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.

利用图像信息方法研究芦山M_S7.0地震前川滇及附近地区的图像异常

图像信息方法是一种基于统计物理学的地震预测方法.该方法通过严格的统计检验给出地震活动状态显著偏离平均状态的地区(即显著平静或显著活跃的地区),称为"地震热点".以往研究结果表明该方法是一个预测效能较高的中长期地震预测方法.本文利用中国地震台网中心提供的1970年以来的地震目录,在剔除余震、选取完备震级的基础上,基于前期研究工作结果中预测效能较高的计算参数,即网格尺度为2°×2°、预测时间窗为9年,分析2008年汶川MS8.0地震后到2013年芦山MS7.0地震前川滇地区的图像信息演化过程.结果表明,2009—2010年间芦山MS7.0地震震中附近的鲜水河断裂带、龙门山断裂带和安宁河断裂带交汇区(29°—31°N,101°—105°E)存在明显的地震热点,2011—2012年该地震热点缩小至(29°—31°N,101°—103°E)范围,2012年以后消失,继而于2013年发生芦山MS7.0地震.本文还对比研究了网格尺度为1°×1°时的图像信息演化过程,结果显示2009—2010年芦山地震附近的新津—成都—德阳断裂南部、龙泉山西缘断裂南段、马边—盐津断裂带、峨边断裂带、天全—萦经断裂带(29°—30°N,103°—104°E)也出现过地震热点,2011年以后该热点消失,2013年发生芦山MS7.0地震.本文讨论了计算参数对预测结果的影响,并根据目前存在的地震热点分析了川滇及附近地区今后强震发生的可能地点.

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.

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.

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。

芦山M_s7.0地震和汶川M_s8.0地震对川滇地区的库仑应力影响

2013年4月20日,龙门山断裂带南段发生了芦山M_s7.0地震,震前的静态库仑应力计算表明此处位于2008年汶川M_s8.0地震静态库仑应力显著增强地区,芦山地震的发生对区域应力进行了释放和调整。利用川滇地区的活动断裂数据和地震震源机制解,构建了研究区的0.1°×0.1°的网格化接收断层矩阵。计算了自重多层粘弹性介质中,不同模型参数下,芦山地震和汶川地震对川滇地区的静态库仑应力影响。结果发现,芦山地震与汶川地震之间的破裂空段、东昆仑断裂东段玛曲段、塔藏段以及鲜水河断裂中南段道孚-乾宁段静态库仑应力增加明显,地震危险性较高。

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。

2013年芦山M_S7.0地震震源区的地震波速度变化研究

本文利用四川区域台网的连续波形记录,研究了2013年4月20日四川芦山地震前后震源区不同路径上介质速度的变化过程。结果显示,在地震发生前,本文使用的穿过震源区的所有路径上未能观测到速度变化,而几个台站对(SMI-YZP、XJI-EMS、WCH-MDS)之间的路径上,在地震发生后存在速度的快速减小,量级为0.4%,速度快速减小过程持续时间很短。只有少量台站对观测到速度变化,表明芦山地震震源区介质变化不显著。

2013年四川芦山M_S7.0地震强地面运动模拟

运用经验格林函数法模拟2013年4月20日芦山MS7.0地震的近场强地面运动.在拟合过程中,首先参考前人远场反演结果给出的滑动量分布特征和主震波形的包络线特征,确定强震动生成区的大致范围和数量;然后利用Somerville等提出的地震矩与凹凸体面积的经验关系式确定强震动生成区细小划分的初值,继而利用遗传优化算法确定以上二者的最优值及其它震源参数.将数值模拟波形与实际地震观测记录在时间域和频率域分别进行比较,结果显示,在所选取的30个观测台站中,多数台站的数值模拟结果与实际观测结果符合得很好,特别是大于1Hz的高频部分.断层面上有两个强震动生成区,其位置与前人反演的滑动量集中分布区相一致,而且强震动生成区规模比Somerville等获得的标度率估计值要小.

2013年芦山M_S7.0地震序列断层结构及震源区应力场特征

使用芦山地震序列2013年4月20日至5月20日一个月的地震震相数据和MS4.0以上地震的波形数据,通过双差定位方法得到了3 398个地震的精定位结果,利用时间域全波形反演方法得到17个地震的矩张量解。综合分析地震双差定位结果和芦山地震序列中强地震震源机制解,发现芦山地震发震构造由主震断层和次级反冲断层组成,主震断层为一走向北东、倾向北西、倾角约为45°的高角度逆冲断层,次级反冲断层与主震断层走向相同,倾向相反,两条断层均未出露地表。主震和余震震源机制解均为逆冲型,几乎没有走滑分量。震源区主压应力方位为北西向,与发震断层走向近乎垂直。

青藏高原东南缘三维S波速度和径向各向异性及泸定M_(S)6.8和芦山M_(S)7.0地震孕震环境探讨

利用青藏高原东南缘布设的684个流动地震台和150个固定地震台的连续背景噪声波形数据,提取了周期5~50 s的Rayleigh波和Love波相速度频散,并反演获得了该区域下方0~70 km三维S波速度和径向各向异性结构.结果表明:(1)受川滇地块南部高速体的阻挡,东南缘中下地壳内存在两条空间分布独立的低速带.西侧(L1)从川滇地块北部向南延伸至滇西南地块,其中下地壳平均V_(S)小于3.4 km·s^(-1)并表现为正径向各向异性结构,反映了高原中下地壳可能存在部分熔融和韧性变形;东侧低速带(L2)沿着小江断层南北分布,受到红河断层的阻挡,弱物质不太可能进入滇西南地块,该区域下地壳和上地幔顶部均显示较强的正各向异性,推测其更可能是沿小江断层相互驱动的块体在横向挤压过程中引起的地壳部分熔融而导致.(2)芦山M_(S)7.0地震位于龙门山逆冲断层南段,泸定M_(S)6.8地震位于鲜水河走滑断层东南段,两者都发生在地壳浅层高低速异常过渡带上,但其深部孕震环境有所不同.芦山震区西北部中下地壳低速体为负各向异性,推测韧性物质沿着龙门山下方陡倾断层向上运移,上地壳积累应力并通过薄弱区域释放导致了芦山地震的发生;泸定震区为正各向异性的中下地壳韧性变形促进了川滇地块SE向的水平运动,受刚性的四川盆地阻挡,加剧了上地壳发震断层的滑动变形和应力积累,脆性上地壳突然破裂导致了泸定地震的发生.

2022年四川芦山M_(S)6.1地震前应力状态研究

为研究2022年6月1日四川芦山M_(S)6.1地震的孕育和发生过程,采用CAP方法反演了2013年芦山M_(S)7.0主震及M_(S)≥5.0余震的震源机制解,并基于应力张量方差与b值时空分布特征,探讨了芦山M_(S)6.1地震的力学机制和震源区的应力状态。结果表明:2022年芦山M_(S)6.1地震震源机制表现出与2013年芦山M_(S)7.0主震和5级余震相似的逆冲型破裂特征,压应力轴方位与龙门山断裂带南段区域应力场一致。2013年芦山M_(S)7.0地震后震中及附近的应力张量方差和b值长期处于低值状态,2022年芦山M_(S)6.1地震前震中及附近出现了应力张量方差和b值的低值异常,表明芦山余震区处于较高的应力水平。分析认为:巴颜喀拉块体持续东向运动受到华南块体的阻挡,震中所在区域长期受挤压逆冲作用,从而使芦山余震区长期处于应力积累的状态,芦山M_(S)6.1地震也是在这种动力学背景下发生的。