中强地震发震构造标志浅析——以2023年积石山M_(S)6.2地震为例

地震地表破裂是地震发生的重要特征,是研究地震动力学、构造变形的重要手段。一般认为,M6 3/4以上的地震才会形成地表破裂。但近年来,也有M6.0左右的地震发生了地表破裂。本文旨在探讨中强地震地表破裂的识别方法。中强地震发震构造的识别具有一定的挑战性,主要表现在以下几个方面:(1)中强地震地表破裂的规模(位错量、宽度、长度和深度)较小,容易被黄土层厚覆盖,掩盖地表破裂的痕迹,不易识别;(2)非构造成因裂缝干扰,使得难以区分构造成因地表破裂。本文以2023年积石山M_(S)6.2地震为例,对中强地震构造成因破裂的识别标志进行了初步分析,提出了以下识别标志:(1)地表破裂几何展布和剖面形态,地震伴生的次生灾害(滑坡、崩塌、砂土液化等)的线性分布为识别发震构造提供参考和线索;(2)地表破裂沿破裂走向呈现稳定地穿越不同地貌单元,至少穿越一条沟谷等低凹地貌;(3)地表破裂在地质剖面上表现出稳定的产状;(4)地表破裂伴生构造形态,地表沿破裂发育雁列式褶皱(挤压鼓包)与张裂缝交替出现的现象。本文提出的识别标志为中强地震发震构造的识别提供了新的思路。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震:一次逆冲为主的浅源强震

基于区域数字地震台网波形数据,在三维空间内利用波形拟合反演方法获得2023年12月18日甘肃积石山M_(S)6.2地震最佳震源机制解,结果表明:节面Ⅰ走向305°,倾角56°,滑动角61°;节面Ⅱ为走向169°,倾角43°,滑动角125°;矩震级M_(W)6.02。最佳拟合的空间精细位置为102.377°E,35.968°N,深度9 km。结果显示,地震破裂沿NW方向扩展。初步推断此次地震的发震断层面为节面Ⅱ,发震断层是拉脊山北缘断裂(积石山东缘断裂),是一次逆冲为主,兼少量走滑分量的浅源强震事件。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震中川乡泥流成因及破坏性分析

2023年12月18日23时59分,甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震,并诱发了大量地质灾害,其中,中川乡砂土液化泥流灾害造成了重大的经济损失与人员伤亡,亟需对其特征、成因、破坏性进行分析厘定。根据已有文献资料,利用获取的高精度、高分辨率数字成果,借助影像解译、地面调查,对震后泥流灾害进行综合分析。结果表明:(1)易滑且饱水黄土在地震的震动载荷作用下,土体内孔隙水压力迅速升高导致砂土液化,最终土层失稳破坏,导致台地边缘垮塌与地震滑坡。土水混合物在重力作用下,顺着高差沿沟谷、冲沟前进形成液化型滑坡-泥流灾害。(2)此次灾害现象并非泥流单一作用,而是砂土液化导致的泥流和砂涌同时存在,二者同时发生的概率很低,破坏性极大。(3)此次地震为典型的“小震、中震大灾”情况,相比其他相似成因液化滑坡灾害,其规模更大;相比其他相近震级地震,其造成的破坏及伤亡更大。此次地震诱发的地质灾害具有一定的特殊性与异常性。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震随机有限断层三分向地震动模拟

2023年12月18日23时甘肃省临夏州积石山县发生M_(S)6.2地震,震中附近造成大量人员伤亡。基于不同数据和方法反演得到的震源破裂过程还有争议,为模拟此次地震的地面运动,分别采用SW倾向与NE倾向的震源破裂模型,利用随机有限断层法模拟三分向地震动。选取震中距约100 km内的57个触发强震台站,模拟其三分向加速度时程、速度时程及5%阻尼比拟加速度反应谱(PSA)。结果表明,模拟的峰值地面加速度(PGA)、峰值地面速度(PGV)能够体现地震动峰值的衰减规律,NE倾向的震源破裂模型会导致更大的地震动。模拟与观测记录的幅值接近、谱形相似,其中SW倾模型的PSA残差更小。基于三分向模拟地震动给出积石山M_(S)6.2地震的仪器烈度分布,SW倾向与NE倾向模型极震区烈度均达Ⅷ度,其中SW倾向模型与应急管理部发布的烈度图更加接近。积石山M_(S)6.2地震的模拟说明随机有限断层法可用于计算三分向地震动,并验证模拟输入震源、路径与场地参数的可靠性。

2023年甘肃积石山M_(s)6.2地震震源区的三维速度结构及其发震构造

2023年12月18日23时59分, 在甘肃积石山县拉脊山南段积石山东缘断裂附近发生了M_(s)6.2地震.为了探究本次地震的发震构造、孕震环境以及余震序列与深部结构的关系, 本文使用基于固定台站、预警台站和临时布设的密集台阵构建的地震事件资料, 采用双差层析成像方法开展地震定位和三维速度结构研究.重定位后, 余震序列近似呈SE-NW方向展布, 总长度约15 km, 震源优势深度分布范围为8~14 km, 平均深度为10.4 km.主破裂北侧余震条带和主破裂附近余震序列的震源深度存在错断, 二者倾向在空间上近似垂直.东北倾的大河家断裂是主震的发震断层, 主破裂北侧余震条带发生在一条西南倾的反冲盲断层上.余震序列基本发生在高速和低泊松比异常内, 且高速异常和余震序列的形态高度吻合, 速度结构的非均匀性是控制本次地震和余震形态的主要深部构造因素.本次地震是在挤压构造背景下, 上地壳高速和低泊松比异常体内进行应力积累和释放, 从而发生的一次典型的逆冲型地震事件.

黄土液化作用及其次生灾害风险评估方法初探——以积石山M_(S)6.2地震为例

2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震引发的黄土液化泥石流地质灾害,造成了大量人员伤亡和财产损失。以此为背景,系统梳理了液化调查、风险评估和风险区划的工作思路:选定地区液化的内在和诱发因子,收集并分析资料,拟定调查工作底图,以调查问卷的形式开展液化影响因素摸底工作,开展针对性的外业调查或辅以物探和钻探工作,得到土壤液化发育潜势实际材料图;其后借用常规地质灾害的评估方法,开展调查区域的易发性、易损性评价和风险评价,得到调查区风险区划图。利用此方法对积石山地震诱发的泥石流灾害进行验证,分析其液化灾害的地质环境背景、形成机理和危害特征,并对其发生的风险进行评价。文章首次提出土的液化作用及其次生灾害区域调查因子的选择和风险评估的流程,可为开展土层液化作用及其次生灾害隐患区排查、国土空间规划,特别是高烈度山区集中居住点地质安全评估和选址建议提供参考。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震目录完备性研究

2023年积石山M_(S)6.2地震是典型的“主-余震”型地震,主震后存在大量余震,余震波形相互重叠、难以区分,造成地震目录不完善。为完善该地震的目录,选取震中附近流动台站和固定数字测震台站震后21 d观测到的波形数据,利用模板匹配方法对地震序列重新检测,共得到1412个地震事件,是测震台网地震数量的1.8倍。根据补充后的地震目录,计算出积石山地震目录最小完整性震级为M_(L)1.0,b值为0.74左右。对积石山震源区地震目录的完备性进行补充,有助于分析该地区地震活动的时空分布特征,并为地震危险性、地震活动性和地震预测等研究提供基础资料。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震精定位及发震构造研究

采用双差定位的方法,对2023年12月18日甘肃省积石山县M_(S)6.2地震的余震(震后一周)进行重定位,最后获得438个地震事件(包含主震)的位置。定位结果显示余震主要呈NNW向分布,长度约为16 km;主震位于余震带的中央偏东北处,余震分布与拉脊山断裂近似平行,与主震的震源机制解吻合;余震的震源深度主要集中在6.5~12 km,主震深度为11.5 km。从沿断裂走向的剖面可以观察到,此次地震的浅地表余震事件较少,因此未造成明显的地表破裂。对发震断裂的分析表明,拉脊山断裂带的走滑速率较低,这可能代表其处于强锁定阶段。此外,地震聚类分析表明,尽管北拉脊山断裂是主要发震断裂,南拉脊山断裂与此次地震的发震构造也存在紧密联系。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震对周围断层的应力影响及对余震的触发作用

2023年12月18日,甘肃省临夏州积石山县发生M_(S)6.2地震,震中位于拉脊山断裂带。为深度剖析本次地震对周围断层和后续地震的静态库仑破裂应力影响,文章基于地震破裂模型参数和弹性半空间模型,计算积石山M_(S)6.2地震在周围主要断层上不同深度产生的静态库仑破裂应力变化,并评估这些应力变化对未来地震危险性的影响。结果显示:本次地震使青海南山—循化南山断裂、拉脊山北缘断裂和拉脊山南缘断裂部分区域的库仑破裂应力显著增加,青海南山—循化南山断裂东段的库仑破裂应力增加远超出静态应力触发阈值,并达到了0.022 MPa,表现出较高地震危险性;其他断层也呈现出不同程度的库仑应力变化,拉脊山北缘断裂和拉脊山南缘断裂部分区域的应力卸载量达到了万帕,青海南山—循化南山断裂除东段外的其他分段和庄浪河断裂的应力卸载量达到了百帕。对不同震源深度下断层库仑破裂应力变化进行对比分析,发现深度变化对此次地震库仑破裂应力变化模式影响很大。文章还计算了本次地震在较大余震断层面上的库仑破裂应力,结果表明:甘肃积石山M_(S)6.2地震在后续三次M_(S)≥4地震的断层面上产生的库仑破裂应力分别为0.024 MPa、0.033 MPa和0.034 MPa,均超过触发阈值(0.01 MPa),表明M_(S)6.2地震对这三次地震具有明显的触发作用。文章可为该地区未来地震可能性与危险性的评估提供一定的参考。

基于线性密集台阵的2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震断层低速带研究

2023年12月18日,甘肃省积石山县发生M_(S)6.2逆冲型地震。该地震发生在祁连活动地块拉脊山北缘断裂带,在断裂两侧曾发生过20余次5级左右中强地震,地震活动频次高,因此研究拉脊山断裂带特征具有重要意义。根据拉脊山断裂走向和此次地震余震分布,在刘集乡布设一条线性密集台阵,利用不同方位的余震事件计算体波的走时延时和放大效应。结果表明,P波和S波分别存在6个采样点(约0.012 s)和15个采样点(约0.03 s)的走时延时,推断出台阵西侧存在一个约150 m宽近似垂直的断层低速带,且该结果与远震P波相似性系数矩阵结果一致。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震地表破裂及震害特征分析

2023年12月18日,在甘肃省积石山县(102.79°E,35.70°N)发生了M_(S)6.2地震,震源深度约10 km,性质以挤压逆冲为主,兼有少量右旋走滑分量.根据现场应急考察结果,本次地震震中位于拉脊山北缘断裂带南东段的积石山东缘断裂上,震区附近该断裂由4条次级断裂组成,包括积石峡断裂、大墩村断裂、赵木川断裂和大河家断裂,构成较复杂的几何图像.沿各次级断裂形成了多处具有两组优势方向的构造地裂缝和雁列状裂缝带,并沿大墩村断裂、赵木川断裂和大河家断裂形成了少量厘米级同震逆冲(位错值2~4 cm)和右旋位错(位错值3 cm)现象.综合前人小震精定位结果认为,积石山东缘断裂的大墩村断裂、赵木川断裂和大河家断裂等三条次级断裂共同构成本次地震的发震构造,实际上这是一次积石山东缘断裂向临夏盆地内部挤压扩展过程中,次级断裂活动的地震事件,而其主断裂(积石峡断裂)全新世有新活动的地质地貌证据,本次地震应力可能未完全释放,其未来发生更大地震的危险性应引起重视.本次地震还引发了不同类型的崩塌、滑坡、边坡滚石、液化—泥流、房屋破坏等一系列地质灾害及建筑物震害,造成了上百人遇难和严重的经济损失.通过对极震区大墩村典型黄土台塬不同部位震害特征的调查分析,发现地震对黄土台塬上部早期建设的老旧房屋及围墙造成了严重垮塌破坏,而在台塬中部的斜坡部位造成了多处规模不等的崩塌、滑坡、地表张性裂缝等边坡失稳现象,在台塬下部谷地地表裂缝及房屋震害较轻.考虑到黄土台塬上部及斜坡的场地放大效应是造成本次地震灾害严重的重要原因之一,后续应考虑黄土台塬区域村镇房屋加固及工程建设针对性抗震设防的必要性.

利用GPS数据探讨北天山东段现今地壳应变场演化特征--重新认识2016年呼图壁M_(S)6.2地震

利用2009—2011、2011—2013、2013—2015年GPS形变资料,借助最小二乘配置方法、位移与应变的偏导关系,计算获得北天山东部应变场的动态演化结果,重新认识北天山东段构造区的现今活动特征,探讨应变场三个周期空间分布特征与2016年呼图壁6.2级地震的内部联系。结果表明:(1)区域地壳运动速率与应变场强度在时间上表现为“弱-强-弱”的变化特征,主应变率以NNW或NNE向的主压应变为主,第一、三周期N-S向主压应变较小,约(1~2)×10^(-8)/a,第二周期变化显著增强,约(1~6)×10^(-8)/a,第三周期滑动速率显示北天山东段呈“强[(2.2±0.4)mm/a]-弱(不明显)-强[(3.0±1.0)mm/a]”的右旋走滑特征;(2)地震可能更易发生在面应变率场等值线四象限中心区域或正、负过渡区的高密度梯度带内部,这可能是地震孕育过程中利用GPS资料观测到的形变前兆;(3)强震更易发生在剪应变率(最大剪应变率)的高值区或边缘区;(4)相对于面应变率与最大剪应变率等应变场物理量,主应变率更适用于在块体运动方向与性质上给出解释。

台湾海峡M_(S)6.2地震的微震检测定位及其发震断裂

基于模板匹配定位(M&L)对2018年11月26日台湾海峡M_(S)6.2地震进行遗漏地震的检测与定位。选取10个M_(L)3.0以上余震作为模板,对震前一天和震后一年内的连续波形进行检测,截止到2019年11月26日,福建台网共记录定位的地震183次,经M&L方法检测定位后的地震750个,约为福建台网目录的4倍,未发现前震,最小完备性震级由M_(L)2.4降到了M_(L)1.9。地震目录完整性的明显改善,为研究该地震序列活动性及确定其发震断层提供了数据基础。检测定位后的地震空间分布沿东西向优势展布,但无具体已探明的断裂构造与之对应,因震区位于台湾海峡南部海域地区,并结合主震震源机制解,不排除该区存在未探明的东西向断裂构造。

甘肃积石山M_(S)6.2地震的多普勒效应

收集甘肃积石山M_(S)6.2地震震中距2°~15°范围内测震数据和211组近场强震记录,分别测定面波震级和不同周期的水平向地震动反应谱值。结果表明,91个台站测得的宽频带平均面波震级M_(S(BB))为6.2,震级空间分布具有南东小、北西大的特征;水平向地震动反应谱值主要呈椭圆状展布,最大反应谱值主要位于震中北西方向两侧。地震震级分布和加速度反应谱的空间分布特征具有明显的断层地震多普勒效应,结合地震构造背景、震源机制解、余震序列精定位和破裂过程反演等推断,发震构造可能位于拉脊山断裂北缘。