强震震级预测中凹凸体识别与级联破裂相关研究综述

强震震级预测在地震预测领域具有重要的科学意义,同时对防震减灾工作也发挥着重要的现实作用。本文基于国内外相关文献,分析强震震级预测中凹凸体识别与级联破裂等关键问题。通常,地震的发生与凹凸体破坏有关,而对凹凸体的识别,主要可以从震源区介质性质、中小地震活动、断层运动状态、应力状态、摩擦属性等方面开展综合分析。级联破裂的发生会提升地震震级,增加地震灾害风险,断层面曲率、产状变化、阶跃距离等断层几何性质,以及断层面摩擦性质、相邻断层段孕震层宽度变化、断层面应力分布、浅层低速区等断层及周围介质的物理性质控制其发生概率。相关模型、参数的研究有赖于密集观测和断层探察等基础性工作,数值模拟和反演等技术应用以及多学科的综合,希望本文可以为中国重点断层段的强震震级预测工作提供参考。

汶川M_w 7.9级地震同震断层陡坎类型与级联破裂模型

2008年5月12日,汶川Mw7.9级地震在青藏高原东缘沿龙门山逆冲断裂带中段形成了两条NE向和一条NW向逆冲走滑型地表破裂。依据同震地表陡坎形态特征,将其分为8种类型:逆断层陡坎、上盘垮塌陡坎、挤压推覆陡坎、右旋挤压推覆陡坎、断层相关褶皱陡坎、后冲挤压陡坎、上冲叠覆陡坎和局部正断层陡坎。汶川地震所形成的同震地表破裂主要由以逆冲为主的映秀破裂段和兼具逆冲、右旋走滑的北川破裂段两部分组成,这两个破裂段分别对应于Mw7.8与Mw7.6级地震事件;它们还可进一步细分为分别对应于Mw7.5、Mw7.7、Mw7.0和Mw7.5等4个次级事件的4个次级破裂段。这些次级破裂段的级联破裂可以用来解释为什么汶川地震的持续时间长达110 s。余震震源机制分析结果表明,发震断层的倾角随深度的增加而变缓,且从西南向北东逐渐变陡可以用来解释走滑分量增加的成因。此次大地震还表明,沿青藏高原东缘地形抬高的主要驱动力可能是地壳挤压缩短,而不一定是下地壳物质流动和膨胀引起上地壳的隆升。

干盐池拉分盆地盆内新生断层大地震记录与海原断裂带级联破裂地震事件

沿大型走滑断裂带经常发生导致多个断层段同时破裂的级联破裂地震事件。海原断裂带在1920年海原M 8地震时3个段同时发生破裂,干盐池拉分盆地即为其西段和中段的分段边界。沿该盆地内新生断层的古地震研究揭示了晚更新世末期以来的至少7次古地震事件证据,最新1次事件为1920年海原地震,1920年海原地震之前的1次事件可能与1092年历史地震对应。对比分析表明,这些事件可能均为超过8级的大地震,其复发呈现地震丛集与单个事件相间排列的规律,当前可能处于最近的1个地震丛集期内。该古地震序列与整个海原断裂带的大地震活动历史的对比表明,干盐池拉分盆地内新生断层在级联破裂地震事件发生时并非总是同时破裂,该断层是否参与破裂可能与该次级联破裂事件的震级大小有关。讨论整个走滑断裂带大地震活动历史时应避免仅依据具有一定规模的拉分盆地内部断层的破裂记录。

活动断裂的可变破裂尺度地震行为与级联破裂模式的应用

初步揭示出中国大陆地区活动断裂的地震破裂尺度可变行为 ,即在同一断裂部分不同轮回的破裂规模是不同的 ,因而地震强度也随时间变化 .这种变化的趋势不具必然性 .根据定义的相对破裂规模 ,统计表明 :两相继轮回的破裂规模相同的概率最小 .当前一轮回的破裂规模为“小”时 ,后一轮回的趋于“大”的概率为 0 .48;当前一轮回的破裂规模为“中”时 ,后一轮回的趋于“小”和“大”的概率分别为 0 .6 9和 0 .2 5 ;当前一轮回的破裂规模为“大”时 ,后一轮回的趋于“大”的概率为 0 ,而趋于“小”和“中”的概率分别为 0 .3 6和 0 .6 4 .笔者引入并完善了“级联破裂模式”,用于描述同一断裂部分破裂尺度的可变性和复杂性 .在总结已发生过级联破裂的走滑活动断裂基本特征的基础上 ,提出这类断裂的级联破裂分段的原则 .作为应用举例 ,对川西安宁河断裂带的一部分进行了级联破裂分段 ,并进而评估了未来地震的可能强度以及其对应的概率 .

地震强度分布不均匀性的摩擦时间依从CA模型

设计一个摩擦时间依从的地震活动性细胞自动机模型 (CA) ,研究产生地震累积频度 -震级关系曲线中 ,出现拐点的地震强度分布不均匀现象的物理原因。外界通过应力加载向模型输入能量 ,模型的细胞之间存在非线性的相互作用。对比分析规定单个细胞破裂与模型地震之间不同的决定规则时产生的地震序列的累积频度 -震级关系 ,研究结果表明 ,地震的级联破裂方式是引起累积频度

从活动断层分段到地震地质灾害与财产人口损失风险——以鲜水河-小江断裂带为例

活动断层是强震的孕育场所,强震通过地震动对周边地震地质灾害源、房屋等进行作用从而引起地震滑坡、财产损失和人口伤亡.通过分析活动断层分段和危险性给出强震的地点和震级以及危险概率,这是目前地震预测最可行的方法之一,并且该方法可以给出潜在地震作用下的地震地质灾害与财产人口损失风险.本文通过计算滑动速率和震级-频度关系约束下的鲜水河-小江断裂断层分段以及级联破裂地震发生率,给出了鲜水河-小江断裂11个级联破裂和单独破裂危险段,以及它们的概率分布.针对上述11个设定地震,本文计算了这些地震可能引起的潜在居民住宅财产损失,其中损失最大的是安宁河断裂F19段引起的76.5亿人民币潜在居民住宅损失.根据深度学习神经网络方法和历史地震的伤亡人口数据,预测出的11次潜在地震可能伤亡人口,显示安宁河断裂F29段和F30段级联破裂的潜在伤亡人口最多,约为279~317人.对于地震滑坡灾害预测显示,现今挤压作用强烈的地区滑坡不稳定度高,潜在地震可能引起的地震滑坡概率较高,如玉科断裂南段、鲜水河断裂南段、大凉山断裂南段与莲峰断裂交错部位,其概率高值均为10%.研究结果为活动断层资料在地震地质灾害与财产人口损失方面的应用提供新的有效途径,也为防震减灾和应急救援准备提供科学路径.