基于GPS观测分析日本9.0级地震同震位错与近场形变特征

2011年3月11日日本本州宫城县东海岸近海发生M_W9.0级地震,本文在对GPS同震位移场分布及误差特征分析的基础上,反演了同震位错分布.误差分析结果表明震源北西向300 km、北北西向550 km、南西向700 km范围内的同震位移量值明显大于误差,可以为位错反演提供有效的地表位移约束.沿震源北西向GPS剖面结果和位错反演位移剖面结果均表明同震近场位移符合指数衰减特征.位错反演结果表明,日本9.0级地震最大同震位错为25.8 m,位于震中附近;位错量大于10 m的同震破裂集中在震中附近400 km范围内;日本海沟南段同震位错量相对较小,此次地震为日本海沟地区典型逆冲型地震.根据此次9.0级地震和该地区以往强震破裂空间分布特征,此次9.0级地震破裂既体现了强震原地复发的特点,又体现了强震破裂的填空性.

昆仑山口西M_S8.1地震INSAR斜距向同震位错分解

通过INSAR获得的地震同震形变场是地面像元相对卫星雷达波照射方向的视线向(或斜距向)变化量,INSAR视线向变化量分解为水平分量及垂直分量是多解的。为解决INSAR斜距向分解为水平位错及垂直位移的不唯一性,利用GPS定点的现场实测位移观测值,在昆仑山口西8.1级地震破裂带主断面上,建立起一种理论与实测相结合的INSAR斜距向位移分解方程,获得唯一解析解。该方法既保持了现场观测的真实性与精度优势,又利用了INSAR实时获取连续形变场的技术特点,通过一系列近似计算最终获得主破裂带上连续变化的水平及垂直同震形变曲线。

基于实测值分段线性内插模型的INSAR视线向同震位错分解——以青藏高原昆仑山MS8.1地震为例

利用现场GPS定位的实测值,在尝试过最小二乘拟合并取得初步成果的基础上,进而采用更符合破裂带形态的线性立方插值函数,在破裂带主断面上,建立起一种理论与实测相结合的INSAR视线向(LOS)变化量的分解方程,得到了INSAR视线向位移分解的具有唯一性的解析解.本文的解析法吸纳了GPS定点实测值的精度优势,利用INSAR全天候、准实时获取连续形变场的技术特点,通过数学近似,最终获得了主破裂带上连续变化的水平位错及垂直位错同震形变曲线.

断层地表同震位错的平均位移估计方法

根据管道性能设计的理念,现行管道抗震设计规范规定现行输油气管道重要区段和一般区段的设防断层位移分别为预测的最大位移值和平均位移值,目前的断层位移估计方法一般给出的只是断层未来一百年的最大位移值,而不能给出平均位移值。针对此问题,本文综合国内外发震断层在地表的同震位错分布调查结果,总结分析了断层同震位错沿断层地表破裂走向的分布形态特点,并通过对实际震例中不同计算方法得到的平均位移进行对比分析,得到了断层的平均同震位错量与断层最大同震位错量的比值关系。基于国内外地震断层位移的大量数据,考虑一定的安全系数,本文建议采用预测断层最大位移值的2/3作为一般区段输油气管道的设防断层位移。

鲜水河-安宁河断裂带磨西-冕宁段的滑动速率与强震位错

航片解译及野外地震地质考察结果表明 ,鲜水河 -安宁河断裂带磨西 -冕宁段存在明显的晚第四纪活动性 ,其以左旋走滑运动为主 ,并伴有显著的垂直滑动分量。晚第四纪以来的平均水平滑动速率在鲜水河断裂磨西以南段为 6 0～ 9 9mm a ,安宁河断裂冕宁以北段为 4 7～5 3mm a。同震位错及地震地表破裂研究表明 ,A .D .1786年康定 -泸定磨西 7 级地震的地表破裂可能南延至田湾以南 ;安宁河断裂冕宁以北段则具有蕴育 7 级左右地震的构造背景 ,最晚一次强震的地质记录极有可能是史料记载不全的A .D .132 7年一次 6级或 6级以上地震的证据。

2023年2月6日土耳其M7.8级地震地表破裂带初步调查

2023年2月6日,土耳其发生两次M7.8级地震,在Hatay省形成地表破裂带。通过对Hatay省Karatas和Hassa地区地表破裂带的初步野外调查,发现断破裂带走向为N5°E至N20°E,延伸长度大于40km,性质为左旋逆冲,最大同震位错的逆冲量为50~60 cm,走滑量为2m左右。此次地震始于Narlı断裂,并向东安纳托利亚断裂带南北双向传播,从而使得研究区断裂走滑位错自北向南有减小的趋势,并逐渐尖灭消失。

甘孜-玉树断裂带的近代地震与未来地震趋势估计

通过对甘孜－玉树断裂带上近代地震的震级、震中位置和地震地表破裂的空间展布特征的研究，采用Ｎｉｓｈｅｎｋｏ和Ｂｕｌａｎｄ（１９８７）发展的“特征地震复发时间通用分布”概率模型，即“ＮＢ”模型，对甘孜－玉树断裂带各段落未来５０ａ内强震趋势进行了估计。根据研究结果识别出，未来５０ａ内本断裂带内马尼干戈断裂段具有强震复发的高危险性，当江断裂段强震复发的可能性也不能排除。

汶川8．0级地震地表破裂带

汶川8．0级地震的发震构造为龙门山断裂带。地震地表破裂分布在北川一映秀断裂和江油一灌县断裂上，长度分别为200km和70km。地震地表破裂表现为地表出露的地震破裂面、雁列分布的地震裂缝、地震断坎和断塞塘等。地表破裂的性质主要为右旋逆冲，最大同震位错的逆冲量和走滑量均为5．0m左右，分别位于擂鼓和虹口附近。地表破裂带的最大挤压缩短量为3．5m左右，最大宽度约为70～100m。

GPS资料反映的日本东北M_W9.0地震的孕震特征

在对海洋板块俯冲型地震孕震模式的分阶段变形特征进行分析的基础上,结合同震位错反演结果分析了MW9.0级地震的同震变形特征,分析过程中通过精度检验讨论了该反演结果的可靠性.通过对震前和同震GPS结果的对比分析,讨论了二者的差异性.GPS应变(率)结果表明,震前日本岛应变积累主要反映了太平洋板块和菲律宾板块的俯冲作用,同震结果表现为指向震源方向拉张应变的释放,对日本岛的主要影响区域介于35°N和43°N之间.震前和同震GPS剖面结果反映的变形特征具有互补性,但量值相差上百倍.震前的GPS速度、应变率剖面和时间序列结果表明靠近日本岛东海岸一侧可能存在变形趋于极限现象.通过对此次地震可能前兆的分析表明,中长期预测方面、震前GPS时间序列的趋势性偏离、前震活动、震源区b值降低等现象在一定程度上反映了此次地震的孕震特征.

2010年玉树Ms7．1地震同震破裂、余震分布特征及其与构造的关系

针对2010年4月14日玉树发生MS7.1地震,本文利用InSAR数据给出同震视线向位移确定出的发震断层空间展布,并以该同震位移为约束反演得到主震和最大余震的同震位错分布.结果表明,主震同震位错发生在东玉树断裂,最大余震同震位错发生在西玉树断裂东端;基于位错分布计算了同震库仑应力变化与西部余震集中区地震活动之间的关系,结果反映玉树主震后最为活跃的余震活动可能受控于近东西向的次级断层(走向约为85°),而非玉树主干断裂;玉树断裂带整体呈现为左旋走滑运动,但其具体断层运动形式表现出主干断裂典型走滑运动、走滑断裂间的拉张和逆冲性质的次级运动、次级断裂与主干断裂相互作用下更为复杂的多方向次级断层活动等等不同变形特征,而主震同震破裂与余震空间分布均与这些不同断层变形方式有着密切关系.

1976年唐山M_S7.8地震同震及现今形变特征

基于1976年唐山M_S7.8地震的同震位移和现今GPS速度结果,本文分析了该地震的同震破裂参数、同震应变释放分布及其现今应变积累特征.对唐山同震位移二维位错解析公式的拟合结果显示,唐山地震前的断层闭锁深度约为18—23km,断层倾角可能介于74°—90°之间,同震位错量约为3.1—3.4m.在同震过程中沿发震断层表现出显著的右旋错动特征,在发震断层两侧沿NE向表现出左旋应变释放特征.在本文现有的GPS测站密度和精度情况下,尚无法识别出现今阶段沿唐山断裂的明显蠕滑特征.唐山同震应变释放和现今GPS应变率积累结果均显示,唐山断裂SE侧的剪切形变(速率)量值大于其NW侧,同震与现今阶段的形变量值相差约1 000倍.

汶川8.0级地震地表破裂白鹿镇段的变形特征

汶川8.0级地震在彭县—灌县断裂上形成的地表破裂带主要位于彭州磁峰与安县睢水之间,全长约90km,白鹿镇位于该断裂地表破裂带的南段。应用全站仪和GPS对地表破裂带的垂直位错量、水平位错量、构造缩短率进行精确测量,结果显示,沿彭县—灌县断裂,白鹿镇地表破裂的垂直位错量和水平位错量都是最大的,其中最大垂直位错量位于白鹿老街,为(2.7±0.2)m,最大水平位错量位于白鹿河堤岸,为(0.7±0.2)m。究其原因,可能是沿彭县—灌县断裂,白鹿地区煤层含量最为丰富,煤层厚度最大,因而该地区软弱岩层的屈服强度相对最低,从而导致该地区断层两侧岩体的滑动量最大。另外,通过白鹿中学附近垂直于断层走向的探槽,甄别出两条呈叠瓦状排列的分支断层,该探槽所揭示的地表破裂面倾角度数及倾角随深度的变化趋势与通过震源机制解推断的结论一致。

日本横手盆地东缘陆羽逆断层系的同震地表破裂特征及其分段性

通过对陆羽逆断层系上１８９６年同震地表破裂特征、长期活动习性和断错地貌等的研究，给出了可识别的逆断层型段落边界的标志，它们是断层崖形态持久性变化的过渡地段、断层抬升盘山地分水岭高程明显变化的转折部位、剖面几何结构转换区和断层下降盘盆地内的隐伏横向基岩脊等；指出逆断层上公里量级的空缺和阶区不能有效地终止或延缓逆断层型同震地表破裂的横向扩展，因此，不能作为逆断层型段落的边界，最后对陆羽逆断层系的千屋段和横手段的地震危险性进行了简要评估。

汶川8.0级和芦山7.0级地震对区域地壳形变场及应力场的影响

1概述大地震同震及其震后效应对周边区域地壳形变场、应力场、断层活动状态及地震危险性等的持久影响越来越受到国际学界的关注,成为近20多年来的研究热点。作为有地震历史记录以来的首个发生在大陆内部的高角度逆冲型8级强震,2008年5月12日汶川8.0级特大地震的发生不仅造成了严重的人员伤亡和经济损失,对区域构造变形与断层应力积累等也会产生持续而显著的影响。汶川地震之后5年,在龙门山断裂带南段于2013年4月20日又发生了芦山7.0级地震,再次引起了人们对于该断裂带未来地震危险性的讨论。针对汶川地震和芦山地震两次事件开展同震及震后的相关研究,不仅对了解两次地震自身的破裂特征以及相互关系有重要价值,对于分析周边区域地壳形变场、应力场受地震影响产生的状态变化,判定区域主要活动断层的未来地震危险性等也都具有重要意义。因此本文以汶川地震和芦山地震为研究对象,基于经典的位错理论和粘弹本构关系,开展了两次地震同震位错及震后粘弹松弛效应引起的区域形变场、应力场变化的研究工作。

汶川M_S 8.0地震基岩中的地表破裂

在汶川MS8.0地震中,地表破裂变形带多表现为挠曲坎或断层坎,地表基岩破裂少见,作者在安县肖家桥附近基岩中发现了出露完整的地震地表破裂带。在仔细分析该破裂带变形特征和内部结构构造的基础上,结合区域上地震地表破裂特点,认为:这次地震的地表破裂主要沿先存的映秀-北川断裂发生和扩展,地震断层作用形式以右旋斜冲运动为主,安县肖家桥附近映秀-北川断裂的最大垂直同震位错为5.4m,与通过挠曲坎或断层坎测量的结果基本一致。

2016年新西兰凯库拉M_(W)7.8地震同震破裂及子断层间相互影响

2016年11月13日新西兰南岛东北部凯库拉M_(W)7.8地震同震破裂比较复杂,其发震断层多达12条.通过反演InSAR同震位移,确定了断层同震位错分布.结果表明:最大位移量发生在Kekerenbgu断层北部,约13.5 m,以右旋走滑运动为主,而最大逆冲错动发生在Jor-dan Thrust 断层和 Papatea 断层上,板块界面上的最大滑移位于Jordan Thrust断层下.为进一步分析各子断层破裂间的相互关系,基于各发震断层同震位错反演结果,分别计算了破裂过程中先破裂断层在后续破裂断层上的同震库仑应力变化.结果表明:相邻断层间引起的最大同震库仑应力变化量级在MPa范围,除Hundalee断层和Jordan Thrust东北部断层上的同震库仑应力减少外,其他断层都位于库仑应力增加的区域,增加的量级可达MPa,远高于一般认为的触发阈值0.01 MPa.据此认为,在此次地震复杂的多断层破裂过程中,静态库仑应力是破裂传播和断层触发的关键因素,在很大程度上促进了后续断层的破裂.

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。

汶川地震地表破裂实录

据许力生等所作的波谱分析,这次地震是一次以断层逆冲运动为主,兼有走滑运动分量的破裂过程。在破裂扩展的过程中,震源机制随着空间发生变化。8.

基于形变观测分析中国台湾东部花东纵谷断层运动特征

花东纵谷断层是中国台湾动力作用和地壳运动变形最强烈的断层之一,其断层运动特征和强震危险程度一直备受学者的关注。文中分别以同震地表位移、1992—1999年震间形变数据为约束,反演2003年成功M_W6.8地震同震位错分布和花东纵谷断层震间运动特征。结果表明:花东纵谷断层北段处于强闭锁状态(闭锁率高达0.9),闭锁深度深(约27km);南段闭锁程度较弱(闭锁率约0.5),闭锁深度较浅(约12km);中段闭锁程度与闭锁深度介于南北段之间。另一方面,2003年成功MW6.8地震微观震中位于震间无震滑移区与闭锁区的过渡带附近。依据同震位错、震间断层运动反演结果,以及历史强震破裂分布特征,分析认为,花东纵谷断层南北段运动方式存在差异性,北段主要以强震形式运动,南段以蠕滑和地震两种形式运动。自1951年花莲—台东M_L7.3地震序列后,花东纵谷断层南段、中段和北段至2016年所累积的矩能量分别等价MW 6.4、M_W7.0、MW_7.4地震;若发生级联破裂,整个断层至2016年所累积的矩能量等价M_W7.5地震。

断层面上库仑破裂应力变化的相关研究进展

地震的孕育、发生和震后调整被认为是震源区及其邻区的应变积累释放过程.地震引起的静态库仑应力变化可有力地解释余震分布、强震序列等地震观测,并为探索地震发生机制和地震预测提供新的线索.地震学家们多采用弹性位错模型计算同震位错引起的库仑应力变化,以研究余震分布及地震间相互作用;随着流变学的发展,粘弹模型因可以很好的解释大量震后形变观测而被广泛用于断层面上的震后应力调整研究;此外,构造应力加载作用在更长时间尺度上造成断层面的应力积累,基于负位错模型计算震间库仑应力变化为又一研究内容.本文从同震、震后、震间库仑应力变化的角度提炼出断层面上库仑破裂应力变化的大量研究成果,介绍了库仑应力变化的基本计算原理及引起断层面上库仑应力变化的主要原因,论述了通过库仑应力演化来研究地震活动的方法和应用,进一步讨论断层面上库仑应力演化研究存在的问题和近期的进展.