大气降水线附近,但向右偏移大气降水线,说明夏县热水井的补给源主要为大气降水,存在一定程度的水岩作用;③夏县热水井热储温度为63.7~96.0℃,循环深度为0.95~2.4 km,补给高程为1370 m;④氢氧稳定同位素特征、水岩作用特征和循环深度揭示出夏县热水井成因为来自于中条山的大气降水沿断裂入渗,经深循环作用,在地下热储层加热并通过中条山断裂富集形成热水。研究结果可为夏县地下热水补给循环过程与地震监测研究提供了科学依据。

SWY-Ⅱ型水位传感器的校准方法研究

提出一种水位传感器准确度的实验室校准方法,并结合地震台站的实际观测情况,对实验室校准方法进行改进,提出一种地震台站现场水位传感器的校准方法。通过地震台站现场校准方法的提出,从原理上基本解决了由于现场环境因素、压敏元件的非线性因素给水位观测带来的系统误差。