2020年7月12日河北唐山M5.1地震破裂方向性快速测定

基于区域数字地震台网波形数据,利用gCAP反演方法获得2020年7月12日唐山M5.1地震的最佳震源机制解节面Ⅰ:走向150°、倾角76°、滑动角-14°,节面Ⅱ的走向243°、倾角76°、滑动角-166°,矩震级MW5.01;采用空间格点搜索算法,获得本次地震矩心的空间坐标为(39.668°N,118.295°E,18 km);根据相关学者对震源机制解的研究成果,计算得到中心震源机制解和标准差,表明震源机制解较为稳定、可靠;使用基于几何学H-C方法进行地震破裂方向性快速测定,显示节面Ⅱ为发震断层面。综合震源区地质构造、余震序列的空间分布和烈度等震线分布特征进行验证,最终推断此次地震断层面为节面Ⅱ,唐山-古冶断裂是发震断层,震源机制解显示以右旋走滑为主,该地震是在深、浅构造共同控制下发生的应力释放事件,属于唐山断裂带强烈活动的响应。

2020年7月12日唐山MS 5.1地震预警处理能力分析

2020年7月12日,河北唐山发生MS5.1地震,河北省地震预警系统成功地处理并产出了这次地震预警各种结果数据,本文借助此次地震对河北地震预警网内震中距200km范围内台站产出质量以及地震预警前5次处理结果进行详细分析。此次地震发生在河北地震预警网内,平均台间距为10km,首台触发后3s、震后6s发布首次处理结果,与编目结果相比,震级偏差为-1.3,震中位置偏差为2.6km,盲区半径为18km。随着参与定位台站数量增多,震级与位置偏差越来越小,但震级仍整体偏小。河北地震预警网台站产出质量整体较高,其中烈度台作为地震预警最重要的组成部分,是决定预警效果的关键因素。本次地震震中距200km范围内,烈度台平均信噪比为48,震中距50km范围内平均信噪比为112,符合预警系统对信噪比的要求。本次地震预警结果表明,河北地震预警网内台站布局基本合理,波形质量较高,地震预警系统处理软件在本次地震中预警产出效果较好,已经具备了一定的地震预警能力。

2020年唐山5.1级地震发震背景分析

1976年唐山7.8级震后40多年,地处唐山断裂东北端点的古冶发生了2020年7月12日5.1级中强地震。本文综合构造背景、多年小震时空图像背景、多次地震的震源机制解结果,同时根据现场考察等资料以及前人相关研究成果,分析这次地震的多元发震背景。结果表明:此次地震发震断裂为与唐山断裂带共轭的抹轴峪断裂,未来该区域仍具有一定发震风险。通过此次研究,对唐山老震区孕震构造背景有了新的认识。

2020年7月12日唐山5.1级地震分析

对2020年7月12日唐山5.1级地震的发震特点\,地震的性质\,发震构造以及破裂机制进行初步分析,推测唐山断裂可能为其控震断裂。地震前唐山地区和震中所处的华北构造区的地震活动性异常以缺震和显著平静为主,表明该区域地壳应力积累到了一定程度。分析认为:此次唐山5.1级地震属于1976年7月28日唐山7.8级大震震区内的地震起伏活动;此次地震的序列本身并不丰富,震区烈度偏低、有感范围大。

2020年7月12日唐山MS 5.1地震前通州台井下地电阻率变化

通州地震台井下地电阻率观测于2019年11月完成建设,完成相关测试后于2020年投入实际观测。在2020年7月12日河北唐山MS5.1地震前,地电阻率呈现出一定的变化,约从4月上旬开始NE和NW测道同步出现下降变化,6月中旬开始NW测道出现转折回升。EW测道同期存在一定的上升变化,但变化幅度约为NE测道幅度的1/4。此次地震的震源机制解为走滑型,最大主压应力方位为101°,与NE、NW和EW测道的夹角分别为70°、50°和10°。震前NE测道下降幅度最大,NW测道次之,EW测道变化幅度最小,符合实验结果和地震前地电阻率各向异性变化特征。

2020年河北唐山M_(S)5.1地震b值时空变化特征

为了考察b值在2020年唐山M_(S)5.1地震前的时空变化特征,分别从大尺度区域及小尺度区域对2009年1月至地震发生前2个研究范围的b值变化进行时空扫描计算。结果显示:唐山M_(S)5.1地震震中位置b值被小尺度区域很好地表现出来,而大尺度区域b值空间扫描未表现出明显异常;从大尺度区域可以看出,河北怀安—北京、唐山地震余震区东北及西南段、渤海等区域处于低b值区,未来存在发生中强地震的可能。因此,在做b值研究时要选择适当的研究范围,防止研究范围过大b值异常区被遗漏。

2020年河北唐山5.1级地震前震源参数变化

利用谱分析方法对河北省测震台网2016年1月—2020年7月唐山老震区(117.5°~119.5°E,39°~41°N)85次M_(L)≥2.5地震进行震源参数分析,发现该时段唐山老震区应力降范围在0.1~10.3MPa,主要集中在0.1~1.0MPa,其中应力降小于2MPa的地震占81%。当2.5≤M_(L)≤3.5时,应力降、拐角频率与震级之间无明显的对应关系;M_(L)≥4.0地震较少,但应力降有随震级增大而增大的趋势,拐角频率有随震级增大而减小的趋势。2019年12月5日河北丰南M 4.5地震和2020年7月12日唐山M 5.1地震之间发生了7次M_(L)≥2.5地震,震级范围为2.5≤M_(L)≤2.8,提取该震级范围的震源参数进行时空分析,发现唐山M 5.1地震前有2次明显的高应力降事件,2次高应力降事件呈现出应力降数值高、拐角频率高、震源尺度小的特点,表明单位体积所释放能量较多。2次高应力降事件均发生在唐山M 5.1地震震中17km范围内,可能是唐山M 5.1地震前震源区构造应力较高的一个标志。

2020年7月12日唐山MS 5.1地震遥感热参量时空变化分析

计算河北唐山MS5.1地震过程中潮汐变化,基于该潮汐周期指示背景时间,分析本次地震过程中射出长波辐射(OLR)和遥感大气温度(AT)同步变化。结果显示,2020年7月5日~2020年7月13日,伴随引潮力由低谷向高峰连续增强变化,地震发生在引潮力相对高值时刻;伴随引潮力变化,长波辐射、大气温度经历震前平静—增强—高峰、震后快速衰减的同步变化。表明引潮力在本次地震中改变了构造内部地应力累积—失衡过程,具有触诱发地震的作用,而地面长波辐射、地表大气温度准同步变化,间接反映了本次地震地应力的变化过程。

河北唐山古冶5.1级地震前的重力变化

利用京津冀地区2018-2020年5月的流动重力观测资料,分析了2020年7月12日河北唐山古冶5.1级地震前不同时间尺度重力场变化。结果表明:0.5年尺度重力场变化图像较好地反映了此次地震“震前一年,重力场持续上升(正)变化→震前反向变化→在重力变化梯度带零等值线附近发震”的演化过程;震前0.5年和1年年尺度重力场均显示,地震发生在重力变化零等值线附近。

2020年7月12日河北唐山5.1级地震总结

系统梳理2020年7月12日唐山古冶区5.1级地震前出现的地震活动和地球物理观测等异常,结果如下:①地震活动:震前存在地震平静、小震高频、中等地震成组等中短期异常;②地球物理观测:震前主要为电磁和流体异常,短期异常主要分布在震中100 km范围内;③震后回溯:北京及周边震前存在地震发生率异常,利用其他综合方法主要识别出年尺度异常。此次唐山5.1级地震发生在1976年唐山7.8级地震余震区,而7.8级地震序列地震活动呈非均匀衰减特征。此次唐山5.1级地震震源机制为走滑型破裂,截至7月31日,序列b值为0.70、h值为1.8,序列参数基本正常。综合分析认为,此次地震发生前,地震活动中短期异常较显著,地球物理观测异常占比明显偏低;震前对该区域出现的中期和短期异常有所察觉,但短期异常的预测强度偏低,震后总结时按震前异常预测的地震强度为4—5级,接近实际发生地震的强度。

基于场地响应和量规函数对唐山5.1级地震的震级校正

利用2010年以来河北省测震台网记录到的654个ML≥2.5地震波形数据,使用Moya方法联合反演计算震源谱及各台站场地响应。河北省测震台网实时接收168个台站数据,最终反演得到151个测震台站场地响应结果。结果显示,频率1~20Hz内各台站均存在不同程度的场地放大效应,随着频率的变化,各类基岩台的场地响应变化较为复杂。位于第四系沉积类的台站场地响应在低频段1~8Hz内放大效应显著,在高频段8~20Hz内呈现快速衰减趋势。选取2017年以来河北省测震台网记录的ML≥2.0地震数据,对各台站单台震级与台网平均震级进行对比统计、分析,最终得出代表河北地区的地方性震级ML新量规函数。针对2020年7月12日河北唐山5.1级地震,利用本文得到的台站场地响应结果对震级偏大且有放大作用的台站进行放大作用消除,再分别用现用地方性震级ML量规函数和河北地区地方性震级ML新量规函数对单台震级进行重新计算,结果显示震级偏差均有所减小。

2020年7月12日唐山M_(S)5.1地震前后视应力变化

2020年7月12日河北唐山发生M_(S)5.1地震,震中位置位于唐山老震区,是1995年之后唐山地区最大地震。选取河北台网监测到的2016年1月1日至2020年12月24日期间河北唐山地区M_(L)≥2.5地震,利用Brune模型,计算出震源区相应地震的视应力值,分析震源区应力调整过程;利用CAP和GPAT两种方法计算河北唐山M_(S)5.1地震震源机制解,并结合震源区附近地质构造分析其发震构造,结果显示:①地震前后视应力变化过程为主震前趋势升高—震时达到峰值—震后趋势下降;②主震发震断层为唐山-古冶断裂,错动方式为右旋走滑型。

2020年7月12日唐山M_(S)5.1地震构造环境特征

2020年7月12日唐山5.1级地震发生后,河北省地震局迅速派出现场工作队奔赴地震现场,开展烈度和震害调查工作。从河北唐山老震区地震构造环境、M_(S)5.1地震震源机制解、烈度和震害、唐山老震区地震活动水平及震前蠕滑异常等5个方面进行了综合分析,并建议沿唐山断裂带布设水化学和形变连续观测台阵,为短临预报提供重要的观测数据。

2020-07-12河北唐山M_(S)5.1地震震源参数及发震构造分析

基于河北区域数字地震台网资料,采用CAP波形反演方法计算2020-07-12唐山M_(S)5.1地震的震源机制解,同时采用sPL深度震相方法对震源深度进行精确测定。结果显示,唐山M_(S)5.1地震震源机制解节面Ⅰ走向143°、倾角83°、滑动角-14°,节面Ⅱ走向235°、倾角76°、滑动角-173°;sPL深度震相方法测定的主震震源深度为14 km,与CAP波形反演方法的计算结果一致。结合地震序列分布特征、等震线形态、区域地质构造及深地震反射剖面等资料分析认为,节面Ⅱ为发震断层面,并推测此次地震的发震断层为唐山-古冶断裂。

河北唐山MS5.1地震岩石圈磁场D分量异常分布和应力的关系

2020年7月12日河北唐山古冶发生MS5.1地震,为探寻震前岩石圈磁场异常信息,对流动地磁矢量监测数据进行处理获得2019年4月至2020年4月河北地区岩石圈磁场年变化模型,发现震中正好位于磁偏角D分量零值线上,且震区东部出现一定面积显著正异常区;同时追加计算2019年4—9月和2019年9月至2020年4月两个近半年期岩石圈磁场变化模型,发现震区东部D分量正异常现象体现在前者,因此判断异常积累时段较早;对比震中东侧昌黎后土桥地磁台站和河北南部隆尧红山基准台2019年6—12月地磁相对记录数据曲线,推断D分量异常变化大概从近震前一年开始,正异常区的出现可能和孕震时近EW向的主压应力传递至震区东侧两组断裂交汇处造成应力集中发生的压磁效应有关。

基于强震记录的唐山5.1级地震强地面运动特征及局部场地效应分析

利用京津冀地区214个强震台捕获的2020-07-12唐山市古冶区5.1级地震加速度波形记录,统计分析记录数量随震中距变化的特征,绘制峰值加速度等值线图。将近场6个土层台记录的线弹性反应谱与我国抗震设防反应谱进行比较,采用传统谱比法分析近场局部土层对地震动的放大作用。将观测的谱加速度与国内常用的几种地震动预测模型进行对比,计算其归一化残差,研究中、远场局部场地条件对地震动幅度和主要作用周期的影响,给出各周期谱加速度的空间展布,并结合场地环境分析中场地震动被显著放大的原因。

2020年河北唐山M5.1地震震前地脉动异常特征初探

对2020年唐山M5.1地震前河北数字测震台承德、涞源、滦县、京唐港和迁西台站的数据资料进行分析,通过小波分解、功率谱分析、快速傅里叶变换等方法处理数据研究震前地脉动的异常变化特征。结果显示:①唐山地震前,5个台均出现低频地脉动前兆异常,且4个台站低频异常具有一致性;②4个台震前表现为振幅趋势上升,震后逐步下降;③4个台震前PSD变化具有一致性,震前趋势上升震后逐渐下降,且与振幅曲线呈相同趋势。

唐山地区三维b值分布特征研究

搜集唐山及周边地区M7专项工作组(2002.1—2008.12)及中国地震台网中心(2009.1—2020.9)的震相报告,首先采用双差层析成像方法对地震进行重定位,然后采用K-K法对重定位后的地震事件去余震,最后采用“最近距离—最少事件”扫描方法扫描2012年5月28日河北唐山M_(L)5.1地震和2020年7月12日河北唐山M_(L)5.4地震发生前后唐山地区的平面和不同深度b值图像,分析2次地震发生前后唐山地区b值空间分布和演化规律,进一步探讨唐山地区中强震发生前后的应力演化特征。结果表明:重定位后震源深度更合理,不同深度b值图像比平面b值图像分布和演化都更为丰富,唐山M_(L)5.1地震和M_(L)5.4地震均发生在b值降低过程中。虽然唐山地区b值持续降低,代表着该区应力累计的逐渐增强,但该区浅部应力水平高于深部,表明发生更大地震的紧迫程度不强。