汶川和芦山地震之间地震空区综合研究进展

为了探索汶川与芦山地震之间的地震空区的深部结构,探讨该地区的物质运移方式及动力学模式,评价区域断层的地震活动性,本研究小组于2015年5月至今共开展了2期共约3年的地震观测.前期得到的主要结论包括:(1)地震空区两端应力状态差异显著,且存在沿断裂带的横向应力差;(2)接收函数分析发现一个平行于马尔康断裂的Moho面上隆,泊松比较高的条带状结构从地震空区延伸到龙日坝断裂,可能是下地壳撕裂和部分熔融的结果;(3)地震空区以下,上地壳速度相对偏低,在下地壳存在明显的部分熔融体,这可能是地震能量不能积累的原因之一;(4)地震空区完整性震级M_c=0.2以上的地震的活动性仍然很低;基于密集的监测台阵(约70台地震计)的走时定位也初步显示了龙门山断裂带的地震空区段仍然很平静,但是其东边的断裂带(包括大邑断裂等以及一些隐伏断裂)上地震活动比较活跃.判断这些断裂可能是该区域应力积累的主要断裂,值得进一步关注;(5)提出了地震空区产生的机制:空区北东—南西两端水平应力差导致空区地壳的撕裂,地幔物质上涌,产生部分熔融,空区地壳抬升以塑性形变为主,穿过空区段的龙门山断裂带地震活动性低,地表地形较平滑.

2016年门源M_S6.4强震的发震构造及其对“天祝地震空区”的影响

在综合分析区域活动断裂活动特征、震源机制解、余震精定位等资料的基础上,结合GPS观测数据,推断冷龙岭断裂倾向NE,而非部分早期研究推测的倾向SW。考虑到2016年和1986两次门源MS6.4强震相似的震源机制与冷龙岭断裂的位置关系以及冷龙岭断裂倾向NE等事实,可推测判定这两次强震的发震构造应为冷龙岭断裂;冷龙岭断裂处于祁连-海原活动断裂系内著名的破裂空段"天祝地震空区"的西段,该地震空区内部的金强河断裂可能为一个次级的地震空区,未来存在6级左右强震危险;冷龙岭断裂目前处于比较活跃的状态,说明该段的应力、应变积累水平较高,未来存在大震可能,且不排除冷龙岭断裂与金强河断裂同时破裂的可能性。

地震空区及条带附近地震破裂特征的震例研究

选取邢台 1 981年MS5.8、菏泽 1 983年MS5.9和射阳 1 987年MS5.1三个震例 ,研究了孕震中后期中小地震的破裂特征 .结果表明 :震前区域内中小地震多倾向于单侧破裂 ;邢台、菏泽地区的中小震具有优势的破裂面走向 ,与主震破裂面一致或共轭 ;震前中小地震的环境应力值τ0 略大于正常时期 ;射阳不存在优势破裂面走向 ;菏泽MS5.9和射阳MS5.1孕震空区边缘上的地震都倾向于单侧破裂 。

青藏高原北部地区地震空区初步研究

研究了青藏高原北部地区地震空区的时空演化特征,结果表明大部分MS≥5地震在孕育发展过程中会形成空区,从孕震空区形成到发震,最短时间1个月,最长时间2a,优势发震时段为4～15个月。孕震空区可作为青藏高原北部地区MS≥5地震1年尺度的中期预报指标;逼近地震的出现可作为孕震空区形成之后半年内发震的短期指标。

库玛断裂带强震活动与地震空区研究

库玛断裂带作为青藏高原内部的一条强地震活动带 ,1 90 0年以来发生过 3次 7级地震 ,其中 2次 7级大震前均出现 5级以上地震的背景空区 ,表明背景空区对该带大震具有中长期预报意义。最近一次背景空区业已形成 ,并出现与之配套的孕震空区 ,其演化图像符合强震孕育模式。研究发现 ,库玛断裂带中段 ML 3以上地震空区 ,对共和 7级强震及周边 2 0 0 km的强震有前兆意义。

东昆仑断裂带历史地震、古地震及地震空区讨论

东昆仑断裂带是青藏高原东北部一条重要的断裂,具有明显的分段活动性。现代在不同段发生过多次由东向西迁移的强震,连接形成千余公里长的地表破裂带。各段历史地震调查、古地震、复发周期和滑动速率等研究表明东昆仑断裂带存在两个地震空区,其中玛曲段地震空区的危险性大,最大潜在地震矩震级不小于7.5。

中国大陆西部7级以上地震前地震空区演化过程分析

通过对1970 ～2010年中国大陆西部M≥7地震前地震空区演化的研究,认为M≥7大震前中等以上地震空间展布呈现有规律演化过程,M≥6、M≥5、ML≥4地震在同一构造区域逐渐出现大面积平静,形成不同震级档配套的地震空区.这一图像演化过程对M≥7大地震的孕育区域有一定的指示意义,对M≥7地震的中期预测有积极作用.

一个特殊的地震空区

1999 11 0 1,山西省大同市发生了M5 6地震 ,此前 10个月在其震源附近曾发生一群震源定位结果较好的小震。从小震在三维空间的分布情况看 ,在垂直剖面上存在一个NWW向的特殊空区 ,且似乎存在围空地震按顺时针方向旋转发生的现象。采用层状介质点源位错模型 ,由理论地震图拟合观测的垂直向记录 P、 S最大振幅的比值反演小地震震源机制的方法 ,使用大同地震台网和其他地震台网部分台站的记录资料 ,求得小地震的震源机制解。这些震源机制解在 4个象限中呈现出了不同的性质 ,且每两个相对象限中震源机制解的性质相近。5 .6级地震发生在该空区的边缘 ,而余震序列将其填充 ,余震区的长轴方向和空区方向相同。

华北地区地震空区的统计分析

对华北地区1970—2017年出现的地震空区采用统一的识别标准进行全时空清理研究,结果表明,华北地区M≥5地震前出现空区的比例为36.7%,且华北地区ML≥3.0地震空区的持续时间与主震震级存在一定的线性正相关关系,但长轴尺度、起始震级与主震震级的线性关系不明显;报准率为0.76,虚报率为0.24,漏报率为0.60,R值为0.32,高于具有97.5%置信水平的R0值,表明地震空区这种预测方法在华北地区具有较好的预报效果。

晋北及其附近地区M_L≥5．0地震的震兆──地震空区

５０ｋｍ范围内２级以上地震年频数的空间扫描图，揭示了１９７０年以来晋北及其附近地区５级以上地震发生前，震中附近地区出现的地震空区．文中展示了从１９７０—１９９５年每年的空间扫描图，供分析对比。由这些图可以看到，图中所示的地震空区，都不是永久性的空区，而是震前由于应力场发生变化而产生的空区。由空区出现至发震约２—４年．震后空区消失。依据１９９４─１９９５年７月在该地区出现的空区，结合地质背景提出了预测意见．

基于《中国震例》的地震空区和地震条带统计特征

基于《中国震例》(1970—2013年),系统清理了246次M≥5.0震例前的地震活动图像异常,并结合区域差异进行地震空区和地震条带的统计特征研究。结果显示:1在246次震例中,震前出现地震空区、地震条带的震例数分别为105次、51次,占震例总数的42.7%和20.7%;2随着主震震级的增大,地震空区和地震条带出现的比例逐渐增大,尤其是7级以上地震,震前出现地震空区的震例数占同类震例总数的83.3%,出现地震条带的震例数占同类震例总数的66.7%,可见地震空区和地震条带可能是7级以上强震的重要异常判据;3针对整个中国大陆及近海,地震空区和地震条带的持续时间、展布尺度、起始震级与主震震级存在一定线性关系,相关系数能够通过95%置信水平的阈值检验;4各主要构造分区的统计结果差异较大,青藏高原北部除地震空区持续时间外,其余地震空区和地震条带参数与主震震级之间的线性关系均通过阈值检验,南北带中南段和华北地区有个别参数通过检验,天山地区所有参数均未通过检验。

利用随机场分析方法研究地震空区——以2次地震为例

尝试利用环形带地震活动的随机场分析方法,对1979年7月9日江苏溧阳6.0级、1979年3月15日云南普洱6.8级地震空区进行了环形带地震能量场和地震频次场分析,结果表明,地震空区的环形带随机场分析或许是一种有应用前景的地震空区定量分析方法。

地震空区、地震被屏护区和安全岛

讨论了地震屏护区的分类和机理，并以研究程度较高的华南地区为例，详细论述了有关问题。指出在特定的条件下，利用相邻地区（带）的地震活动规律，可预报被屏护区的地震活动趋势。而正确划分地震被屏护区，对重大工程建设和大、中城市的发展规划始终具有现实意义。

地震空区法在大地震危险性初判中的应用——以青藏高原东南缘为例

以ARCGIS系列软件和VS 2010、SQL Server 2008为平台,通过融合集成活动构造、地震地质和国家基础地理信息,在初步建立的青藏高原东南缘活动构造空间数据库系统基础上,利用地震围空区方法,针对研究区进行区域大地震危险性中长期预测分析。通过地震信息分时间、分震级的整理与数据输出,分析汇总了11例M≥7.0大震震例的地震空区活动图像以及围空区发震震级与围空区特征与参数。在总结出的经验公式基础上,进一步利用1950—2012年的M≥5.0地震数据,对该区地震围空区的发生与发育状况进行了初步分析与研究,并对未来可能发生大震的发震位置及震级进行了综合分析。研究结果表明,玉树—鲜水河—小江断裂带所围限的青藏高原东南缘地区存在6个比较突出的与区域重要的晚第四纪活动构造带或断裂带相对应的大地震围空区,分别是错那—沃卡裂谷,东喜马拉雅构造结,安宁河—则木河断裂,南汀河断裂—红河断裂,畹町断裂—南汀河断裂,澜沧—景洪断裂东段。这些围空区中主要活动断裂带的晚第四纪活动性与历史地震活动状况也都显示出未来几年至几十年存在发生大地震的危险性,在今后的地震预报工作中应给予特别关注。应用实践表明,通过活动构造数据库的建设可快速有效地实现对区域大地震围空区的动态分析、辨别及大地震危险性初判。

华北盆地可能存在的一个地震空区及其高地震危险性

通过综合华北盆地历史地震记载和古地震研究成果,本研究认为沿着"唐山—河间—磁县"这条北东向的右旋走滑断裂带可能存在一个平静期超过8 400年、长约160km的地震空区。该地震空区中心位于拥有1 100万人口的天津市,距拥有2 200万人口的北京市约100km。最新的研究数据表明,沿着"唐山—河间—磁县"断裂带的大地震复发周期约为6 700~10 800年。如果假定是一次地震事件触发破裂,则意味着该地震空区应有一次约M7.5的大地震却发生了延迟,可能会在未来2 000~3 000年中发生,也可能是非地震蠕滑致使应变转换到相邻断层中,或者还有可能比目前所认识的地震复发周期更长。

一种基于距离变换和分水岭算法的地震空区自动识别方法

地震空区的识别、分析是目前中期地震预报的重要手段之一,而传统的人工绘制预报方法难以取得理想的效果,计算机视觉方法提供了解决问题的新途径.鉴于此,提出一种基于图像处理的地震空区自动识别方法,输入历史地震的文本信息,通过距离变换、阈值分割、分水岭算法等计算机视觉方法进行处理,通过迭代比较和特征参数筛选有效地震空区,输出地震空区的分布图像以及相应的特征参数.通过具体案例进行实验,研究表明:此方法可以获得内部连通、边缘清晰的地震空区图像;与专家标定相比较,此方法的召回率为81.25%,准确率为92.86%.本文方法为地震研究工作者进行地震预测业务及相关研究提供了有力的工具.

2017年九寨沟7.0级地震前不同级别地震空区的演化过程分析

结合传统地震学方法与数字地震学方法,回顾总结了日常分析预报中针对九寨沟7.0级地震开展的相关工作,梳理总结了地震前提出的甘东南地震异常信息,进一步讨论了九寨沟地震前中期、短期及临震异常特征。通过分析九寨沟7.0级地震之前区域范围内不同震级活动图像,发现甘青川交界地区5级空区在震前向震中一侧收缩、4级地震超长平静458天、3级空区在震前4天被打破的现象,同时发现,震中附近区域震源机制一致性较高,反映了震源区的高应力水平。

新的地震空区5年之后

利用1989～1994年的地震数据,对Nishenko根据地震空区理论所作的预测进行了检验。由于预报是以考虑了板块边缘各段特有的特征震级和复发时间的首次全球性地震预测,故称之为“新的地震空区”推测。Nishenko的预报给出了从1989年第一天开始,计算时段分别在5a、10a和20a内将会被特征震级填充的约100个地震区各自的发震概率值。目前仅可能对这些首次的预报加以检验。我们所利用的3个检验依据为:(1)由特征地震填充的地震区总数;(2)根据Nishenko推测所定义的概率方法得到的填充区的观测目录的似然值;(3)泊松零假设的填充区观测目录的似然比。零假设是利用了1979年以来古登堡-里克特震级分布线性段的地震活动性所推算的结果。在我们的检验中,使用了两种数据:哈佛大学矩心矩张量结果和国家海洋和大气管理局速报的地震震中目录。我们在检验中利用了几种不同的震级阈值,因为Nishenko的预测并没有说明对一次成功的预报,特征地震震级和震级阈值之间的明确关系。根据严格的定义,仅有大于或等于所认定的特征震级的地震方可认定。在预报所覆盖的整个区域上,两种目录都仅有2次合格的地震。预报数为9.2,在99％的置信水平上这一差别太大,这是不可能的。有3种原因使得新的地震空区假设预报了太多的特征地震。首先,由专门对在前世纪里发生过大于等于2次以上地震的地震区才做预报,造成了地震发生率的估计偏差。第二种原因是第一次地震前和最后一次地震后的时间开区间范围被排除在复发率的计算以外。第三种原因是这种预测认为在每个地震区的所有滑动均由同样大小的特征地震实现。但在实际上,大量的层滑动是由或大或小的地震所实现。观测到的地震尺度分布与特征地震的假设是不相符的:不是没有特征震级以上的地震,而是依据按标准的古登堡-里克特关系分布的地震个数。降低合格地震震级的阈值,有可能将观测到的地震数与预报的地震数之间的不符减少到容许的水平。然,新的地震空区方法对于使用了各种震级阈值所给出的地震区个数的检验均告失败,或者用似然比检验也是失败的,或两者共同试验同样失败。至少在95％的置信水平下是如此。

华东地区地震空区预报效能评估

对华东地区1970年以来的地震空区进行了预报效能评估。结果表明:ML≥3.0地震空区的报准率为0.45,虚报率为0.55,漏报率为0.57,R值为0.26;ML≥3.5地震空区的报准率为0.31,虚报率为0.69,漏报率为0.75,R值为0.08;ML≥4.0地震空区无对应的MS5.5以上地震。ML≥3.0地震空区的R值高于具有97.5%置信水平的R0值,具有一定的预报能力,ML≥3.5和ML≥4.0地震空区不具有预报能力。主震一般发生在空区内部边缘,震前空区一般不会被打破;空区的持续时间、空区尺度、震级下限与主震震级无明显线性关系;空区主要分布在江苏、山东及附近海域。