2021年青海玛多M_(S)7.4地震前后CO异常变化研究

地震前后气体地球化学信息的研究在地震监测预报中具有较高的应用价值。为研究2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震与CO时空变化之间的关系,在以瓦里关大气观测站地面数据验证大气红外探测仪(AIRS)反演数据可靠性的基础上,提取玛多M_(S)7.4地震前后AIRS反演的CO数据,通过滑动均值法、差值法对玛多地震前后不同尺度的CO浓度数据进行处理和分析。结果表明:利用卫星遥感数据提取CO地球化学信息是可靠的。时间上,玛多M_(S)7.4地震前两个月CO浓度开始波动,出现峰值,地震发生后恢复平静;空间上,震中位置的CO浓度在近地面变化尤其明显,震中及附近区域的CO浓度从3月开始逐渐升高,由离散分布逐渐向震中和发震断裂带聚拢靠近,到4月底达到最大异常18.60×10^(-9),异常高值中心的连线与发震断层江错断裂走向、地表破裂分布一致。排除背景值和季节变化的影响,推断CO浓度异常变化是地震引起的,主要归因于地下气体释放和岩石挤压碰撞产气,气体逸散后在大气圈中发生的一系列化学反应起次要作用。

2021年玛多7.4级地震聊古1井同震响应特征分析

整理了聊古1井流量、水位、水温和水化学离子含量等流体测项在2021年青海玛多7.4级地震中的同震响应变化特征。结合聊古1井的构造背景,分析了同震变化的影响因素,初步探讨了同震变化机理。结果表明:聊古1井流量、水位及水温等流体测项在青海玛多7.4级地震发生后呈阶升型同震变化,井水离子含量也出现较大波动,明显高于背景值。本次青海玛多7.4级地震的流体同震响应特征表明聊古1井对远场地震反映灵敏,具有良好的映震效能。

2021年青海玛多M_(S)7.4地震前电磁异常时空演化特征

1研究背景。地震电磁分析预报方法在近年震情跟踪工作中的作用已日益突出,显示了良好的应用前景;与此同时,通过众多学者总结归纳的指标(中国地震局监测预报司,2020)已作为目前地震电磁异常重要的识别线索和地震预测参考依据。自2015年开始中国地震局电磁分析预报技术管理组组织人员开展了地震电磁分析预报方法指标研制与完善,共研制完善9个方法。

2021年玛多M_(S) 7.4地震前M_(S) 3、M_(S) 4地震空区嵌套异常分析

利用地震活动图像等传统测震学方法,对玛多M_(S)7.4地震前的M_(S)3、M_(S)4地震空区嵌套异常演化过程作进一步梳理分析,并进行了回顾总结,得出如下认识和结论:(1)该地震空区具有孕育强震的能力且出现视应力高值现象,预示着区内有发震危险性;(2)未来主震震中出现在空区嵌套的交界区附近,这一特征对于认识空区嵌套异常、缩小预测发震区域极其重要;(3)回顾玛多地震前空区演化过程,有2次显著地震事件,使跟踪从中长期转为中短期再转为短期,这可为空区跟踪过程中发震紧迫性的判定不断积累经验。

震前重力扰动与背景噪声时空变化特征——以玛多M_(S)7.4与漾濞M_(S)6.4地震为例

2021年5月21—22日,云南漾濞、青海玛多先后发生了M_(S)6.4和M_(S)7.4地震。为检测震前是否存在重力扰动与重力仪背景噪声异常信号,文中基于中国连续重力台网中15台重力仪的秒采样数据,成功提取了震前重力扰动信号,并计算了排列熵(PE)及重力仪在地震频段(200~600s)的背景噪声等级(SNM)。结果表明:1)大地震发生前多数台站在2021年5月15—18日存在1组重力扰动信号,其中沿海台站同时还存在其他2组扰动信号,扰动幅度为±(10~100)μGal,扰动频率集中在0.15~0.25Hz。沿海台站的扰动幅度普遍大于内陆台站,震中距与扰动幅度无明显相关性,沿海台站扰动幅度较大及产生其他2组扰动的原因可能与海浪脉动或局部降雨有关;2)不需要对原始重力序列作任何预处理,PE能够快速检测到数据中的突变信号,PE时间序列中持续显著下降的信号对应震前扰动信号,PE瞬时向下的脉冲信号对应地震波引起的颤动信号;3)多个台站的SNM时变曲线显示,震前2个月(2021年3月初)直至主震发生时背景噪声水平显著升高,SNM的空间分布表明,震前1~2个月,位于青藏高原北缘、巴颜喀拉地块附近台站的背景噪声有明显增大的趋势,震后噪声水平显著降低。综上,我们初步推测:震前的重力扰动可能是由发震断裂慢滑移产生的低频颤动信号,震前背景噪声的增大可能与发震地块的活动性增强有关。

玛多M_(S)7.4地震断层土壤气特征与地表破裂的相关性

2021年5月22日2时4分,青海省果洛藏族自治州玛多县发生M_(S)7.4地震。震后一个月,在对地震地表破裂带的展布和同震位移进行详细勘察后,有针对性地沿地表破裂带不同部位(西段、中西段、中东段、东段)布设了7条800~3000m的跨断裂测线,对土壤气Rn、H_(2)、Hg和CO_(2)进行浓度测量和气体采集,并对采集样品进行了碳同位素和氦同位素分析。测量结果表明,地表各破裂段土壤气浓度的最大值差别较大,破裂带东、西两端的气体浓度较高而中段气体浓度较低,可能与断层不同分段的破裂方式和应力分量不一致有关。土壤气中H_(2)和Hg的浓度特征具有较好的一致性,在地表破裂带内或紧邻处浓度较高。玛多M_(S)7.4地震的发震断层东端出现多条分支,破裂具有复杂性。从土壤气浓度测量结果来看,南支和北支断层的活动都较强,但北支断裂土壤气逸出浓度的曲线形态特征和断层产状不一致,可能与北支断裂地表破裂范围大且存在多条次级断裂有关。^(3)He/^(4)He测定结果表明,研究区土壤气中的稀有气体主要为大气来源,但δ^(13)C测值和CO_(2)/^(3)He计算结果显示玛多地震断层土壤气具有大气组分与地壳组分的混合特征。

丽江台超导重力仪检测的漾濞M_(S)6.4与玛多M_(S)7.4地震同震重力变化

基于丽江台OSG超导重力仪在2021年漾濞M_(S)6.4和玛多M_(S)7.4地震前后的连续观测数据,使用调和分析提取重力残差时间序列与同震重力变化信号,利用球形地球地震位错理论计算2次地震在丽江台引起的同震重力变化。结果表明,漾濞和玛多地震同震重力变化观测值与理论值存在差异,观测值分别约为-4.37 nm/s^(2)和28.57 nm/s^(2),对应的理论值分别为-0.19 nm/s^(2)和0.24 nm/s^(2)。探讨地下水对重力变化的影响,发现其重力效应与地震的理论同震重力变化处于同一量级。对比丽江地区同时段GPS观测的30 s采样数据与超导重力观测数据,发现2次地震前后的同震位移突变幅度远小于重力变化幅度,表明超导重力仪受到地震脉冲信号的影响,导致其重力变化观测值在2个地震发生期间显著增强。

2021年玛多M_(S)7.4地震的PI热点特征回溯性预测研究

应用图像信息(PI)方法研究2021年玛多M_(S)7.4地震前后的热点特征变化。以8 a预测窗长、0.8°×0.8°网格尺度为主要参数,获取2009—2028年逐年滑动的预测窗热点分布图像。结果显示:(1)在2009—2020年的5个连续回溯性预测窗口中,玛多地震的震中所在网格及其摩尔邻近网格持续存在密集热点,对发震地点指示作用较强。(2) 2014—2028年,多数预测窗口内玛多地震震中或摩尔邻近网格出现过PI热点;在最后3个连续预测窗口内(2019—2026年、2020—2027年、2021—2028年),震中附近出现密集深色热点且呈逐渐收缩的趋势,对发震紧迫性具有一定的指示意义。(3)综合2009年以来的热点演化图像可知,巴颜喀拉地块、柴达木地块、祁连地块和羌塘地块内都出现过热点,出现在巴颜喀拉地块与柴达木地块交界玛多县附近的热点频次高、颜色深、覆盖面较大,表明青藏块体内部巴颜喀拉地块中北缘地震活动性较强、相对发震风险较高。

嘉峪关气氡浓度异常与2021年玛多M_(S)7.4地震关系分析

嘉峪关气氡浓度在多年上升的背景下,于2017年出现了转折异常变化,但祁连山地震带内一直没有发生与异常幅度和持续时间相匹配的地震,直到2021年5月22日,在距离嘉峪关气氡测点570 km的玛多发生M_(S)7.4地震。为了判断嘉峪关气氡浓度异常与玛多地震的关系,结合震例,从异常信度、震前异常特征、震后异常变化及地质构造背景等方面对其进行深入分析。结果发现:嘉峪关气氡浓度的异常特征与地震所处的构造有关,发生在祁连山地震带内的地震,气氡浓度异常表现为1年或半年尺度的年畸变,发生在该地震带以外远距离的地震,气氡浓度异常表现为多年的趋势性变化;玛多地震发生后,嘉峪关气氡浓度下降速率减缓之后转折,呈恢复状态;嘉峪关气氡测点与玛多地震都位于青藏高原东北部,具有相同的动力背景且在构造上具有关联性。综合分析认为嘉峪关气氡多年趋势异常与玛多M_(S)7.4地震有关,研究对建立可靠的异常指标体系、提高地震预测水平具有重要意义。

2021年青海玛多MS7.4地震前大武台地电场优势方位角异常特征分析

为了深入了解2021年5月22日青海省玛多M_(S)7.4地震前是否存在地震电信号,本文利用地电场优势方位角方法对大武地电场的原始资料进行了分析,获得了玛多地震前震中附近场地的岩体裂隙结构变化特征,并结合本次地震震中500 km范围内八个地电场台站的岩体裂隙结构变化和该台记录到的以往震例中大武台地电场优势方位角异常变化与中强地震之间的关系进行了综合分析。结果显示:大武台新旧两套地电场数据的地电场优势方位角在震前11个月出现了显著的同步偏转现象,其中大武旧台在震前两个月优势方位角再次出现大幅度上升,异常特征主要表现为优势方位角出现同步快速偏转,最大偏转达到45°—90°;处于同一次级地块的甘孜台、玛曲台与大武台出现准同步异常现象,而其它次级地块上的台站均无异常出现,表明异常响应受到区域构造的影响。再结合大武台地电场使用该方法分析的以往震例表明:大武台的地电场优势方位角异常在中强地震前具有较好的中短期指示意义。

2021年青海玛多7.4级地震的江苏流体井水位同震响应特征

分析了2021年青海玛多7.4级地震引起的江苏流体井网水位的同震响应特征以及水位同震上升区与4.0级以上地震活动的关系。结果表明:青海玛多7.4级地震后,江苏流体井网水位出现了较大范围的同震响应,水位同震变化形态主要表现为振荡、阶升和阶降。2008年以来,4次7.0级以上大地震引起的江苏流体井网水位同震响应特征与地震活动的关系表明:水位同震响应上升区可能是区域应力集中的一种体现,它对中长期尺度中强地震的发生地点具有一定的指示意义。

青海玛多7.4级地震发震断裂继承性及新生性探讨

2021年5月22日青海省果洛州玛多县发生7.4级强烈地震,地表破裂发育,裂缝具断续分布特征,破裂带走向自中西段的NWW到东段转为EW,最终转为NEE向。然而,目前学术界对发震断裂有不同认识,区域地质资料显示,玛多—甘德断裂、昆仑山口—江措断裂均走向NW,倾向NE,但玛多7.4级地震地表破裂在空间位置上与玛多—甘德断裂,昆仑山口—江措断裂均不甚吻合,且地震震源机制解揭示发震断裂南倾,也与昆仑山口—江措的倾向相反,地表破裂表明发震断裂应属一条走向近EW、倾向南的未出露隐伏断裂。为进一步揭示玛多大地发震断裂特征及活动机制,在野外地质调查基础上,采用LiDAR扫描、InSAR解译、地质力学分析和数值模拟方法进行深入研究。结果表明,NW向断裂(玛多—甘德断裂、昆仑山口—江措断裂)在NEE—SWW向区域应力场作用下,在左旋错动过程中于瓶颈处受阻,在江措断裂北部产生应力集中带,东段因瓶颈部位受阻,产生近EW向的新生性地表破裂,出现鱼尾式地表破裂现象,发震断裂不是玛多—甘德断裂或昆仑山口—江措断裂,而是一条走向NNW,斜切昆仑山口—江措断裂小角度相交的隐伏断层。发震断裂走向上继承了既有断裂展布,研究成果为进一步活动断裂防震设计提出了新的借鉴。

玛多M_(S)7.4级地震引起的甘肃地区水位、水温同震响应特征分析

2021年5月22日青海玛多发生M_(s)7.4级地震,甘肃地区地下流体台站记录到丰富的同震响应现象,尤其水位、水温观测资料出现了不同程度的同震响应。收集对本次地震有响应的甘肃地区7口水位和1口水温观测井水位资料,通过分析地震时这些井数字化水位资料的同震变化特征和响应能力,得到井水位、水温响应特征。分析结果发现,其中4口井水位的同震响应特征有较一致的变化规律,且以突升型变化为主;有2口井水位出现了突降型同震响应现象;1口水位出现了脉冲型同震响应。水温观测只有1口井记录到同震响应,且记录的水温响应变化周期较大,恢复时间也较慢。由此可见,水位测项的响应变化明显强于水温测项的响应;水体热流换过程导致水温同震响应变化延迟;井水温同震响应变化因素更多造成响应机理更复杂;构造环境与水文地质对井水位同震响应具有重要的影响。

2015年12月7日塔吉克斯坦M_(S)7.4地震对远场小震活动的动态应力触发

采用离散波数法计算2015年12月7日塔吉克斯坦M_(S)7.4地震远场产生的库仑破裂应力变化,并结合β统计值检验方法,分析该地震对远场区域地震活动的应力触发作用。结果表明,①塔吉克斯坦M_(S)7.4地震在新疆库车、巴楚和喀什-乌恰地区的远场接收点产生动态应力变化为正,变化峰值分别为1.31 MPa、0.14 MPa和0.5 MPa,对库车和喀什-乌恰地区小震活动具有动态触发作用,与此相关,β统计值结果显示,塔吉克斯坦M_(S)7.4地震后库车地区地震活动性发生了较明显的改变,这与库车地区接收点库仑应力变化大小一致。②塔吉克斯坦M_(S)7.4地震在2016年11月25日阿克陶M_(S)6.7地震震中位置造成的最大动态库仑应力变化为1.0 MPa,表明阿克陶M_(S)6.7地震可能受到了塔吉克斯坦M_(S)7.4地震的应力触发作用,动态触发作用更为明显。

2021年5月22日玛多M_(S) 7.4地震周边地区岩石圈磁场变化及地震前后异常特征分析

利用2018—2021年连续4年流动地磁数据,分析了2021年5月22日玛多M_(S) 7.4地震前后周边区域岩石圈磁场部分要素变化特征,结果显示,震前1—3年岩石圈磁场水平矢量在震中100 km范围内出现了幅值减小、方向转向或无规律变化的弱变化现象,震中位于磁倾角、总强度、垂直分量的梯度带;震前1—2年,水平矢量的弱变化的特征更明显,弱变化区域更靠近震中,震中在磁倾角、总强度、垂直分量的“0”变线周围20km范围内;在震前2—3年,震中周边200km范围内,岩石圈磁场水平矢量方向与断层走向有较高的一致性;震后,水平矢量的弱变化现象消失。震前两期至震后一期结果显示,震中位置与磁偏角、磁倾角、总强度、垂直分量“0”变线的距离经历了“远—近—远”的过程,说明玛多震中地下应力的变化与上述要素“0”变线的分布关系密切,这些要素可以作为震磁异常的佐证。

青海玛多“5·22”M_(S)7.4级地震的同震地表破裂特征、成因及意义

2021年5月22日2时4分在青海省果洛藏族州玛多县境内发生M_(S)7.4级地震,此次玛多M_(S)7.4级地震是2008年汶川M_(S)8.0级大地震之后中国震级最大的一次地震,及时查明其同震地表破裂展布及特征,对于正确认识发震构造和区域防震减灾具有重要意义。根据震后现场调查,结合高分辨率卫星遥感图像的解译分析、余震数据和典型地震地表破裂的无人机低空摄影测量等结果,初步获得了此次地震6处典型地震地表破裂的特征。结果发现:此次玛多地震的地表破裂主要沿已知的东昆仑断裂带的南侧分支断裂昆仑山口-江错断裂的东南段分布,分析表明其中的江错断裂应是此次地震的发震断层;同震破裂的西段总体走向275°~300°,主要表现为挤压鼓包和雁列式张裂隙的斜列组合,其中江错贡麻段至江多村段出现了明显的1.4~0.8 m的垂直位移,指示该段可能具有较明显的正断层成分;中部黄河乡段主要由一系列呈左阶斜列的北西向P剪切裂缝和右阶雁行排列的北东向张裂隙构成,走滑位移较小;而东段地表破裂出现了多个分支,其中北支昌马河段主要由一系列雁行排列的张裂隙组成,总体走向为260°,与断裂西段的走向明显不同;地震造成的最大左旋位移出现在西段的错尔加拉破裂段,约2.8 m,指示此次地震地表破裂带的走滑位移主要呈从西向东的单侧扩展-衰减特征。考虑到此次玛多地震出现在东昆仑主干断裂南侧的巴颜喀拉地块内部,表明该地块内部具有发生7级以上大地震的能力,因此,巴颜喀拉地块内部强震活动的孕震条件和机理应该是未来需要进一步关注的科学问题。

滇西南1976年龙陵M_(S)7.3、M_(S)7.4双强震触发滑坡遥感解译及其构造意义

深入研究中国滇西南地区发育的龙陵-澜沧新生地震构造带对于合理划分活动地块边界及未来开展强震危险性评价工作具有重要意义。使用高分辨率卫星影像对已发生的双强震震例开展回溯研究是一种可行的技术手段。文中对震前、震后高分辨率Keyhole卫星影像进行遥感解译,结合野外验证和前人研究结果,获得了1976年M_(S)7.3、M_(S)7.4龙陵双强震触发滑坡较为完整的数据库。结果显示:1)共解译滑坡14448个,总面积为17.2km^(2),70.9%的滑坡分布在花岗岩质的岩体风化层中,单体滑坡面积集中在数百至1000m^(2)区间,多为表层风化层内的浅层滑坡,滑动距离较小;2)同震滑坡密集区与高烈度区不匹配,其空间分布显示破裂区规模约为30km,且均位于活动断裂的一侧,表明其发震构造并非为龙陵-瑞丽断裂或畹町断裂。滇西南地区共轭强震破裂可能局限了单次强震的空间规模,因此在确认未来强震危险区时应重点关注NE向与NW向构造的交会部位。

基于InSAR技术监测2021年青海玛多M_(w) 7.4级地震同震形变场与断层滑动

2021年5月22日青海省玛多县发生M_(w) 7.4级地震。为研究玛多M_(w) 7.4级地震的同震形变、滑动分布及同震引起的静态库仑应力变化和影响,选取Sentinel-1 A/B升、降轨SAR卫星影像数据,采用D-InSAR技术获取玛多M_(w) 7.4级地震同震形变场;基于梯度下降法(SDM),联合GPS和InSAR同震形变数据,共同约束反演同震滑动分布。结果表明:玛多M_(w) 7.4级地震影响范围广,产生了长约170 km的地表破裂;地震造成地表雷达视线向最大形变量约为1.2 m,隆升和沉降最大相对位移量约为2.2 m;发震断层整体走向约283°,滑动角约21°,倾角约77°;断层错动以左旋走滑为主,主要集中在地下12 km深度以内,联合GPS和InSAR数据反演的同震最大滑动量约为3.76 m,同震错动破裂到地表,反演的矩震级为M_(w) 7.42。结合同震引起的静态库仑应力结果和地震周围余震的空间分布特征认为:大部分余震发生在断层附近,并在东、西侧库仑应力增加区有少量余震发生;断层东侧和西侧存在一定的库仑应力积累,可能存在较高的地震危险性。

青海省玛多县“5·22 M s7.4地震”地表破裂与次生灾害发育特征

2021年5月22日2时04分在青海省果洛藏族自治州玛多县发生7.4级地震,为了查明此次地震产生的地表破裂和伴生次生灾害发育特征,调查组采用遥感解译和实地调查方式对地震影响区进行了调查。调查结果显示,在玛多-甘德断裂和昆仑山口-江错断裂之间形成了一条宽约75 km、长约230 km的活动断裂带,地表新发现地裂缝653条、砂土液化和喷砂冒水点1237个、地震鼓包97个、塌陷坑2个。地表破裂总体呈北西—南东向展布,自西向东出现马尾状分支的现象,东段与玛多-甘德断裂带以一定角度斜交,地裂缝整体走向与昆仑山口-江错断裂走向高度一致。地震地表破裂发育特征显示,此次玛多M s7.4级地震的发震断裂为昆仑山口-江错断裂,断面整体南倾,性质为左行走滑。此次大地震的发生是在印度板块向青藏高原挤压背景下,巴颜喀拉地块强烈向东挤出构造作用导致其北部走滑断裂发生左旋运动的结果。调查结果为地方政府关于灾区地震灾害损失评估及灾后重建提供了第一手基础资料。

2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震深部环境及发震构造模式

2021年5月22日2时4分,青海省果洛藏族自治州玛多县发生M_(S)7.4地震,截至5月27日,已记录余震2700多次.本次地震震源深度17 km,震中坐标为34.59°N,98.34°E,位于巴颜喀拉块体北边界东昆仑断裂带以南70 km左右,结合震中位置、余震分布、卫星影像解译及活动断裂分布,初步判断发震断裂为东昆仑断裂带南部的玛多—甘德断裂带.本文展示了沿玛多地震震中西北20 km,长约280 km的北东向大地电磁探测结果,揭示主震震源及余震主体位于中下地壳高导与上部高阻体交界部位;对比巴颜喀拉块体东、北边界的不同震例的大地电磁探测结果,发现区域尺度上巴颜喀拉块体及其边界断裂带发生的中强地震震源多位于块体边界显著电性边界带附近.东昆仑断裂玛曲段三条电磁剖面揭示出与本次玛多地震相似的深部构造背景,由于古地震、历史地震资料揭示出玛曲—玛沁段最后一次地震事件的离逝时间已经超出或接近其复发周期,因此后续需重点关注玛曲—玛沁段的地震活动性及危险性.综合分析巴颜喀拉块体地质、地貌及深部电性结构特征,我们认为,玛多—甘德断裂带与巴颜喀拉块体内部其他北西向左旋走滑断裂,控制了诸如1947年达日M_(S)7.7地震、2021年玛多M_(S)7.4地震的发生,活动速率相对较低,强震复发间隔相对偏长;走滑速率更高的东昆仑、甘孜—玉树—鲜水河等边界断裂带,控制着边界断裂带内如2001年昆仑山口8.1级地震、2011年玉树7.1级地震等大震、强震的发生,地震复发间隔短;两种不同规模、不同运动速率的断裂体系协同运动,共同调节着青藏高原不同块体的形变,变形过程更为弥散连续,明显有别于中国大陆内部如塔里木、柴达木、鄂尔多斯、扬子等更为刚性的块体.巴颜喀拉块体内部沿龙日坝断裂、五道梁—长沙贡玛断裂等地区仍存在一定的地震空区,建议后续加强地震地质、深部孕震环境等研究工作.本文大地电磁探测结果表明,巴颜喀拉块体北边界带中下地壳高导层厚度明显小于东部地区,我们推测龙日坝断裂西北侧阿坝次级块体内构造变形以左旋走滑的水平向运动为主,中下地壳增厚有限,但龙日坝断裂东南至龙门山构造带之间龙门山次级块体内,中下地壳的缩短增厚幅度明显偏大,表明西北侧的水平走滑运动不断被龙日坝断裂东南地区的构造缩短增厚所吸收,控制着龙门山断裂带及邻区的构造变形与强震(如松潘、汶川、九寨沟地震等),同时驱动着青藏高原东缘晚新生代以来的快速侵蚀剥露及地貌演化进程.