青藏高原东南缘三维S波速度和径向各向异性及泸定M_(S)6.8和芦山M_(S)7.0地震孕震环境探讨

利用青藏高原东南缘布设的684个流动地震台和150个固定地震台的连续背景噪声波形数据,提取了周期5~50 s的Rayleigh波和Love波相速度频散,并反演获得了该区域下方0~70 km三维S波速度和径向各向异性结构.结果表明:(1)受川滇地块南部高速体的阻挡,东南缘中下地壳内存在两条空间分布独立的低速带.西侧(L1)从川滇地块北部向南延伸至滇西南地块,其中下地壳平均V_(S)小于3.4 km·s^(-1)并表现为正径向各向异性结构,反映了高原中下地壳可能存在部分熔融和韧性变形;东侧低速带(L2)沿着小江断层南北分布,受到红河断层的阻挡,弱物质不太可能进入滇西南地块,该区域下地壳和上地幔顶部均显示较强的正各向异性,推测其更可能是沿小江断层相互驱动的块体在横向挤压过程中引起的地壳部分熔融而导致.(2)芦山M_(S)7.0地震位于龙门山逆冲断层南段,泸定M_(S)6.8地震位于鲜水河走滑断层东南段,两者都发生在地壳浅层高低速异常过渡带上,但其深部孕震环境有所不同.芦山震区西北部中下地壳低速体为负各向异性,推测韧性物质沿着龙门山下方陡倾断层向上运移,上地壳积累应力并通过薄弱区域释放导致了芦山地震的发生;泸定震区为正各向异性的中下地壳韧性变形促进了川滇地块SE向的水平运动,受刚性的四川盆地阻挡,加剧了上地壳发震断层的滑动变形和应力积累,脆性上地壳突然破裂导致了泸定地震的发生.

九寨沟7.0级地震孕育过程中的地震学特征

以2017-08-08四川九寨沟7.0级地震为研究对象,使用地震前震中附近10个台站宽频带地震仪数据计算地面运动速度的排列熵,讨论地面运动排列熵的时空变化与大地震孕育之间的关系。结果表明,2017-07下旬,震中附近排列熵出现两次异常变化,幅度最大的一次出现在2017-07末。10个台站均存在熵减过程,其中马尔康台(MEK)、舟曲台(ZHQ)和迭部台(DBT)的排列熵下降幅度较大,熵值分别为0.75、0.76和0.79,与均值相比分别下降12%、12%和10%。多个台站熵值的降低表明,地壳运动中有序振动信号的占比增大。震中东北部和西南部低值区的空间演变图像也表明,熵值异常变化与此次大地震的形成有关。结合以往研究结果认为,青藏高原地块的东移与华北地块和华南地块的阻挡导致此次地震的能量积累,受阻后的中下地壳物质上涌和侧挤引发九寨沟7.0级地震。

2022年四川芦山M_(S)6.1地震前应力状态研究

为研究2022年6月1日四川芦山M_(S)6.1地震的孕育和发生过程,采用CAP方法反演了2013年芦山M_(S)7.0主震及M_(S)≥5.0余震的震源机制解,并基于应力张量方差与b值时空分布特征,探讨了芦山M_(S)6.1地震的力学机制和震源区的应力状态。结果表明:2022年芦山M_(S)6.1地震震源机制表现出与2013年芦山M_(S)7.0主震和5级余震相似的逆冲型破裂特征,压应力轴方位与龙门山断裂带南段区域应力场一致。2013年芦山M_(S)7.0地震后震中及附近的应力张量方差和b值长期处于低值状态,2022年芦山M_(S)6.1地震前震中及附近出现了应力张量方差和b值的低值异常,表明芦山余震区处于较高的应力水平。分析认为:巴颜喀拉块体持续东向运动受到华南块体的阻挡,震中所在区域长期受挤压逆冲作用,从而使芦山余震区长期处于应力积累的状态,芦山M_(S)6.1地震也是在这种动力学背景下发生的。

2017年九寨沟M_S7.0地震InSAR同震形变场与断层滑动分布反演

联合升、降轨Sentinel-1A卫星的差分干涉数据反演2017年8月8日四川九寨沟M_S7.0地震的断层滑动分布。首先对SAR复数干涉像对进行"二通"差分干涉处理,获取了覆盖震区的多视向InSAR同震形变场;然后利用四叉树和均匀采样法分别进行近、远场数据降采样,在此基础上,利用弹性半空间矩形位错模型,反演发震断层的几何参数和最优滑动分布。结果显示:(1)InSAR干涉条纹呈蝶状分布,最大LOS向沉降和抬升形变量分别为-20.3cm、11.3cm;(2)发震断层以左旋走滑为主兼有少量正断运动,断层走向为154°,倾角为82°;(3)断层滑动分布集中在2~15km深度,平均滑动角为-22°,最大滑移量约为0.68m,位于沿断层面深约9km处,地震释放的能量约为9.6×10^(18) N·m(M_W6.6),与测震学的研究结果基本一致。

九寨沟M_(S)7.0地震前地磁异常

分析距离九寨沟M_(S)7.0地震震中分别为65 km、254 km和238 km的松潘地磁台、成都地磁台和天水地磁台2017年连续观测结果,发现九寨沟地震前,松潘地磁台出现异常变化,主要表现为2017年5月开始,松潘地磁台长时间垂直分量累积变化量达40 nT。短时间内也存在地磁场突变,最高可达10 nT,而成都地磁台和天水地磁台地磁场无明显异常。通过对观测数据的详细检查发现松潘地磁台很多观测日的最后一个观测值与后一观测日的第一个观测值相差超过1 nT,因此认为九寨沟地震前观测数据的异常是由观测系统异常导致。对三个台站地磁场垂直分量日变化的统计分析发现垂直分量在不同时段相关性保持一致,说明地震前短时间内不存在地磁垂直分量的明显异常变化,三个台站地磁场日变化的差异是由地下介质性质不同导致。岩石圈磁场在震中西侧区域出现正负异常交替现象,这可能与九寨沟地震的孕育有关。

丽江与芦山两次M_(S)7.0地震震例回溯研究及亚失稳特征探讨

基于川滇地区的跨断层观测资料,采用多种形变分析方法,针对川滇地区监测状况较好的1996年丽江、2013年芦山两次M_(S)7.0地震开展震例回溯研究,并以亚失稳理论及实验室结果为指导,归纳总结跨断层观测获得的断层运动在亚失稳阶段的时空变化特征及可能的表现形式,寻找区域范围内断层运动协同化现象,探索地震进入亚失稳状态的跨断层识别标志。结果表明:两次地震前,震源区在震前数年主要表现为弱变形的状态,可能是孕震晚期发震断层闭锁、断层近场应力应变积累趋于极限的表现。震源区边缘附近300 km范围内在震前数月至3年出现显著的断层形变异常,断层活动具有协同化现象,但仅个别跨断层场地观测到了与实验室岩石破裂失稳过程类似的图像,大多数场地仅仅观测到了稳态(线性阶段)、亚稳态(偏离线性阶段)特征,亚失稳态特征并不清晰,分析可能与跨断层场地所处的构造位置及观测周期有一定关系。

基于Welch谱分析的全球M_(S)≥7.0地震活动应变能周期特征

利用Welch平均法周期图谱对1700—2019年全球M_(S)≥7.0地震的活动周期进行提取,结果显示:M_(S)7.0~7.9地震的周期约为8 a、10 a、51 a、11 a、17 a、12 a、19 a、39 a;M_(S)≥8.0地震的周期约为10 a、46 a、22 a、8 a、20 a。为了与太阳活动周期对比,利用傅里叶去多周期方法提取1749—2019年太阳黑子周期,显著性最高的周期约为10~11 a(平均10.9 a),其次约为90 a、67 a、8~9 a、54 a。对太阳黑子活动周期与M_(S)7.0~7.9、M_(S)≥8.0地震周期进行线性回归分析,分2种情况:其一为10个显著周期相关计算,其二为8~22 a 7个显著周期相关计算,均显示具有较高的相关性,相关系数均在0.95以上,但在7级水平地震中,前者相关系数高于后者约0.03,8级水平地震相关性基本一致。将本文提取的活动周期与前人研究结果进行综合分析,认为不同计算方法、研究对象(强震周期、太阳黑子周期、地磁主磁场周期)得到的约8 a、11 a、50 a周期是一致的,更长的周期(约80~100 a)在强震活动方面显著性不强。

2013年四川芦山M_(S)7.0地震仪器烈度与调查烈度对比分析

基于2013年四川芦山M_(S)7.0地震宏观调查点、调查烈度和强震仪记录数据,采用四川省地震局强震动监测技术组计算得到的各台仪器烈度值,绘制了芦山M_(S)7.0地震宏观调查点与调查烈度等震线和仪器烈度等值线分布图,分析了芦山M_(S)7.0地震的仪器烈度与调查烈度的对应关系。结果表明:仪器烈度与调查烈度有较好的对应关系,仪器烈度Ⅵ度点在调查烈度Ⅵ度以上区域总体占比为88.24%,仪器烈度Ⅶ度点在调查烈度Ⅶ度以上区域内总体占比为81.82%;仪器烈度的等值线高值范围可较好展示出地震灾害的程度;仪器烈度区的空间分布特征可表征芦山M_(S)7.0的发震断裂的控制作用,仪器烈度的等值线区总体呈现沿龙门山断裂带方向相对于垂直方向衰减慢;仪器烈度的等值线区发震断裂上盘影响范围相对发震断裂下盘影响范围大;仪器烈度分布与调查烈度分布既有对应关系又存在差异,这在震后短时间内灾区的震灾信息尚不清楚的情况下,能够快速对可能的震害涉及范围、人员伤亡分布、经济损失和生命线工程等损失作出预估,仪器烈度分布可以为应急救援决策、救灾方案制定和救灾力量部署等工作提供重要依据。

2017年九寨沟M_(S)7.0地震同震地表三维形变场解算研究

利用覆盖九寨沟M_(S)7.0地震的Sentinel-1升、降轨和Radarsat-2升轨数据,分别提取了3个轨道沿雷达视线向形变,运用多平台联合观测方法解算了九寨沟地震沿地表真实的垂直向、SN向和EW向形变信息。结果表明,3个轨道InSAR数据均监测到了LOS向同震形变,范围约55km×45km,呈“果仁状”,靠近卫星飞行方向最大形变量为12.9cm(降轨),远离卫星飞行方向最大形变量为19.5cm(升轨)。三维形变结果显示,垂直向上位移达23.4cm,垂直向下位移达17.6cm;北向位移达141.8cm,南向位移达100.2cm;东向位移达22.0cm,西向位移达10.7cm。树正断裂两端地块呈非对称水平相对运动,上盘单侧向东形变较剧烈,符合左旋走滑型地震事件的运动特征。

利用球谐分析方法研究2017年九寨沟M_(S)7.0地震前重力场变化

推导地表重力变化数据球谐展开计算公式,并根据该方法分析2017年九寨沟M_(S)7.0地震前震源周边区域重力场动态演化特征。结果表明:1)2015-04~2017-04九寨沟地震震源周边区域重力场动态变化明显。2015-10~2016-04、2016-04~10和2016-10~2017-04这3个时段内,研究区内出现重力正负变化过渡带,九寨沟地震震源位于这3个时段过渡带的交会区域内部。震源附近2016-10~2017-04正负重力变化过渡带的空间走向与2015-10~2016-04和2016-04~10时段结果相比发生了约90°旋转,九寨沟地震发生时间在过渡带空间走向旋转之后。流动重力观测数据较好地反映了九寨沟地震的前兆现象。2)采用球谐方法分析重力变化数据可以有效突出研究范围内大尺度重力场动态演化规律,抑制局部细节特征,有利于识别主要重力场变化特征。

区域一维速度模型对地震定位的定量影响——以2017年九寨沟M_(S)7.0地震序列为例

利用2017年8月1日至2017年12月31日四川地震台网和甘肃地震台网记录到的发生在青藏高原东缘的731个地震事件的9 284条Pg震相到时数据,首先反演了该地区的"最小一维速度模型",并将该模型和选取的速度模型建立对比模型,以九寨沟地震序列为研究目标,定量讨论了两种速度模型分别在绝对定位和相对定位方法中对定位结果的影响。所得定位结果表明:反演获得的"最小一维速度模型"在重定位中可以有效地减小地震走时均方根残差;绝对定位比相对定位更加依赖于一维速度模型,一维速度模型会直接影响绝对定位结果中的震源分布形态,但在相对定位结果中仅起到调整地震事件相对位置的作用;在地震绝对定位中,震级越大的地震对于速度模型越敏感,而这一特点在相对定位中表现得并不明显。通过本项研究可知,在地震定位研究中,联合采用绝对定位和相对定位方法是最佳策略。

东昆仑断裂带东端和2017年九寨沟7.0级地震区深部电性结构探测

东昆仑断裂带是青藏高原北部一条近EW走向的巨型断裂,其东南尾端发生分叉形成了复杂的马尾状断裂系统,2017年在该区域发生了九寨沟M_S7.0地震。文中对跨过东昆仑断裂带东端和九寨沟地震区的3条剖面上的大地电磁探测数据进行处理分析,采用三维电磁成像反演技术获取了三维深部电性结构图像。所得结果表明,东昆仑断裂带东端及周边区域内的东昆仑断裂、白龙江断裂和光盖山-迭山断裂表现出向SW倾斜的电性差异带,这些断裂向下延伸并合并于中下地壳的低阻层中,共同组成了由南向北扩展的花状构造。在马尾状构造中,隐伏的虎牙断裂带(北段)在深部表现为明显的低阻边界带;塔藏断裂的规模明显小于虎牙断裂(北段),并与虎牙断裂(北段)组成单侧花状结构;白龙江断裂和光盖山-迭山断裂依然表现为由南向北扩展的花状构造,2组花状结构在深部衔接并统一归并于壳内的低阻层中。2017年九寨沟7.0级地震的震源区位于高、低阻交界区域,处于松潘-甘孜地块壳内低阻层向NE涌动的端点附近,根据震源区的电性结构和流变结构推测震源深度≤11km。虎牙断裂(北段)的延伸深度和规模大于东侧的塔藏断裂,是2017年九寨沟地震的发震断层。松潘-甘孜地块北部中下地壳发育南西深、北东浅的低阻层,表明青藏高原向NE推挤的运动方式是2017年九寨沟地震的动力来源。

芦山M_(s)7.0、玛多M_(s)7.4地震前大地电场异常变化特征

1研究背景岩石破裂实验结果表明,地震是应力持续加载并最终导致岩体突然张裂、断裂和错动的结果,伴随着应力应变的持续积累,岩土介质的物性参数会发生变化,在孕震晚期会产生电磁辐射,而且,地电场在多次中强地震前具有中短期异常。因此,开展大地电场观测与研究,有助于深入认识地壳构造运动规律,同时对地震灾害短临预测研究具有重要意义。

1996年丽江M_(s)7.0地震的断层活动位移协调比分析

丽江流动跨断层形变观测场地(下文简称丽江场地)位于丽江市古城北象山脚下,跨洱源—鹤庆断裂(中生代形成的逆走滑活动断层),观测点位均为基岩点,观测环境良好,周围无明显干扰。该场地于1982年2月开始观测,观测周期1-2个月,资料较连续、稳定。依据断层活动位移协调比概念,对丽江场地观测资料进行精细化处理,计算该场地协调比序列,分析判断1996年2月3日丽江M_(s)7.0地震及7月2日丽江M_(s)5.2较强余震发生前的异常现象是否为短临形变前兆异常。

汶川M_(S) 8.0、芦山M_(S) 7.0地震晚期显著余震的“窗口”效应

1研究背景地震窗是一些频度较高、地震丛集的小区域,如一些大震的余震区、经常发生小震群的区域等。这些区域对构造应力场的变化比较敏感,其地震频度或应变能等的异常变化有可能反映周边区域的应力场变化,从而可用以提取周围区域发生中强地震的前兆信息(中国地震局监测预报司,2020)。早期研究发现华北邢台、海城、唐山3次强震的余震序列可作为监视华北地区中强以上地震孕育的“窗口”(王泽皋,1979;姜秀娥等,1982)。

中国大陆M_(S)≥7.0地震与太阳黑子活动之间关系的统计检验

利用1900—2017年间中国大陆地区64次MS≥7.0地震资料,根据太阳黑子11年周期变化计算了它们的相位角,分析了它们的相位角分布,利用统计检验方法对它们与太阳黑子11年周期变化之间的关系进行了检验。结果是:中国大陆地区MS≥7.0地震中约66%发生在太阳黑子11年周期变化的谷值点前2年—后3年的时段内,在α=0.001显著性水平下通过显著性检验。2019年底太阳黑子11年周期变化将达谷值点,因此,2018—2022年为中国大陆地区MS7.0地震易发时段。

基于泰勒多项式拟合模型研究芦山M_(S) 7.0地震地磁场异常演化特征

1引言电磁学方法是国内外公认的有良好发展前景的地震监测预测方法之一。震前电磁信号异常已被越来越多震例记录到(范莹莹等,2010;刘奕君等,2014;Zhang et al,2017),这为地震预测提供了一种可能。地震电磁异常是指伴随地震孕育过程而产生的电磁辐射源释放的某种电磁信号,由于电磁辐射是直接来自震源的信息,电磁波的趋肤深度大于震源深度,且趋肤深度取决于频率和介质电性结构,因此震前观测到的地下电磁异常源于孕震区的概率较大,且一般该异常又在地震孕育后期出现(李琪等,2008;张建国等,2013)。因此,电磁信号异常具有临震预测的应用前景。

2013年芦山M_(S)7.0地震震源区背景噪声源特征分析

应用背景噪声互相关信息研究强震前后地下介质波速变化时,噪声源的方位性特征会影响互相关函数形态,从而对波速变化有效估计造成影响。本文使用2013年芦山M_(S)7.0地震震源区附近的天全台(TQU) 2013年全年的连续波形记录,计算其垂直分量的噪声功率谱概率密度函数,分析背景噪声源能量强度特征;并通过频域极化法计算噪声源极化率以及极化方位角的概率密度函数,研究噪声源的极性特征。结果表明,研究区小于0.05Hz的长周期噪声源种类较多,且具有噪声能量强度和极化程度较高、极化方位性明显的特点;第一类地脉动(0.05~0.1Hz)极化方位角为30°和210°,噪声能量较低;第二类地脉动(0.1~0.5Hz)极化方位角分布在150°~210°,噪声能量较高,且其能量强度具有季节性变化特征;大于1Hz的高频噪声主要来自人类活动,噪声能量水平受人类活动强弱影响明显。因此,即使在远离海洋的大陆地区,在利用背景噪声监测局部波速变化时,应注意噪声强度以及噪声源方向性变化的影响。

芦山地震和九寨沟地震台站实测震级差异性分析

本文选取2013年芦山地震和2017年九寨沟地震波形,重新量取垂直向振幅,计算宽频带面波震级M_(S(BB)),分析各台站实测震级出现方向性差异的原因。其中,通过572个宽频带台站实测芦山地震震级M_(S(BB))7.1,通过603个宽频带台站实测九寨沟地震震级M_(S(BB))6.9。芦山地震实测震级大于M_(S(BB))7.3的台站呈现WN-ES向分布,与断层倾向一致;实测震级小于M_(S(BB))7.0的台站呈现NE-WS向分布,与其所在断层走向一致。九寨沟地震实测震级大于M_(S(BB))7.0的台站分布呈现NE向分布,与断层倾向一致;实测震级小于M_(S(BB))6.8的台站总体分布较为离散,大体呈现NW-SE向分布,与树正断裂走向一致。实测震级偏大的台站方向性分布与多普勒效应和P波辐射花样联系不明显。对比分析芦山地震和九寨沟地震,去除场地响应和仪器自身影响,台站实测震级差异性仍然存在,因此,台站实测震级差异性是由于受到了多普勒效应、辐射花样、仪器和场地响应之外的因素影响。综合考虑地震震级涉及的影响因素,芦山地震和九寨沟地震的台站实测震级差异性可能与地震波的传播路径有关。

九寨沟M_(S)7.0地震前的地磁高频增强现象

2017年8月8日,中国四川省九寨沟发生M_(S) 7.0地震.关于这次地震,在发震构造、动力背景等方面已有一些研究报告,基于地壳形变、重力场变化的震前异常也有研究结果发表.四川省松潘台和道孚台是震中附近、数据质量较好的两个地磁观测台,本项研究利用2017年这两个台垂直向观测的连续记录,使用多尺度小波分解方法,抽取了细节d03频段的信号,然后采用过阈值率方法,重点探讨了地磁Z分量高频成分时变特征.结果表明,在2017年4~8月间,这两个台地磁Z分量过阈值率均出现急剧变化现象,其中,两个台各有3次峰值超过5倍的标准差的升高过程.作为对照,我们还研究了汉王地电场两个分向的地电场数据,在相同时段内,也显示出幅度超过2倍标准差的急剧变化.结合其他学者的研究结果,我们认为这些地震前出现的剧烈变化过程,与其后发生的地震有关联,应该是地震孕育过程中地磁高频部分幅度增强、急剧变化的表现,结合其他学者对该地区电性结构的研究结果,我们初步推测这与中下地壳低阻层物质运移有关.