2020年伽师M_(S)6.4地震前柯坪台地电阻率数据变化分析

2020年1月19日位于新疆南天山西的柯坪推覆体附近发生了伽师MS6.4地震,通过对距离震中169 km的柯坪地电阻率观测数据分析显示:自2017年10月开始柯坪台两分量地电阻率观测值出现明显速率异常变化,NS向异常变化幅度为-2.33%,EW向为-0.72%;同时两分量表现出各向异性变化,异性度S出现快速下降变化。为了探讨柯坪地电阻率异常同伽师M_(S)6.4地震是否存在力学机理上的联系,本文中通过断层虚位错模型计算了地震前观测点区域内应力应变的分布,并结合震源机制解计算的P轴方向,发现在地震前柯坪地电阻率的异常变化同此次地震具有相关性。

2020年新疆伽师M_(S)5.4、M_(S)6.4两次中强地震发震构造探讨

2020年1月,新疆伽师连续发生M_(S)5.4、M_(S)6.4两次中强地震,震中分别位于天山南麓和塔里木盆地交界的推覆构造前缘。基于地震精定位和震源机制解揭示褶皱和逆冲带的深部几何结构对于理解这两次中强震发生机理具有重要的作用。本文利用18个区域固定地震台站资料,对2009年1月1日至2021年7月31日期间的地震展开重定位研究,并对伽师M_(S)5.4前震、M_(S)6.4主震以及7次4级以上余震开展震源机制求解,进一步反演得到震源区构造应力场。地震定位结果显示,整个地震序列呈NNW和EW2个优势方向分布,前震序列和余震序列在时空分布上存在明显差异,前震序列主要沿着NNW向展布,而余震主要在近EW向的奥兹格尔他乌断裂上展布,并表现出双层分布特征;震源机制反演结果表明,2020年1月18日伽师M_(S)5.4前震为一次走滑型地震事件,而伽师M_(S)S6.4主震和7次余震均为逆冲型事件;另外,应力场反演显示主震震源区为近NS向挤压特征,与该区域地表应力状态基本一致。结合上述结果以及周边地质构造背景,我们认为M_(S)5.4前震和M_(S)6.4主震的发震构造不同:1月18日M_(S)5.4前震发震构造为NNW向具有走滑性质略向W倾的隐伏断层,为“类转换断层”;而M_(S)6.4主震的发震构造为柯坪塔格推覆体中的EW向隐伏推覆盲逆断层,且触发了不同深度的发震断层面。M_(S)5.4前震和M_(S)6.4主震发震断层面走向和倾角的差异,反映了天山地区近NS向不均匀的构造挤压作用。。

2020年伽师MS6.4地震前震活动研究

2020年1月19日新疆伽师发生M_(S)6.4地震,震前约45小时震源区曾发生M_(S)5.4地震,构成典型的前-主-余型地震序列,显著且丰富的前震活动为研究主震成核过程提供了宝贵的基础数据.本文收集了M_(S)6.4地震震中100km范围内6个地震台站的波形数据,以重定位后的地震目录作为模板,利用匹配定位方法(Match&Locate)对M_(S)6.4地震前后(2019年12月1日至2020年1月31日)的小地震进行了检测和定位,检测得到4664个地震事件,其中261个事件发生在伽师M_(S)6.4地震之前,序列目录的完备震级从M_(L)1.6降低到M_(L)1.1.基于检测目录,利用修正的大森公式计算M_(S)5.4前震序列的p值偏低,表明前震序列衰减缓慢.根据地震活动时空分布,伽师M_(S)5.4地震前26天内和伽师M_(S)6.4地震前2天内,发震断层附近存在由地震活跃转为相对平静的过程.另外,伽师M_(S)6.4主震前2天内的地震活动存在向主震位置迁移、收缩的现象,可能标志着断层已进入亚失稳阶段.

2020年1月19日伽师M_(S)6.4地震静态库仑应力触发及对周边断层影响研究

针对2005年以来南天山西段8次M_(S)≥5.0地震,计算静态库仑应力和主要断层的加卸载效应,结合余震空间展布,分析应力触发及对周边主要断层的影响,结果表明:2008年乌恰M_(S)6.9地震与2016年阿克陶M_(S)6.7地震的发生,对伽师M_(S)6.4地震的发生起到延缓作用;伽师M_(S)6.4地震震中NNE方向、SSW方向和NWW方向处于库仑应力加载区,随着应力持续积累,上述区域未来一段时间地震危险性增强;柯坪断裂绝大部分区域、迈丹—沙依拉姆断裂中段、喀拉铁克断裂西南段发生地震危险性较大。

2020年1月19日伽师M_(S)6.4地震前后波速比异常分析

根据南天山西段采集的地震波数据并结合多台和达法,通过定量分析2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震前后波速比的变化,结果表明:①就空间状态而言,在本次地震发生之前,波速比的区域中有EW走向椭圆状低值异常区,长半轴和短半轴长分别为30 km与20 km。②就时间进程而言,伽师M_(S)6.4地震前无出现波速比低值异常,震前无呈现降低—恢复—平静—发震模式。

2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震震源及邻区震后构造应力场特征

收集2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震周围及柯坪逆冲推覆构造附近震源机制解资料,应用MSATSI软件包中阻尼最小二乘法反演该地震震中周围的构造应力场。结果表明,研究区主压应力轴方向呈近NS向且整体一致性较好,西段最大主应力方向为NNW向,东段为NNE向,但西段中的喀什、巴楚等靠近塔里木块体边缘地区主压应力方向为NNE向。柯坪逆冲推覆构造带所在区域的主压应力方向呈NNW向,主张应力方向呈NNE向,与此次地震的震源机制解P、T轴方向相同,表明该地震的发生受区域构造应力场影响。研究区整体张轴的非均匀性明显,方位分布范围较大,但地震震中周围主压应力轴倾伏角一致性特征明显,反映了该区域以逆冲为主的应力特征。

2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震序列的活动特征和发震构造

文中利用新疆地震台网固定台站和流动台站的观测资料研究了2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震序列的活动特征和发震构造。重定位结果显示,地震序列呈NNW和近EW 2个优势方向分布,其中NNW向余震条带长约20km,近EW向余震条带长约40km。NNW向条带的发震断层倾角较陡,倾向W;近EW向条带的发震断层西侧倾角较陡,向E逐渐变缓,略S倾。M_(S)6.4主震深度为14.9km,地震序列优势分布于10~20km深度,近EW向的余震深度呈现由西向东逐渐变浅的特征。震源机制解结果表明,M_(S)6.4主震和2次5级以上余震的震源机制以逆冲为主,2020年1月18日M_(S)5.7前震以走滑为主。利用ISOLA方法对M_(S)6.4主震进行多源模型反演,结果显示主震由走滑和逆冲性质的2个子事件组成。推测M_(S)6.4地震发生在柯坪逆冲推覆构造带滑脱面以下的中下地壳,主震由NNW向W倾的高角度隐伏断裂和近EW向S倾构造先后破裂组成。

考虑区域特征的地震动模拟——以2020年伽师M_(S)6.4地震为例

为研究伽师地区地震动的区域特征,提高地震动预测的可靠性,文中利用伽师地区近10a收集的强震动观测记录,采用非参数谱反演方法分离了地震动的震源、传播路径及场地影响,建立了反映伽师地区地震动区域特征的路径衰减、路径持时、场地线性反应等经验模型,并给出了伽师地区46次地震的震源参数(矩震级、拐角频率和应力降)。文中确定的伽师M_(S)6.4地震的矩震级为5.893、拐角频率为0.362Hz、应力降为6.684MPa。伽师地区地震动的近场路径衰减较慢,而远场更快的路径衰减与显著的非弹性衰减有关,文中将伽师地区的路径衰减近似地描述为双段线性几何扩散经验模型和品质因子Q=60.066f 0.988表示的非弹性衰减项的叠加;伽师地区地震动的路径持时较长,明显高于四川地区;对比SS14场地线性反应模型,伽师地区局部场地对10~30Hz频段地震动的线性放大效应很弱,其他频段的场地线性反应与SS14模型接近,在此基础上提出了适用于伽师地区的SS14调整模型。文中进一步将伽师地区地震动区域特征应用于伽师M_(S)6.4地震的地震动模拟,震源破裂过程采用随机产生的震源运动学破裂模型表示,通过对比观测和模拟记录的峰值和反应谱,检验了区域特征的可靠性,最后给出了伽师M_(S)6.4地震的地震动场。

新疆伽师M_(S)6.4地震前后柯坪断裂土壤气地球化学特征变化

由于土壤中气体的浓度可能会因为地下应力的变化而改变,通过对2016~2020年10期柯坪断裂土壤气地球化学流动观测结果总结和分析,土壤气浓度的变化不仅和覆盖层的厚度、粒度组合有关,也和断层出露点的破碎程度及断裂的活动状态有关。在伽师M_(S)6.4地震前柯坪断裂逸出气体强度出现了较为显著的增强,表明柯坪断裂西克尔至阿依库勒段活动性增强,地震发生后异常强度增强的区域显著减少与柯坪断裂的断层活动性减弱有关。

新疆伽师M_(S)6.4地震震源深度测定研究

利用CAP波形反演法、PTD方法、近震深度震相sPL测定、sPn与Pn震相走时法和远震深度震相法,对2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震震源深度进行精确测定。结果表明,5种方法测定的震源深度基本一致,该地震震源深度为17 km。伽师地震震源深度的准确测定可以为深入研究伽师震源区的发震构造和深部动力学环境提供参考依据。

2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震前地球物理定点观测异常特征分析

利用形态分析法和速率分析法,检验2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震前出现的地球物理定点观测异常。结果表明:伽师地震前共存在4项中长期异常,包括3项背景异常和1项中期异常,其中仅有乌恰钻孔倾斜中期异常对应本次伽师M_(S)6.4地震。统计显示,在本次地震前,喀什地磁垂直分量拟合差值首次出现超过2倍均方差的背景异常,异常出现后,台站周边发生多次M_(S)≥5.0以上地震;乌恰钻孔倾斜的震例均发生在异常结束后2个月左右,且异常持续时间越长,对应地震的震级越大。

云南大理M_(S)6.4地震与意大利拉奎拉MW6.3地震序列的比较研究和危险性分析启示

云南大理MS6.4地震和意大利拉奎拉(L'Aquila)MW6.3地震都因未能准确做出危险性预测给人民生命财产造成重大损失。哪些工作可能向政府和公众说明“哪里可能发生地震”、“最大量级多大”、“未来发震趋势如何”等问题都值得深入思考。本文根据天气预报思路,将地震活动按丛集性做分区处理,从各区M-t序列、3级地震活动性、2年来地震能量释放升级趋势、G-R关系等几方面分析了这两次地震主震发生前的地震活动特征,对比分析了它们之间的相似性。认为这两次地震的相似性有以下几点:①震源深度都比较浅。云南大理MS6.4地震震源深度8 km,意大利拉奎拉MW6.3地震震源深度8.8 km;②b值相近。云南大理MS6.4地震b=0.59,意大利拉奎拉MW6.3地震b=0.61。G-R关系外推震级相近,均为MGR6左右;③M-t图序列地震能量释放都呈升级趋势,地震活动也相似。平静打破后3级以上地震活跃,都出现震群现象,地震能量释放呈加速状态;④都属于前震-主震-余震型序列。意大利拉奎拉MW6.3地震主震前最大前震为MW5.2;云南大理MS6.4地震主震前最大前震为MS5.6,且前震震群特征明显。同时,本文讨论了按地震丛集性划分区域的合理性,认为按地震丛集性划分区域更容易把握区域地震活动的特点。这两次地震发生在不同区域,构造差异极大,属不同错动类型,用分区G-R关系和M-t序列分析,都得出较好的结果,再次说明了分区G-R关系和M-t序列分析对判断地震危险性的普适性特征,这为下一步产出“地震危险性云图”提供了依据。

2020年新疆伽师M_(S)6.4地震前后伽师地区温泉水文地球化学特征

对2018—2019年新疆伽师地区9个温泉的主量元素、微量元素、氢氧同位素、Sr同位素含量以及SiO_(2)含量进行了采样测试,并于2019年9月—2020年7月对其中2个温泉的水化学变化进行监测,分析2020年新疆伽师M_(S)6.4地震前后研究区温泉水化学组分和同位素组成的变化。结果表明:①研究区温泉可以划分为9种水化学类型,主要受蒸发盐岩的溶解作用控制,其次是碳酸盐岩及硅酸盐岩风化溶解作用;②氢氧同位素测试表明温泉水主要来源于周围6 km高山的冰川融水与大气降水,水-岩化学反应平衡特征表明乌恰泥火山、因干、塔合曼和阿合其温泉循环深度较深,水-岩反应程度高,而其它温泉的循环深度较浅,存在浅部冷水混入;③利用温标法估算该地区温泉的热储温度为17℃~82℃,循环深度约为0.6~3.2 km;④因干温泉及塔合曼温泉的常量及微量元素浓度在伽师M_(S)6.4地震前9~19 d有明显的异常,其异常幅度达到平均值的15%左右。

2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震地球物理观测异常分析

为研究地震异常,对南天山西段地球物理观测资料进行分析,喀什台地磁、乌恰钻孔倾斜的资料变化与2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震有关。(1)喀什台地磁秒数据垂直强度极化法、Z分量日变幅加卸载响应比均出现超阈值的高值异常;(2)乌恰钻孔倾斜EW分量2019年5月12日~11月24日反向东倾,异常幅度达到4.54″,随后恢复正常西倾变化。

基于InSAR技术的伽师M_(S) 6.4地震同震形变与滑动反演研究

1研究背景地震震级较大或震源较浅时,地表会产生一定程度的变形,通常称之为同震形变。及时、准确和全面地获取同震形变场,能够快速认识地震地表形变整体宏观特征,甚至有助于研判发震断层位置及其走向变化等,这对政府应急响应和灾后救援部署等至关重要,具有重大的社会效益和经济效益(温少妍等,2020)。合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)是在干涉雷达基础上发展起来的一种微波遥感技术,具有形变灵敏度高、高空间分辨率高、覆盖范围大、几乎不受云雨天气制约等突出的技术优势,在对同震形变等大范围缓慢形变的测量研究中迅速得到广泛应用。

利用小波变换研究南天山地区流动重力异常特征——以2020年伽师M_(S)6.4地震为例

利用南天山地区2016~2019年的流动重力观测资料,获取伽师M_(S)6.4地震前不同时间尺度下区域重力场的动态演化特征,并通过功率谱分析方法,获取各阶小波重力细节对应的近似场源深度。结果表明:伽师M_(S)6.4地震前,巴楚至阿合奇一带一年尺度重力场变化呈现与断裂构造走向一致的正、负异常过渡带和梯度带特征,震源区为负变化高值集中区,两年尺度重力场变化显示柯坪块体皮羌断裂带两侧重力值出现显著异常变化,震源区为负变化高值集中区,3年尺度重力场变化显示震源区位于负值区。2018~2019年南天山地区重力场的小波变换结果显示,2020年1月19日伽师M_(S)6.4地震前,4阶小波重力细节中巴楚至阿合奇一带出现重力变化的高梯度带,量值约为80×10^(-8)m·s^(-2),地震位于负值集中区;利用功率谱分析方法,获取南天山地区各阶小波变换重力细节的场源近似深度,给予重力场变化具体的物理意义。

2020-01-19伽师6.4级地震前后视应力变化

柯坪块体中强地震频发,为获得更多的震情判定依据,利用新疆区域地震台网提供的数字地震学波形资料,计算柯坪块体2010~2020年M_(L)≥3.0地震的视应力值,讨论震源参数的标度关系,并分析柯坪块体5.0级及以上地震和伽师6.4级地震前后视应力的时空变化特征。结果表明,视应力和震级呈正相关关系;柯坪块体5.0级及以上地震前,视应力值在时间和空间上均出现不同程度的高值异常;伽师6.4级地震发生在视应力高值过程中,且震前5个月在震中区出现视应力高值异常。

门源6.4级地震前后加卸载响应比的异常变化

研究了门源６．４级地震前后加卸载响应比的异常变化．门源地震前响应比呈明显高值异常．门源地区响应比的动态变化反映了该区域的地震孕育过程．

2020年1月19日伽师6.4级地震发震构造的初步研究

文中基于新疆区域数字地震台网观测资料,采用CAP方法反演了2020年1月19日伽师M_(S)6.4主震、前震和部分M_(S)≥3.6余震的震源机制解和震源深度,利用多阶段定位方法对本次伽师6.4级地震序列进行了重新定位,并在此基础上分析了伽师6.4级地震序列的震源深度、震源机制和震源破裂面特征,探讨可能的发震构造。初步结果显示,利用CAP方法得到6.4级地震的最佳双力偶机制解为:节面Ⅰ,走向190°,倾角32°,滑动角31°;节面Ⅱ,走向74°,倾角73°,滑动角118°,震源深度为12.1km,表明其为一次逆冲型地震事件。而5.4级前震为一次走滑型地震事件,震源深度为17.1km,震源机制解为:节面Ⅰ,走向83°,倾角78°,滑动角173°;节面Ⅱ,走向174°,倾角83°,滑动角12°。根据重新定位结果,结合震源区附近构造地质背景推断,5.4级前震的发震构造为NNW向高倾角走滑断裂L 0,其可能为1997—1998年伽师震群NNW向发震构造体系的分支断裂。由于绝大多数余震分布在L 0断裂东侧,判断L 0及相关断层对余震分布可能具有一定的控制作用。根据主震的位置和余震的空间分布特征及震源区断裂的产状特征推测,伽师6.4级主震的发震构造为SN向的缓倾角破裂,其滑动可能主要集中在柯坪塔格推覆构造滑脱面附近的区域,但伽师6.4级地震可能引起了柯坪塔格推覆构造多条断裂同时活动。

天山地震带空间集中度ΔC值演化特征

采用新疆地区1990年以来的浅源地震目录,利用扩散链法去除余震,在小震空间集中度C值的研究基础上,进一步发展了C值变化量,即ΔC值的时空扫描计算方法,针对2000年以来天山地震带11次6级以上地震前ΔC值的演化过程,进行回顾性研究。结果表明,2012年新源—和静交界M_(S)6.6地震、2017年精河M_(S)6.6地震和2020年伽师M_(S)6.4地震之前,均出现较为明显的区域ΔC值异常,且3次地震前ΔC值异常演化时间均小于6个月,属于震中附近区域震前中短期异常变化。