利用Virtual Quake地震模拟器研究鲜水河断裂带地震活动性与地震复发周期

2022年9月5日四川泸定6.8级地震发生在鲜水河断裂带磨西断裂上。本文依据鲜水河断裂带的断层几何形态、断层面物理力学参数、断层滑移速率等基础资料,构建断裂带三维模型,基于Virtual Quake地震模拟器开展鲜水河断裂带准静态数值模拟。对七条分支断裂独立模拟的结果显示模拟结果与历史地震的最大震级和复发周期具有较好的一致性。结果表明模型长度影响震级大小,滑移速率影响地震复发周期。断层面几何弯曲展布使得断层面应力分布不均匀,在弯曲处出现应力积累的现象,易触发地震,并出现了地震分段破裂现象,降低了几何弯曲断层的地震频次,为强震的孕育创造了条件。联合模拟的10000年时间内,鲜水河断裂带共发生了33次M≥7.0地震,最大震级为M7.6,地震活动性呈现一定的活跃期与平静期。断层系统地震间的相互应力作用和复杂的断层几何结构影响着地震迁移的复杂性。道孚断裂上相距40年发生两次M≥7.0地震,乾宁断裂北端相距5.8年发生M≥7.0双震,此类现象与历史地震有一定的相似性。

2022年3月17日甘肃肃南M_(S)5.1地震总结

系统总结2022年3月17日甘肃肃南M_(S)5.1地震发生前的地震活动和地球物理观测异常,其中:①地震活动异常:震前存在地震成组活动异常;②地球物理观测异常:震中200 km范围内存在6项地球物理场异常,其中5项异常为趋势异常,但均非此次肃南M_(S)5.1地震的相关异常,而高台地震台形变异常虽为短期异常,但异常转折变化与本次地震无关;此外,肃南M_(S)5.1地震发生前,我国西北地区存在地磁低点位移、加卸载响应比和逐日比3项异常,但因后续于3月26日发生青海德令哈M_(S)6.0地震,认为该地磁预测指标对应成组地震活动,不能作为单一地震的震前异常。肃南M_(S)5.1地震余震较少,其序列活动特征显示为主余型;主震震源机制显示断层破裂为走滑型,与距离最近的疏勒南山断裂构造性质相符。综合分析认为,此次地震对于祁连山地震带及其周边后续中强地震的发生具有一定预测意义。

四川断层活动性分析及汶川、芦山地震活动关联性研究

基于龙门山、鲜水河、安宁河-则木河断裂带上跨断层水准资料,计算不同场地年均形变速率和断层垂直形变累积率,分析断层年变速率和Dc空间分布等值线变化,揭示汶川地震前后断层活动规律、区域应变、应力场的能力聚集程度,进而探讨汶川、芦山两次地震的关联性。结果显示:1)汶川地震的发生明显加剧了龙门山断裂带中南段的断层活动性,年均形变速率由震前<1mm/a,到震后最大达10.01mm/a;汶川地震的发生对安宁河-则木河断裂带上的汤家坪、西昌场地影响较大,年变速率显著增加,断层活动性得到加强;2)汶川地震发生前,龙门山断裂东北段存在Dc高值区,随后Dc值逐渐减小,汶川地震的发生存在一定的应力累积背景;汶川地震发生后明显改变了整个龙门山断裂带的Dc空间分布,加速形成围绕双河场地的Dc高值环绕区,而芦山地震的震中位置位于高值与低值交界区域,空间差异较为显著。

基于PCA-T-S模糊神经网络底板破坏深度预测

针对底板破坏深度影响因素较多、数据之间相关性较强的特点,选用了主成分分析法对原始数据进行降维处理,提取出主要指标信息;基于T-S模糊神经网络具有拟合性能强、预测准确度高的优点,建立PCA-T-S模糊神经网络模型。通过阅读大量文献资料,选取了煤层埋藏深度、煤层倾角、煤层开采厚度、工作面斜长、底板抗破坏能力以及断层的存在性作为底板破坏深度的主要影响因素,选取24组数据进行模型训练,建立预测模型,并对8组数据进行预测,通过与传统T-S模糊神经网络模型及“三下”开采规范收录公式进行对比,分析PCA-T-S模糊神经网络预测模型优于其它两种方法,预测的最大相对误差仅为15.25%.为底板破坏深度预测提供了一种新的预测方法。

2021年3月30日西藏双湖M_(S)5.8和6月16日青海茫崖M_(S)5.8地震总结

2021年3月30日和6月16日,青藏块体先后发生双湖M_(S)5.8和茫崖M_(S)5.8地震,其中双湖M_(S)5.8地震发生在羌塘块体中部,茫崖M_(S)5.8地震发生在柴达木块体北缘。系统总结2次地震前出现的地震活动和地球物理观测异常,结果表明:①2次M_(S)5.8地震发生在青藏块体内部地球物理监测能力较弱区域,震前地球物理观测异常少,仅在茫崖地震前存在2项形变背景异常;②2次M_(S)5.8地震前地震活动异常较为突出,包括5级地震成组、固体潮调制比、地震发生率指数和Wq值异常,均为1年尺度内的中期异常;③2次地震序列均为主—余型,余震较少,具有不同的衰减特征。综合分析认为,2021年3月和6月,西藏和青海地区2次M_(S)5.8地震前存在的地震活动异常在一定程度上弥补了区域地球物理监测能力的不足,或许可为地震监测能力较弱地区的震情跟踪提供关键性参考依据。

九寨沟Ms7.0地震前地应变LURR异常演化特征

从岩石应力-应变的本构关系出发,以能够反映岩石应变变化的地应变观测数据作为"响应量",通过库伦应力触发模型的加卸载响应比计算方法,计算2017年8月8日九寨沟MS7.0地震前震中及周边500km范围内应变观测的加卸载响应比结果。结果显示,基于应变观测的加卸载响应比方法能够较好地从潮汐频段提取地震前LURR异常,九寨沟地震前,300km范围内的多个应变观测台站出现LURR异常,其中相距96km的两水台EW分量Y值最大达到3.27;LURR空间演化特征显示,在震前约9个月内震中及周边地区陆续出现异常"集中-增强-减弱"过程,证明该地区在长期应力累积的背景下,应力的不断累积增强导致震中及附近区域的岩石出现不断损伤或弱化,最终位于树正断裂上的应变能积累超过了介质强度而引发了此次地震。

2001年昆仑山地震同震-震后效应与2021年玛多地震关系探讨

位于青藏高原中北部的巴颜喀拉地块是我国西部近年来的主体地震活动区,一系列M_(W)7.0以上强震均发生在该次级块体周边,而其北边界东昆仑断裂带是一条长达2000 km、规模最大、活动性最强的深大断裂带.2001年在东昆仑断裂带中段发生了M_(W)7.8昆仑山地震,2021年5月在其震中东南部大约450 km处巴颜喀拉块体内部一次级断裂上发生了M_(W)7.3玛多地震.玛多地震对人们以往认为强震更可能发生在巴颜喀拉块体边界断裂上的认识提出挑战,但是也为研究巴颜喀拉块体边界断裂与块体内部次级断裂活动关系、地震触发关系带来机遇.本文利用前期基于2001年昆仑山地震后积累的大量InSAR数据获得的震后大范围形变场时空演化图像和库仑应力变化模型,探讨昆仑山地震与玛多地震的关系.InSAR震后观测结果显示:昆仑山地震后沿东昆仑断裂带出现了长达500 km的大范围南北不对称震后形变场,其中南盘形变宽度和量级均明显大于北盘,南盘形变宽度达到250 km,断层近场相对平均形变速率达到>20 mm·a^(-1),而且南盘向南衰减梯度小,整体衰减缓慢,意味着震后形变对巴颜喀拉块体形成持续东向加载作用,并将分摊到块体内部的一系列次级断裂上,应力加载增加次级断层的地震危险性.2015—2020年InSAR震间应变率场则显示次级断裂——昆仑山口—江错断裂呈高剪切应变率特征.本文计算了昆仑山地震同震破裂和震后形变引起的玛多震区多条SE向次级断裂的累积库仑应力变化,结果显示昆仑山地震同震和震后形变对玛多地震发震断裂(昆仑山口—江错断裂)形成了一定的应力加载.本文认为昆仑山地震同震和长时间尺度震后形变加速了巴颜喀拉块体的东向运动,而断层本身运动学性质和区域应力扰动共同影响了玛多地震的发生.

2021年青海玛多M_(S)7.4地震同震应力场与形变台站同震阶变分布关系探讨

利用基于升、降轨InSAR形变场及余震精定位结果反演得到的同震滑动模型,通过PSGRN/PSCMP程序获得同震水平形变场及应力场分布特征,结合玛多M_(S)7.4地震周边形变同震阶变台站分布特征,探讨同震应力场变化与同震阶变台站分布间的关系。模拟得到的水平形变场结果显示,此次玛多地震为左旋走滑运动特征,水平形变量主要集中在巴颜喀拉块体内,其次是北部的柴达木块体;羌塘块体以及祁连块体同震水平位移量较小;昆仑山口-江错断裂作为一条NE倾向的走滑型断裂,断层上盘区域滑动量明显大于下盘,模拟得到的最大水平形变量达1380mm;形变同震阶变的台站主要集中分布在祁连山断裂带中东段以及西秦岭等地区,祁连山断裂带中东段位于此次玛多地震同震正应力变化正值区域,而西秦岭等地区则处于玛多地震同震剪切应力变化的正值区域,即出现同震阶变的台站与同震应力场变化的正值区域具有较好的一致性。

基于有限元方法的冕宁跨断层水准大幅变化机理

分析计算安宁河断裂带上冕宁跨断层水准场地原始观测数据及年均速率结果,结合1-1C测段加密观测数据的差异性特征,重点对滑坡、抽水2个主要影响因素,利用有限元方法构建该场地三维Mohr-Coulomb弹塑性滑坡体模型及二维抽水影响的单向流固耦合模型,模拟获得2种主要因素的影响模式。结果显示:冕宁水准1-1C测线中距离1C点约300 m范围为古滑坡体所处边坡的坡脚区域,古滑坡体对坡脚区域长期的累积作用使得该区域存在隆升变形特征,进而使1-1C测段在抽水造成的大幅下降过程中出现沉降量逐渐减小后再次增大的特征;地下水抽取造成沿水井形成了较为明显的抽水漏斗沉降变形特征,在含水系统平衡被打破后,1号点所处土体边坡更易受到抽水带来的沉降变形影响,出现与井口处相当甚至比井口附近更大的沉降变形。

通海台垂直摆受建筑载荷影响的数值模拟研究

针对通海台垂直摆NS和EW测项自2019-04出现同步趋势转折变化,计算2017~2020年NS和EW测项M_(2)波潮汐因子。结合监测井等地下介质结构资料,构建通海台沿垂向分层的三维有限元物理模型,定量分析不同岩石参数模型下建筑载荷对通海台NS向及EW向位移影响的差异特征。结果表明:1)2019-04后NS测项N倾变化量达到约2750 ms,而EW测项E倾变化量达到约580 ms,NS测项趋势变化量显著大于EW测项;2)2017~2020年NS和EW测项M_(2)波潮汐因子较为稳定,NS测项M_(2)波潮汐因子在0.7左右波动,EW测项M_(2)波潮汐因子在0.52左右波动,数据的转折变化未能在潮汐频段引起同步变化;3)位于通海台东北部的医院建筑物载荷在通海台附近产生N向和E向位移加载,与垂直摆NS和EW测项在2019-04后出现的N倾和E倾趋势转折变化较为一致,模拟得到的N向位移量约为E向位移量的3倍。

逆冲断层产状对跨断层水准影响的数值模拟研究

断层作为地壳形变的薄弱地带,强地震的孕育及发生往往伴随着显著的断层变化,跨断层测量作为断层形变监测的有效手段,能够直接反映场地所控制断层段落的运动变化过程,但往往断层产状随深度增加而发生改变,地面水准测量结果受断层倾角、形态等地质构造的影响.

玛多M_(S)7.4地震对周边断层的应力影响分析

2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震的发震断层并不是传统意义上的巴颜喀拉块体北边界,而是发生在巴颜喀拉块体内部一条与东昆仑断裂带主断裂近平行的次级断层上,针对玛多地震对周边断层尤其是巴颜喀拉块体主边界造成的应力影响亟需开展研究工作。文中利用中国大陆岩石圈统一地震速度模型USTClitho1.0结果完成了研究区的岩石圈结构分层设置,结合InSAR形变场及余震精定位结果反演得到玛多地震的同震滑动模型,通过考虑更符合岩石圈实际变形过程的Burgers流变模型,利用PSGRN/PSCMP程序计算得到玛多地震引起的震源区及周边断层的同震及震后黏弹性库仑应力变化。研究结果表明,玛多M_(S)7.4地震震源区同震库仑应力加载区除沿发震断层破裂面分布外,在发震断层的西端、东端分别有3处库仑应力变化正值区,其中西端朝向发震断层的NW方向,东端存在2处库仑应力加载区,分别朝向发震断层的北部以及东部区域,周边断层同震库仑应力变化正值段的分布与震源区库仑应力加载区的分布较为一致;玛多地震引起的东昆仑断裂带近震源区段、昆中断裂东段、甘德南缘断裂西北段、五道梁-长沙贡玛断裂中段的同震库仑应力变化均>0.01MPa,且震后岩石圈黏弹性松弛作用使得上述断层的黏弹性库仑应力进一步增加,未来应重点关注上述断层段的地震危险性。

云南地区断层垂向活动特征研究

灾害性地震一般发生在上地壳内的薄弱带即断层上,是在长期构造加载作用下地壳介质发生变形、失稳、破裂的结果,断层作为地壳形变的薄弱地带,强地震的孕育及发生往往伴随着显著的断层变化,跨断层测量作为断层形变监测的有效手段,能够直接反映场地所控制断层段落的运动变化过程。文章以云南地区跨断层场地水准为主要研究对象,通过计算断层年均形变速率和垂直形变累积率Dc,用于掌握云南地区断层活动规律和多个跨断层场地形变累积的空间分布,进而对断层的活动性质及区域应力场的应力聚集程度进行分析。

汶川、芦山地震前龙门山断裂带地壳形变特征对比分析

为研究2008年汶川地震和2013年芦山地震前地壳形变特征,本文利用1999—2015年四期GPS速度场和1990—2017年跨断层短水准资料,对跨断层GPS速度剖面、GPS应变率场、断层闭锁程度和滑动亏损、跨断层年均垂直变化速率等进行了分析讨论,总结了汶川和芦山地震前后龙门山断裂带三维地壳变形演化特征。结果表明,汶川地震前龙门山断裂带中、北段处于强闭锁状态、断层面应力应变积累水平很高,而龙门山断裂带西南段闭锁较弱、变形速率明显高于中北段、依然可以积累应力应变,汶川地震震源位于闭锁相对弱的部位,这可能是导致汶川地震自初始破裂点沿龙门山断裂带向北东方向单侧破裂,而震中西南方向断层并没有发生破裂的原因之一。汶川地震的发生引起龙门山断裂带西南段应力应变积累速率加快、断层闭锁程度增强、闭锁面积增大,这在一定程度上促进了芦山地震的发生,而芦山地震震源位于汶川地震前强闭锁和弱闭锁的高梯度过渡部位。因为芦山地震只释放了龙门山断裂带西南段有限的应变能,并没有显著缓解该段的地震危险性,所以汶川和芦山地震之间的地震空段以及芦山地震西南方向的地震空段,依然需要持续关注。此外,本文还收集和对比分析了多次6～9级地震前地壳变形特征,同样显示地震成核于闭锁高梯度带区域而非完全闭锁区域内部,并且随着震级升高闭锁断层面的长度也在增大,这一现象还需在高分辨率形变数据的帮助下进行深入研究和分析。

龙门山断裂带西南段闭锁与变形特征

为研究龙门山断裂带西南段断层闭锁程度与变形状态,并分析该区域地震危险性,利用1999—2007、2009—2011、2011—2013和2013—2015年共4期GPS速度场,采用DEFNODE负位错反演程序估算了该断裂的闭锁程度和滑动亏损空间动态分布,并结合1990—2017年跨断层水准资料分析了断层的三维运动变形特征。结果表明:(1)龙门山断裂带西南段在汶川地震前后一直处于较强的闭锁状态,且汶川地震使西南段应变积累速度加快,加速了芦山地震的孕育进程;芦山地震后西南段闭锁程度并没有明显减弱,芦山地震对西南段的应变能释放是局部的和有限的。(2)龙门山断裂带4期垂直断层滑动亏损速率均为挤压亏损速率,汶川地震后西南段亏损速率明显增大,而后2期西南段亏损速率逐渐减小,目前依然明显高于汶川地震前量值。(3)汶川地震前跨断层水准结果显示龙门山断裂带西南段处于完全闭锁状态,汶川地震后多个场地的年均垂直变化速率明显增大,并随时间呈逐渐衰减状态,目前已经恢复至汶川地震前正常变化速率,因此西南段仍然处于闭锁状态。综合GPS反演结果和跨断层水准结果分析认为,目前龙门山断裂带西南段在大部分段落处于强闭锁状态下依然有发生大地震的可能性。

临震前地壳变形不动点现象与机制研究

在综合分析国内外地形变前兆研究现状的基础上,结合汶川8.0级地震前GPS、应变、重力等研究结果,提出临震前震源区域可能出现变形不动点现象。地壳变形过程中的不动点现象是临震前区域应力场进入临界状态的重要标志,是地震潜在危险区域划定的重要依据。借助不动点理论,给出汶川地震前变形不动点集合的演化,结合大区域地震活动空区与远场显著形变异常分布,探讨变形不动点现象发生的动力学背景,验证了汶川地震前地壳变形的不动点现象是大区域应力场有序运动的结果。

鲜水河断裂带三维变形特征

为了综合分析讨论鲜水河断裂带的三维运动与变形动态特征和地震危险性,利用川滇地区1999—2007和2013—2017 2期GPS速度场资料,反演计算了鲜水河断裂带的闭锁程度和平行与垂直断层的滑动亏损速率动态分布;利用布设在鲜水河断裂带附近的1980—2017年跨断层短水准资料,通过计算断层年均变化速率分析了断裂带垂直运动特征。GPS反演结果显示:1999—2007期鲜水河断裂SE段处于强闭锁状态,中段闭锁程度逐渐减弱,到NW段基本为蠕滑状态;2013—2017期鲜水河断裂SE段滑动亏损积累速率明显减弱,只有道孚—八美段之间有一小段闭锁较强,NW段依然大部分为蠕滑状态,只有炉霍SE部一段断层地表至10km深度闭锁稍有增强。水准结果显示:鲜水河断裂NW段侏倭、格篓、虚墟和沟普场地年均垂直变化速率较大,断层垂向活动较为活跃;SE段龙灯坝、老乾宁和折多塘场地年均垂直变化速率很小,断层垂向活动处于闭锁状态;汶川地震后断层垂向活动变化并不明显。综合分析认为鲜水河断裂SE段的地震危险性较高,而汶川地震降低了断层滑动亏损和应力应变能积累速率,可能在一定程度上缓解了鲜水河断裂尤其SE段的地震紧迫性。

应用扫描光线重建法的建筑立面遮挡点云恢复

提出一种结合点云分割和扫描光线重建的建筑物立面遮挡部分点云恢复方法。该方法首先分割建筑面片,然后通过重建的扫描光线探测遮挡物点,并求其与建筑物面片的交点,从而在保持原始采样间隔的情况下自动恢复遮挡部分点云。试验结果表明,该方法能较好地恢复遮挡部位点云。

醒脑静联合纳洛酮对高血压脑出血患者GCS、ADL指标的影响

目的探讨醒脑静联合纳洛酮对高血压脑出血患者格拉哥斯评分法(GCS)、日常生活能力量表(ADL)的影响。方法选取2013年10月至2014年10月收治的60例高血压脑出血患者,按随机数字表法分为观察组和对照组,每组30例。观察组采取醒脑静联合纳洛酮进行治疗,对照组单独使用纳洛酮,观察2组患者治疗前后GCS及ADL指标的变化。结果观察组患者神经功能缺损情况显著少于对照组(P<0.05);观察组患者生活能力评分显著高于对照组(P<0.05);观察组患者治疗后血肿量显著少于对照组(P<0.05)。结论醒脑静联合纳洛酮对高血压脑出血患者进行治疗效果显著,有利于改善患者神经缺损功能评分及日常生活能力评分,降低患者死亡率。

汶川地震前远场形变异常及其与地震相关性研究

判定震前出现的形变显著异常是否与地震相关,是认识地震孕育过程及开展地震预测研究最为重要的基础问题。本文分析了汶川地震前一些显著形变异常特征,发现震前在震中区附近异常较少,而外围则较多。针对其中一些距离震中较远的异常,借助前兆异常与地震震中距、震级间物理统计模型,提出了远距离形变异常与地震关联的判别准则,给出了红柳峡跨断层水准短期异常等与汶川地震之间的联系。最后,结合构造特点讨论了远距离前兆存在的意义。