青海门源M6.9级地震地表破裂特征及区域地震活动趋势分析

据中国地震台网正式测定,2022年1月8日1时45分青海海北州门源县发生6.9级地震,震源深度10 km。此次地震是2016年门源M6.4级地震之后冷龙岭地区再次发生强震活动。此次地震的宏观震中位于距门源县城浩门镇西北50 km的冷龙岭硫磺沟地区,并在硫磺沟—大西沟一带形成规模大且连续性较好的地表破裂。地表调查显示,同震地表破裂的总长度约为23 km,整体走向N40°~85°W,地表破裂主要由雁列的地震鼓包、张裂缝、剪切裂缝等形式组合而成,而且地表伴生了较多规模不等的滑坡、崩塌等次生地质灾害。根据地表破裂的规模、走向及破裂特点等,可将其分为3段:东段(硫磺沟段),长约10 km,走向N40°~60°W,破裂规模较小,以伴有重力作用的拉张裂缝为主;中段(道沟段),长约9 km,走向N70°W,破裂规模较大,以发育规模较大的地震鼓包和剪切裂缝为主,而且左旋位移较大;西段(大西沟段),长约4 km,走向N85°W,此段规模最小,以雁列的拉张裂缝为主。其中—东段一起组成了该破裂带的东支,而西段构成了西支,两者都具有明显的左旋走滑特征,并自东向西破裂整体呈左阶展布,在G227国道以东形成了具有拉张特征的左阶阶区。综合分析表明,此次,地震发生在祁连山块体的祁连-海原活动构造带,发震断裂应为海原左旋走滑断裂带的冷龙岭-托莱山断裂段。结合对祁连-海原构造带1900年以来强地震序列及托莱山断裂的初步研究认为,该构造带的历史地震活动整体具有不断向西发展的趋势,但在哈拉湖和托莱山之间存在较明显的地震空区,因而推断托莱山断裂未来的强震危险性有增强的可能。

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.

GPS约束下的2022年台湾地区M_(W)6.9地震破裂滑动分布

利用9个GPS站水平和垂直向形变数据反演2022年台湾地区M_(W)6.9地震破裂滑动分布。结果表明,此次地震破裂至地表,滑移以走滑为主兼逆冲分量,主要沿NNE向延伸,有2个破裂集中区,共释放地震矩约5.73×10^(19) Nm。基于GPS观测和位错理论模型对此次地震的地表形变进行分析,认为同震形变整体上符合台湾岛东海岸区域构造运动特征,菲律宾海板块俯冲欧亚板块是中央山脉断裂活动的主要动力来源。

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M6.9地震前孕震区跨断层形变异常特征及其机理

跨断层形变测量在寻找地震前兆信息和强震预测预报工作中做出了重要贡献。2022年青海门源M6.9地震前,祁连山-海原断裂带上的跨断层短水准资料有着显著的前兆异常。本文基于截至2021年12月的跨断层短水准资料,利用时序分析法、形变异常强度分析法和垂直形变累积率分析法等,提取震前异常的时空演化特征,探讨震前中短期断层活动情况及其变形机理。结果表明,在NE-SW向挤压和NW-SE向水平剪切共同作用的动力学背景下,震源区垂直形变趋势累积处于高值,具有一定的应变能累积背景;在震前5年时间,靠近震中的断层运动发生偏离线性的“迟滞”现象,且在震前2年内异常空间分布具有向震中迁移集中的特征,表征靠近震源区地壳应力快速积累,应力局部化增强;震前半年内,距离震中60~120 km范围多个场地表现为一致性的、与挤压受力背景相反的张性异常变化,这种异常现象指示近震区应力积累到一定程度后发生微动态调整、断层局部出现预滑动等变化。

门源MS6.9地震中大梁隧道地震动响应分析

2022年1月8日,青海省门源县发生MS6.9地震,造成震中附近的兰新高铁大梁隧道受损,导致高铁长时停运。文章通过建立二维平面应变模型,加载双向门源波进行动力时程分析,得到了大梁隧道的地震动响应结果,并对模型在震后的受力变形及震害特征进行详细分析。结果表明:在门源波双向加载下,大梁隧道的地震动响应受水平地震荷载影响很大;沿着y轴正向,隧道的截面形状对纵向位移和加速度的地震动响应有加强作用;拱顶处地震动响应最大,其竖向及横向地震动响应加速度分别为5.206 4 m/s2、4.534 8 m/s2,竖向及横向位移分别为7.070 9 cm、0.641 5 cm;拱底处地震动响应最小,其竖向及横向地震动响应加速度分别为3.287 6 m/s2、4.511 2 m/s2,竖向及横向位移分别为4.851 6 cm、0.625 2 cm;拱肩、拱脚处存在明显的应力集中现象,拱顶、拱底、拱肩及拱脚处内力的受力形式发生变化,但是衬砌应力和内力的极值均发生在拱腰及拱脚处,说明拱腰及拱脚处为震害严重区,震后修复时应重点关注。

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6.9级地震发震构造及甘肃灾区震害特征研究

通过对2022年1月8日青海门源6.9级地震的震源机制、发震构造、房屋和重大生命线工程震害、地震地表破裂带等震害调查资料的综合分析,系统介绍了此次地震震源机制、发震构造、地震烈度分布特点、房屋破坏特征及机理、生命线工程破坏特征及地表破裂带特征。研究结果表明:门源6.9级地震震中位置位于冷龙岭断裂带的西段,性质以左旋走滑为主,其与震源机制解得到的结果相一致,均为走滑型破裂类型;地震最大烈度Ⅸ度,烈度Ⅵ度(含)以上面积约23417 km^(2),等震线长轴呈NWW走向,长轴200 km,短轴153 km;整体上房屋破坏较轻,甘肃境内主要属Ⅶ和Ⅵ度区影响范围,极少部分为Ⅷ度区影响范围;此次地震中滑坡灾害和生命线工程震害较少,主要在Ⅸ和Ⅷ度区造成部分路面裂缝,最为严重的则为兰新高铁浩门至军马场区间祁连山一号隧道群线路桥梁严重受损,隧道震害主要集中在断层影响范围内,其中隧道受破坏严重段约350m,占隧道全长的5.33%,受破坏较严重段分别位于严重段大里程侧402m和小里程侧646m范围内,占隧道全长的15.96%,其余段落震害总体轻微;地震造成地表破裂带约22 km,地震造成的地表与冰面张裂隙和挤压鼓包随处可见。

青藏高原北部历史强震对2022年门源MS6.9地震及后续地震库仑应力触发作用

本文采用Burgers黏弹性模型计算1125年以来青藏高原北部历史强震对2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震单独和累积的库仑应力变化,分析历史强震对此次门源地震黏弹性触发作用及其对后续地震的影响.结果表明:(1)1920年海原M8½级地震、1927年古浪M8.0级地震和1954年山丹M7¼级地震对2022年门源地震的加载最为显著,分别相当于使门源地震提前7.6年、5.3年和5.2年;(2)1986年门源M_(S)6.4地震对2022年门源地震的卸载作用最明显,使其发生延迟14.4年左右,2016年门源M_(S)6.4地震使2022年门源地震延迟0.4年左右;(3)2021年玛多M_(W)7.3地震对2022年门源地震有较为显著的触发作用,门源M_(S)6.9地震对2022年1月23日哈拉湖M5.8级地震有触发作用,哈拉湖M5.8级地震对2022年3月17日肃南M5.1级地震及2022年3月26日哈拉湖M6.0级地震有较强的触发作用,而哈拉湖M6.0级地震又触发了2022年4月15日哈拉湖M5.4级地震.综合分析历史强震库仑应力演化结果和断层受历史地震库仑应力作用的影响,认为该区域应力积累处于较高水平,祁连山内部断层受到应力扰动时容易失稳滑动,其中门源地震区附近、祁连山西段哈拉湖北部、老虎山断裂西段、祁连山北缘断裂中段、昌马—俄博断裂中段、阿尔金断裂阿克塞段、托莱山断裂西段、鄂拉山断裂和大柴旦—宗务隆山断裂东段等断层段都处于库仑应力高值区域,应给予关注.

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年门源6.9级地震前后b值时空特征研究

为探讨青海门源M_S6.9地震前后b值变化特征,选取震前10 a进行时间扫描发现,震前震源区b值存在一定程度的下降,震后出现小幅回升,可能与震后应力释放有关。利用青海测震台网2000年以来的小震目录,在最小完备震级基础上进行b值空间扫描和Δb值计算发现,门源6.9级地震发生在低b值区域边缘,且震前1 a震源区Δb值变化不显著,表明门源地震的应力积累主要发生在2021年之前。对余震序列b值变化进行分析认为,早期b值变化可为后期余震的位置预测提供一定参考。

利用反投影技术快速测定中强震矩震级及破裂过程——以2023年9月9日摩洛哥M_(W)6.9地震为例

利用远场台阵反投影技术可以较少地依赖先验经验,于震后快速获得震源破裂过程时空分布特征,并据此估算矩震级。本文使用美国阿拉斯加宽频带台阵记录到的远场直达P波数据,基于反投影方法,对2023年9月9日摩洛哥M_(W)6.9地震震源破裂过程及震级进行分析。结果显示,地震破裂走向以NE-SW向为主,地震能量在10~20s集中在震中距10km范围内释放,与震源机制解和震中区亚特拉斯山脉走向基本一致。震源破裂持续时间结合在全球分布均匀的GSN台网记录到的P波最大位移数据,在震后约15min即可快速估算出本次地震矩震级为M_(W)7.0,与中国地震台网中心和美国地质调查局发布震级基本一致。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震的静态和动态震源参数测定

震源特征可通过震源参数量化,震后快速测定震源参数,对于研究区域构造特征、地震的震源性质和孕育演化过程、开展震害评估和地震应急响应都具有重要意义.本研究采用区域地震台网和全球地震台网提供的宽频带波形资料,使用近震全波形反演方法得到了2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震的地震矩、矩震级和震源机制解等静态震源参数,并测定了地震辐射能量、能量震级和破裂持续时间等动态震源参数.结果显示:(1)本次地震为一次高倾角的走滑型地震,震源机制解节面I走向194°、倾角87°、滑动角175°,节面II走向285°、倾角85°、滑动角3°,地震矩为8.5×10^(18)N·m,转化成矩震级为6.6,矩心深度为3 km.结合动态震源参数,可确定节面II为地震断层面;(2)地震辐射能量为4.3×10^(14)J,转化成能量震级为6.8,高于矩震级;(3)地震呈现双侧破裂特征,破裂持续时间为11 s;(4)能矩比为5.1×10^(-5),视应力为1.53 MPa,应力降为6.58 MPa,描述断层破裂复杂度的辐射能量增强因子为34;(5)综合本文结果,可认为门源地震属于一次断层倾角较高、能量释放效率偏高的走滑型地震.与同样震级的地震相比,这样的地震一般会造成比较严重的灾害.