2008年M_(W)7.9汶川地震早期余震频度衰减速率空间分布特征分析

深入认识余震频度衰减及其影响因素对理解余震触发机理和震后应急救援具有重要意义.然而,由于强震后余震数量庞大,波形相互叠加导致了目录中余震缺失,进而影响了余震频度衰减速率的估计.本研究采用模板匹配技术对2008年M_(W)7.9汶川地震后约50天内连续数据进行扫描,检测余震数量约为模板地震数量的5倍,完备震级由M3.0降低到M2.3.根据余震沿映秀—北川断裂走向优势深度分布的变化,以映秀、汶川、茂县、北川、南坝为界,余震活动大致可分为6个区域.本研究利用最大似然法分别计算了各个区域的余震频度衰减速率,结果显示:以茂县、青川为界,余震频度衰减速率表现出映秀—北川断裂西南段较快、中间段居中、东北段较慢的特征.将余震频度衰减速率和余震空间分布、断裂类型、震后形变、同震形变等进行对比分析,本研究得到以下结论:1、余震频度衰减速率分区与断裂类型分区吻合.其中,映秀—北川断裂西南段余震频度较快衰减速率区域断裂以逆冲为主,中间段为经过各种震源机制类型交替出现的过渡带,映秀—北川断裂东北段余震频度较慢衰减速率区域断裂以右旋走滑为主;2、余震频度衰减速率西南段较快、东北段较慢的空间分布特征与震后形变特征相一致;3、余震频度衰减速率与同震形变相关性不强.结合本研究观测到的同震滑移量较大区域余震分布较少、部分区域余震数目和震后形变空间分布一致性等特征,我们推测汶川地震早期余震可能主要与震后余滑相关,余震频度衰减速率的空间分布差异主要与不同类型断裂震间滑移速率不同相关,震间滑移速率较快的区域余震频度衰减速率较快及震后形变较大.

2008年汶川M_(S)8.0地震地表破裂带沙坝村吴家院一带几何结构变化特征研究

以往学者通常侧重于大尺度(数公里级别)的地表形态对大地震同震地表破裂的影响研究,而鲜有涉及短距离尺度(10~100 m级)的相关报道。本文基于2008年汶川M_(S)8.0地震地表破裂带沙坝村吴家院一带的几何展布样式与微地貌测绘,为回答短距离尺度是否存在显著的几何结构变化和探究其影响因素提供一个典型案例。具体通过无人机摄影测量技术及激光雷达技术精确的获取了该段落断层展布特征及近断层地形地貌数据,发现吴家院一带地表破裂带在西南侧地形相对稳定无起伏时,破裂带集中为一支断层,而往北东向延伸遇到地形起伏如负地形时,断层分叉为三支分支断层。上述研究结果表明局部范围内地形起伏可能会导致同震地表破裂发生分叉现象,单一断层可能弥散为多支断层。

土岩界面地震波能量传递与耗散特性研究——以汶川8.0级地震为例

以汶川8.0级地震为例,应用应力波在弹性介质界面能量分配与反射和透射系数之间的相关性,得出地震波在不同介质中滞留能量的耗散比与介质波阻抗比和上层介质能量衰减比之间的关系。通过离散数值计算发现当能量衰减比一定时,两种介质的波阻抗比在某一特定值时上层介质滞留能量耗散比达到最大,该值随着能量衰减比的增大而增大。这一结论对地震山区的"剥皮型"滑坡提供了一种全新的解释,并得到了路堤工程宏观震害与面波测试资料的验证。

利用近场高频GPS、强地面运动和远场地震波形数据联合反演2008年汶川M_S8.0地震的震源时空破裂过程

联合近场GPS测站1-Hz运动学位移、强震仪加速度波形和全球台站P震相波形作为约束,以时空滑动分布约束条件和ABIC模型参数选择方法,结合先验的滑动方向变化范围,反演2008年汶川MS8.0地震的震源时空破裂过程,给出了能够综合反映震源破裂过程的统一模型。结果表明,汶川地震总体上存在4个主要的破裂区,最主要的一个破裂区位于震源东北40~120km,断层面上的最大位错量约为10m,主体滑动分布在2~20km深度范围,破裂达到地表;第二个主体破裂区位于断层破裂带南段,最大滑动量达到6m;另外2个主体滑动区位于断层破裂带北段,但滑动破裂量小于断层南段破裂区的滑动量,滑动破裂值最大值为4m,超过1m的区域在走向上超过70km。反演得到的断层滑动模型的地震矩为9.5×1021 Nm,相应的矩震级为MW7.95。汶川地震破裂表现为单侧破裂,起始破裂在汶川下方16km深度,向东北方向一致性地传播,过程持续~120s。在地震发生后0~10s内,破裂集中在震源起始破裂区,滑动破裂值为~1.0m,之后破裂向东北方向扩展,震后20~40s是主要的破裂时段。在40~60s,破裂跨越断层南段和北段。在80~90s破裂最大值开始下降,在100~110s时,下降为~0.5m,在110~120s时,下降为~0.1m。加入近场GPS测站1-Hz波形数据与近场强震仪波形和远场长周期体波联合反演,提高了震源破裂模型的空间分辨率,特别是浅部滑动破裂区的分辨率,反演的最大滑动破裂值比不用1-Hz波形数据反演的结果增大,表明近场1-Hz GPS波形数据对于揭示汶川地震的时空破裂过程具有重要的作用。

云南测震台网记录汶川8.0级地震波形分析初探

利用云南测震台网记录的汶川MS8.0地震及其余震序列共28个数字地震波形,对MS≥6.0余震进行波形特征分析、MS≥5.0余震进行地震定位分析。根据主震波形分析结果,汶川8.0级主震有别于其它余震。比较四川台站和云南台站的定位结果,云南测震台网的地震定位精度与台站布局关系密切。

汶川地震紫坪铺面板堆石坝地震波输入研究

对国家强震动台网中心紫坪铺面板堆石坝区域台站实测主震记录以及大坝台网实测余震记录进行分析,研究主震与强余震地震动的基本特征。分别选取茂县地办、郫县走石山、成都中和这3组基岩台站实测主震地震动,紫坪铺台站2008年11月6日实测余震地震动以及按水工抗震规范人工生成地震动作为数值计算的地震动输入,对紫坪铺大坝进行三维动力有限元分析,并与实测结果进行对比。研究表明,郫县走石山与成都中和2个远场台站位于断层下盘,其实测地震动的加速度反应谱长周期(0.65 s以后)分量过于丰富,不宜作为断裂带附近紫坪铺大坝的地震动输入;紫坪铺大坝台站实测的余震地震动1 Hz附近(大坝基频)的频率成分相对较少,且持续时间较短,以至于难以激发大坝响应;对比坝顶实测地震动加速度反应谱和数值计算反应谱,建议汶川地震中紫坪铺大坝动力计算时可采用茂县地办台站实测地震动或按抗震设计规范反应谱人工生成地震动。

利用背景噪声互相关研究汶川地震震源区地震波速度变化

利用2007年3月至2009年3月四川数字地震台网的宽频带连续波形资料,通过计算地震背景噪声互相关提取台站对间的经验格林函数,在0.1～0.5 Hz频带下测量每天经验格林函数与参考经验格林函数的走时偏移,进而得到各台站对在该时段内的相对地震波速度变化.结果表明,2008年5月12日汶川M_s8.0级地震造成了震源区地震波速度的急剧降低,最大降幅达0.4%;大致以安县为界,余震带西南部地区在汶川主震后波速降即达到最大值,而东北部地区的最大波速降一般出现在主震后的1～4个月,相对地震波速度变化的这种分段特性与地震序列的时空分布特征有较好的对应关系;在震源区外围的四川盆地也观测到了震后波速降低,而川西高原内部则没有出现显著的波速变化.进一步的分析和计算结果表明主震的静态应力变化和强地面运动引起的地表破坏都不能很好地解释震后波速的急剧降低,地震导致的断层区内部结构破坏和周边介质应力状态改变可能是波速变化的主要原因.

汶川8.0级地震断层下盘基岩衰减关系分析

选取汶川8.0级特大地震位于断层下盘中的32个台站的强震记录,其中20个为土层台,12个为基岩台。首先,利用一维等效线性方法从土层台水平向强震记录反演出基岩水平向地震时程。随后进行了回归统计分析,给出了此次地震的下盘基岩水平向地震动峰值加速度和反应谱衰减关系。最后将所得结果与其他衰减关系对比分析,通过分析得出所得衰减关系揭示了汶川地震的下盘基岩衰减特性,该衰减关系是合理的,为分析汉源烈度异常确定输入地震动提供了基础数据。

汶川8.0级地震地震动峰值加速度衰减特性分析

利用汶川8.0级特大地震中107个台站所获取的强震动加速度记录进行回归统计分析,给出了此次地震的地震动峰值加速度衰减关系.将107个台站分为上盘区和下盘区两部分,其中77个台站属于上盘区,30个台站属于下盘区.对上/下盘区进行了详细的地震动衰减特性对比分析,主要包括两个区的水平向和竖向峰值加速度衰减关系、竖向与水平向峰值加速度比值变化以及是否存在上/下盘效应等,揭示了汶川地震近断层地震动一些特性.

川滇地区M≥7地震早期衰减特征与汶川8.0级地震强余震预测

通过对川滇地区M≥7地震余震序列活动早期衰减特征的研究,发现序列基本上符合G-R关系,大、小地震成比例,序列中的最大强余震小于或等于用序列拟合计算b值截距得到的最大地震,且误差ΔM≤0.4;最大强余震多在2个月内发生,序列中较强余震的h值小于1时,其后通常还会发生震级较大的余震,当h大于1时,序列余震震级不会太高;最大强余震常发生在序列前期释放较弱的地段。将这些共性特征应用于汶川8.0级地震余震的前期跟踪监视中,通过了2个月内余震的衰减趋势和强余震判断结果的外推应用检验。

2008年汶川M_S8.0地震反应谱平台值衰减特性研究

2008年汶川MS8.0地震获得了大量的强震动记录,为研究反应谱特征参数衰减特性提供了重要的基础资料.本文对已知场地条件的174个台站的记录进行研究,计算其加速度反应谱并按照最小二乘分段拟合方法进行标定,进而拟合了反应谱平台值的衰减关系;对比分析了水平方向与竖直方向反应谱平台值的衰减特性,提出用"平台值的场地衰减影响系数"来定量研究不同场地类型对反应谱平台值的影响,用"衰减曲线下降速率"来定量分析不同衰减曲线的衰减速率.通过计算得出水平向Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ类场地的平台值场地衰减影响系数平均值分别为0.535 8,1和1.579,且Ⅲ类场地的加速度平台值衰减曲线的衰减速率最小.

郯庐断裂带鲁苏沂沭段对汶川地震波的隔震效应

郯庐断裂带鲁苏沂沭段由几务平行的深大断裂构成。地震波传播通过郯庐断裂带会产生多次的反射与折射,适当的条件下会产生断层隔震效应。本文报告了江苏地区在汶川地震中的人员反应,根据弹性波传播理论分析了江苏境内的汶川地震记录。分析结果表明,郯庐断裂带在嘉山以北为郯庐断裂带鲁苏沂沭段,几条平行的深大断裂有隔震效应,汶川与嘉山南侧的连线形成一条地震动屏蔽线。在此线以北,郯庐断裂带鲁苏沂沭段阻碍了地震波的传播,其东侧,紧邻郯庐断裂带并为郯庐断裂带屏蔽的强震观测台如宿迁台、新沂台和淮安台都没有触发,这表明了郯庐断裂带对地震波的隔震作用。

汶川M_S8.0地震:川西流动地震台阵观测数据的初步分析

2006年10月，中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，在中国四川西部（100°～105°E，26°～32°N）布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵。截至2008年6月，川西台阵已记录远震事件（mb〉5．0，30°≤△≤90°）690个。5．12汶川Ms8．0地震的发生为检验川西台阵观测系统的观测能力和工作状况提供了机会。文中对5．12汶川地震及其强余震序列观测记录进行了初步分析。结果表明：1）已发布的5．12汶川地震及其强余震参数有必要进一步修正，它们的震中位置可能存在8～24kin误差，主震震源深度为19km的估计可能更接近实际情况；2）2008年5月16日理县（Ms 5．9）地震的波场分析表明：该地震面波不发育，它不可能是一个浅源地震，地震动速度波场垂直及水平分量峰值的异常增大与断层密切有关，在不考虑地形地貌、土质条件等因素的情况下，震中距200～250km范围内的地震动速度峰值异常增大可达正常衰减的4倍以上；3）利用接收函数方法对四川盆地和松潘-甘孜地块地壳结构的初步分析表明：四川成都北侧地壳厚度达到46km，四川盆地地壳从西向东逐渐增厚，下地壳显示了较为坚硬的特征，松潘-甘孜地块的地壳结构存在十分复杂的横向变化，汶川地震震源区的地壳厚度达到了52km，深度14～20km范围地壳为复杂的高速结构，其s波平均速度超过4．0km／s，汶川地震应位于这个高速介质区内，其中下地壳为平均s波速度约3．6km／s的低速结构，它提供了其上部地壳横向运动的松弛边界条件。这个观察与地震波场观测给出的地震动速度振幅衰减异常增大吻合。

汶川8.0级地震后龙门山断裂地震波速异常的讨论

通过对2008年四川省汶川8．0级特大地震时天水台记录到的地震波形进行分析，结果发现：龙门山断裂带在汶川特大地震后，天水台记录到的余震出现了3—4秒的地震波速异常，认为与此次特大地震后龙门山断裂带的破碎有关。

汶川M_W7.9地震波在华北地区触发的地震活动

地震的相互作用早已被人们所知，如大地震之后在震中附近地区发生的大量余震活动，然而，近十几年来地震学家认识到：大地震也可以导致几百千米至上千千米外的区域地震活动性的显著增加（如，Hill et al．，1993；Brodsky et al.,2000，Gomberg et al．，2001,2004；Prejean et al.,2004，Freed，2005，Hill and Prejean，2007，Velasco et al.,2008）。由于地震断层破裂导致的静应力衰减较快，至几百千米处已可忽略不计，

汶川地震前后介质和应力应变演化过程——来自地震波速度、b值和GPS的观测结果

主要从汶川地震前后的地震6值变化探讨脆性层应力环境的演化,从GPS形变探讨地表应变的演化,从地震波速度变化探讨发震层介质演化,并进一步探讨应力应变演化和介质演化之间的关系.

汶川8.0级地震前区域地壳运动与变形动态过程

利用GPS等观测资料研究了2008年汶川8.0级地震前的区域地壳运动与构造变形、应变积累,以及大区域地壳运动微动态变化过程,结合同震位移场分布等分析、讨论了汶川地震前近10年区域地壳变形的表象所反映的大震孕震最后阶段的物理过程.结果表明,发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带1999-2004年相对稳定的华南地块无明显的相对运动,2004-2007年有一定程度的相对运动显示,以右旋活动为主,年速率为1. 6mm/a.龙门山断裂带西北侧的巴颜喀拉地块东部为右旋剪切为主兼有推挤的大尺度缓慢变形状态,右旋扭动变形率为2.1±0.2(10^(-8)/a),地壳总体缩短变形率为-0.7±0.1(10^(-8)/a).由GPS基准站资料计算的基线时间序列显示,2005年以来大尺度北东向地壳缩短的相对运动明显增强,青藏块体相对华南地块的北东向运动明显增强.对汶川大地震前应变积累的特殊性等问题进行了初步讨论,分析认为,汶川大地震的发生是四川盆地西缘的龙门山断裂带受到其西侧巴颜喀拉地块推挤导致大尺度、长时期、缓慢的地壳应变积累的结果.在发震前不仅龙门山断裂带为显著闭锁状态,且孕震区域可能存在地壳弹性变形趋于极限后难以发生变形的相持阶段,大尺度地壳运动与动力环境的动态变化对汶川大地震的发生有促进影响.

汶川8.0级地震强震动加速度记录的初步分析

本文对国家强震动台网中心收集的2008年5月12日14时28分04秒汶川8.0级地震中获取的420组三分量加速度记录进行了处理和初步分析。在分析前对原始加速度记录进行整理、转换数据格式、零线校正、录入原数据,形成标准格式的未校正加速度数据;在这次地震中布设在龙门山断裂带及其周围地区有50多个台站获得了大于100 Gal的加速度记录,有46组三分量加速度记录的断层距小于100 km,使中国大陆近断层区域所获得的强震动加速度记录的数量成倍增加。本文依据这批数据对汶川大地震强震动特性进行了初步分析,给出了此次地震断层附近地区的PGA衰减规律,并利用此规律模拟断层附近的加速度峰值,绘制了PGA分布图;给出了汶川地震断层附近的加速度反应谱、上盘效应、速度大脉冲效应等地震动特征,这些特征可作为抗震设计规范修订的依据及灾区重建时参考;最后展望了这批强震动加速度记录的应用前景。

汶川M_S8.0地震地表破裂带及其发震构造

震后应急野外考察表明,2008年5月12日汶川MS8.0地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上同时使北川-映秀断裂和灌县-江油断裂两条倾向NW的叠瓦状逆断层发生地表破裂。其中,沿北川-映秀断裂展布的地表破裂带长约240km,以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主,最大垂直位移6.2m,最大右旋走滑位移4.9m;沿灌县-江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km,最长可达90km,为典型的纯逆断层型地表破裂,最大垂直位移3.5m;另外,在上述两条地表破裂带西部还发育着1条NW向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带,长约6km。这一地表破裂样式是近期发生的特大地震中结构最复杂的一次逆断层型地表破裂,地表破裂的长度也最长。利用已有的石油地震剖面,结合余震分布和地表破裂带特征等资料构建的三维发震构造模型表明,龙门山推覆构造带现今和第四纪时期以地壳缩短为主,斜滑逆冲型地震表明青藏高原中东部的水平运动在华南地块与巴颜喀拉地块之间的龙门山推覆构造带上转化为地壳的缩短和隆升。

四川汶川8.0级地震地表破裂与震害特点

2008年5月12日四川汶川8.0级地震发生在青藏高原东缘的龙门山构造带上。通过野外实地调查与测量发现,汶川8.0级地震的地表破裂发生在龙门山构造带中的北川—映秀断裂之映秀南西—平武南坝石坎子段,彭县—灌县断裂的都江堰向峨—安县桑枣段也同时发生了同震地表破裂。北川—映秀断裂上的地表破裂长约220 km,表现为逆冲–右旋走滑运动特征,最大同震位错在6 m左右,水平与垂直位错量大致相当,与先期的研究成果一致;彭县—灌县断裂上的同震地表破裂长约100 km,表现为右旋–逆冲运动特征,最大垂直位错在2 m左右,水平与垂直位错量之比为1∶1～1∶3。地震地表破裂的空间分布及同震位错特征表明,汶川8.0级地震系北川—映秀断裂的逆冲–右旋运动所导致,并同时牵动了彭县—灌县断裂发生同震地表破裂。地震灾害的特点主要表现为地震波导致的强地面运动破坏、地震地表破裂带直接撕裂、地震导致的次生地质灾害(如崩塌和滑坡等)摧毁或掩埋建(构)筑物和堰塞湖等。根据地震考察资料并参考InSAR和强震仪记录,勾绘的该次地震等震线长轴方向沿龙门山构造带呈N40°～50°E方向延伸,出现了3个XI度的破坏区,具单侧多点瞬间破裂的典型特征,导致了四川北部、甘肃和陕西南部地区灾害较正常地震衰减破坏的显著加重。