基于震源机制解的断层三维动画自动生成——以九寨沟7.0级、精河6.6级地震为例

基于震源机制解的断层三维动画自动生成系统以地震应急实际需求为导向,根据震源机制解提供的断层走向、倾角和滑动角,通过对断层模型进行三维建模,建立断层控制点的运动方程,利用动画自动生成技术,生成发震断层的三维演示动画。利用该系统制作了九寨沟7.0级、精河6.6级地震的三维运动动画。该系统自动产出的断层三维动画,可在地震应急期间为抗震救灾指挥部展示直观的断层运动过程,并且结合余震分布等信息可为震后趋势的判定提供科学依据,同时,可借助微博、微信等新媒体为社会公众提供更好的服务。

2017年8月9日精河6.6级地震烈度分布与房屋震害特征分析

通过对2017年8月9日精河6.6级地震灾区内共计355个调查点的实地调查,确定了此次地震的烈度分布。灾区最高烈度为Ⅷ度(8度),灾区面积15623km2,灾区总人口487696人,其中,受灾人口133695人,地震共造成36人受伤;对各烈度区内不同结构类型房屋的震害现象进行了整理,分析了不同结构类型房屋的抗震能力与震害原因,结果显示,土木结构房屋倒塌及屋檐塌落是导致人员受伤的主要原因;砖木结构房屋缺乏抗震设施,破坏形式多样;砖混结构房屋在高烈度区破坏较重;框架结构房屋主体完好但填充墙普遍出现破坏。安居富民房屋抗震性能良好。

新疆精河6.6级地震前精河水平摆异常特征分析

以精河水平摆观测数据为研究对象,通过定量剔除温度对观测数据的影响,提取观测数据的异常特征。然后结合2017-08-09新疆精河6.6级地震的发震构造、震源机制、台站位置等,对精河水平摆的震前异常进行深入探讨。NS分量自2016-06起持续N倾,EW分量自2016-09起快速E倾,2016-12-17其E倾速率再次加快,幅度达0.48″的两项异常为精河6.6级地震前应力积累所致。

新疆精河6.6级地震周边地区密度构造、均衡异常以及岩石圈挠曲机理

依据EIGEN-6C4重力模型和ETOPO1高程模型数据,围绕新疆精河6.6级地震展开岩石圈均衡与挠曲机理研究,得到如下结论:(1)震中附近的布格与自由空气重力异常分别为-221和-92mGal(10^-5 m·s^-2),震中位于重力异常高梯度带上;(2)震中周边地区地壳厚度约为50km,密度结构总体变化平缓,东西方向地壳厚度变化较小,但自南向北地壳厚度逐渐变薄,精河6.6级地震初始破裂发生在上中地壳分界面附近;(3)震中附近岩石圈承载的垂向构造应力为20MPa左右,震中位于岩石圈垂向构造应力极大值附近的高梯度带上;(4)地震周边地区岩石圈有效弹性厚度最优解为26km,加载比最优解为F1=1,F2=F3=0,表明该区域岩石圈相对坚硬,且导致岩石圈变形的初始加载全部来自地表.

新疆精河6.6级地震前温泉水平摆异常特征分析

2017年8月9日新疆精河发生6.6级地震,本文以温泉台水平摆观测数据为研究对象,首先研究温度、水位对其影响,结果表明,水平摆NS向倾斜量滞后气温约114天,它们之间的相关系数为-0.620195;EW向倾斜量滞后气温44天,相关系数为0.8449978;NS向倾斜量滞后水位约17天,相关系数为-0.6886279。然后,利用回归分析,选取适当的回归模型剔除温度、水位对温泉台水平摆观测数据的影响。最后,对回归残差序列进行分析。研究认为,精河6.6级地震前温泉台水平摆倾斜量的异常特征为:(1)NS分量自2015年10月29日之后的年变畸变,精河地震发生后,于2017年8月11日转向N倾,异常结束;(2)EW向倾斜量自2016年5月13日起出现持续E倾变化,截至地震发生时E倾幅度达0.88″。

2017年8月9日新疆精河6.6级地震的震源区域地壳结构和发震断裂几何特征分析

使用中国地震台网观测报告,选取2017年8月9日新疆精河6.6级地震余震序列的震相数据,应用双差层析成像方法获得震源区域三维地壳速度结构和地震重新定位结果。层析成像结果显示余震序列发生在高低速过渡区,震源区域存在低速层,P波和S波速度在震源区域东南侧低,西北侧高。基于地震重新定位结果,结合高斯牛顿法和模拟退火算法拟合发震断层,分析断层的几何特征,推测发震构造为走向近东西,倾角向南的逆冲断层。

2017-08-09精河6.6级地震序列视应力特征研究

利用新疆区域数字化观测资料计算2017-08-09精河6.6级地震序列的视应力值,讨论主震视应力与震源机制解类型及余震视应力、拐角频率和震级的关系。结果表明:1)精河6.6级地震主震视应力大小与震源机制解无相关性,主震视应力值高于余震视应力值,余震视应力和震级存在对数正相关关系,拐角频率与震级存在一定的负相关关系;2)主震后7 h内视应力处于整个序列的高值阶段,且发生了多次强余震,这可能是受到震后应力调整的影响;3)天山中段6级地震序列中均存在强余震前视应力值高值现象,强余震发生后视应力值恢复到低值水平。

2017年精河6.6级地震余震序列重新定位和发震构造

采用双差定位方法,利用中国地震台网的数据对2017年8月9日精河6.6级地震的余震序列进行了重新定位。截至2017年8月14日16时,共获得209个余震的重新定位结果。结果显示,余震主要呈近EW向或NWW向分布,余震区长约50km,宽约17km。余震分布在主震的西侧,推断此次地震单侧破裂。余震震源深度为1~25km,其中,震级较大余震深度为8~17km。精河地震序列的余震活动随时间呈起伏状衰减,震后2天内比较活跃,此后出现较快衰减。随时间推移,余震区呈现中西部衰减慢、东部衰减快的特点。此次地震震中距2011年精河5.0级地震震中21km,相比2011年精河地震,其震源更深,震级更大,但震源机制解相近,均为逆冲型。结合区域构造背景分析认为,库松木契克山前断裂为此次地震发震构造的可能性较大。

2017年精河6.6级地震异常变化数据跟踪分析

利用数据跟踪分析信息库,提取2017年8月9日精河6.6级地震前3个月,距震中500 km范围内的观测数据跟踪分析记录,对与地震相关的不明原因事件进行分析讨论。结果表明:精河地震发生前,温泉地震台水平摆、精河地震台水平摆、博乐32井水位出现不明原因的疑似前兆异常变化,地震结束后逐渐恢复正常。巴仑台地震台分量应变在此次地震前也出现不明原因变化,但地震结束后异常持续变化,需后续重点跟踪分析。

2017年8月9日精河6.6级地震灾害损失及灾后恢复重建经费评估

2017年8月9日新疆精河发生6.6级地震,地震造成36人受伤,各类房屋建筑、公共服务设施、基础设施等遭受不同程度的破坏。通过实地抽样调查,按照国家标准的原则和方法,评估出此次地震造成的直接经济损失为429964万元,灾后恢复重建经费约需538461万元。

2017年8月9日精河6.6级地震前LURR异常时空演化特征

基于加卸载响应比理论,对2017年8月9日新疆精河6.6级地震前加卸载响应比时空演化特征和异常区的孕震积分时程曲线进行分析。结果表明,在精河6.6级地震前,研究区出现了明显的加卸载响应比高值异常区域,异常区呈现环状特征;而且,异常区域随时间逐渐向震源附近迁移,异常演化过程中异常区域内部和周围发生了6次5级以上地震,其中,2次6级地震发生在异常高值减弱过程中,异常峰值到发震的时间分别为11、22个月,大于以往研究的理论发震时间,这可能是受构造应力区域性特征影响的缘故。

基于帕金森矢量的2017年精河6.6级地震震中估计

以2017年新疆精河6.6级地震为例,通过收集震中周围不同方位、不同距离地磁台站的连续波形数据,基于帕金森矢量方法及其改进方法,计算每个台站在不同频段的帕金森矢量方位角异常,并分别将同一频段多个台站的异常结果叠加,提取和分析地震前震中周围台站地磁的短周期变化异常特征。结果表明,震前震中周围地磁异常时、空特征明显,均显示短临异常,通过异常综合叠加分析可以较好地估计震中方位。该研究结果对短临地震预报及防震减灾等工作具有一定的参考意义。

新疆精河2017年6.6级地震对2018年5.4级地震的应力影响分析

基于2017-08-09新疆精河6.6级地震同震破裂位错模型和区域地壳速度结构,利用粘弹性模型计算其地表位移、同震及震后应力场扰动变化,分析其对2018-10-16精河5.4级地震的应力触发关系。结果表明,精河6.6级地震造成的同震位移主要为地表垂向位移,最大位移量为84 mm,地表水平位移最大位移量为25 mm;地震引起发震断裂及其与博阿断裂交会区、库松木楔克断裂东段及分支断裂、喀什河断裂东段库仑应力增加,这些断裂靠近精河6.6级地震震中部分库仑应力增加超过10 kPa,但5~10 a尺度内的应力扰动基本为弹性响应,并未随时间显著变化。精河6.6级地震造成的精河5.4级地震震中位置同震库仑应力变化显著低于10 kPa的触发阈值,两者不存在同震或震后应力触发关系。

基于GPS的精河M_S6.6地震前地壳变形动态特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,获得精河6.6级地震前震中附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率,并结合区域构造背景分析该区域变形动态特征。结果表明:震前震中附近区域速度场速率逐渐增大,发震断裂两盘构造运动速率不均,震中附近区域GPS测点的速率和运动方向存在差异,反应了地壳应变能量积累。震中区域主压应变率变化反映出应力调整过程,沿断层走向的张压转换的形变高梯度带、最大剪应变梯度带可为地震预测提供参考。

2017年8月9日精河M_(S)6.6地震宏观烈度及其余震分布的断层气体地球化学表征

2017年8月9日7时27分52秒,新疆博尔塔拉州精河县发生M_(S)6.6地震,震中位于库松木契克山前断裂的东段。为研究精河M_(S)6.6地震后其周边断裂的活动特征,对库松木契克山前断裂及博罗科努-阿其克库都克断裂精河段开展跨断层土壤逸出气体Rn、H_(2)、CO_(2)的浓度测量。结果表明:1)土壤气体Rn、CO_(2)和H_(2)的浓度有较好的一致性,高值出现在断层附近,多呈现明显的单峰特征。2)Rn、CO_(2)和H_(2)浓度在空间上有明显的分段特征,从西向东浓度值逐渐增大,主震和余震集中区附近达到最高值,博罗科努-阿其克库都克断裂精河段的土壤气浓度达到最低值。3)Rn、CO_(2)的浓度异常强度有很好的一致性,两者的高、低值分布区域与H_(2)基本相反。余震集中的区域也是断层活动增强的区域,随着余震的发生,应力增加,岩石的渗透性减小,使得不能参与扩散和对流等迁移活动的Rn被CO_(2)从地下深部携带至地表,这能解释Rn和CO_(2)出现同步异常的原因;H_(2)主要被封存于深部的岩石孔隙和裂隙中,地震发生后,岩石中的孔隙受到破坏,H_(2)迅速逃逸到浅部或大气中。一方面,随着余震的发生来自浅部气藏的H_(2)量越来越少;另一方面,岩石中因化学反应产生的H_(2)生成量随断层活动性的降低而下降。4)土壤气Rn、CO_(2)和H_(2)的浓度大小与余震分布和地震宏观烈度有较好的一致性,及时在震区和外围区域开展土壤气体地球化学观测是震后趋势判定的一种有效手段和方法,也可把跨断层土壤气体的浓度作为地震宏观烈度评定的重要补充资料。

无人机摄影技术在精河地震房屋震害定量评估中的应用

利用2017年8月9日精河6.6级地震后获取的高分辨率无人机影像,对叶里斯南也肯村153栋房屋进行结构分类和震害解译,获取研究区内土木结构、砖木结构、砖混结构、框架结构4种类型房屋数量及震害特征,并依据解译结果计算每种结构房屋平均震害指数。由于研究区内砖木结构、砖混结构、框架结构房屋数量偏少,房屋内部的震害难以用无人机影像识别,这3类房屋的震害解译结果与现场调查结果相比差别较大,而土木结构房屋平均震害指数及所对应的地震烈度结果与现场调查结果基本一致,表明无人机影像可为房屋震害定量评估提供重要参考。