2017—2018年吉林松原地震序列研究

本文利用主地震相对定位法,对2017年7月18日—2018年7月15日期间发生在2018年松原M_S5.7地震震中附近的地震进行了重新定位,并对松原地震序列进行了分析,得到如下结果:(1)松原地震破裂面的走向为SW向,倾角较陡,接近直立,倾向为NW向;(2)研究区范围内的地震震源深度大部分比主震浅;(3)主震发生前的地震显示出震源深度逐渐加深的过程,主震发生后,地震的震源深度则逐渐变浅。根据上述结果,结合研究区的地震构造背景及松原地震震源机制解的综合分析结果表明,本次地震的破裂面走向为NE-SW向,其发震断层可能为一条NE-SW向的隐伏断层。

5.28吉林松原地震液化特征初步分析

2018年5月28日松原市宁江区发生Mw5.2级地震,场地效应突出,尤以液化最为显著。本文通过调查研究,指出了该次地震液化特点。分析表明:该次地震是历史上具有显著液化现象的震级最低的一次地震,发现液化场地超过200个,最大喷砂喷水砂坑直径3m,坑深超过2m;Ⅶ度烈度区液化场地地下水位接近7m,超出常规认识;Ⅵ度烈度区分布10余个液化场地,喷砂冒水明显;扶余-肇东断裂、第二松花江断裂附近液化带分布明显,液化场地分布北-东方向分布明显;与地震烈度图长轴方向大体一致,液化场地条带状分布明显,以南北向分布突出。本次地震液化的特殊现象,丰富了认识,为未来规范修订和深入研究提供了线索。

2013年11月23日吉林松原地震强地面运动三要素特征分析

收集整理了2013年11月23日吉林省松原市前郭尔罗斯蒙古族自治县Ms5.8和Ms5.0地震的地表强震动记录,进行了常规的处理,剔除掉了异常的记录。通过分析地震动三要素特征,首先获得了较为可靠的PGA和PGV幅值,拟合出PGA与PGV之间的关系;其次以较常用的Significant持时、Bracketed持时作为研究对象,进行回归分析,探讨了松原地区地震动持时与距离的相关性;最后计算了松原地震中典型的幅值较大的记录5%阻尼比的反应谱,并与我国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中的设计谱进行了比较。

双阳水管地倾斜观测在松原地震前后的异常变化

选择双阳地震台DSP型水管倾斜仪日均值观测数据和地倾斜潮汐因子作为研究对象,利用形态法和Venediov调和分析方法,对2006年吉林乾安—前郭M5.0地震和2013年吉林前郭M5.8地震发生前后双阳水管倾斜仪的异常变化特征进行研究。结果表明:(1)双阳水管地倾斜观测数据在两次地震前均存在异常变化,即地倾斜观测日均值数据在两次地震发生前1～2年呈趋势性下降(或年变幅减小)变化,并在下降过程中发震,震后1～2年恢复,潮汐因子在地震前后1～2年内波动很大;(2)跨断层测项的水管仪器观测异常明显,且两次震前出现异常都是以跨段层的南北测项为主,东西测项为辅,说明在相同应力的作用下,不完整的块体更容易产生变形。

松原M5.7级地震前视应力特征分析

文章使用吉林省数字地震台网记录的地震波形资料,通过计算得到2017年7月18日至2018年6月12日松原宁江区ML ≥ 2.5的地震视应力等震源动力学参数。研究视应力变化特征,结果显示,在松原5.7级地震前,滑动平均视应力出现增高趋势,较小震级区间(ML 2.5~3.0)滑动平均视应力存在显著上升–转折–下降的变化形态,即较大地震前,中小地震视应力存在上升变化,分析认为,松原地区视应力升高异常对该地区地震趋势判定有一定的指示意义。

基于三维剩余密度结构的松原地震成因

自2006年以来松原市乾安县与宁江区地震频发,成为东北地震活动最为频繁的区域,目前对两地的发震构造和地震成因的认识存在严重分歧,制约了地震危险性评价与预防工作的开展。文中通过对区域重力数据进行非线性共轭梯度聚焦反演,获得了松原震区的三维剩余密度结构,结合石油井震资料,获得了如下认识:1)研究区的剩余密度异常呈高低相间的带状分布,南部异常走向为NNW,北部异常转变为NNE向,该特征反映出乾安震区和宁江震区的深部孕震环境不同,前者震源位于查干花高密度异常体内及其边缘,后者震源位于松原低密度异常带中部,指示两地震源位置的岩性不同;2)两者的发震构造不相同,前者受控于查干花断裂和乾安断裂,后者受控于松原断裂和扶余北断裂;3)地震的形成与区域应力,基底结构,深部气、流体运移和长期油气开采等因素有关。长期注水采油破坏了地质结构和应力环境,可能是重要的地震诱发因素。

前郭—松原区域中小震地震参数因子分析

2011年日本3.11大地震后,前郭—松原区域地震活动明显增强,先后发生了多次5级以上地震,选取该区域周边200 km范围作为研究区域,引入因子分析的方法,对中小震序列的多种地震参数计算分析,降维获取综合指数W,结果显示,地震发生前2~10个月,W值通常有快速上升的变化,其变化幅度与地震强度、震中距相关。

松原M_(S)5.1地震前断层土壤气H_(2)、Hg地球化学特征与热红外异常响应研究

利用多种气体开展联合观测是捕捉地震前兆异常的有效途径。氢、汞观测作为地震短临预测主要手段和前兆指标,在揭示地下(断裂带)流体与地震孕育、发生关系中发挥着重要的作用。通过在黑龙江肇东观测井开展断裂带土壤气H_(2)、Hg野外定点联合观测试验,对2019年5月18日吉林松原宁江M_(S)5.1主震及其余震序列的震兆关系进行对比分析,结果表明:(1)断裂带土壤气H_(2)、Hg浓度在宁江M_(S)5.1地震前分别存在3个月的短期异常和3天的临震异常,二者在主震前后表现形式以及频谱特征均存在较大差异,这可能与氢、汞特性和孕震机理有关;(2)断裂带土壤气H_(2)、Hg浓度在宁江M_(S)5.1主震及余震时段均存在高值异常,主要表现为“高值异常—恢复正常—发生主震—震后高值异常—恢复正常—发生较强余震”,具有持续性、可重复性和配套性的特点;(3)吉林松原宁江M_(S)5.1地震前后肇东断裂带土壤气H_(2)、Hg地球化学特征与震中区附近热红外异常具有响应特征,主要表现为“土壤气H_(2)峰值异常—震中区热红外高值异常—发生主震—土壤气Hg峰值异常—震中区热红外异常下降—土壤气H_(2)、Hg震后次高值异常—发生强余震”的特点。以上认识,为松辽盆地开展断裂带土壤气地球化学特征与热红外异常响应研究提供参考。

2019年松原M_(S)5.1地震烈度评定及震害特征简析

2019年5月18日松原市发生M_(S)5.1地震,基于地震灾害现场调查、震源机制解、震区地震构造、强震动观测等,评定了地震烈度分布。此次地震极震区烈度为Ⅵ度,等震线长轴方向为北东向,面积为237km^(2)。调查结果表明,砖木结构受损比例最高,土木结构震害特征最重,简析震区土木结构、砖木结构、单层砖混结构和多层砖混结构房屋的震害特征,发现震区多次地震的积累,加大了本次地震中房屋的破坏程度。总结提出增强房屋抗震性能、加强防震减灾知识宣传教育等防震减灾建议。

前郭M_S5.8和松原M_S5.7地震震源区地壳速度结构与孕震环境

为了解2013年11月23日吉林前郭MS5.8和2018年5月28日吉林松原MS5.7地震震源区的地壳速度结构及其孕震环境,本研究收集了东北地区CEA固定台站、NECESSArray流动台站和五大连池WAVESArrary流动台站的连续波形数据,使用背景噪声成像方法,获得了前郭地震和松原地震震源区地壳S波速度结构.结果显示,这两个地震主要发生在相对高波速异常区,而震源区下方存在明显低波速异常,且该低速层呈北北东走向,并有向北延展的趋势.结果表明,震源区相对高波速异常区易于积累能量孕育地震,而震源区下方的低波速异常可能代表了流体作用.这种流体作用会降低断层面有效正应力从而触发地震.这种流体作用可能和太平洋板块深俯冲至我国东北地区(包括前郭地震和松原地震震源区)下方的地幔转换内形成“大地幔楔”结构与动力学密切相关.在“大地幔楔”结构中,由于地幔转换带中滞留板块脱水作用和地幔角流作用,容易形成热湿物质上涌,进而导致松辽盆地中北部岩石圈物质拆沉、地幔流体入侵至中下地壳、然后作用于断裂带,从而导致了两个震源区中强度地震的发生.

松原5.7级地震砂土液化研究

2018年5月28日吉林省松原市宁江区发生M5.7级地震,震中地区出现典型罕见的大范围砂土液化现象。通过震害现场调查,结合钻探取样、标贯试验、波速测试及静力触探等试验测试手段,查明震害情况和场地特性,初步分析此次大范围砂土液化的形成条件和影响因素。调查结果表明,此次地震液化区域面积约80km^2,宏观现象主要以水稻田内表喷水冒砂为主,未造成建筑物大规模破坏,且区域内土层分布相对单一,液化分布主要受地震动、地形地貌及地下水位等因素控制;液化土层埋深主要在10m以内,并且钻探揭露一处埋深17m左右黏土层中的液化砂土上升通道,证明本次地震中出现明显的深层砂土液化现象,该现象在地震现场调查往往被忽略;静力触探在鉴别液化层位、获取土层物理力学参数上具有一定优势,较适用于震后现场调查工作。另外,松原市具有发生更大规模砂土液化的可能性,在防震减灾规划及建设工程勘察设计等项目中,对该地区的砂土液化情况需进行专门研究。

松原市扶余北隐伏活动断裂地震潜势研究

扶余肇东断裂带是松辽盆地中一条重要的隐伏发震断裂带,2006年和2014年在此断裂带上发生了多次近6级地震,地震活动主要集中在断裂的东北段和查干花段。在2012—2014年的松原市活断层探测工作中,探明扶余肇东断裂带东北段经过松原市区,该段呈近EW向,具有明显的分段性和独立性,将其命名为扶余北断裂。通过三维物探资料和浅层人工探测,确定了扶余北断裂的空间展布和剖面特征,并利用联排钻孔探测和光释光测年技术,确定该断裂存在晚更新世以来的活动;利用石油物探资料获得的基岩面破裂规模,对扶余北断裂的地震潜势进行了估计,并进行了概率性地震危险性研究。

松原地震与流体作用联系的大地电磁证据

松原地震区是目前东北地区危险性最大的地震区.特别是自2006年以来,地震以震群形式持续发生,最大震级达到了5.8级.关于松原地震根本原因,目前尚存在较大争议.文章利用松原地区面积性大地电磁探测结果,试图从电性结构角度揭示其原因.对观测到的全阻抗张量数据采用三维反演技术,获得了地震区深部三维电阻率结构.结合地震定位结果,电阻率模型显示,纵贯松原地震区存在北东向的隐伏断层,推测为扶余-肇东断裂.研究还发现,在地震区岩石圈深部存在明显的低阻异常,该异常向上穿过高阻岩石圈地幔后滞留在地壳底部.岩石物理分析表明,地壳深部的低阻异常由含水熔融物质组成.该含水熔融物质在温度和临界压力共同作用下在下地壳发生岩浆侵位释放出流体;它们在弱化扶余-肇东断裂强度的同时,还增加断层的孔隙压力,降低断层的抗剪强度;区域性压应力的剪切作用(区域性近东西向压应力沿北东向断层的走向分量)和近地表可能的扰动共同作用引起断裂失稳,诱发松原地震.来自深部持续不断的流体补给,导致松原地震以震群形式出现.文章认为,松原地震是板块俯冲、既有断裂、区域应力环境和深部流体共同作用结果,并可能由近地表扰动触发.松原地震根本上属于深部流体(水)作用诱发的地震.

2018年5月28日松原M_S5.7地震热红外亮温异常分析

基于2016年5月29日-2018年5月28日中国静止气象卫星FY-2E (FY-2G)的连续亮温观测数据,利用连续小波变换法分析了2018年5月28日松原MS5.7地震前震中附近(119°E-134°E,40°N-50°N)热红外亮温相对小波能谱的时空演化。结果显示:自2018年2月起,热红外亮温相对小波能谱首先在北西向的第二松花江断裂前郭部分出现高值异常;随后异常范围沿第二松花江断裂前郭部分和扶余-肇东断裂扩展,至2018年3月异常范围及幅值达到峰值;而后异常空间分布逐渐向震中附近收缩成一条NE走向的沿扶余-肇东断裂分布的窄带状区域,异常幅值逐渐降低;最终于4月中旬异常在该区域内消失,其后约40天发生松原MS5.7地震,震中位于异常区域的边缘。此外,本文还分析了2013年以来研究区域内热红外亮温相对小波能谱高值异常与所发生地震的对应关系,结果显示:在7组异常中有4组异常出现后有地震发生,且此4次地震为该时段内研究区内所发生的所有浅源地震。

吉林松原地区地震前热红外亮温异常研究

使用小波变换和功率谱估计法,利用中国静止气象卫星亮温数据研究2017年以来松原地区3次M_(S)>4.5地震前的热红外异常。结果表明,2017-07-23 M_(S)4.9和2018-05-28 M_(S)5.7地震前的异常都是沿依兰-伊通断裂和密山-敦化断裂走向逐渐扩展的,即异常存在于松辽盆地的东部边缘,地震震中不在异常区内;2019-05-18 M_(S)5.1地震前异常不明显,可能是由于盆地内二氧化碳和甲烷等温室气体在前2次地震前后已得到最大量的释放。

松原市5.7级和5.1级地震房屋震害特征分析与启示

根据松原市2018年5月28日5.7级地震和2019年5月18日5.1级地震中房屋基本概况,归纳震区砖木结构、单层砖混结构、土木结构和多层砖混结构的典型震害特征,计算各结构破坏比和平均震害指数,对震害成因进行分析。结果表明:土木房屋破坏最为严重,多层砖混结构能保证基本完好,在农村地区单层砖混结构房屋使用率高并且抗震能力较好。由于松原地区地震频发,基于本次房屋震害分析,可为当地房屋的抗震方法和策略提出建议,提高综合防灾减灾能力。

2018年5月松原M_S5.7地震序列发震断层及应力场特征

利用双差定位方法对2018年松原M_S5.7地震序列中ML≥1.0地震重新定位,之后使用CAP方法求解松原M_S5.7地震序列中强地震的震源机制解,再借助MSATSI软件包反演得到松原地区的区域应力场。综合分析以上研究结果得到如下结论:(1)松原M_S5.7地震序列发生在NW走向的第二松花江断裂与NE走向的扶余—肇东断裂交会处,将地震精定位结果沿两条断层走向作剖面分析,NW向剖面主轴长度约为5 km,震中分布均匀,NE向剖面主轴长度亦约为5 km,震中呈倾向NE的高倾角分布;(2)该序列中的4次ML≥3.7地震的震源机制解具有良好的一致性:节面Ⅰ走向为NE向,节面Ⅱ走向为NW向,均为高倾角走滑断层。中强地震的震源机制节面解与第二松花江断裂性质基本一致,由此推断第二松花江断裂是本次松原地震的发震断层;(3)松原地区的主压应力方位角为N86°E,倾角为7°,主张应力方位角为N24°E,倾角为71°。松原地区的区域应力场既受到大尺度的板块构造运动的控制,又受到区域构造运动的影响。在太平洋板块对北东亚板块向西俯冲作用下,东北地区产生了近EW向的主压应力,受周边地质构造控制,松辽盆地内NE向断裂与NW向断裂交会处易发生走滑型地震,2018年松原M_S5.7地震正是在这种构造作用控制下发生的中强地震。

松原前郭地震区孕震构造的地震层析成像研究

本文选取2013年10月到2018年12月期间松原市周边17个地震台记录到的515个地震事件的2926条P波和2665条S波到时数据,采用双差成像方法联合反演松原地震区震源参数和中上地壳(0~25 km)高分辨率三维体波速度和波速比结构,进而利用O′Connell-Budiansky理论估计了该区岩石介质的裂缝密度和饱和度参数.重定位后的震源参数精度有了显著提高.松原震区P波和S波的速度、波速比结构均表现出明显的不均匀特性,主要表现为低P波、低S波、低波速比结构,推测松原地震区发生更大地震的可能性较低.松原震群区浅地表区域(<5 km)整体表现为低P波、低S波和高波速比结构,而岩石介质的裂缝密度和饱和度表现为高值.浅层高波速比、高裂缝密度和高饱和度结构可能与流体有关;从区域构造出发表明松原地震发震构造与东北地区的区域构造应力场密切相关.松原震区的三维精细速度和高精度震源位置信息为深入了解该地区的地壳结构、孕震构造和地震活动性提供重要参考.

吉林松原M_S5.7、M_S5.1地震强震动记录特征分析

2018年5月28日和2019年5月18日在吉林省松原市先后发生M S5.7和M S5.1地震,对吉林省和黑龙江省强震动台网收集的24组地表强震动记录进行整理、基线校正和滤波等常规处理,分析2次地震记录的幅值、加速度反应谱特征,结果表明:①2次地震记录多为中远场(100 km以外),近场记录较少;②M S5.7地震事件中获得的强震动记录PGA范围为2.25~192.30 gal,M S5.1地震事件中获得的强震动记录PGA范围为1.08~176.92 gal,最大PGA均由风华台获取;③将PGA观测值与第五代《中国地震动参数区划图》(中强地震区)地震动衰减关系进行了对比发现垂直向和预测值吻合度较高;④比较获取记录仪器烈度和地震调查烈度,达里巴台与调查烈度值完全吻合;最后对典型台站2次地震反应谱和设计谱进行了分析发现,M S5.7长周期分量大于M S5.1;⑤同一台站不同震级反应谱形状接近,且高频优于低频。

2013年松原M_S5.8地震的地壳水平形变背景

利用1999—2007年、2011—2013年的流动GNSS观测资料及处理结果,分析了2013年吉林松原MS5.8地震前区域水平形变场及其变化,获得以下结果:1松原MS5.8级地震发生在地壳运动相对较弱的部位;2发震区带1999—2007年主应变和最大剪切应变几乎为零,为全区应变最薄弱的部位,2011—2013年仍然相对较弱;3发震区带1999—2007年为右旋形变区带,2011—2013年为左右旋形变的转换区带,但量级均较弱;4 1999—2007年发震区形变均较小,在性质上以微弱的右旋形变为优势;2011—2013年全区形变率大于之前,在性质上以左旋形变为优势,较大运动部位大体上以震中为中心且平行于北郯庐断裂以东的区域,这样的变化主要来自于日本9.0级大震的震后调整,但似乎不是导致松原地震发生的诱因。