首次直接观测到与理论预测一致的同震静态应力偏量变化——2016年4月7日山西原平M_(L)4.7地震的钻孔应变观测

地震会引起同震位移和应力场变化,造成现存各断层上的库仑应力变化量的增加或减小并影响后续地震风险,对于地震预测具有重要意义.现有的大量地震实例中,理论计算的同震位移场与GPS、InSAR等实测的同震位移吻合,间接证实了基于均匀理想弹性假定下可以使用半无限空间Okada公式计算与位移微分相关的同震应力变化.然而,由于地壳并非严格的均匀理想弹性介质,理论计算和直接测量的同震应力变化进行比较仍是一个重要的研究课题.中国对四分量钻孔应变仪的数百个地震同震阶变的研究,发现记录绝大多数阶变不能满足自检条件;美国板块边界观测(PBO)中数百个同震钻孔应变记录同样发现观测幅度与理论预期值相差甚多,可达一两个数量级,这成为国际钻孔应变观测中的一个未解难题.2016年4月7日山西原平发生M_(L)4.7地震,该地震虽然不大,但原平钻孔应力台站距离震中仅19 km,得到了优质的同震阶变记录.本文以此展开研究,结果表明台站观测到的主应力方向和应力偏量大小,均与基于震源机制解的破裂模型的理论预计值很好吻合,这是首次实际观测到与理论计算预测基本一致的同震水平应力偏量变化,为利用库仑应力概念估计后续地震活动性提供了观测基础.然而,观测到的应力变化与理论计算值相差109 Pa的围压,本文也对其可能原因进行了探索,认为在探头、固结水泥和围岩三个可能影响观测的因素中,固结水泥影响可能性最大,并对今后工作提出了建议.

基于粘弹库仑应力变化的后续最大地震震级估计及2008、2014年于田2次7.3级地震之间关系的讨论

在前人关于于田地区地壳水平分层模型研究的基础上,结合于田台GPS连续观测资料粗略确定各层的粘滞系数。基于粘弹水平分层模型,分别计算了2008、2014年2次于田7.3级地震的粘弹同震库仑应力变化。基于粘弹库仑应力变化,采用＂直接＂余震频次的计算方法,得到了区域范围内与主震同震库仑应力变化直接相关的理论地震频次。提出了基于理论与实际地震频次对比以及理论与实际地震频次-距离衰减曲线拟合残差对比估计与主震同震库仑应力变化直接相关的后续最大地震震级的方法。不同方法的计算结果显示,与2008年于田7.3级地震同震库仑应力变化直接相关的最大后续地震震级为MS7.2~7.5,而2014年于田7.3级地震的最大后续震级估计为MS6.3。前者与2014年于田地震7.3的震级非常接近。由于震级相同、空间距离较近、时间间隔较短、区域外力作用相同、2次地震构造关联性较强且具有较明确的应力相互作用等,因而认为2008、2014年2次7.3级地震构成一对广义的双震型地震,这与该区域以往序列类型特点相吻合。对震级下限及G-R关系b值对结果的影响进行了初步讨论,结果显示,当粘弹同震库仑应力变化确定之后,震级下限对后续最大地震震级估计影响不大,但G-R关系b值对结果有较大影响。

日本Mw 9.0级地震的库仑应力变化及对余震的触发

采用已公布的1个前震和3个主震震源可变滑动模型,计算了日本Mw7.3级前震、M_w9.0级主震产生的同震库仑应力变化,并采用哈佛Global CMT和日本F-net余震目录,在不同有效摩擦系数取值下计算了主震对余震的触发效应,分析了应力空间分布与余震活动空间分布的相关性。研究表明,日本地震前震对主震有触发作用,前震在主震处产生的正应力变化为0.404 bar,剪应力变化0.282 bar,同震库仑应力变化为0.517 bar,应力变化超过了应力触发阈值0.1 bar,达5倍之多,属于典型的地震应力触发,而非诱发事件。主震对后续余震有触发效应,最小触发率为57%,最大达到75%。余震多分布在主震产生的同震库仑应力红色加载区。同时,分析了可变滑动模型、有效摩擦系数、余震目录、震级及节面选取等对计算结果的影响。可变滑动模型、有效摩擦系数变化对计算结果影响不大,余震目录、震级及节面选取对结果有一定影响,尤其是当余震目录足够多、震级足够大时,计算结果更加可靠。为了深入讨论节面选取对计算结果的影响,对余震两个节面上库仑应力、剪切应力及正应力变化差值进行了频次统计。分析显示节面选取对正应力有一定影响,而对库仑应力及剪应力影响不大。

GNSS和InSAR约束的2023积石山M_(S)6.2地震同震滑动分布

2023年12月18日,甘肃省临夏州积石山县发生M_(S)6.2地震,造成了大量的人员伤亡和经济损失。为了研究该地震的发震构造,以多源观测为约束,利用GNSS和InSAR数据分别独立和联合反演其同震破裂模型;基于反演得到的模型,计算积石山地震在周边断裂上产生的同震库仑应力变化,并进一步分析其对周围地区的应力影响。结果显示:积石山地震的发震断层走向310°,倾角51°,是一次以逆冲为主兼有少量右旋走滑分量的地震,最大滑动量为56.02 cm,大致位于5 km深度处;该地震为调节拉脊山构造转换带两侧区域的应力-应变关系发挥着重要作用。地震发生后,积石山东缘断裂南段、拉脊山南缘断裂中南段、倒淌河—临夏断裂中段,以及西秦岭北缘断裂西段受到的库仑应力加载较高,这些区域未来的地震危险性需要重点关注。

加州帕克菲尔德地区M4-5地震对重复事件地震周期的触发效应

应力扰动影响地震的复发,并对了解地震周期和地震危险性具有重要的作用。加州帕克菲尔德圣安德烈斯断层上的大量重复地震为检查重复事件对中强地震发生的反应提供了难得的机会。使用高分辨率地震台网目录获得的187个M-0.4～1.7级地震重复序列,我们发现重复事件序列的复发时间到接近M4-5地震时缩短了,说明是由大地震触发的。该触发效应在5km左右的距离内最明显,相应的静态同震应力变化为0.6～26.6kPa,并随距离衰减。我们还发现从1993至1998年复发间隔相应地缩短了。这种几年经久不衰复发加速反映了1990年代初断层滑动加速并提高了加载速率。

Coseismic Effect Simulation of Yushu M_S 7.1 Earthquake and Absolute Gravity Inspection

Using the results of aftershock relocation, inversion on seismic waves and InSAR results, and surface rupture displacements obtained by geological survey after the earthquake, this paper constructs a fault model of the Yushu Ms7. 1 earthquake. Based on rectangular dislocation theory in an elastic-viscoelastic layered medium, we have simulated the co- seismic deformation and gravity change with gravitational effect considered. The pictures show that the absolute gravity measuring point is beside the extremum of coseismic gravity change, and the numerical value reaches 25.02 x 10-Sm. s-2. After a discussion about the gravity changes before the earthquake and the coherence consistency between two FG-5 absolute gravimeters, we think that the measured value 27.2 × 10^-8 m· s^-2 at Yushu station is coseismic gravity change. It＇s coincident with the simulation results based on dislocation theory. Therefore it is a good tool to test the near-field changes found by dislocation theory.