5.12汶川8.0级地震序列震后早期趋势判定及有关问题讨论

详细叙述了5.12汶川8.0级地震后早期阶段的序列追踪及强余震预测过程,以期全面、如实地记录震后早期阶段的序列跟踪情况,尤其是在科学认识上的进展、反复、乃至错误.分序列类型判定、最大强余震震级估计、强余震活动持续时间、强余震可能发生地点及19～20日6～7级强余震预测等方面,对当时所依据的科学依据、所得结论、判定过程等进行简要归纳,并站在目前的角度对有关问题进行简单评述.

2008年汶川M_(S)8.0地震地表破裂带沙坝村吴家院一带几何结构变化特征研究

以往学者通常侧重于大尺度(数公里级别)的地表形态对大地震同震地表破裂的影响研究,而鲜有涉及短距离尺度(10~100 m级)的相关报道。本文基于2008年汶川M_(S)8.0地震地表破裂带沙坝村吴家院一带的几何展布样式与微地貌测绘,为回答短距离尺度是否存在显著的几何结构变化和探究其影响因素提供一个典型案例。具体通过无人机摄影测量技术及激光雷达技术精确的获取了该段落断层展布特征及近断层地形地貌数据,发现吴家院一带地表破裂带在西南侧地形相对稳定无起伏时,破裂带集中为一支断层,而往北东向延伸遇到地形起伏如负地形时,断层分叉为三支分支断层。上述研究结果表明局部范围内地形起伏可能会导致同震地表破裂发生分叉现象,单一断层可能弥散为多支断层。

四川汶川8.0级地震地表破裂与震害特点

2008年5月12日四川汶川8.0级地震发生在青藏高原东缘的龙门山构造带上。通过野外实地调查与测量发现,汶川8.0级地震的地表破裂发生在龙门山构造带中的北川—映秀断裂之映秀南西—平武南坝石坎子段,彭县—灌县断裂的都江堰向峨—安县桑枣段也同时发生了同震地表破裂。北川—映秀断裂上的地表破裂长约220 km,表现为逆冲–右旋走滑运动特征,最大同震位错在6 m左右,水平与垂直位错量大致相当,与先期的研究成果一致;彭县—灌县断裂上的同震地表破裂长约100 km,表现为右旋–逆冲运动特征,最大垂直位错在2 m左右,水平与垂直位错量之比为1∶1～1∶3。地震地表破裂的空间分布及同震位错特征表明,汶川8.0级地震系北川—映秀断裂的逆冲–右旋运动所导致,并同时牵动了彭县—灌县断裂发生同震地表破裂。地震灾害的特点主要表现为地震波导致的强地面运动破坏、地震地表破裂带直接撕裂、地震导致的次生地质灾害(如崩塌和滑坡等)摧毁或掩埋建(构)筑物和堰塞湖等。根据地震考察资料并参考InSAR和强震仪记录,勾绘的该次地震等震线长轴方向沿龙门山构造带呈N40°～50°E方向延伸,出现了3个XI度的破坏区,具单侧多点瞬间破裂的典型特征,导致了四川北部、甘肃和陕西南部地区灾害较正常地震衰减破坏的显著加重。

四川芦山7.0级地震及其与汶川8.0级地震的关系

2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生M7.0级地震.根据四川省台网资料和收集的国内外相关资料,我们分析了芦山地震的基本参数、余震分布、序列衰减等特征.结果表明:芦山地震位于龙门山断裂南段,其震源力学机制显示为纯逆冲性质,与龙门山断裂构造特征相符合;芦山地震的余震较丰富,震后15天震区已发生7800多次余震,其中,5级以上余震4次,最大余震是4月21日17时5分芦山、邛崃交界M5.4级地震;余震分布形成的图形显示其长轴走向与龙门山断裂构造走向一致,余震分布显示密集区长轴约40km,短轴约20km.与汶川M8.0级地震在震源力学机制、破裂过程、余震空间展布以及地表破裂等对比分析后表明:芦山地震与汶川地震的震源错动类型、破裂过程、地表破裂以及余震活动等特征存在明显差异;芦山地震与汶川地震震中位置相距90km,两次地震的余震密集区相距50km;汶川8.0级地震造成龙门山断裂中北段较充分破裂,芦山7.0级地震则展布于龙门山断裂南段且破裂尺度有限;两者有发震构造上的联系,但两次地震是相对独立的地震事件.

汶川8.0级地震前区域地壳运动与变形动态过程

利用GPS等观测资料研究了2008年汶川8.0级地震前的区域地壳运动与构造变形、应变积累,以及大区域地壳运动微动态变化过程,结合同震位移场分布等分析、讨论了汶川地震前近10年区域地壳变形的表象所反映的大震孕震最后阶段的物理过程.结果表明,发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带1999-2004年相对稳定的华南地块无明显的相对运动,2004-2007年有一定程度的相对运动显示,以右旋活动为主,年速率为1. 6mm/a.龙门山断裂带西北侧的巴颜喀拉地块东部为右旋剪切为主兼有推挤的大尺度缓慢变形状态,右旋扭动变形率为2.1±0.2(10^(-8)/a),地壳总体缩短变形率为-0.7±0.1(10^(-8)/a).由GPS基准站资料计算的基线时间序列显示,2005年以来大尺度北东向地壳缩短的相对运动明显增强,青藏块体相对华南地块的北东向运动明显增强.对汶川大地震前应变积累的特殊性等问题进行了初步讨论,分析认为,汶川大地震的发生是四川盆地西缘的龙门山断裂带受到其西侧巴颜喀拉地块推挤导致大尺度、长时期、缓慢的地壳应变积累的结果.在发震前不仅龙门山断裂带为显著闭锁状态,且孕震区域可能存在地壳弹性变形趋于极限后难以发生变形的相持阶段,大尺度地壳运动与动力环境的动态变化对汶川大地震的发生有促进影响.

汶川8.0级地震陡坎(北川以北段)探槽的记录特征

汶川8.0级地震在龙门山中央断裂(北川-映秀断裂)上形成了长度约240km的地震地表破裂带,同时在前山断裂(灌县-江油断裂)上形成了长约72km的地震地表破裂带。我们在中央断裂北段(北川以北)的地震陡坎上开挖探槽,揭露了本次地震的构造变形特征,同时通过对探槽内所揭露地层的相互关系的讨论,以及邻近区域内地貌面的对比,认为该段断裂在本次汶川8.0级地震之前可能还存在一次震级相当的地震事件,其发生时间至少早于该区域内T1阶地形成的最新年龄3000 a。

汶川8.0级地震强震动加速度记录的初步分析

本文对国家强震动台网中心收集的2008年5月12日14时28分04秒汶川8.0级地震中获取的420组三分量加速度记录进行了处理和初步分析。在分析前对原始加速度记录进行整理、转换数据格式、零线校正、录入原数据,形成标准格式的未校正加速度数据;在这次地震中布设在龙门山断裂带及其周围地区有50多个台站获得了大于100 Gal的加速度记录,有46组三分量加速度记录的断层距小于100 km,使中国大陆近断层区域所获得的强震动加速度记录的数量成倍增加。本文依据这批数据对汶川大地震强震动特性进行了初步分析,给出了此次地震断层附近地区的PGA衰减规律,并利用此规律模拟断层附近的加速度峰值,绘制了PGA分布图;给出了汶川地震断层附近的加速度反应谱、上盘效应、速度大脉冲效应等地震动特征,这些特征可作为抗震设计规范修订的依据及灾区重建时参考;最后展望了这批强震动加速度记录的应用前景。

汶川8.0级地震地表破裂带与岩性关系

2008年汶川8.0级地震沿龙门山断裂带内的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂分别形成约230km和70km的地表破裂带.震后地质考察研究表明,伴随地震断层出露地表的滑动面大多沿炭质泥岩和煤层发育.与1∶5万区域地质图进行对照,显示映秀—北川地震破裂带的西南段（虹口—清平段）和灌县—安县地震地表破裂带的展布与龙门山地区上三叠统须家河组煤系地层的出露范围相一致.龙门山地区的上三叠统须家河组地层中的薄煤层、炭质泥岩层以及志留系、寒武系的炭质页岩层是易于产生滑动的柔性岩层,易形成滑脱面或成岩片夹于断层带中.汶川地震产生的复杂地表破裂带是龙门山逆冲推覆构造带沿地表构造层中夹有煤层等柔性岩层的断层产生B型滑动的结果.

汶川M_s8.0级地震发生背景与过程的研究

本文首先阐明汶川M_S8.0级地震发生在由区域布格重力异常和地震震中分布所确定的武都——松潘—茂汶—汶川—沪定地震带上.汶川地震所在地段是地震前兆和中小地震(M≤7.0)的空白区,震前出现明显的孕震空区,M_S8.0级地震发生在空区周围区域中小地震活动峰值之后的减少段里.地震的破裂超出孕震空区范围,空区内、外余震活动呈现出不同的衰减特征,依此将余震活动分为WS和NE两个区段.地震破裂过程、4级以上余震矩张量及震区应力场反演和余震应力降的测定结果表明.两个区域的位错、余震机制解和应力降及最大主应力的方向等明显有别.根据这些特征和地震应力触发的研究,推测NE段地震的发生可能是由WS段主破裂的发生所触发.

汶川8.0级地震前区域地壳运动与应变场动态特征

利用中国地壳运动观测网络GPS资料,通过获取水平相对运动、水平应变场分布变化等,研究了汶川8.0级地震前的区域水平运动与应变率场变化,以及大尺度地壳运动动态特征等。研究结果表明,发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带,由于受到其西侧巴颜喀拉地块向东运动的构造动力作用,处于缓慢的应变积累状态。在汶川地震前龙门山断裂带相对华南地块的差异运动小于GPS观测误差。川滇地区应变场图像显示2004-2007年面应变率负值最高区出现在汶川8.0级地震震中区及其附近,可能反应了局部挤压增强。GPS基准站资料反映的大尺度北东向地壳缩短的相对运动增强,也形成了促进龙门山断裂带发生大破裂的区域构造动力增强的背景条件。

成都平原内汶川Ms8.0级地震的地表变形

2008年5月12日汶川8.0级大地震发生在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上,除映秀—北川断裂、灌县—江油断裂上各形成240 km和72 km长的地表破裂带外,可能在成都平原西部的什邡市师古镇附近形成一条弱地表破裂带.成都平原内的地震地表破裂带与龙门山区的2条地震破裂带构成倾向北西的叠瓦状逆断裂地震地表破裂系统.野外调查发现,师古镇南肖家院—庆云庵建筑物严重破坏带、水渠跌水、地表褶皱、喷砂和地裂缝带走向30°,延伸长度约7.5 km.探槽开挖表明,地表地震褶皱陡坎下的地层发生弯曲变形,汶川地震使断层上盘的地面和最新地层褶皱隆起0.2 m.TC2探槽中的粘土层底面褶皱隆起0.4m,它可能记录到汶川地震之前另外一次与汶川地震大小相当的古地震事件.浅层地震勘探资料表明,平原区出现地震地表破裂的位置不仅存在晚更新世活动断裂,而且.伴生有第四纪活动褶皱.

2008年汶川8.0级地震序列震源参数分段特征的研究

本文利用四川省区域固定地震台网观测记录到的2008年汶川8.0级地震序列的资料,从中挑选部分台站和地震资料,在精确扣除了余震区地震波衰减与台站场地响应后,计算得到了汶川地震序列中1070次M_L≥3.0级地震的震源参数,结果显示,地震矩与震级之间有较好的线性关系,应力降和视应力的大小与震级大小有关.利用M_L 3.0级地震资料得到的应力降的时空演变过程研究结果表明,汶川余震序列地震应力降总体上随时间是一个衰减过程,预示着主震发生后整个余震区应力降呈逐渐衰减的状态.主震发生之后,以虎牙—北川—安县为界,空间上龙门山断裂带上地震活动水平和应力降具有明显的分段性.5月17日之前M_L≥5.0余震主要集中在龙门山断裂带北川以西,由于地震释放了较多应力,该地区应力降较低,而北川至青川之间地震活动水平相对较弱,应力降一直处于高值水平.5月17日之后,M_L≥5.0余震活动主体地区则转移到北川至青川之间,在该段发生了5月25日青川6.4级最大余震,在这之后,整个余震序列应力降随时间变化开始趋于平稳.

汶川8.0级地震前水氡浓度的临界慢化现象研究

近年来,临界慢化(Critical slowing down)现象在揭示复杂动力系统是否趋于临界性灾变方面展示了重要潜力.本文基于临界慢化的概念,将其用于水氡浓度观测资料的处理.以2008年5月12日汶川8.0级地震前龙门山断裂带破裂段及附近地区水氡浓度观测点资料为例,分别计算了表征临界慢化现象的自相关系数和方差.结果表明,汶川8.0级地震前,不同台站的水氡浓度震前都存在明显的临界慢化现象,这表明临界慢化现象可能是强地震发生前的一个早期信号.将临界慢化理论引入地震前兆资料的研究,对深入认识地震前兆机理、判定前兆异常所处阶段以及提高地震预测水平都具有重要的现实意义和科学价值.

汶川8.0级地震及其强余震引起的唐山井水位同震响应特征分析

统计了汶川8.0级地震及其强余震引起的唐山井水位同震变化的幅度参数(最大振幅、阶变量)和时间参数(最大振幅时刻,同震持续时间),以及邻近的陡河台记录的地震波的体波和面波的到时.计算分析了同震参数与震级(ML,MS和MW三种震级)、井-震距、震源深度的相关方程及同震参数间的相关关系.结果表明,同震变化量与MS震级的相关性最好,与震源深度和井-震距相关性较弱;同震最大幅度与同震阶变量、同震持续时间相关性很高,水位同震振荡和阶变均来自地震波引起的动应变;水位同震振荡的最大振幅发生在S波至瑞利波时段,水位同震响应是地震波与水文地质环境等多种因素共同作用的结果.

汶川8.0级地震序列及相关问题讨论

汶川8.0级地震序列具有明显的分段特性,较强余震分布于茂县、绵竹以南及平武以北。主破裂过程在中南段以逆冲为主,序列逐渐衰减,呈主余型的序列衰减特征;北段是汶川地震破裂过程的终止区域,主破裂过程在该区域以走滑为主,形成多震型的序列特征,也成为汶川序列较大余震的主体活动区域。序列较强余震活动明显受引潮力调制,大多数较强余震发生在固体潮大、小潮时段,并且16时前后是较强余震的优势发震时段。序列衰减系数p值随时间增加而逐渐增大,最终基本稳定在1附近变化。结合以往的研究,对序列类型及最大强余震震级、强余震活动持续时间等进行了初步讨论。初步的统计结果还显示,8级左右强震序列中主震与最大余震之间的震级差正比于主震破裂尺度,这意味着当震级大体接近时,较大的破裂尺度与较为充分的能量释放相对应。

汶川8.0级地震前后地壳垂直形变分析

利用汶川8.0级地震周边区域水准、跨断裂水准资料,分析了汶川Ms8.0地震前后的地壳垂直形变。结果表明:震前,区域垂直形变表现出某种阶段性,升降差异运动由剧烈向减弱变化,龙门山断裂活动也由活跃向闭锁转换;震后,地震影响主要沿龙门山断裂带向北东方向扩展,余震区附近同震形变显著。

川西地区壳幔结构与汶川M_s8.0级地震的孕震背景

收集了四川数字地震台网记录的57个远震事件,并从宽频带数字化三分量地震记录中计算出了马尔康(MEK)、都江堰(YZP)、GP江(JJS)、江油(ZJG)、广元(YTS)、康定(GDS)、汉源(XJP)、雅安(MDS)、峨眉山(EMS)、沐川(WMP)、仁寿(YGD)、荣县(HMS)等12个台站下方的远震P波径向接收函数.另外,引入地震勘探中的动校正技术,将各台的接收函数校正到67°的参考震中距处,然后对接收函数进行叠加以增强信号,并把叠加接收函数作为台站下方的平均接收函数.最后,利用台站下的平均接收函数反演得到S波速度结构.反演结果表明:以锦屏山—龙门山断裂为界,其西侧地壳厚达70 km,而东侧仅为50 km左右Moho面在断裂下方形成了一个陡坎;川西地区的地壳速度结构与川中地区差异较大,主要表现在川西地区的中地壳存在厚度为8-22 km的低速层.在都江堰、雅安一带,低速层的厚度最大,其厚度在20-22 km之间,其上地壳为一个坚硬固体,在区域构造应力场作用下,形成了孕育大地震的构造环境.

汶川8.0级地震前龙门山断裂带的地震活动性和构造应力场特征

研究了2008年5月12日汶川8.0级地震前龙门山断裂带及其附近地区的地震活动.利用区域地震台网和流动测震台的数字地震波资料,测定了震源机制解.结果表明,震中所在的龙门山断裂带震前地震活动平稳,未出现显著异常增强或平静现象.根据汶川8.0级地震前地震活动求出的震源机制解,其主压应力P轴方位为WNW-ESE向,震源断层面呈NE向与NW向两组节面走向.其中NE向节面呈N50°—70°E,断面倾角均陡,达60°—70°,震源力学作用方式多呈逆倾型,少部分呈走滑型.震前地震活动呈现的主压应力方位、震源断面走向及其错动类型,与汶川8.0级地震给出的解是一致的.巨大地震发生前沿龙门山断裂带微破裂呈现的平均应力场与主震一致.起始破裂区东侧20km内是紫坪铺水库水域区,这一区域发生小震活动增加的现象处于水库放水的卸载阶段.本文研究了汶川8.0级地震起始破裂区附近的小震活动,其震源参数表明,震源位于8.0级地震之上的5—14km深度,其震源参数与8.0级地震给出的解也是一致的.

地震灾区分级和灾害程度排序方法研究——以汶川8.0级地震为例

根据汶川8.0级地震震害评估工作的具体实践,探讨了地震灾区分级和灾害程度排序的方法。通过房屋震害系数、强震加速度观测记录、发震构造、地震地质灾害和场地条件、人口分布及伤亡情况等影响因素来确定受灾程度,以烈度区、统计学方法、速报灾情等来确定灾区分级。

汶川8.0级特大地震震源断裂特征及其动力学分析

笔者根据地壳表层地质构造和地震地质研究与地震测深和大地电磁测深成果,运用现代构造解析理论与方法,论证了汶川8.0级特大地震的深部构造环境,探讨了汶川8.0级特大地震震源区的地震断裂和震源断裂基本特征与相互关系,及其形成的地球动力学问题。笔者认为龙门山碰撞造山带深处隐伏壳幔韧性剪切带可能是汶川8.0级特大地震主震区的震源断裂,而地壳表层发育的映秀断裂带、北川断裂带和彭县—灌县断裂带等可能是汶川8.0级特大地震主震区的地震断裂,该区震源断裂与地震断裂既有显著区别,又有密切联系。研究表明,在印度板块与太平洋板块和菲律宾海板块对欧亚板块俯冲碰撞的动力学作用下,形成上扬子地块向青藏高原东缘碰撞—楔入以及青藏高原东缘向东仰冲,深部向东俯冲的动力学态势,造成龙门山碰撞造山带切割莫霍界面的壳幔韧性剪切带向中上地壳扩展,应力高度集中与能量快速释放破裂,从而引起汶川8.0级特大地震的发生,以及大型同震地表破裂带的形成。探索震源断裂与地震断裂区别与联系,对进一步研究地震机制与发震动力学以及防震减灾有重要意义。