GP断层破裂模型在青海门源M_(S)6.9地震强地面运动模拟的适用性研究

2022年1月8日青海省门源县发生M_(S)6.9地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为验证Graves和Pitarka开发的GP断层破裂模型在震前对中国地区地震动场的预测与评估能力,本文基于GP法,考虑不同上升时间系数(rc)的影响,对门源地震进行了确定性地震动模拟.将模拟结果在地震动衰减规律、波形与幅值和烈度分布三个方面分别与青藏地区的地震动峰值预测方程、强震观测记录和根据强震记录自动产出的烈度图进行了对比.结果表明,当rc为9.0时,模拟记录与实测记录和地震动峰值预测方程基本一致.本文较好的重现了门源地震的强震动场,在合理选取rc的情况下,GP法可以应用于中国地区震前强地震动场的预测和估计.

2022年青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带宽度调查与启示

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层"避让带"提供了有利条件.2022年门源M_(S)6.9地震在青藏高原东北缘冷龙岭与托莱山断裂阶区部位产生了显著的左旋走滑型地表破裂带.基于震后获取的高精度无人机正射影像和数字高程模型,文中在门源地震地表破裂带全段精细解译的基础上,沿走向间隔100 m测量了251个宽度数据,R1破裂带最大宽度为209.78±14 m,平均宽度为42 m,R2破裂带最大宽度为115.31±15.72 m,平均宽度为26.14 m.宽度沿走向具有差异性,这主要受控于同震变形强度、破裂带几何结构以及地表第四系松散层发育状况;具体表现为同震位移量大、阶区等复杂几何结构以及穿过第四系松散层区段的破裂带比同震位移量小、平直段以及基岩区段的破裂带要宽.通过对去除离散值后的破裂带宽度数据统计分析,计算出95.4%和68.2%置信区间的有效宽度分别是70或50 m.在工程抗震设防中,若走滑型活断层评估的最大潜在震级与此次门源地震震级相近(~M 7.0),根据建(构)筑物类别,建议确定"避让带"宽度时参考本文获得的破裂带有效宽度(70或50 m).对于单一走滑型错动面发育地段,按建(构)筑物类别向两侧各扩展35或25 m即可;而对于活断层斜列阶区、平行断层围限区、走向弯曲区和双陡倾角错动面发育地段,在这些复杂几何结构分布范围的基础上需要各向两侧扩展35或25 m.本文研究结果可为建(构)筑物选址避让走滑型断层提供参考依据.

2022年9月泸定M_(S)6.8地震与花莲M_(S)6.9地震震害对比分析

2022年9月,我国发生2次6级以上地震,分别为四川泸定M_(S)6.8地震和台湾花莲M_(S)6.9地震。对比分析2次地震震害情况,总结地震造成的人员伤亡情况及对建筑物、基础设施等的影响,剖析震害差异原因,并从中总结提高地震灾害防御能力的启示,以期为未来地震灾害的快速判定、地震现场烈度评定及损失评估、应急响应决策等提供参考。

2017年西藏米林M_(S)6.9地震前地磁垂直强度极化异常特征

基于中国大陆65个地磁台站秒采样观测资料,利用地磁垂直强度极化方法提取了2017年西藏米林M_(S)6.9地震震中及附近区域超低频电磁异常信号并分析其时空演化特征。结果显示:米林M_(S)6.9地震前在青藏高原出现了大范围的地磁垂直强度极化高值异常,异常过程共持续9天;高值异常开始于2017年10月30日,高值持续3天之后出现短时间下降,随即转折上升,再次出现高值异常并持续了4天,在此过程中各高值台站的时序曲线呈现出单峰或双峰的形态。空间分布图显示高值异常在中国大陆西部区域反复出现,尤其是在青藏高原巴颜喀拉地块与羌塘地块的交界处。异常呈“出现-扩大-收缩-消失-扩大-消失”的演化过程,10月31日异常面积达到最大值。异常过程结束后10天发生了西藏米林M_(S)6.9地震,震中距离10月31日异常阈值线5 km。综合分析认为,此次异常与米林地震具有较强的时空相关性,是可靠的地震电磁前兆异常。

2022年1月8日门源M_(S)6.9地震同震位移场及其发震断层形变破裂特征

利用冷龙岭-托莱山断裂及其附近震前和震后GNSS观测资料,处理获取了2022年门源M_(S)6.9地震同震位移场,并以此为约束反演获取了地震同震破裂滑动分布图像,基于上述结果探讨了本次地震发震断层形变破裂特征,对比了区域震间与同震变形特征,结果表明:(1)此次地震在距震中约90 km范围内产生了10 mm及以上的同震永久变形,距震中160~200 km的GNSS连续站记录到的同震变形则十分微弱,总体在毫米级以下;(2)同震位移图像呈现典型的左旋走滑型同震变形模式.在距震中约3 km破裂带南侧的测站,其同震位移为近东向,大小445.9±3.3 mm,而在破裂带远场则呈现出典型的与左旋走滑型地震匹配的“四象限”对称分布的挤压或拉张尾端变形特征;(3)同震位移量以冷龙岭断裂-托莱山断裂为界,南北两盘具有明显的非对称性,南盘变形运动大于北盘;(4)托莱山断裂西段同震位移总体表现出随震中距减小而增大的“弹性回跳”现象,但其跨断层近场测站却并不服从上述同震变形特征,指示其并未参与此次地震破裂,考虑到托莱山断裂西段显著的左旋剪切应变能积累背景,其未来强震危险性值得关注.

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震前重力场动态变化

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震前,中国地震局在青藏高原东北缘开展了多期流动重力观测,并观测到震中附近重力场随时间的变化.我们曾利用震中附近重力场变化信息在地震前对发震地点进行了较为准确的预测.本文综合利用地面绝对重力、相对重力资料,对青藏高原东北缘2018—2021年间的重力观测数据进行整体处理,系统分析了区域重力场动态变化及其与门源M_(S)6.9地震发生的关系.结合地震剪切波分裂、地壳裂隙及饱和度研究成果,进一步研究了区域重力场变化的时空分布特征及其机理.结果表明:(1)门源M_(S)6.9地震前2年累积重力变化呈现出明显的四象限分布特征,震中位于重力变化的四象限中心零等值线附近;(2)地震前重力异常持续时间与震级的关系、地震剪切波分裂产生的慢波时间延迟持续时间与震级的关系显现一致性,这种一致性表明地下流体运移可能是地震前观测到的重力变化的主要成因;(3)本次震中东南侧的显著重力变化延伸到了冷龙岭断裂东段至海原断裂一带,后期仍需要关注该地区的地震危险性.

2022年1月8日M_(S)6.9青海门源地震震前三维地壳变形与应变分配

2022年01月08日在祁连山断裂带中东段的青海门源县发生了M_(S)6.9强震,然而,迄今为止对于该地区的三维地壳变形特征和强震孕育背景鲜有研究.本文基于高精度的GPS和水准等大地测量资料,厘定了该区域主要活动断裂的滑动速率,并分析了此次地震之前的三维地壳变形特征和强震孕育背景.研究结果表明,(1)祁连山断裂带中东段地壳变形呈现出较强的左旋剪切和缩短变形,且地壳缩短主要以垂直隆升的形式实现;(2)托莱山断裂的走滑、缩短和垂直速率分别为2.5±0.3 mm·a^(-1)、1.3±0.4 mm·a^(-1)和1.2±0.6 mm·a^(-1),高于其北侧的民乐-大马营断裂的1.1±0.3 mm·a^(-1)、0.8±0.3 mm·a^(-1)和0.5±0.5 mm·a^(-1),冷龙岭断裂的走滑和缩短速率分别为3.1±0.7 mm·a^(-1)和3.0±0.6 mm·a^(-1),结合应变率场,表明该区域地壳变形满足连续-弥散变形模式;(3)此次门源地震震前剪应变和压性面应变明显积累,其中部分压性面应变被2016 M_(S)6.4地震所释放,而在托莱山和冷龙岭断裂以南地区垂直变形并不显著,震前应变持续增加.此外,GPS速度剖面揭示出托莱山断裂存在明显的震间闭锁,其闭锁深度为15.0±7.8 km,表明其具有发生强震的背景.

2022年门源M_(S)6.9地震前后垂直形变

1研究背景据中国地震台网测定2022年1月8日1时45分,青海省海北州门源县发生M_(S)6.9地震(37.77°N,101.26°E),震源深度为10 km,这是继1986年8月26日门源M_(S)6.4地震(37.70°N,101.50°E)和2016年1月21日门源M_(S)6.4地震(37.68°N,101.62°E)之后该区域发生的又一次6级以上强震。

2022年门源M_(S)6.9地震跟踪分析及决策过程回溯——一次有意义的短临预测预报尝试

1研究背景2022年1月8日门源M_(S)6.9地震的跟踪及预报过程,是一次长、中、短、临结合的较为成功的地震预测预报探索,也是在地震系统多年来面临重大压力下的一次成功尝试,具有重要的现实意义、社会意义和科学探索意义。主要因素如下:①门源6.9级地震发生在青海省及全国年度会商会确定的危险区内,表明了从中长期背景。下的正确研判;②在震前即2021年9月以来异常持续增多的背景。下发生的,这些异常的变化引起了青海地震台高度关注,经过持续跟踪分析并及时向青海省地震局分管领导和主管领导汇报,引起了局党组的高度重视,并多次参加会商会共同研判震情;③根据会商结论,青海省地震局撰写专题纪要及时向中国地震局及青海省政府进行汇报和报送,引起了中国地震局和青海省委省政府的高度关注,实施了一系列措施和工作推动;④相关预测预报、风险评估、震情通报等工作的及时推动,同时本次地震未造成人员的伤亡,受到了各层级领导的表扬和肯定,为地震系统争得了较好的正面影响和荣誉,尤其是得到了青海省人民政府与中国地震局的联合发文表扬。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带特征与发震机制

2022年1月8日01时45分,在青海省海北州门源县(N37.77°,E101.26°)发生了M_(S)6.9地震,震源深度约10 km.震后现场考察确认,本次地震震中位于祁连—海原断裂带中段的冷龙岭断裂与托勒山断裂之间的构造转换部位,上述断裂均为全新世活动的左旋走滑断裂.地震形成了两条地表破裂带,总长度约31 km.其中,北侧主破裂带主要沿冷龙岭断裂西段分布,东起硫磺沟脑,向西穿过道沟,至下大圈沟止,长度约22 km,野外测量并经无人机高分辨率影像校核后,最大水平位错量约2.6±0.3 m,并向两端逐渐衰减,宏观震中位于硫磺沟大拐弯至道沟以东一带.南西侧的次级破裂带分布在托勒山断裂东段上,东自大圈窝,断续向西过羊肠子沟,至大西沟止,长度约9 km,最大水平位错量约1.0±0.1 m,二者之间呈左阶斜列,最小阶距约1.0 km.本次地震地表破裂习性以左旋走滑为主略具逆冲分量,各次级破裂呈左旋左阶拉张或左旋右阶挤压的雁列式组合,形成了典型的走滑断错地貌,如左旋断错纹沟、河床、牧区铁丝网围栏、道路路基、车辙、便道和动物脚印等,同时还形成了典型的挤压脊或鼓包、张性裂隙和断层陡坎等,其走滑破裂样式典型而丰富.综合本次地震地表破裂展布和余震活动所反映的深部构造特征表明,其发震构造应以冷龙岭断裂西段为主,托勒山断裂东段参与,在其构造转换部位形成不连续的Y字型分叉的地震地表破裂图像.这次地震是继1986年门源M_(S)6.4和2016年门源M_(S)6.4地震沿冷龙岭北侧次级断裂活动之后,发生在冷龙岭主干活动断裂带上的一次强烈地震,未来应重点关注祁连—海原断裂带尤其是西段的大震活动.

门源M_(S)6.9地震前后地震异常时空演化

中国大陆发生强震动力来源主要是在印度—欧亚板块碰撞下,青藏高原的北向运动、东部地区的东向运动作用(Wang and Shen,2020);近20年青藏高原北缘地块运动主流观点是巴颜喀拉块体向东运动带动周边地块的运动,但从近十年的地震活动分析,柴达木和祁连块体向东运动是增强的,2022年门源M_(S)6.9地震等一系列地震是典型的震例。

2022年门源M_(S)6.9地震前祁连—海原断裂带闭锁程度及地震危险性研究

利用2015—2021年GPS速度场,采用负位错程序反演祁连—海原断裂带的闭锁程度及滑动亏损速率,结合断层面小震分布特征研究2022年门源M_(S)6.9地震震前异常特征,综合分析该断裂带各段的地震危险性,并根据跨断层GPS剖面获取断裂带滑动速率,对区域地壳变形特征进行探讨。结果表明:在2022年门源地震前,冷龙岭断裂处于强闭锁状态,并且闭锁深度在15 km,滑动亏损速率也较大,小震分布也相对较少,这些特征与中强地震的发生密切相关。而金强河断裂、冷龙岭断裂西段和托莱山断裂东段现今闭锁程度较高,闭锁深度深,滑动亏损速率大,具有较高的地震危险性。进一步结合小震分布和2022年门源地震前闭锁特征,认为未来需关注托莱山东段的中强地震危险性。祁连—海原断裂带现今走滑速率为3.9~4.3 mm/a,说明该断裂带整体运动一致性较好,挤压速率从西段的2.9 mm/a向东逐渐减小为1 mm/a,说明青藏高原东北缘现今的地壳形变主要以祁连山上的地壳短缩和祁连—海原断裂带上的左旋走滑运动为主。

2022年青海门源M_(S)6.9地震地表破裂特征分类及震害分析

为了深入分析2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震引发的不同类型地表破裂特征及震害现象,本文依据沿此次地震地表破裂带进行的野外实地考察和无人机航拍解译,将破裂带沿线的典型同震地表破裂特征归纳为:(1)多种典型几何细结构,包括雁列状次级破裂、左旋左阶拉张区、左旋右阶挤压区以及树枝状、网状破裂等;(2)多种地貌标志物水平位错,包括牧区围栏、车辙印、动物脚印和冲沟冰面的左旋断错等;(3)多种类型垂直破裂,如逆冲型地震陡坎和正断型地震陡坎;(4)多种类型挤压破裂,如挤压脊和挤压鼓包;(5)不同类型张性裂缝带,如纯张性裂缝带和张剪性裂缝带.将地震引发的地质及工程震害现象归纳为:(1)跨地震断裂带的边坡垮塌失稳;(2)跨地震断裂带的公路、桥梁和隧道损坏;(3)地震断裂带附近区域的冰面鼓包、公路裂隙等形变现象.此外,对上述现象的展布特征和成因机制进行了分析讨论,并强调了加强跨活动断裂带时工程抗断及近断层强地面运动的抗震设防的重要性.

2022年门源M_(S)6.9地震前断层活动及应力状态的数值模拟

2022年1月8日门源M_(S)6.9地震是继1986年和2016年2次门源M_(S)6.4地震后,冷龙岭断裂西段再次发生的M_(S)>6强震。为探讨此次门源M_(S)6.9地震前近震区的断层运动、应力状态和强震多发的孕震环境,文中以地震前1991—2015期和2017—2021期GPS速度场作为边界约束,通过建立精细的三维黏弹性有限元动力学模型,计算分析了祁连山构造区在长期的构造运动环境下应力积累的基本格局,区域内断层的长期滑动速率、应力累积速率,以及这些量值在门源M_(S)6.9地震前约5a的变化特征。1991—2015期的计算结果显示:门源M_(S)6.9近震区长期受到NE-SW向挤压和NW-SE向拉张的应力场作用,最大剪应力积累比周围区域快,应力积累整体上以促进NWW向断层的挤压和走滑运动为主;与周围断层段相比,受几何拐折形态影响,冷龙岭断裂西段的滑动速率偏低,断层剪切应力的累积速率较高,发震断层上运动的亏损与应力的快速积累有利于孕育走滑型地震。2017—2021期相对于1991—2015期的增量结果显示,在临近地震约5a的时段内,冷龙岭断裂西段走滑速率进一步减小,断层的剪应力累积速率显著增高,利于促进走滑型地震的发生。冷龙岭断裂西段具有较强的动力学背景和有利的强震发生条件,未来依然存在发生强震的危险。

2022年青海门源M_(s)6.9地震余震演化与地震触发

地震序列的时空演化有助于揭示地震成核过程和地震相互作用.本文采用双差定位方法对2009年以来门源地区的目录地震重新定位,并以其为模板,匹配扫描连续波形,完善2022年门源M_(s)6.9地震前后的活动图像.结果表明:2022年门源M_(s)6.9地震主要发生在托勒山北断裂南侧高角度南倾的走滑断裂上,无明显前震活动,是典型的主—余型序列;早期余震向主震东西两侧扩展,迁移距离与流逝时间呈对数关系,符合震后余滑扩散特征,并且西侧的迁移速率和地震强度高于东侧;冷龙岭断裂和门源地震发震断裂斜交,但它的地震活动与余震不同,这些活动在余震扩散前锋到达前开始,沿断层向东南方向迁移但很快受阻,直到5 d后Ms5.2地震发生后才继续南迁,最后终止于2016年门源Ms6.4地震余震扩散区的尾端附近.因此,两条断层上的地震时空演化反映了断层之间的相互作用,冷龙岭断裂的地震活动受2022年门源主震库仑应力变化影响而触发.

2022年门源M_(S)6.9地震前地球物理场异常时空演化特征

1研究背景。由于印度板块与欧亚板块相互推挤影响,晚中新世以来青藏高原东北缘迅速抬升,地形变化与地质构造均异常复杂(沈旭章,2013)。历史上该区域发生多次6级以上强震,伴随孕震过程出现的地球物理场异常丰富且多样,异常数量及变化幅度能够客观反映区域应力变化的水平,其演化过程也受到孕震体物理、化学性质变化和地壳应力状态变化的控制(李丽,1999;苏维刚,2021)。

2022年1月8日门源M_(S)6.9地震前德令哈钻孔应变异常特征

2022年1月8日青海门源发生M_(S)6.9地震,1月23日、3月26日青海德令哈发生M_(S)5.8、M_(S)6.0震群型地震。调查发现,德令哈钻孔应变在多次地震发生前存在不同时间尺度的趋势转折变化,分析认为:德令哈钻孔应变在震前5年出现明显的背景性转折变化,在此背景下,此次门源M_(S)6.9地震前4个月,钻孔应变S_(2)、S_(3)分量再次出现显著的中短期转折变化,且分量转折变化方向指向震中。通过震例回溯分析,认为德令哈钻孔应变趋势转折变化对青海北部6级及以上强震或5级成组地震具有较好的指示意义。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震序列重定位和震源机制解研究

2022年1月8日青海省海北州门源县发生MS6.9地震,震后产生了长约22 km的地表破裂带,青海、甘肃和宁夏等多地震感强烈。本文基于区域地震台网资料,通过多阶段定位方法对门源MS6.9地震早期序列(2022年1月8日至12日)进行了重定位,并利用gCAP方法反演了主震和MS≥3.4余震的震源机制和震源矩心深度,计算了现今应力场体系在门源MS6.9地震震源机制两个节面产生的相对剪应力和正应力。结果表明:门源MS6.9地震的初始破裂深度为7.8 km,震源矩心深度为4 km,地震序列的优势初始破裂深度主要介于7—8 km之间,而MS≥3.4余震的震源矩心深度为3—7 km;该地震序列的震源深度剖面显示震后24个小时内的地震序列长度约为25 km,与地表破裂带的长度大体一致,整体地震序列长度约为30 km,其中1月8日MS6.9主震和MS5.1余震位于余震区西段,1月12日MS5.2余震位于余震区东段。2022年1月8日门源MS6.9主震的震源机制解节面Ⅰ为走向290°、倾角81°、滑动角16°,节面Ⅱ为走向197°、倾角74°、滑动角171°,根据余震展布的总体趋势估计断层面走向为290°,表明此次地震为近乎直立断层面上的一次左旋走滑型事件;MS≥3.4余震的震源机制解显示这些地震主要为走滑型地震,P轴走向从余震区西段到东段之间大体呈现NE向到EW向的变化。现今应力场体系在门源MS6.9主震震源机制解节面Ⅰ上产生的相对剪应力为0.638,而在节面Ⅱ上的相对剪应力为0.522,表明这两个节面均非构造应力场的最大释放节面,这与2016年门源MS6.4地震逆冲型震源机制为构造应力场的最优释放节面有着明显差异。结合地质构造、震源机制和余震展布,2022年1月8日门源MS6.9主震的发震构造可能为冷龙岭断裂西段,其地震断层错动方式为左旋走滑。根据重定位结果、震级-破裂关系以及剪应力结果,本文认为门源地区存在一定的应力积累且应力未得到充分释放,该地区仍存在发生强震的危险。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震深部构造背景浅析

2022年1月8日青海境内的托莱山—冷龙岭断裂附近发生了门源MS6.9地震。结合地壳厚度、速度结构及各向异性等资料探讨了门源地震的深部构造特征,揭示了门源地震的发震位置与地壳结构变化的密切关联。结果显示:门源MS6.9地震发生在地壳厚度和vP/vS值都出现快速空间变化的区域;大约在10—20 km深度范围内,震源位于P波速度从浅到深由高速变低速的垂向过渡区,同时也是S波速度和泊松比分布呈现明显横向变化的过渡区域,震源下方存在明显的低速区;冷龙岭断裂两侧相速度的方位各向异性变化比较明显。1月12日的MS5.2余震震中紧邻2016年MS6.4地震震中,揭示出2022年门源MS6.9地震及其余震活动导致了冷龙岭断裂比较充分的破裂,两次门源地震主震之间及邻区短时间内难以积累更大能量,因而短时间内发生更大地震的可能性不大。青藏高原东北缘的持续向北扩展所导致的地表隆升和地壳增厚是该地区强震频发的主要构造成因。

2022年1月8日门源M_(S)6.9地震前青海地区地下流体群体异常特征

据中国地震台网正式测定,2022年1月8日1时45分,青海省海北州门源县发生MS6.9地震,震中位置(37.77°N,101.26°E),震源深度为10 km。此次地震造成地表破裂长约22 km,地震震中位于门源县皇城蒙古族乡附近,距门源县城54 km,西宁、兰州等地有明显震感。研究区处于青藏高原东北缘,位于柴达木-祁连地块、阿拉善地块和鄂尔多斯地块的交会处。