2010年玉树M_(S)7.1地震前兆异常演化特征

青藏高原构造活动强烈,晚中新世以来青藏高原东北缘迅速抬升,地形变化、地质构造和地下结构均异常复杂,区内分布不少大型深断裂带,是研究高原变形机制和演化过程的理想实验室(周民都等,2000;袁道阳,2003;沈旭章,2013)。2010年4月14日青海省玉树发生7.1级地震,震区位于青藏高原巴颜喀拉与羌塘2个次级块体边界附近,通过对震中周边地球物理场观测震前异常资料的回顾性梳理与分析,总结异常时空演化特征,为后续前兆异常的综合分析提供思路。

从震例总结角度分析玉树7.1级地震前地震活动性异常特征

利用1970年以来青海省完成的震例总结工作结果,对震例中明确提出的地震活动性异常进行了统计,结合玉树7.1级地震前出现的空区、前震等异常进行了分析。结果显示玉树地震前提出的多震级档空区异常是震例中有较高映震能力的指标。2010年4月14日玉树的4.7级地震被认为是当日7.1级地震的前震,这在以往震例中是少有的,也进一步说明震例总结和典型震例的深入研究对推动地震预报的发展具有重要的作用。

2010年青海玉树M_s 7.1地震近断层地面运动估计

2010年4月14日在我国青海省玉树藏族自治州发生了M_s 7.1级地震.地震给当地群众的生命财产带来巨大损失,其中最严重的破坏发生在震中东南的玉树县城.我们利用反演远场地震波形得到的震源破裂模型和Crust2.0提供的当地的地壳模型,计算了近断层地面运动(速度场和位移场),再现了地震发生时当地的地面运动图像.根据这个图像,震源的单侧破裂过程导致了明显的多普勒效应.地震波自震中向四周扩散开去,但沿着断层向东南方向传播的地震波的幅度更大、波峰更密.玉树县城恰好位于地面静态位移较大的区域,也位于较强烈的位移波和速度波穿越的地带.与实际的地面运动相比,虽然我们的计算还不够精确,但无容置疑,破裂过程导致的多普勒效应是玉树县城遭受严重破坏的主要原因.

青海玉树M_S7.1地震两个典型地点的地表破裂特征

2010年4月14日在青海省玉树县发生了MS7.1地震,形成了长达65km的地表破裂带,甘达村西D1、果庆益荣松多D2是地表破裂带上破裂特征具代表性的2个地点。这2个地点的同震地表破裂特征调查结果显示:1)破裂沿先存的断裂晚第四纪活动遗迹展布,在甘达村西主要表现为张剪切破裂呈雁列状展布,在不连续的岩桥区分布了挤压鼓包,地表破裂带主要集中在古地震坳槽中,通过测量一个错断的围墙得到该点的位错量为1.4m;2)在果庆益荣松多,山前坡积物中展布的破裂带由斜列距约30m的次级破裂右阶斜列组成,而次级破裂则由一系列斜列距3～5m的单条破裂右阶斜列组成,单条破裂主要表现为挤压鼓包-张裂缝相间排列与裂缝带等2种破裂样式,在河谷中则表现为挤压垄脊和陷落塘,实测栅栏位错量为1.3m;3)破裂整体为左旋走滑性质,未见明显垂直错动分量,破裂样式为典型的走滑破裂特征,地表破裂带沿先存断错地貌分布,反映晚第四纪活动的甘孜-玉树断裂是此次地震的发震断裂,该断裂大震活动具有原地重复发生的特点。

玉树M_S7.1级地震部分余震重新定位及发震构造分析

综合利用玉树震区应急流动台站观测数据和青海地震台网固定台站观测数据,依据最新的人工地震宽角反射/折射剖面的速度模型,采用Hypo2000地震定位法,对2010年4月18日至4月29日期间玉树震区发生的部分余震进行了重新定位.重新定位后,震源位置的水平和垂直方向平均误差分别为1.35km和4.68km,走时残差为0.49s.震源深度分布范围为1.48～19.85km,平均震源深度为10.28km.定位研究结果表明:玉树地震余震沿北西-南东向的甘孜—玉树断裂带的北支,即玉树—隆宝断裂分布,长约97km.余震分布特征在主震(微观震中)两侧存在差异,可能反映了两侧构造特征存在差异.截止到4月29日,主震东南仍是应力的主要释放区域,余震强度大且活动密集的区域位于主震东南距主震约5km、横向范围约20km.主震破裂区的大部分应力在主震过程中得以释放,主震时应力未释放的区域成为主要的余震分布区.余震的连续发生可能已造成主震破裂区相互连通,且破裂范围向西北方向扩展.玉树主震及余震的发震构造为甘孜—玉树断裂的北支,即玉树—隆宝断裂段,断层性质为北东倾向的高角度左旋走滑断层.发震断层的倾角和宽度在帮洞两侧有所不同,帮洞以东发震断层宽度约为12km,倾角约为83°;而帮洞以西发震断层宽度约为6.5km,断层倾角约减缓为63°.

2010年玉树7.1级地震震源区横波分裂的变化特征

本文对2010年玉树M_s7.1级地震序列的横波分裂的时空变化现象进行了研究.通过在横波窗内S波质点运动图的分析,从位于甘孜—玉树断裂带台站的地震记录中提取了S波分裂的快波偏振方向和快慢波之间的时间延迟.断裂带上3个台站的S波分裂的结果显示了NEE向快波偏振方向,与区域内最大主压应力方向基本一致.观测到了快、慢波到时延迟的趋势性变化,空间上,位于震源区甘孜—玉树断裂带的北支断裂上L6304和YUS台的到时延迟大于位于南支断裂上的L6303的结果,同时YUS台的到时延迟又大于L6304台的;时间上,YUS台的到时延迟在主震后迅速增大,持续一段时间后又减小.横波分裂现象主要由台站下方岩层中随应力分布排列的微裂隙控制,本文结果揭示了主震和余震过程中区域应力场的变化,玉树地震主震区的应力在主震后得到了释放,地壳应力向东南转移,导致了YUS台的到时延迟大于L6304台的;玉树地震的发震断裂是甘孜—玉树断裂的北支断裂,而南支断裂对其影响较小;YUS台附近的地壳应力在主震后得到了增强,随着余震活动导致的应力释放,后期应力减小.

青海玉树7.1级地震震害特点分析及启示

根据2010年4月14日玉树7.1级地震震害现场调查资料,对其震害特点进行了全面的分析总结,阐述了震区环境及其地质构造背景,对断层效应及场地效应等也进行了分析,并归纳总结了防震减灾的经验与启示。

基于GPS观测研究2010年青海玉树MS7.1地震震后地壳形变特征及其机制

2010年4月14日青海玉树MS7.1地震发生在青藏高原东南部甘孜—玉树地震带,在震后7～10天内,我们快速建立了由15个GPS测站组成的跨地震破裂带观测剖面,包括1个连续站,3个半连续站和11个流动站,对所有站进行了240多天的观测,获取了该次地震的震后形变时空特征.采用欧拉矢量和位错模型解算了背景速度场,并从GPS观测的形变场中扣除该分量.采用分层黏弹性位错模型计算余震引起的地表形变,结果表明余震对部分测站的位移造成不可忽视的影响.采用对数模型拟合位移时间序列,表明特征衰减时间为6.7±1.2天.利用最速下降法反演震后余滑时空分布,反演结果表明震后断层活动以左旋滑动为主,断层南盘具有少量的抬升.在空间分布上,余滑主要位于同震破裂区的两侧,西北侧的余滑几乎达到地表,而东南区的余滑基本在同震破裂区的下方,余滑最大的区域位于结古镇东南下方10～20km的深度范围.随着震后离逝时间的增加,2个余滑区在空间上保持不变,余滑区的面积逐渐扩大.余滑的矩释放为（1.5～5.1）×10^18 Nm,相当于1个MW6.1～6.4地震释放的能量.分层岩石圈黏弹性模型计算的地壳孔隙弹性反弹形变与地表观测值相差较大,不能解释观测到的震后变形.采用麦克斯维尔流变体模型计算下地壳和上地幔松弛引起的地表形变,显示出其对地表形变的贡献较小.GPS观测得到的震后形变所具有的快速衰减特征,以及余滑模型能够较好地拟合GPS地表形变,表明2010年玉树MS7.1地震后早期阶段的地壳形变主要是由余滑机制决定的.

玉树Ms7.1地震前地电场异常变化特征分析

对玉树地震周围台站电场资料,在消除来自空间的各种辐射和各种高频突变干扰后,利用电场矢量方位角和振幅的时间序列与空间动态演化特征,讨论了玉树地震前电场异常变化特征,研究结果表明:玉树地震前4～35天成都、天水、拉萨、汉王、都兰、甘孜6个台站都出现了异常,而且异常出现的时间同步性较好,震前的7±3天之内有5个台站同步出现突变异常,异常幅度范围在15～400 mV/km。时间和空间特征异常在震前已出现,反映了异常来自震源区。

1738年青海玉树地震考证及其与2010年玉树7.1级地震关系探讨

2010年4月14日在青海玉树发生的Ms7.1级地震造成了严重的人员伤亡和重大的财产损失.根据现场考察结果,本次地震形成了长约51 km的地震地表破裂带,性质为左旋走滑,最大水平位错约1.8 m,其发震断裂为甘孜玉树断裂的玉树段.在此之前,于1738年12月23日前在玉树附近还发生过另外一次大地震,造成全户伤亡无存或不堪成户的达56户,被伤157户.现行地震目录将其震级确定为6(1/2)级.本文通过对地震史料的考证研究,结合历史地震形变带特征分析,认为本次地震的震级可达7(1/2)级左右,发震断裂为甘孜玉树断裂的玉树段和当江段的组合破裂,而2010年玉树7.1级地震仅是其中的玉树段再次破裂的结果,因此,其西侧的当江段具有再次破裂活动的较大危险性.

2010年青海玉树M_S7.1地震灾害的综合特征

根据3次赴青海玉树MS7.1地震灾害现场进行的考察和调查,结合对当地自然环境和人文与社会经济条件的分析,从地震致灾成害、应急救援和恢复重建等多种角度,总结分析了玉树7.1级地震灾害在正反两个方面的一些整体特点。致使灾情严重和加大救援与重建难度的特点是:地震震中与居民点间的叠加效应和灾害分布的构造控制效应明显,灾害严重,灾区广大,重灾区集中;环境恶劣,高寒缺氧,救灾难度大;建筑物抗震能力低,破坏严重;生命线系统单薄而脆弱,生命线震害的连带影响大;城镇人口建筑密集,缺乏避难场地;民众受教育水平低,语言不通,交流困难,防震减灾知识匮乏,影响救灾效率。利于减轻灾害影响和利于应急救援与恢复重建的特点主要是:民众自有帐篷多且游牧民族习惯于帐篷生活,便于安置,并能很快适应;宗教氛围浓郁,当地僧侣和寺院在抗震救灾阶段发挥了重要作用,在恢复重建过程中,宗教信仰在精神层面的影响将更加持久、深远。初步归纳总结了减轻青藏高原地区地震灾害的部分经验与启示。

影响地震救灾效率的因素分析——以汶川8.0级地震和玉树7.1级地震为例

从地震报告死亡人数与震后时间关系的角度来定义救灾效率;研究了近20年发生在世界各地的震级大、伤亡严重、破坏性极大的34个地震。采用多元素分析法,探讨了地震救灾效率与死亡人数、地震震级、烈度、人均GDP、人口密度以及最大救灾效率发生的时刻等之间的关系。研究发现:死亡人数是影响救灾效率的最主要的因素,随着死亡人数的增加,救灾效率会越低;震级以及最大救灾效率发生时刻与救灾效率之间也存在显著的负相关;而震区的经济水平和人口密度对救灾效率的影响并不显著。比较了2008年汶川8.0级地震和2010年玉树7.1级地震,发现玉树地震的人均救灾效率较汶川地震有大幅度提升。

玉树7.1级地震余震重新定位及其时空分布特征研究

采用双差地震定位法对2010-04-14—12-31日发生的玉树地震余震进行了重新定位。结果表明:余震分布区随时间发生转移,与应力增长区变化有关。余震分布呈现空间非均匀性,隆宝两侧的余震在密集程度、分布带宽度以及震源深度上均存在差异。玉树地震余震主要发震构造为倾向北东、倾角近乎直立的甘孜-玉树断裂带北支。隆宝西北的高密度余震群不仅与玉树-隆宝断裂有关,更主要是与近垂直于玉树-隆宝断裂的北东向"软弱面"有关。

2010年4月14日玉树M_S7.1地震对余震的触发研究

研究了2010年4月14日青海玉树7.1级地震产生的静态库仑破裂应力变化对余震及区域地震活动空间分布的影响。在考虑震源区附近区域构造应力场的基础上,由震源区构造应力和主震破裂产生的应力叠加,计算得到最容易破裂的余震断层面,进而计算玉树主震在上述余震断层面上产生的库仑破裂静态应力变化。结果表明,库仑应力变化图像与余震分布较为吻合,说明玉树主震对大部分余震有触发作用。利用相同方法计算了玉树主震对周边更大范围内地震的应力触发影响,发现大部分区域地震活动空间分布与库仑应力变化图像基本一致,中小地震大多发生在正向触发区域,但量值较小。对余震断层面与主震完全一致的情形进行了同样的计算,与前述方法计算结果的对比显示,考虑区域应力场的计算方式所得库仑破裂应力变化图像,能够更好地与余震及区域中小地震空间分布图像相吻合。

青海玉树7.1级地震房屋建筑震害调查和分析

2010年4月14日青海玉树7.1级地震灾害严重,给当地居民造成了巨大的损失。房屋破坏是造成人员伤亡和巨大财产损失的主要因素,通过现场调查给出房屋建筑震害情况,分析了房屋建筑的震害特征,提出了地震灾区恢复重建建议。

2010年青海玉树7.1级地震的前震识别及短临预报可能性研究

2010年4月14日青海玉树发生了7.1级地震,在震前2小时发生了一次4.7级前震。分析表明,玉树7.1级地震前一些主要的地震活动异常多有显示,例如空区、条带、增强和平静等,且与7级大震震例比较,这些前兆地震活动图像的演变具有类似的过程。跟踪这些图像及其演变有可能识别前震。最后评估了该识别方法的可信度。

2010年玉树7.1级地震序列时空演化特征及早期趋势判断

本文利用青海地震台网获得的观测资料对玉树地震序列的时空演化特征进行分析和研究,结果认为Mc选取ML1.1能较好的刻画玉树地震序列的时空特征,其地震序列在时间上呈现三个密集和衰减阶段,在空间上具有分段集中分布的特征,并主要分布在主震震中的西北端、主震震中附近和主震震中东南端。采用类比、b值和h值等探讨了早期趋势判定问题。

玉树7.1级地震断层地表破裂带应急科考

玉树7.1级地震断层同震地表破裂带由3条主破裂左阶组成,总体走向300°～320°,隆宝镇上见有约2km长的雁列式张裂缝,北侧主破裂长约16km,中间主破裂长约9km,南侧主破裂长约7km,总长约34km。各主破裂均由一系列支破裂雁列组成,支破裂表现为一系列挤压鼓包与张裂缝相间排列或雁列式张裂缝,最南端禅古寺表现为垂直位错。破裂为左旋走滑性质,最大走滑位移量位于北侧主破裂上,约1.8m。

玉树Ms7.1级地震甘达村段构造地球化学特征

为探究地震对断层带气体逸出的影响和震后气体地球化学特征随时间的变化,以及地震动力学特征,利用土壤气地球化学方法,于2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震断层甘达村段测量地表破裂特征和震后断层气氡和汞浓度,发现断层带土壤的气氡和汞浓度的平均值分别为9246 Bq/m3和4.2 ng/m3。破裂带中Rn浓度变化幅度大,而Hg的浓度变化较小。断层主滑面附近Rn浓度相对降低,为地表破裂后断层气逃逸所致。泉水气氡观测发现,震前氡浓度增高,表明地震断层活动性增强。因此巴颜喀拉地块向东不均匀挤压,使深部气体沿地震断裂逃逸至地表,这也是造成断层带气氡、汞浓度的增高的原因。

2010年青海玉树M_s7.1地震序列ETAS模型参数及其变化特征研究

采用时间序列的"传染型余震序列"(ETAS)模型和最大似然法对2010年4月14日青海玉树M_S7.1地震序列的参数进行了估计。为考察其结果的稳定性,设定不同的截止震级和不同的拟合截止时间分别进行序列参数估算。选用截止震级M_C=M_L1.5对玉树M_S7.1地震序列整体的参数进行拟合,计算获得α=0.948 2,p=1.059 6和b=0.817 3。与中国大陆M>7.0地震序列的平均序列参数相比较表明,玉树M_S7.1地震序列表现为触发次级余震的能力较弱,序列衰减速率较快。研究表明,截止震级M_C对α、k和p值有一定的影响。随截止震级逐渐增大,参数k值逐渐减小,α值总体上有增加的趋势,而对p值的影响较小。在地震序列的早期阶段,ETAS模型参数中的p值和α值在震后14天内随时间的变化幅度较为明显,其后各参数变化相对平稳。