临潭-宕昌断裂新活动特征与岷县漳县MS6.6地震关系研究

2013年7月22日7时45分,在甘肃省定西市岷县和漳县交界(34.5°N,104.2°E)发生了一次M_s6.6地震,震源深度20 km。截至7月29日8时,甘肃岷县、漳县M_s6.6地震共记录到余震1 034次,其中3.0级以上余震9次,包括5.0~5.9级1次,4.0~4.9级1次,3.0~3.9级7次。其中最大余震为发生在7月22日9时12分的M_s5.6地震。地震造成95人死亡,1 366人受伤。震区地处青藏高原与西秦岭陇南山地接壤区,黄土覆盖较厚,地形起伏较大,山坡陡峭,沟壑纵横,地震引发了黄土滑坡、崩塌和塌陷等次生灾害。另外,震区经济发展较为落后,房屋结构差,土木结构房屋所占比例较高,抗震性能差,是这破坏较重的主要原因。受灾范围涉及定西市、白银市、天水市、陇南市、甘南藏族自治州和临夏回族自治州等6个市(州)13个县,面积约1万多km^2。甘肃天水、兰州、陇南、白银,陕西的宝鸡、汉中、成阳、西安及四川成都、绵阳等地都有震感。地震发生后,中国地震局迅速组织地震现场考察队赶赴灾区,进行震情监测、烈度评定、震害损失评估和科学考察等工作,并于7月24日14时发布了甘肃岷县漳县6.6级地震烈度图。本次地震宏观震中位于岷县梅川镇永光、永星村和禾驮乡的拉路村一带,极震区烈度为Ⅷ度。烈度长轴走向为北西向,与区域构造线相一致。本文归纳总结了岷县、漳县M_s6.6地震的基本参数、烈度分布、震害特征和发震构造背景等基本特征。本次地震发生在青藏高原东缘的甘东南地区,该区是南北地震带与昆仑山—秦岭断裂带等活动构造交汇部分部位,也是北西西向的东昆仑断裂与西秦岭北缘断裂之间的构造转换区。地震发生在靠近临潭—宕昌断裂一侧。通过野外地质调查,发现通过极震区有一条断层,即禾驮乡断层为活动断层,为晚更新世活动断层。包括滑坡、地裂缝、地震陷坑和喷沙冒水等地表破坏现象沿断层成带状分布。在震源机制解方面,且震源机制解也与该断层相吻合。中国地震局地球物理研究所给出节面Ⅱ走向为320°,与禾驮乡断层相一致。中国地震局地质研究所给出的是301.3°,也基本与其吻合。两个单位所给出的滑动面倾向为51°和57.3°,皆为向北东倾,与禾驮乡断层倾向也相一致。另外发现安家山滑坡长约310 m,宽约30~35 m,沿断层谷地呈长舌形向北西做水平滑动,滑动面上擦痕侧俯角为12°~23°,主滑动面走向与断层走向相一致。说明禾驮乡断层为此次地震的发震断层,该断层属于区域上临潭—宕昌断裂的次级断层,该断裂历史上在本区内曾发生过3次6级以上强震,近期又发生过2003年11月13日岷县5.2级地震和2004年9月7日岷县—卓尼5.0级地震。此次地震是临潭—宕昌断裂进一步活动的结果。

甘肃岷县漳县M_s6.6地震前的地电阻率变化

应用富氏滑动、归一化变化月速率等方法处理了2013年7月22日甘肃岷县漳县Ms6.6地震震中400km范围内9个地电阻率观测台2002—2013年的观测资料,研究了本次地震前的地电阻率变化。结果显示,尽管震中周围的地电阻率台站存在环境干扰等影响,但在本次地震前地电阻率异常变化仍然很明显,表现出震前以下降为主、大幅度异常的特点。最后初步讨论了本次地震前地电阻率异常变化的可能成因。

2013年甘肃岷县漳县M_s6.6地震前地壳形变特征研究

基于2013年岷县漳县M6.6地震震源区及其邻区1999年以来的GPS观测资料,通过应变率动态特征分析、多期次GPS剖面分析和基线变形速率的分析讨论了地震的震前变形特征。GPS速度场和块体应变率表明,汶川地震的发生导致了柴达木地块运动与变形状态发生明显调整,但由于西秦岭北缘等深大断裂的存在,岷-秦地块对其响应不明显;GPS连续应变率显示,在汶川地震引起的区域地壳变形调整过程中岷县漳县地震震源区附近的应变积累速率有减缓的迹象;GPS剖面显示,平行于岷县漳县主破裂带的运动分量对汶川地震响应显著,汶川震后表现为剪切变形速率的增强,而垂直于主破裂带的运动分量则对汶川地震响应不明显;震中周边GPS基线变形速率表明,基线伸缩变化率总体呈现NW向拉张、NE向压缩状态,且拉张量明显小于压缩量。上述地壳变形动态特征表明西秦岭北缘断裂及其附近地区的应变积累水平和断层闭锁程度可能处于较高水平,在岷县漳县地震前该区表现出局部"硬化"迹象。

岷县漳县M_s6.6地震前平凉台地电场变化

应用2013年甘肃岷县漳县M_s6.6地震前263天及震后9天的平凉台观测数据研究了该台地电场在时间域、频率域内的变化,得到:(1)在岷县漳县M_s6.6地震以及在2013年四川芦山M_s7.0地震前平凉台地电场观测记录了显著的自然电场变化,在近距离的岷县漳县地震前自然电场变化更显著,异常变化的持续时间长;(2)平凉台地电场最大熵功率谱密度在4月20日四川芦山地震前发生连续增大的现象,并持续到甘肃岷县漳县地震后。最后讨论了本次地震地电场极低频成分异常变化的机理。

2013年岷县—漳县M_S6.6地震前水氡浓度的临界慢化现象研究

基于临界慢化理论,以2013年7月22日甘肃岷县—漳县M_S6.6地震前南北构造带及邻区水氡浓度观测资料为例,逐一计算了表征临界慢化现象的自相关系数和方差。研究结果表明,2013年岷县—漳县M_S6.6地震前,10个台点水氡浓度资料表现出较明显的临界慢化现象,且出现慢化现象的观测点空间分布具有一定丛集性,慢化持续时间呈现出由南向北迁移的特征。综合分析认为,临界慢化方法可以有效识别水氡资料蕴含的慢化信息,这些早期异常信号对判定前兆异常所处阶段以及深入理解前兆资料变化的物理内涵具有重要的科学意义。

岷县漳县M_S6.6地震前区域形变场的特征

利用1999—2007、2009—2011年的流动GNSS观测资料和2010.5年以来的连续GNSS观测资料与处理结果,分析了2013年7月岷县漳县MS6.6地震区域水平形变场及其变化。获得的结果显示:①岷县漳县MS6.6地震发生在地壳运动的转折区域内,该区域运动量级较小、水平形变也相对较弱;②发震区带1999—2007年最大主应变为正负应变的过渡带,2009—2011年最小主应变也为正负应变的过渡带,1999—2007年则相对较大;③发震区带最大剪切应变相对较小,同时也是旋剪形变左、右旋的转化区;④连续站的结果显示该地震是在几乎纯逆冲构造活动背景下发生的,同震形变较小,其范围在距震中数十公里的半径内;⑤震前未发现GNSS观测结果中存在短临异常,但存在着趋势性形变亏损异常等。

岷县漳县6.6级地震后申都乡地窖宏观异常现象及其机理探讨

2013年7月22日甘肃岷县漳县M_s6.6地震后岷县申都乡某地窖出现冒白色烟雾的宏观异常现象。本文通过土壤气Rn、Hg现场检测和采样后气相色谱检测、生物显微镜观察结果,探讨了气体来源、赋存和运移机理以及异常形成的物理化学机制。认为该点具有灵敏的断层活动响应,可作为今后开展断层活动及未来甘东南地震趋势预测判定的断层土壤气监测点进行长期监测。

黄土覆盖山地对岷县、漳县M_s6.6地震余震动力响应的影响

2013年7月22日岷县、漳县Ms6.6地震发生后,我们立刻在极震区架设三台K2强震动记录仪器,以了解地震对黄土覆盖山地的影响,截至8月11日共获取地震记录172个(516条),M_L≥3.0的地震48个,最大震级M_L4.4,最大加速度值65.9 gal。我们从永星台阵的强余震观测资料中,选取震级较大的余震记录进行分析,经过初步处理,分别读取各个台站的地表最大加速度值,由于观测地区的黄土覆盖层较薄,土质松软,永星村台、永星小学台这两个台的加速度记录,不能与大竜村台的记录直接比较,我们将观测记录进行傅里叶分析,统计其优势频率,展示部分典型记录的傅里叶谱发现,黄土对高频成分的吸收作用不可忽视,最大加速度值随震中距的增大而衰减迅速。在近场情况下,地表最大加速度对震中距十分敏感,所以无法直接对比不同地形对于地表加速度的影响,分析结果表明:大竜村台优势频率为5.2 Hz;永星村台优势频率为4.1 Hz;永星小学台优势频率为5.3 Hz,注意到位于山脚下的大竜村测点为基岩,加速度记录的优势频率自然较高,而位于山顶的永星村是黄土地基,但是此地的加速度记录的优势频率明显高于山腰记录,几乎与基岩台基的优势频率相当。宏观调查也表明:低频率、高烈度对于房屋的破坏力更大M_L3.8地震观测表明,地表加速度值随震中距的增大而迅速衰减,距离最近的大竜村台(基岩台址)获取的加速度记录北南向最大,另外两个分向的加速度记录也大于较远的两个流动台的记录。基岩台北南向比垂直向要大,和这次地震的震源机制(逆冲兼走滑)相关。地形影响依然存在,本次观测台阵中,位于山顶的永星村观测记录的傅里叶谱,明显高于山腰的记录,地表最大加速度值也稍高于山腰观测,由于地形相差不够大,规律性也不太明显,本次观测结果和以往在孤立山峰的观测情况略有不同,一是记录地震的震级偏小,而观测距离又偏近,震中距的影响可能超过地形因素的影响程度,所以其原因更加复杂,有待进一步研究。

岷县漳县M_S6.6地震前武都、天水钻孔应变异常变化分析

2013年7月22日岷县漳县Ms6．6地震前2～3月内，武都、天水应变资料出现了不同程度的异常变化，其中两台的NW道异常都非常显著，与2003年、2004年2次岷县地震前武都应变出现的异常很相似，都有β1、β2、γ1三阶段前兆异常特征。