基于早期余震的地震烈度评估方法研究——以2021年青海玛多Ms7.4地震为例

余震序列与发震断层间的关系密切,在破坏性地震发生后,常通过余震序列空间分布判断发震断层的位置。可以根据震后短期内余震序列的空间分布识别主震破裂面的基本特征。Ozawa等(2021)通过对几何复杂断裂带中的主震和余震序列进行模拟,发现非常早期的余震分布可以很好地描述断层破裂的程度,而且早期的余震多集中在主震破裂的边界附近.

2021年青海玛多MS7.4地震前大武台地电场优势方位角异常特征分析

为了深入了解2021年5月22日青海省玛多M_(S)7.4地震前是否存在地震电信号,本文利用地电场优势方位角方法对大武地电场的原始资料进行了分析,获得了玛多地震前震中附近场地的岩体裂隙结构变化特征,并结合本次地震震中500 km范围内八个地电场台站的岩体裂隙结构变化和该台记录到的以往震例中大武台地电场优势方位角异常变化与中强地震之间的关系进行了综合分析。结果显示:大武台新旧两套地电场数据的地电场优势方位角在震前11个月出现了显著的同步偏转现象,其中大武旧台在震前两个月优势方位角再次出现大幅度上升,异常特征主要表现为优势方位角出现同步快速偏转,最大偏转达到45°—90°;处于同一次级地块的甘孜台、玛曲台与大武台出现准同步异常现象,而其它次级地块上的台站均无异常出现,表明异常响应受到区域构造的影响。再结合大武台地电场使用该方法分析的以往震例表明:大武台的地电场优势方位角异常在中强地震前具有较好的中短期指示意义。

时事热点事件的选题策划——基于2021年青海玛多MS7.4地震的文献计量学分析

本文采用文献计量学方法,以青海省果洛州玛多县发生的MS7.4地震为例,从发文量、被引频次、研究主题等方面回溯性分析不同期刊在此次时事热点事件选题中的出版现状。结果表明,不同学术层次的期刊在稿源吸引力和关注度上存在差异,高被引论文主要出现在核心及以上层次期刊,且发文时间均在震后3个月内,一半以上的高被引论文都发表在震后1个月内,报道的主题集中在地震时空分布与发震构造、同震及震后变形以及震害特征,最后从主题、形式和时效3个方面提出选题策划建议。

利用重力异常分析2021年青海玛多MS7.4地震发震断层与结构特征

基于2021年青海玛多M7.4地震震源区及周边的重力异常计算了全张量梯度,利用倾斜角(TA)、倾斜角总水平梯度(THDR)和断层倾角(β)分析了巴颜喀拉块体及周边断裂带的类型、连续性和分段性等特征.昆仑山口—江错断裂两侧剩余异常轴线发生明显错断,走向与TA零值线过渡带和THDR极值线分布基本吻合.结合活动断裂分布与地表破裂展布,推断此次地震可能的发震构造为昆仑山口—江错断裂.昆仑山口—江错断裂不同段落具有不同的重力异常、识别标志和倾角变化特征.对照地表破裂分段,TA零值线过渡带和THDR极值线能很好的表征沿鄂陵湖南段、黄河乡段和东草阿龙湖段的断裂结构,而昌麻河段的识别特征不明显.最西端的鄂陵湖南段和东端昌麻河段表现为走滑性质,兼有逆断分量;而中间的黄河乡段和东草阿龙湖段则以走滑为主.由于发震断裂走向的平面变化及其深部结构的横向差异,在区域动力环境加载作用下可能产生沿断层的局部应力集中,从而导致此次地震的发生.

2021年青海玛多M_(S)7.4地震前后CO异常变化研究

地震前后气体地球化学信息的研究在地震监测预报中具有较高的应用价值。为研究2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震与CO时空变化之间的关系,在以瓦里关大气观测站地面数据验证大气红外探测仪(AIRS)反演数据可靠性的基础上,提取玛多M_(S)7.4地震前后AIRS反演的CO数据,通过滑动均值法、差值法对玛多地震前后不同尺度的CO浓度数据进行处理和分析。结果表明:利用卫星遥感数据提取CO地球化学信息是可靠的。时间上,玛多M_(S)7.4地震前两个月CO浓度开始波动,出现峰值,地震发生后恢复平静;空间上,震中位置的CO浓度在近地面变化尤其明显,震中及附近区域的CO浓度从3月开始逐渐升高,由离散分布逐渐向震中和发震断裂带聚拢靠近,到4月底达到最大异常18.60×10^(-9),异常高值中心的连线与发震断层江错断裂走向、地表破裂分布一致。排除背景值和季节变化的影响,推断CO浓度异常变化是地震引起的,主要归因于地下气体释放和岩石挤压碰撞产气,气体逸散后在大气圈中发生的一系列化学反应起次要作用。

天津典型观测井渗透性变化及对玛多7.4级地震响应机理分析

采用微水试验和固体潮汐反演两种方法计算了王3井、宝坻新井、宁河井不同时期渗透系数,经对比分析发现,两种方法计算含水层渗透系数所得结果在总体量级上是相当的,并且变化趋势是一致的,发育稳定、连续性较好的含水层中的观测井,二者计算结果更加接近。微水试验估算的井含水层渗透系数主要反映了井孔周围局部含水层渗透能力在短时间内水流过程中的渗透性特征,而固体潮汐反演估算的渗透系数则反映了在较长时间内较大范围含水层的平均渗透能力。因而,在观测井同震响应分析、抽(注)水干扰等异常核实分析中,使用微水试验估算的井含水层渗透系数更为合理,而在分析区域应力场变化中使用固体潮汐反演估算的渗透系数则更合理。本文分析了三口观测井水位和渗透性变化特征以及产生原因,并进一步分析了王3井和宝坻新井水位对2021年5月22日青海玛多7.4级地震同震响应机理,以及玛多地震对宁河井水位观测的影响机制,发现应力积累、抽/注水干扰、地震波传播等因素均会对含水介质渗透性造成影响。并且,地震波传播过程对不同含水介质造成的影响不同,而含水层岩性相同的不同观测井对同一地震的响应特征和机理也不相同。

2021年青海玛多7.4级地震的江苏流体井水位同震响应特征

分析了2021年青海玛多7.4级地震引起的江苏流体井网水位的同震响应特征以及水位同震上升区与4.0级以上地震活动的关系。结果表明:青海玛多7.4级地震后,江苏流体井网水位出现了较大范围的同震响应,水位同震变化形态主要表现为振荡、阶升和阶降。2008年以来,4次7.0级以上大地震引起的江苏流体井网水位同震响应特征与地震活动的关系表明:水位同震响应上升区可能是区域应力集中的一种体现,它对中长期尺度中强地震的发生地点具有一定的指示意义。

青海玛多7.4级地震发震断裂继承性及新生性探讨

2021年5月22日青海省果洛州玛多县发生7.4级强烈地震,地表破裂发育,裂缝具断续分布特征,破裂带走向自中西段的NWW到东段转为EW,最终转为NEE向。然而,目前学术界对发震断裂有不同认识,区域地质资料显示,玛多—甘德断裂、昆仑山口—江措断裂均走向NW,倾向NE,但玛多7.4级地震地表破裂在空间位置上与玛多—甘德断裂,昆仑山口—江措断裂均不甚吻合,且地震震源机制解揭示发震断裂南倾,也与昆仑山口—江措的倾向相反,地表破裂表明发震断裂应属一条走向近EW、倾向南的未出露隐伏断裂。为进一步揭示玛多大地发震断裂特征及活动机制,在野外地质调查基础上,采用LiDAR扫描、InSAR解译、地质力学分析和数值模拟方法进行深入研究。结果表明,NW向断裂(玛多—甘德断裂、昆仑山口—江措断裂)在NEE—SWW向区域应力场作用下,在左旋错动过程中于瓶颈处受阻,在江措断裂北部产生应力集中带,东段因瓶颈部位受阻,产生近EW向的新生性地表破裂,出现鱼尾式地表破裂现象,发震断裂不是玛多—甘德断裂或昆仑山口—江措断裂,而是一条走向NNW,斜切昆仑山口—江措断裂小角度相交的隐伏断层。发震断裂走向上继承了既有断裂展布,研究成果为进一步活动断裂防震设计提出了新的借鉴。

2021年玛多7.4级地震聊古1井同震响应特征分析

整理了聊古1井流量、水位、水温和水化学离子含量等流体测项在2021年青海玛多7.4级地震中的同震响应变化特征。结合聊古1井的构造背景,分析了同震变化的影响因素,初步探讨了同震变化机理。结果表明:聊古1井流量、水位及水温等流体测项在青海玛多7.4级地震发生后呈阶升型同震变化,井水离子含量也出现较大波动,明显高于背景值。本次青海玛多7.4级地震的流体同震响应特征表明聊古1井对远场地震反映灵敏,具有良好的映震效能。

2021年青海玛多M_(S)7.4地震前电磁异常时空演化特征

1研究背景。地震电磁分析预报方法在近年震情跟踪工作中的作用已日益突出,显示了良好的应用前景;与此同时,通过众多学者总结归纳的指标(中国地震局监测预报司,2020)已作为目前地震电磁异常重要的识别线索和地震预测参考依据。自2015年开始中国地震局电磁分析预报技术管理组组织人员开展了地震电磁分析预报方法指标研制与完善,共研制完善9个方法。

青海省玛多县“5·22 M s7.4地震”地表破裂与次生灾害发育特征

2021年5月22日2时04分在青海省果洛藏族自治州玛多县发生7.4级地震,为了查明此次地震产生的地表破裂和伴生次生灾害发育特征,调查组采用遥感解译和实地调查方式对地震影响区进行了调查。调查结果显示,在玛多-甘德断裂和昆仑山口-江错断裂之间形成了一条宽约75 km、长约230 km的活动断裂带,地表新发现地裂缝653条、砂土液化和喷砂冒水点1237个、地震鼓包97个、塌陷坑2个。地表破裂总体呈北西—南东向展布,自西向东出现马尾状分支的现象,东段与玛多-甘德断裂带以一定角度斜交,地裂缝整体走向与昆仑山口-江错断裂走向高度一致。地震地表破裂发育特征显示,此次玛多M s7.4级地震的发震断裂为昆仑山口-江错断裂,断面整体南倾,性质为左行走滑。此次大地震的发生是在印度板块向青藏高原挤压背景下,巴颜喀拉地块强烈向东挤出构造作用导致其北部走滑断裂发生左旋运动的结果。调查结果为地方政府关于灾区地震灾害损失评估及灾后重建提供了第一手基础资料。

基于机器学习的地表破裂自动识别和填图——以2021年青海玛多M_(W)7.4级地震为例

大地震的同震地表破裂高分辨率填图对于理解破裂传播机制、量化地震灾害和地震危险性等至关重要;无人机航片和地形数据为地表破裂研究提供大量的高精度数据.同时基于海量数据的人工填图耗时费力,效率较低;机器学习(Machine learning)技术的发展为快速处理这类高分辨率图像数据提供了新思路.本文以2021年玛多M_(W)7.4级地震震后高精度无人机航片为基础数据,展示了机器学习技术快速、高效识别地表破裂的潜力.基于卷积神经网络Canny算法,详细讨论了无人机数字正射影像的处理流程和关键步骤,包括准备训练数据、训练和后处理.对比人工识别和机器识别的结果显示,本文所提出的方法可以有效地绘制地表破裂,为未来研究大地震地表破裂提供新思路.同时,展示了机器学习在地震地质、地表过程和地貌等定量研究中的巨大优势和广阔前景.

江苏地下流体对青海玛多M7.4地震的同震响应分析

本文收集江苏流体井水温和水位在青海玛多M7.4地震中的同震响应变化,总结其变化特征,结合江苏地下流体井的基本参数及区域地质构造情况,分析其影响因素,探讨变化机理。结果表明:此次青海玛多7.4级地震对江苏地下流体的影响较为明显,并且水位的同震响应记录能力要好于水温,其中水温主要表现为阶变,水位主要表现为振荡和阶变。发生同震响应变化的流体井主要集中在郯庐断裂带和茅山断裂带附近。水位的区域性和集中性阶变,说明该区域内应力发生调整,这对判断未来地震发生的位置有一定的指示意义。水温的同震响应机理较为复杂,水体的运动方式、水流速,井孔条件和探头位置等都有可能影响其变化,需要更多方面的资料数据,才能有更为准确的判断。

2021年青海玛多7.4级地震前应变演化特征分析

计算1999~2016年、2017~2020年青海玛多及其周边地区GNSS速度场,同时采用连续滑移回归方法获取该地区震前面膨胀率、主应变率及最大剪切应变率,分析其动态演变特征。结果表明:1)震前该地区构造运动并未出现明显调整;2)震前震中附近区域面膨胀率下降,说明震中附近区域应变能累积降低;3)震前震中附近区域最大剪切应变率和主应变率有所增强,说明震中附近出现应力调整现象,剪切作用增强。

2021年5月22日青海玛多M7.4地震余震重新定位与断层面参数拟合

文中基于青海和周边地震台网72个台站以及震后布设的12个流动观测台站于2021年5月22—27日记录的青海玛多M7.4地震主震及1 357次余震资料,使用双差地震定位法重新对余震位置进行了修定,获得了1 289次余震修定后的震源位置。重新定位后,余震基本沿昆仑山口-江错断裂呈NWW向线性分布,震源深度由重新定位前主要集中于5~10km变为在5~15km深度范围内相对均匀地分布。根据重新定位后的余震分布特点并参考地质断层及现场考察的地震破裂带展布情况,依据成丛地震发生在断层附近的原则,选取了6个矩形区域内重新定位后的震源信息,联合采用模拟退火与高斯-牛顿算法反演获得了每个区域断层面的详细参数。结果表明,主干断裂为长约146km、总体走向为285°~290°的高倾角大型左旋走滑兼逆冲断裂。重新定位还显示,主干断裂东、西两侧有分叉现象,可能是大地震发生时期由于复杂的应力分配导致触发并新产生2条分支断裂,断裂整体显示为树形。西侧分支走向为306°,与主干断裂相交,夹角为21°。东侧分支走向近EW,与主干断裂的东段相连。

2021年玛多M_(S) 7.4地震前M_(S) 3、M_(S) 4地震空区嵌套异常分析

利用地震活动图像等传统测震学方法,对玛多M_(S)7.4地震前的M_(S)3、M_(S)4地震空区嵌套异常演化过程作进一步梳理分析,并进行了回顾总结,得出如下认识和结论:(1)该地震空区具有孕育强震的能力且出现视应力高值现象,预示着区内有发震危险性;(2)未来主震震中出现在空区嵌套的交界区附近,这一特征对于认识空区嵌套异常、缩小预测发震区域极其重要;(3)回顾玛多地震前空区演化过程,有2次显著地震事件,使跟踪从中长期转为中短期再转为短期,这可为空区跟踪过程中发震紧迫性的判定不断积累经验。

2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震深部环境及发震构造模式

2021年5月22日2时4分,青海省果洛藏族自治州玛多县发生M_(S)7.4地震,截至5月27日,已记录余震2700多次.本次地震震源深度17 km,震中坐标为34.59°N,98.34°E,位于巴颜喀拉块体北边界东昆仑断裂带以南70 km左右,结合震中位置、余震分布、卫星影像解译及活动断裂分布,初步判断发震断裂为东昆仑断裂带南部的玛多—甘德断裂带.本文展示了沿玛多地震震中西北20 km,长约280 km的北东向大地电磁探测结果,揭示主震震源及余震主体位于中下地壳高导与上部高阻体交界部位;对比巴颜喀拉块体东、北边界的不同震例的大地电磁探测结果,发现区域尺度上巴颜喀拉块体及其边界断裂带发生的中强地震震源多位于块体边界显著电性边界带附近.东昆仑断裂玛曲段三条电磁剖面揭示出与本次玛多地震相似的深部构造背景,由于古地震、历史地震资料揭示出玛曲—玛沁段最后一次地震事件的离逝时间已经超出或接近其复发周期,因此后续需重点关注玛曲—玛沁段的地震活动性及危险性.综合分析巴颜喀拉块体地质、地貌及深部电性结构特征,我们认为,玛多—甘德断裂带与巴颜喀拉块体内部其他北西向左旋走滑断裂,控制了诸如1947年达日M_(S)7.7地震、2021年玛多M_(S)7.4地震的发生,活动速率相对较低,强震复发间隔相对偏长;走滑速率更高的东昆仑、甘孜—玉树—鲜水河等边界断裂带,控制着边界断裂带内如2001年昆仑山口8.1级地震、2011年玉树7.1级地震等大震、强震的发生,地震复发间隔短;两种不同规模、不同运动速率的断裂体系协同运动,共同调节着青藏高原不同块体的形变,变形过程更为弥散连续,明显有别于中国大陆内部如塔里木、柴达木、鄂尔多斯、扬子等更为刚性的块体.巴颜喀拉块体内部沿龙日坝断裂、五道梁—长沙贡玛断裂等地区仍存在一定的地震空区,建议后续加强地震地质、深部孕震环境等研究工作.本文大地电磁探测结果表明,巴颜喀拉块体北边界带中下地壳高导层厚度明显小于东部地区,我们推测龙日坝断裂西北侧阿坝次级块体内构造变形以左旋走滑的水平向运动为主,中下地壳增厚有限,但龙日坝断裂东南至龙门山构造带之间龙门山次级块体内,中下地壳的缩短增厚幅度明显偏大,表明西北侧的水平走滑运动不断被龙日坝断裂东南地区的构造缩短增厚所吸收,控制着龙门山断裂带及邻区的构造变形与强震(如松潘、汶川、九寨沟地震等),同时驱动着青藏高原东缘晚新生代以来的快速侵蚀剥露及地貌演化进程.

2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震发震构造分析

精确的余震序列定位及震源机制反演能够提供强震破裂尺度、发震断层面和区域应力场等信息,为震后应急决策和分析发震构造提供科学依据.本研究采用双差定位方法对2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震序列进行精定位,得到震后9天内共1055个事件的精定位结果;同时,利用青海、西藏、四川和甘肃台网记录的波形数据,采用近震全波形矩张量反演方法得到了玛多M_(S)7.4地震15次中等余震(M_(S)≥4.0)震源机制解,并进一步反演得到震源区构造应力场.地震定位结果显示,玛多主震位于玛多—甘德断裂与甘德南缘断裂之间,发震断层面较为陡立,余震序列在时间上呈现出不对称的双侧破裂模式,且沿主破裂面的两端均表现出分支破裂特征,说明本次地震触发了分支断层;震源机制结果显示15次中等余震包含12次走滑型和3次逆冲型地震,暗示主断层破裂受到局部异常结构的影响;另外,应力场反演表明震源区为近EW向挤压特征,与该区域最大水平主压应力优势取向一致.结合上述结果以及周边地质构造背景,我们认为玛多地震发震构造为位于巴颜喀拉地块内部一条NWW向的高倾角左旋走滑断裂,主破裂触发了东西两端分支断层活动,断层面的非均匀性控制了余震序列时空分布的差异性.

2021年5月22日青海玛多M_(S)7.4地震地表破裂带及发震构造

2021年5月22日2时4分,青海省果洛藏族自治州玛多县发生了M_(S)7.4级强烈地震,震中位于巴颜喀拉地块北部边界东昆仑断裂带以南约70 km左右(34.59°N,98.34°E),震源深度17 km。震后的野外现场考察表明,这次地震在海拔4200~4600 m的高原面上形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙、挤压鼓包和裂陷等多类型破裂雁行状组合而成的复杂同震地表变形带,总体表现为左行走滑运动性质,局部略带正断分量。该破裂带主要沿东昆仑断裂带南部的江错断裂分布,整体呈N105°E走向,全长约151 km。根据破裂带的走向变化和阶区特征,可将其分为四段:西段、中西段、中东段和东段。其中西段分叉为南、北两支,北支破裂走向N112°E,呈不连续分布,长约18 km,南支走向N94°E,呈连续性分布,长约25 km,最大左行位错约2.9 m;中西段全长约52 km,主要由约22 km长、呈N109°E走向的连续分布的地表破裂与稍北分布约30 km长、不连续分布的两支破裂组合而成,最大左行位错约1.9 m;中东段为总体呈N104°E走向的不连续地表破裂,全长约51 km,其中包含长约20 km的破裂空区;东段分叉为北、中、南三支,北支为走向N84°E、长约23 km的连续性破裂,最大左行位错约1.8 m,中间一支为N110°E走向、长约14 km的不连续破裂,南支则表现为零星破裂及系列滑塌,走向N120°E,长约6 km。这种两端发育较大规模分叉的"扫帚"状同震地表破裂在青藏高原已发生的走滑型地震中尚未报道过。这次地震的发震断裂为江错断裂,该断裂向西延伸可与2001年东昆仑MS 8.1地震的发震断层昆仑山口断裂相接,表明昆仑山口-江错断裂带与北部东昆仑断裂带中东部的托索湖-玛沁断裂挤压弯曲段共同构成了巴颜喀拉地块北部的宽阔边缘断裂带,并与南部的玉树-甘孜-鲜水河断裂带协同运动,共同调节着巴颜喀拉地块向东的运动和形变。由于东昆仑断裂带东部的玛沁-玛曲段是历史地震空区,因此可能是未来强震发生的区段。同时需要考虑到近20多年以来,巴颜喀拉地块周缘的强震活动具有跳跃性特征。因此,在未来的强震危险性评价中,应重点关注巴颜喀拉地块北边界带中东段玛沁-玛曲段和南部边界带鲜水河断裂带等的强震活动性及危险性。

青海玛多7.4级地震桥梁工程震害特性分析

2021年5月22日青海果洛州玛多县发生7.4级地震,导致了显著的桥梁结构震害。本文基于现场调查,介绍了野马滩大桥、野马滩2号桥、黑河中桥、吾儿美岗大桥和雅娘黄河桥的典型震害特征。进一步结合地震断裂与桥位关系、地震台站的地震动记录与特性分析,初步分析了各桥的地震致灾要素和结构失效机理。野马滩大桥和野马滩2号桥整体划一的落梁震害可能系近断层法向的方向性效应所致;黑河中桥的结构轻微震害应系桥台的纵向约束作用,整个桥梁的纵向地震响应类似于整体式桥;吾儿美岗大桥结构南北方向的地震响应高于东西方向,同时减隔震支座与上、下部结构的有效锚固是发挥其减震耗能功效的必要保证;雅娘黄河桥未见水平方向地震作用所导致的显著震害特征,初步推断墩底的压溃破坏可能系震中竖向地震动所致。