云南漾濞M_(S)6.4级地震土木结构房屋震害分析

通过对云南漾濞M_(S)6.4级地震影响区范围内房屋震害调查发现,区域内土木结构房屋破坏较其他结构严重,主要分为“穿斗式”和“墙抬梁式”两种类型,两者在地震中的破坏虽有相同,但也各有特点。文章从两种类型土木结构房屋破坏比较明显的主体架构、屋顶、墙体和地基部位进行震害特点分析,结合调查情况发现造成房屋受损严重的主要原因为房屋自身结构缺陷抗震性能差、地震频发加重房屋震害、地形条件造成不均匀沉降。

2021年5月21日M_(S)6.4漾濞地震GNSS同震变形场及其约束反演的破裂滑动分布

2021年5月21日云南大理州漾濞县发生了M_(S)6.4强震.地震未产生明显的地表破裂,但前震-主震-余震大致呈线状展布于维西—乔后—巍山断裂的西南侧.我们基于覆盖震中区域的高密度连续GNSS观测台阵,观测获得了震区周围50 km范围的高精度、高密度三维同震形变场.结果显示:地震破裂为明显的右旋走滑兼拉张;地表形变场呈现出走滑断裂前端压缩隆升、尾端拉张下沉的典型变形模式;GNSS观测到最大水平位移和垂直下沉分别达46 mm(漾濞县淮安村周围)和-44 mm(漾濞县秀岭林场周围);发震断裂的地表错动从漾濞淮安村GNSS观测站和秀岭林场GNSS观测站之间的狭小地带穿过.在此基础上,我们以前震和主震精定位结果为约束,推测发震断层面走向135°、倾向SW、倾角80°,进而通过弹性半空间断裂位错模型,对发震断层面的同震滑动分布进行了反演.初步反演结果表明:同震滑动主要集中分布在3~12 km深度范围内,矩震级为M_(W)6.04,滑动量分布与前震序列呈现较好的空间一致性.

2021年5月21日云南漾濞M_(S)6.4地震震区地壳结构特征与孕震背景

本文基于“中国地震科学台阵探测——南北地震带南段”密集布设的流动地震台阵和川滇区域数字测震台网等共计634个台站所记录的观测资料,先采用地震体波层析成像(TOMO3D)方法反演获得川滇区域的地壳速度结构特征,在此基础上,重点剖析云南漾濞M_(S)6.4地震震区及周边的三维P波速度结构;再采用三维视密度反演方法,获得漾濞震区壳内视密度的横向变化特征,最后综合分析漾濞M_(S)6.4地震震区地壳结构特征与地震活动关系、深部孕震背景等科学问题.研究结果表明:漾濞震区P波速度结构与视密度展布特征在深度和分区特征上均具有较好的联系和可比性,震区三维速度结构和视密度反演结果均表现出明显的横向不均匀分布特征,漾濞M_(S)6.4地震位于高低异常值的过渡带附近,震区南、北两侧速度结构和视密度分布特征各异,综合说明了震区地壳物质存在显著的横向差异.漾濞M_(S)6.4地震序列集中分布在主震的SE侧,并沿着NW-SE向呈条带状与维西—乔后断裂近似平行展布,长约20 km,主震震源深度为8.6 km,序列震源深度优势分布层位在5~15 km,漾濞M_(S)6.4地震序列处于高低速异常过渡带附近,震区壳内介质结构的非均匀分布是控制漾濞地震及其序列展布形态的深部构造因素.我们的研究结果还揭示了漾濞M_(S)6.4地震震区北侧洱源附近存在地壳尺度的低速、低密度异常这一最显著特征,该结果与该部位地表温泉较发育、大地热流值显著偏高等地热分布高度一致,这些均暗示着漾濞地震机制除了与青藏高原东缘深部物质SE向逃逸有关外,可能还与来自上地幔的热异常和深部过程密切相关.

2021年漾濞M_(S)6.4级地震前兆异常分析

对2021年5月21日漾濞6.4级地震的前兆资料进行分析,认为漾濞6.4级地震之前滇西地区的地下流体、形变以及背景噪声都出现了不同程度的异常,尤其滇西北地区的水温水位在震前表现出明显的短临特征。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震异常跟踪分析

对云南漾濞M_(S)6.4地震前出现的前震序列、地震学、定点形变和流体观测异常进行系统梳理和回顾,结果表明:前震序列较为复杂,能找到一些地震学的异常特征,但难以通过这些特征对震后趋势进行正确判断;定点形变观测异常出现时间早、异常幅度大,可为震级预测提供依据;流体观测异常出现时间短、异常相对集中,为时间预测提供了更好的支撑;形变和流体异常与亚失稳后期阶段具有较为相似的时空特征,可能与亚失稳过程有关。前震序列的判断结合区域地震危险性,可能是提高判断准确性更好的方法,合理利用地震孕育不同阶段的异常特征,是做好综合预测需要提倡的方法。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震序列发震构造及其与2013年洱源、2017年漾濞地震的异同

2021年5月21日云南漾濞发生M_(S)6.4地震.为深入了解该地震的发震断层及发震构造特征,探讨其与2013年洱源与2017年漾濞地震发震构造及背景的异同,本文基于中国地震台网中心的观测报告,使用双差方法对漾濞地震序列进行重定位,并从全球矩心矩张量(GCMT)和美国地质调查局(USGS)搜集了9个震源机制解计算了震源区构造应力场,初步得到如下结论:(1)2021年漾濞地震序列呈NW-SE向展布且SE端余震数量多于NW端,余震区地壳应力不均匀释放,致使5.0级及以上地震周边余震稀少;4个5.0级及以上地震初始破裂深度大于矩心深度,推测发震断层是从断裂底部向浅部破裂.(2)发震断裂是维西—乔后—巍山断裂西南侧的未知断裂F2、F3,其走向NW-SE、倾向SW、倾角近垂直,具有右旋走滑特征.其中F2贯穿整个地震序列,长约30 km,F3主要发育在中南段,长约11 km,两条发震断层相交于地震丛集中间位置.(3)震源区构造应力场是走滑的应力机制,呈SSE向(174.57°)低倾伏角(18.79°)挤压,及SWW向(-93.65°)近水平(5.21°)拉张状态.震源区的发震构造受川滇块体与滇南块体形成的右旋走滑边界控制.(4)这3个地震均发生在川滇块体右旋走滑西南边界形成的走滑应力机制作用背景下.2013年洱源地震可能更多的受控于局部构造的垂向差异运动;2017年漾濞地震仅受到川滇块体西南边界的右旋走滑作用;2021年漾濞地震则主要受控于川滇块体西南边界的右旋走滑运动,还存在少量局部构造垂向差异运动作用.

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震预警处理结果分析

2021年5月21日云南漾濞发生M_(S)6.4地震,云南地震预警处理系统对观测数据进行了有效处理并产出预警信息。首先分析了观测记录的走时—震中距关系以及不同类型台站的信噪比,说明该系统震相拾取正确,确保了震中位置和发震时刻测定的高准确度;鉴于此次地震预警震级整体偏小,对比了不同类型台站的震级偏差,其中一般台震级偏差最小、测震台次之、基准台第三、基本台最大。云南地震预警处理系统在2021年5月接入基准台和基本台后,对于漾濞地震的震中位置和发震时刻测定的准确性和稳定性均有提高,震级偏差变化不明显,仍然整体偏小。这说明了云南地震预警处理系统台站布局合理,系统具备一定的预警能力,但震级算法还有待改进。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震震源区断层系统的几何复杂性

地震精定位及震源机制反演能够提供发震构造信息,特别在地表无明显断层迹线的震源区,可有效揭示隐伏断裂的深部几何结构。文中采用双差定位方法对2021年5月18日—6月4日期间云南区域台网记录到的漾濞M_(S)6.4地震序列进行精定位,得到主震前4d和主震后14d共3233次地震事件的空间位置,并计算了漾濞震源区的b值;进一步利用云南和四川区域台网记录的波形数据,采用近震全波形反演方法得到了包括主震在内10个4.0级以上地震的全矩张量解,并反演得到震源区构造应力场。地震定位结果显示,前震序列和余震序列在时空分布上存在明显差异:前震主要在NW-SE方向呈条带状分布,且震中位置存在往返迁移现象;余震主要在NW和NE 2个方向分布,呈不对称共轭断层分布形态,在NW向地震带南端存在多组不同走向的余震分布,暗示震源区介质及断层几何结构的复杂性。b值随时间变化的结果显示,主震前b值已有上升趋势,表明震前震源区应力积累已开始逐步得到释放,可能和本次地震为前震-主震-余震的序列类型有关;而主震发生后b值的变化幅度较大,可能反映余震活动较为剧烈,应力释放变化较大。震源机制结果显示地震以走滑型为主,正断分量其次,并包含显著的非双力偶成分,可能表明震源区NW及NE向断裂交错分布,地震破裂并非简单地沿断层平面滑动。综合上述结果以及近SN向挤压、EW向拉张的应力场环境,我们认为漾濞M_(S)6.4地震序列的发震构造为位于宝山地块内部一条NW向的高倾角右旋走滑断裂,可能是与维西-乔后-巍山断裂平行的次级断裂,并且该断裂在南段包含多条NE向分支断裂。文中结果表明漾濞震源区断层系统几何结构的复杂性控制了地震序列时空分布范围及震源破裂的多样性。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震序列重定位及发震构造探讨

利用云南地震台网提供的地震编目快报观测报告和地震事件波形数据,采用联合波形互相关分析的双差地震定位方法,对2021年5月21日云南漾濞M_(S)6.4地震前3天至震后2天期间发生的地震事件进行了重定位,并基于两种不同的区域速度模型,采用CAP方法反演了序列中3次M_(S)≥5.0地震的震源机制解和矩心深度。结果表明:双差重定位获得了漾濞地震序列中1012次地震的精确位置,水平和垂直方向的定位误差分别为1.1 km和3.0 km。3次M_(S)≥5.0地震的震源机制解和深度均有所不同,初步分析认为这可能是由断裂深浅部的结构、形态差异或地震破裂后震源区附近的应力调整或流体运移导致的断层成核破裂变化所致。综合地震重定位、震源机制解反演及区域活动构造资料,初步分析认为漾濞M_(S)6.4地震的发震破裂面走向约为140°,倾角约为80°,滑动角约为-160°,发震断层可能为维西—乔后断裂中段的一条或多条次级断裂,且具有右旋走滑特征。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震烈度与震害特征

基于应急阶段现场调查、强震动观测,结合震区地质构造、震源机制解、地震序列空间分布等,评定了2021年云南漾濞M_(S)6.4地震的烈度分布。通过对各类震害现象的系统收集和综合分析,归纳了本次地震震害的基本特征并对震害原因进行了初步分析。对照云南地区其他同等级别地震烈度与震害,总结了现场调查得到的初步认识。本次地震形成了呈不规则椭圆状的Ⅷ度、Ⅶ度和Ⅵ度3个等级的烈度区,且长轴均为NNW方向,与震中附近的维西—乔后断裂走向一致,也与强震动观测记录、地震序列空间分布及震源机制解相吻合。此次地震灾害与云南同等级别地震相比明显偏轻,其原因主要是主震前持续多日、不断升级的前震活动警示作用,以及各级党委政府采取了及时有效的动员和疏散避险措施;震区的土木结构房屋震害严重,应科学规划城乡建设布局,逐步减少土木结构房屋存量,提高综合防灾减灾能力;各级政府应高度重视、加大帮扶地震中房屋遭到严重破坏的山区农村居民,避免因灾返贫的情况发生。

漾濞6.4级地震前后震源机制一致性时空演化特征

利用CAP方法反演2021年漾濞6.4级地震震源机制,并基于云南地区2015~2022年M≥3.0地震震源机制解结果,采用叠加应力场反演方法反演漾濞6.4级地震前后不同时段的应力张量方差空间分布特征;采用云南地区2013~2022年M≥3.0地震震源机制解结果分析震源区附近震源机制一致性参数的时序变化特征。结果表明:漾濞6.4级地震性质为右旋走滑型,矩震级M_(W)6.03,矩心深度5.8 km,节面Ⅰ走向39°、倾角75°,滑动角-16°;节面Ⅱ走向133°、倾角75°、滑动角-164°。应力张量方差空间演化特征显示,漾濞6.4级地震震源区附近应力张量方差经历了一个低值-显著升高-震前下降形成新低值-震后显著升高的变化过程。应力张量方差时间演化特征显示,漾濞6.4级地震震源区附近应力张量方差在地震前1~2 a达到最高值,后持续下降,下降至最低值后发生转折并趋势回升,整体呈正“V”字型,地震发生在正“V”字型转折后趋势回升阶段。应力张量方差的时空演化特征具有一致性。

2021年5月21日云南漾濞M_(S)6.4地震序列的时空演化

"亚失稳"研究试验区滇西北短周期测震台网测得的2021年5月21日云南漾濞6.4级地震序列显示,主震发生前约3d内在破裂区北西段依次出现相邻区域的前震时空丛集;后续临震时段(主震前约1h)的前震从破裂区中心开始对称地向两端快速扩展,随后爆发主震。不同时段的前震空间分布显示了地震进入短临阶段后断层不同部位破裂的时空迁移及快速扩展,扩展速度由前震丛集过程的约5km/d提高至临震时段的约96km/d;主震震中位于前震丛集的边缘、最终破裂区的北西端,主震后余震向SE迁移,约0.5h后扩展至整个破裂带,最终破裂带长度> 20km,显示了本次地震的单向传播特征;该台网建立以来,漾濞地区的小地震活动显示本区域近3a时段内b值平稳(为0.9~1.1),6.4级主震前b值异常持续下降至0.6以下,反映了漾濞地震前存在显著的应力增加过程。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震仪器地震烈度与宏观地震烈度对比分析

利用云南省强震动及地震预警台网获得的漾濞M_(S)6.4地震地震动记录数据,根据《中国地震烈度表》的仪器烈度计算方法,得到各台站的仪器地震烈度。对比分析了漾濞M_(S)6.4地震的仪器烈度图与宏观烈度图的异同,发现二者最高烈度相同、等震线长轴走向相似,但各烈度区面积与形状不相同;对比分析了仪器烈度与调查点的评估烈度的吻合性,发现二者完全吻合的比例为81.25%,偏差±1度的比例为93.75%,说明仪器地震烈度在一定程度上能客观反映实际的震害情况。

漾濞M_(S)6.4地震中土木结构房屋抗震加固效果研究

对漾濞6.4级地震灾区开展土木结构房屋加固情况与破坏形式调查。从云南相近震级地震破坏情况的对比、加固与未加固房屋的对比、强震动记录、与烈度衰减关系对比等方面进一步分析,认为抗震加固能减轻土木结构建筑的破坏。甚至可降低其宏观烈度1~2度,对抗震加固的防震减灾效果进行评估;就抗震加固工作及烈度评估工作提出建议。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震序列特征及强余震判定

利用云南地震台网观测资料,对2021年漾濞M_(S)6.4地震序列的时空演化特征进行分析,结果表明:漾濞地震序列的空间展布可分为4段,且余震活动衰减非常迅速。通过分析历史地震序列类型、h值、等待时间法、累计频次曲线、初动方向等,判断漾濞M_(S)6.4地震序列为前震-主震-余震型。利用云南地区6级地震最大余震发震时间统计和震级差分布特征分析,认为漾濞M_(S)6.4地震最大余震已经发生。最后讨论了漾濞地震序列4级余震偏多的现象及可能的原因。

基于倾斜摄影的2021年云南漾濞M_(S)6.4地震典型震害调查分析

倾斜摄影建立的高分辨率三维模型,能够呈现建筑物立体视觉效果,便于对建筑物结构、墙体、门窗等详细破坏情况进行分析,弥补了传统遥感影像只能获取建筑物顶部信息的局限。2021年5月21日漾濞M_(S)6.4地震发生后,利用多旋翼无人机、采用倾斜摄影的方式拍摄了Ⅷ度区的苍山西镇花椒园村背阴坡小组建筑物多个角度影像,建模生成高分辨率三维模型,并对破坏最严重的某户民居的破坏情况和原因进行了分析,认为造成破坏加重的不利因素有:山体的放大效应、边坡的放大效应、多次地震震害叠加效应以及建筑墙体自身缺陷。

2021年漾濞M_(S)6.4地震前后的地磁场变化

漾濞M_(S)6.4地震发生后,在震中周边100km内的地磁重复测点开展了原位观测工作。结合地震前60d内的观测数据,使用丽江地磁台连续观测资料,消除了地磁场的日变化和长期变化成分,获得了地震前后的区域地磁场变化。实测结果表明,震中S侧区域地磁场以负变化为主,震中N侧区域地磁场以正变化为主,距离震中20km测点处的地磁场变化量为-2.82nT,在距离震中100km处未观测到明显的、高于误差水平的磁场变化。进一步利用均匀的断层滑动模型计算了漾濞地震的压磁效应,当选择较大的岩石磁性参数时(应力敏感系数为5×10^(-3)MPa^(-1)),距离震中最近测点的压磁场为-0.3nT。动电效应的计算结果表明,若不存在较大的电导率(0.1S/m)和较高的孔隙压力变化(10MPa),由孔隙流体流动产生的磁场变化将比实测的地磁变化小1个量级。因此,压磁效应和动电效应仅能定量解释部分地磁场变化,还有其他震磁效应影响了地磁场的变化。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震房屋震害与烈度评定

根据云南省漾濞县M_(S)6.4地震现场调查资料,详细阐述了本次地震的烈度分布和房屋震害,计算给出各烈度区各类房屋结构的平均震害指数,并与《中国地震烈度表》和2014年云南鲁甸6.5级、景谷6.6级地震进行了对比分析。结果表明:(1)漾濞地震灾区土木结构和框架结构房屋的震害现象较为明显,砖混结构房屋震害较轻,而砖木结构房屋因数量较少,没有调查到太多的震害现象;(2)各烈度区各类房屋平均震害指数与烈度对应关系良好,表明本次地震烈度评定结果符合国家标准和云南地区地震烈度分布规律;(3)对比分析云南省两次震级相近地震的各类房屋平均震害指数,发现本次地震房屋震害整体偏轻。

云南漾濞M_(S)6.4地震强震动特征和震害分析

2021年5月21日云南省大理白族自治州漾濞县发生M_(S)6.4地震,中国国家强震动观测台网在此次地震中获得了一批高质量的强震动加速度记录。文中对该地震的29组强震动加速度记录进行处理,绘制了3个方向的地震动峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)空间分布图;将观测的地震动PGA、加速度反应谱值(SA)与国内常用的地震动衰减关系计算值进行了对比;分析了观测地震动的幅值、时频特征,并将近场台站记录的反应谱与中国建筑抗震设计规范谱进行了对比分析;同时,结合现场震害调查分析了极震区结构震害较轻的主要原因。结果表明,漾濞M_(S)6.4地震水平向地震动PGA和PGV的最大值都位于震中附近,地震动沿NNW向衰减最慢;漾濞地震中土层场地的实际观测值与中国常用的中国西部、川藏区水平向基岩地震动衰减关系的计算值吻合较好,而基岩场地的观测值则小于常用衰减关系计算值。距离震中最近的漾濞台(53YBX)水平向加速度记录的能量主要集中在0.07~0.13s周期,加速度反应谱在T<0.14s时显著高于中国建筑抗震设计规范的罕遇地震动设计谱,反应谱卓越周期为0.1s。震中附近主要建筑物为自振周期0.1s的1层老旧穿斗木构架结构和2~3层砖混、框架结构。上述地震动特征分析很好地解释了此次地震破坏最严重的是1层的老旧穿斗木构架结构,而2~3层的砖混、框架结构几乎没有破坏或破坏很轻的震害现象。

基于空间插值方法的2021年云南漾濞M_(S)6.4地震仪器地震烈度影响场分析

基于2021年云南漾濞M_(S)6.4主震预警台网地震动数据,使用多种空间插值方法探讨获得最优仪器地震烈度影响场,并与宏观地震烈度调查结果进行对比分析。结果表明:基于指数模型变异函数的普通克里金插值法获得的仪器地震烈度影响场与宏观地震烈度具有较好的一致性,能够反映实际地震烈度空间总体影响场范围及特征;除了两者因概念和属性不同而造成的影响场差异之外,台站分布、场地条件、空间插值方法、前震和余震震害叠加等因素也是导致本次地震影响场差异的主要原因。