2013年芦山Ms7.0地震前地电场变化特征研究

利用希尔伯特-黄变换方法对2013年芦山Ms7.0地震前甘肃省平凉台、四川省成都台和云南省元谋台地电场观测资料进了分析研究.为增强对研究结果的说服力,还对平凉、成都和元谋地电场观测台站在正常时段变化情况,与地震发生前夕的处理结果进行了对比,对成都地电场观测台站在芦山Ms7.0和汶川Ms8.0地震前的变化情况也进行了对比分析,并得出：①希尔伯特-黄变换方法能够对地电场观测资料进行有效处理,处理结果简单直观;②在芦山地震前1～2个月地电场时频图出现能量增强现象,出现变化的周期范围约为90～1400 h,能量最小变化幅度有3个数量级,最大变化幅度达到6个数量级;③通过上述三个地电场观测结果的对比,以及成都地电场观测结果的类比方式,大大提高了分析研究结果的可信度.在讨论部分,对地电场观测中能够观测到震前异常变化的可能性,从实验和数值模拟两个方面进行了相关论述.

2013年芦山MS7.0地震前南北地震带数字化水位、水温高频信息异常特征及效能分析

数字化观测资料中含有丰富的高频异常信息,这些高频信息中可能隐含着与地震有关的异常信号。引入概率密度分布法对2013年4月20日芦山MS7.0地震发生前南北地震带水位、水温分钟值观测数据高频成分进行分析,结果表明,芦山MS7.0地震前南北地震带共有17个测点、 19组数据出现高频异常信息,其中水位5组、水温14组,高频异常多集中在四川南部构造带,且随着时间进程发展,异常幅值逐渐减小且异常出现向震中区迁移的特征。通过应用Molchan图表法对提取的高频信息进行统计检验,结果显示,概率密度分布法提取的高频异常对地震具有较好的预测效果。通过对震源区及附近区域大地构造演化、前兆异常发展及地壳运动速度场等特征分析,结果发现,计算得到的地下流体高频异常空间分布特征与南北地震带地壳运动场具有很好的一致性,表明利用概率密度分布法提取的高频异常与区域构造活动存在一定相关性,同时也为前人关于对异常形成机理的研究提供了旁证。

位移格林函数的精密计算及其在芦山Ms7.0地震中的应用

依据目标地震震中周围地区地壳上地幔实际构造,重建层状地球模型,并据此改造格林函数计算程序,计算适用于目标地震的格林函数,从而提高同震位移计算精度。芦山Ms7.0地震震例研究表明,地球模型对垂向位移格林函数的影响随着震中距的变化而变化。4类独立震源中,地球模型对水平面内引张位错的影响最大,其在近区的影响可达到格林函数本身的40%左右。按照川西地区地壳上地幔实际层状构造（简称＂芦山模型＂）改造格林函数计算程序后,近场同震水平位移的计算精度总体上可提高20～30%。

鲁甸M_S6.5、芦山M_S7.0、汶川M_S8.0地震前区域重力场时变

利用川滇地区不同时-空尺度的重力复测资料,系统分析了区域重力场时-空动态变化及其与2014年云南鲁甸MS6.5、2013年四川芦山MS7.0和2008年四川汶川MS8.0地震发生的关系。结果表明:1)强震发生前,重力场出现较大空间范围的区域性重力异常及与测区主要断裂构造带走向基本一致的重力变化高梯度带,可能反映地震前区域应力场的增强及沿主要断裂带在地震孕育发生期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形;2)多时-空尺度的重力场动态变化图像均出现较显著的相对重力异常变化,随着累计时间的增长,重力变化更为显著,可视为强震的中期前兆信息,强震主要发生在重力场变化分布差异较为剧烈的地区;3)重力场动态变化对强震的地点预测具有重要指示作用,大区域重力网能较好地判断强震主体地区,时-空分辨率较高的省局区域重力网能较好地判定强震发震地点,为更好地判定强震发震位置,则需要相应的更密集的观测网点控制;4)文章第一作者在汶川、芦山、鲁甸地震前的中期预测尤其是地点预测均取得较好成效。基于上述认识,进而强调在研究区形成的一些重力变化异常部位可能仍存在大震中-长期危险背景,需继续加强监视。

2013年四川省芦山“4.20”7.0级强烈地震触发滑坡

2013年4月20日,四川省芦山县发生了M S7.0地震。文中简要介绍了芦山地震的基本情况与芦山地震区历史地震及其相关地震滑坡情况。依据2008年汶川地震滑坡与地震动峰值加速度(PGA)的空间关系,对芦山地震滑坡大体分布范围进行了推测。根据地震滑坡分类学,将芦山地震滑坡分为破坏型滑坡、连贯型滑坡、流滑型滑坡3大类。其中,破坏型滑坡包括岩质崩塌、岩质滑动、岩质崩滑、土质崩塌、土质滑动等5类;连贯型滑坡包括土质坍塌与慢土流2类;流滑型滑坡为快速流滑。破坏型滑坡如岩质崩塌、岩石滑动、土质崩塌这3类是芦山地震滑坡中最常见的类型。基于震后可利用的高分辨率航片,初步解译得到3 883处滑坡位置点数据。最后,从余震对滑坡的影响,芦山地震滑坡与邻区地震滑坡对比分析,对后续基于高分辨率遥感影像的滑坡精细解译的启示等3个方面开展了分析与讨论。

2013年芦山M_S7.0地震前后姑咱台四分量钻孔应变时频特征分析

2013年4月20日芦山MS7.0地震前,四川省姑咱台四分量钻孔应变仪再度记录到类似于2008年汶川MS8.0地震前的高频应变畸变信号.为了对该畸变信号各频率成分的时频演化特征进行细致分析,讨论应变异常的可信度及其与芦山地震的相关性,本文利用S变换方法对应变数据进行了处理.结果表明,研究时段内时频域中共出现两簇高能量异常,一簇开始于2012年10月并持续了约4个月,另一簇则开始于芦山MS7.0地震前数天.同时段远震的影响及施工干扰并不能构成该异常的主体,因此该异常可信度较高.异常中包含了周期由数分钟至数小时的信号成分,其中较短周期的信号成分震前出现较晚,震后衰减较快.震后异常信号的整体能量开始逐步衰减,异常信号成分减少,至2013年8月末应变观测记录已基本恢复至正常状态,整个应变异常显示的时频演化过程与芦山MS7.0地震具有较高相关性.

2013年芦山M_S7.0地震序列参数的早期特征:传染型余震序列模型计算结果

为考察2013年4月20日芦山MS7.0地震震后序列参数的早期特征,利用"传染型余震序列"(ETAS)模型和最大似然法进行了参数估计.设定截止震级Mc=ML2.0,拟合时段为震后0.31—24.12天,计算获得α=1.89,p=1.22,同时利用最大似然法估计获得b=0.72.与中国大陆地区其它中强震的余震序列参数的比较表明,芦山MS7.0地震序列参数表现为触发次级余震的能力较弱和序列衰减速率较快的特征,反映出余震区相对较高的应力水平.为检测结果的稳定性,设定不同的截止震级Mc以及不同的拟合截止时间,分别进行参数拟合和参数标准差估计.结果表明,Mc的选取对α值影响明显,对p值影响则较小.此外,震后10天内获得的参数拟合结果随时间变化较为明显,而其后各参数变化总体较为平稳.

2013年芦山M_S7.0地震序列S波分裂特征

本文测定了2013年4月20日芦山MS7.0地震震源区及其附近台站的S波分裂参数,包括快波偏振方向和慢波延迟时间,最终得到了40个台站的S波分裂结果.结果显示:在地震主破裂区内观测到的快波优势取向为NE向,与余震分布的长轴方向一致;位于双石—大川断裂以西台站的快波偏振优势方向为NW向,与区域最大主压应力轴方向一致;位于荥经断裂附近台站的快波偏振优势方向为NW向,与该断裂走向一致.快波偏振优势方向随时间的变化结果显示:主震前位于地震破裂区附近的TQU和BAX台站的快波偏振优势方向均呈NE向;主震后TQU台站的快波偏振优势方向为近EW向,而BAX台站的快波偏振优势方向则不突出,反映出芦山地震主震前快波偏振方向受控于龙门山断裂带,而主震后受构造应力场的作用更加明显.此外,各台站的慢波延迟时间为1.25—5.40ms/km,在余震覆盖密集区域,台站的慢波延迟时间均大于3.0ms/km,反映出震源区的各向异性程度较强.芦山主震后,各台站的延迟时间随时间变化持续减小,反映出震源区地壳应力随余震活动逐渐减小.

川西温泉水温观测及其在芦山M_S7.0地震前的异常现象

在2013年芦山MS7.0地震震中附近流体观测点进行现场考察的基础上,本文选择川西地区观测环境较好、干扰较少的温泉水温观测资料进行回溯性分析.结果表明,康定龙头沟和二道桥温泉、道孚龙普沟温泉、理塘毛垭温泉、泸定共和温泉水温在芦山地震前均出现不同程度的异常变化.其主要表现为,距离震中较远的理塘毛垭温泉和道孚龙普沟温泉水温在震前2年左右出现中期尺度异常,距离震中较近的康定龙头沟和二道桥温泉水温在震前3个月内出现短期异常.通过温泉水化学及δD-δ18 O稳定同位素特征分析,认为这些温泉水具有深循环特征,能灵敏地反映地壳深部地热及构造变化信息,是芦山地震前观测到异常的可能原因.加强对这些温泉点的观测,对区域地震预测研究具有重要的科学意义和现实意义.

2013年四川芦山M_S7.0地震自动速报震级偏差分析及方法改进

使用震中距320km范围内40个台站的波形记录,大致还原了2013年4月20日芦山MS7.0地震的自动速报震级测定过程.结果表明,在中国地震局对外发布自动速报参数的时间点上,震级还处于快速上升段,此时测得的标准震级为M5.8,与对外公布的标准震级M5.9比较一致,却远小于之后人工修订的震级M7.0.分析芦山地震自动速报震级偏差较大的原因:1使用限幅记录,造成震级低估;2地震参数发布过于强调快而忽略了准,参数发布时有些台站的S波(或Lg波)未到达或未完全到达,造成计算的平均震级偏小.通过选择合适的震中距范围,减小限幅记录的影响并适当延时,在震后137s得到震级为M6.8.另外,应用MWP震级测定方法,在震后77s获得矩震级为MW6.8,显示该方法在测定矩震级时具有快速稳定的优势.基于上述研究结果,本文提出改进自动测定震级的措施和方法:1对于M<7.0的地震,在使用ML震级测定方法确定震级时,需在未限幅台站占绝对优势的震中距范围内使用未限幅记录,并延时到最远台站的S波(或Lg波)最大振幅到达后测定ML;2应用MWP震级测定方法测定大地震的矩震级.

芦山M_S7.0与岷县漳县M_S6.6地震前甘肃地区部分台站地电场变化

本文应用2013年芦山MS7.0与岷县漳县MS6.6地震震中周围的平凉等3个地电场台站观测数据,研究地震发生前后地电场在时间域、频率域内的变化。结果表明:1在芦山地震、岷县漳县地震前,位于青藏高原东北缘的平凉台记录到显著的地电场异常变化。2利用最大熵谱估计方法计算平凉、松山、古丰台在芦山地震以及岷县漳县地震发生前后地电场观测数据,得到在上述两次地震前均发生地电场功率谱密度(特别是低于4×10-3 Hz频段的成分)增大的现象,岷县漳县地震发生后,部分测向谱密度增大现象消失。3距离震源区越近,地震发生前后功率谱密度异常变化越明显,长短极距相关性越差,初步分析认为此现象的发生,可能是由于在震源孕育、发生过程中,台站所在位置地下介质形变激发宏观电磁辐射造成的。

芦山M_S7.0地震长波辐射异常现象

以静止卫星长波辐射资料为数据源,应用功率谱相对变化法对芦山MS7.0地震进行分析研究.结果表明,芦山地震前在龙门山断裂带上及其西北地区出现了明显的长波辐射功率谱信息异常现象,芦山地震发生在功率谱增强范围区的边缘.临震时功率谱相对变化率幅值达到近几年来的相对极值,约为平均值的8倍,功率谱幅值(相对变化率)大于平均值2倍的持续时间约为65天,功率谱幅值最大时大于平均值6倍的异常面积达12万km2.短临异常信息表现特征与之前的中国大陆MS≥6.5地震研究结果基本一致.强震长波辐射功率谱信息特征幅值极值、功率谱增强持续时间等短临异常特征识别较为容易,且长波辐射资料可实时更新,未来可将其应用于监测地震重点危险区,特别是监测能力较差的强震多发区.

2013年芦山M_S7.0地震震源参数特征及近断层强地面运动初步估计

2013年4月20日在我国四川省雅安市芦山县发生了MS7.0地震,破坏最严重的宝兴、芦山等极震区烈度达到Ⅷ—Ⅸ度.该文针对芦山MS7.0地震震源参数的特征,结合相关经验关系,对本次地震的震源特征进行了初步分析.结果表明,芦山MS7.0地震为断层动态摩擦过程中的应力下调模式.进一步应用Brune圆盘模型对芦山MS7.0地震近场强地面运动的理论值进行估算,并基于加速度和速度的估算结果计算极震区的最大烈度,约为Ⅷ—X度,与实测的极震区最大烈度Ⅸ度较为接近.选取宝兴和芦山为特征计算点,构建动态复合震源模型,对近断层区域内宝兴和芦山两个特征点进行了模拟计算.模拟结果显示,近断层区域强地面运动呈现持续时间短、高频成分多等特征.

芦山M_S7.0与岷县漳县M_S6.6地震前电磁扰动异常变化

应用四川芦山MS7.0和甘肃岷县漳县MS6.6地震震中周围部分电磁扰动观测台站资料,主要利用电磁扰动原始波形比较以及电磁脉冲能量分析两种方法,对两次地震前电磁扰动观测资料进行分析研究。结果表明：1两次地震前4个电磁扰动台站原始曲线出现异常变化,主要表现形式为观测值脉冲信号频繁突跳、增大以及震前波形畸变、反复出现阶跃;2两次地震前,电磁扰动台站都记录到了明显的脉冲能量增大的异常现象,主要异常出现的时间在几天~2个多月;3电场分量和磁场分量都在地震前记录到了异常变化,但反映出的异常时间及变化幅度不同步。对于研究所得结果,从地震电磁辐射的产生机制方面进行了尝试性的理论解释。

利用水准测量数据分析芦山M_S7.0地震前龙门山断裂带南段应变积累

利用2010年和2013年两期一等水准测量数据分析了龙门山断裂带南段芦山MS7.0地震前的应变积累。结果表明：（1）汶川地震的发生明显加速了该区域应变积累的过程,龙门山断裂带南段主要断层区域垂直形变速率为6-9 mm/a,表明汶川地震的发生加速了此次芦山地震的孕育过程;靠近鲜水河断裂带区域垂直形变速率为1-5 mm/a,低于汶川地震前的隆升速度。（2）芦山地震并未释放该区域长期积累的应变能,龙门山断裂带南段仍然具有发生破坏性地震的可能。

2013年芦山M_S7.0地震余震序列震源机制一致性的时空变化

利用体波谱振幅相关系数分析方法,对2013年4月20日至6月30日芦山MS7.0地震余震序列中四川地震台网固定台站记录的ML2.0~4.0地震的震源机制一致性进行了研究。将主要研究区分为5个子区,分区计算震群的平均相关系数。结果显示,同一时段内,震后2区平均相关系数最高,达0.809,随着与该区距离的增大而逐渐减小。4区2013年6月平均相关系数最低,仅为0.524;整个研究区的总平均相关系数由0.785变至0.575。主震发生后,随着时间的推移,各子区内地震的平均相关系数均逐渐减小;随着区域应力场能量的释放,震群的震源机制一致性逐渐变差。

2008年汶川M_S8.0地震在2013年芦山M_S7.0地震和2014年康定M_S6.3地震破裂区引起的库仑破裂应力

2008年5月12日四川汶川发生M_S8.0地震发生之后,先后于2013年4月20日和2014年11月22日分别在汶川M_S8.0地震震中西南约80km的芦山县和约178km的康定县发生了M_S7.0和M_S6.3地震。芦山地震位于龙门山前主边界处,康定地震位于鲜水河断裂带上。芦山地震发生前有几位作者先后计算了汶川M_S8.0地震引起的库仑破裂应力,分析了其对周围断层的影响。本文对这些研究结果进行了简要回顾,并根据芦山地震和康定地震的实际发震断层面参数,计算了汶川M_S8.0地震在芦山地震和康定地震震源深度处的水平面上以及其发震断层面上产生的库仑破裂应力,还给出了其震中处库仑破裂应力随深度的变化。结果表明,汶川M_S8.0地震发生使芦山地震震源断层面上有利于其错动发震的应力大面积增加而使康定地震震源断层面上有利于其错动发震的应力大面积减小。在芦山地震初始破裂点处引起的库仑破裂应力达0.245MPa,在康定地震初始破裂点处引起的库仑破裂应力为-0.000 63 MPa。因此,汶川M_S8.0地震的发生对芦山地震具有明显的促进作用,而对康定地震的作用不明显。在目标断层面参数已知的情况下,根据库仑破裂应力在目标断层面上的分布,可能为未来地震发生的地点提供线索,进而对地震发生的危险性进行预测。若一次地震的发生使目标断层面上有利于其错动发震的应力大面积显著增加,这种情况下库仑破裂应力对未来地震具有预测意义。

芦山M_S7.0地震前川42井水位异常浅析

利用宝兴川42井2006年以来的水位观测资料,分析了该井水位在2013年4月20日芦山MS7.0地震前的变化特征。结果显示,川42井水位在芦山MS7.0地震前的2012~2013年年初出现了大幅度、快速度的下降和上升变化,这种变化反应了芦山地震前孕震区的应力变化过程,是芦山地震的前兆异常信息。

四川芦山M_s7.0地震震源机制解

使用中国数字地震台网记录的区域和远震宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究四川芦山M_S 7.0地震基于点源模型的震源机制解和有限断层模型。考虑到使用不同波形资料类型、盆地效应及简化的一维速度模型等给反演震源参数带来的影响,经测试比较,结果表明:使用区域波形和本区域简化一维速度模型,波形拟合误差最小。此次地震表现为高倾角纯逆冲型事件矩心在水平方向上位于震中偏南西向约4.5 km,最佳波形拟合矩心深度约17 km,矩震级M_W约6.6。推断此地震大多数能量主要在震源偏南西约4.5 km处释放。

基于小波变换的2013年芦山M_S7.0地震前姑咱台钻孔应变异常时频分析

2013年4月20日芦山M_S7.0地震前,四川省姑咱台四分量YRY-4型钻孔应变仪记录到显著的高频应变畸变信号。为了避免该畸变信号的高频部分在时频演化过程中发生频率混叠现象,同时便于讨论同一研究频段内震前更早记录到的弱应变异常时段与显著应变异常时段的相关性,本文对2012年1月1日至2013年4月20日期间姑咱台的钻孔应变数据进行了时频分析,并使用时域分段的小波变换方法,在局部时频谱中提取了应变异常,分析了各应变异常的频率相关性。结果表明,研究频段内存在两个峰值频率,峰值频率附近频段内弱应变异常时段与显著应变异常时段的相关系数为0.85,统计出的无震时段与其显著应变异常时段之间的相关系数只有-0.007,且已排除远震以及外界环境带来的干扰,因此该峰值频率作为异常频率的可信度较高,由此推测四分量钻孔应变仪所记录到的两种不同程度的应变畸变信号的演化过程可能与芦山M_S7.0地震相关。