汶川MS8.0地震地表破裂带

2008年5月12日14时28分4秒,四川省汶川县发生MS8.0大地震。发震断裂为龙门山断裂带中的映秀-北川断裂。该次地震的地表破裂可分成2条,分别出现在龙门山断裂带中的映秀-北川断裂、彭县-灌县断裂上,前者破裂长度约200km,后者破裂长度约80km。本次地震的最大垂直和右旋水平同震位移出现在都江堰市虹口乡附近的映秀-北川断裂上,分别为(5±0.2)m和(4.8±0.2)m。破裂带南段出露的地表断层产状为N32°E/NW∠76°,其上的侧伏角为S75°～80°W,反映了该次地震在南段以逆冲运动为主,兼有少量的右旋走滑分量。

汶川Ms8.0地震同震倾斜应变变化分析

对汶川地震震中附近450 km范围内倾斜仪、应变仪记录到的同震变化做了筛选统计,并根据弹性半无限空间矩形位错模型,分别采用远场地震波资料、近场大地测量资料反演的同震滑移分布模型,正演计算震中附近台站的同震倾斜、应变变化。通过对实际观测与模拟计算结果的比较,初步表明:实际观测的同震倾斜变化方向与模拟计算结果存在75%的一致性,实际观测的同震倾斜变化比模拟值大约1～2个量级;实际观测的同震应变方向与模拟计算结果仅有33.3%的一致性,实际观测的同震应变变化与模拟计算值相当或仅大1个数量级。

基于移动Chapman-Miller方法的汶川Ms8.0地震电离层异常研究

基于IGS全球电离层TEC地图数据,提取到汶川地震上空TEC时间序列。使用移动Chapman-Miller太阳日变化分析方法,研究了地震前后15天TEC异常现象。结果显示,地震前6天(除5月9日外)TEC都出现了不同程度的减小现象,5月9日TEC周日峰值出现延迟现象;5月3日,即地震前第9天出现了TEC增大现象。离发震时刻较远的4月29日出现了TEC减小现象;震后3天也出现了明显的减少现象。排除磁暴等因素后,认为这些异常现象可能是汶川地震引起的地震-电离层耦合效应。

汶川Ms8.0地震前渭河盆地的断层活动特征分析

本文对汶川地震前渭河盆地跨断层水准资料进行了回顾性分析,结果表明:(1)震前鄂尔多斯块体西南缘—南缘—东南缘与渭河盆地交界处的断裂带活动及渭河盆地内部近北东向的断裂带活动出现了远场形变异常;(2)北西向岐山—马召断裂带上的南大同场地处断裂带活动也出现了远场形变异常,可能与其位于汶川地震的烈度Ⅵ度影响区有关;(3)渭河盆地内近东西走向的断裂带活动基本上没有出现异常变化;(4)震前异常持续时间约在4个月~2年之间。

2008年汶川Ms8.0地震前定点形变高频异常特征的研究

本文以中国大陆西部定点形变观测资料作为研究对象,采用S变换和超限率时频分析法对其进行了处理和分析。研究结果表明:在2008年汶川MS8.0地震前,距离震中600km范围内的定点形变个别台站观测到高频异常,异常持续时间较长;距离震中300km范围的个别台站临震高频异常非常显著;并且不同的定点形变观测手段对高频信号的响应不同,地倾斜测项临震前高频异常形态较地应变测项更为清晰灵敏。同时S变换和超限率两种方法处理结果具有较好的一致性,表明本文提取到的高频异常可信度较高。

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M_S8.0地震地表破裂带及其发震构造

震后应急野外考察表明,2008年5月12日汶川MS8.0地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上同时使北川-映秀断裂和灌县-江油断裂两条倾向NW的叠瓦状逆断层发生地表破裂。其中,沿北川-映秀断裂展布的地表破裂带长约240km,以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主,最大垂直位移6.2m,最大右旋走滑位移4.9m;沿灌县-江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km,最长可达90km,为典型的纯逆断层型地表破裂,最大垂直位移3.5m;另外,在上述两条地表破裂带西部还发育着1条NW向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带,长约6km。这一地表破裂样式是近期发生的特大地震中结构最复杂的一次逆断层型地表破裂,地表破裂的长度也最长。利用已有的石油地震剖面,结合余震分布和地表破裂带特征等资料构建的三维发震构造模型表明,龙门山推覆构造带现今和第四纪时期以地壳缩短为主,斜滑逆冲型地震表明青藏高原中东部的水平运动在华南地块与巴颜喀拉地块之间的龙门山推覆构造带上转化为地壳的缩短和隆升。

汶川M_S 8.0地震的地下流体与宏观异常及地震预测问题的思考

在汶川MS8.0地震地下流体异常资料的收集整理与宏观前兆异常的现场调查基础上,认真分析目前地震预测的困难与能力之后,认为汶川MS8.0地震的预测失败并不意味着地震不能预测;认为汶川MS8.0地震前前兆异常的数量偏少,但仍有一定规模的地下流体异常与明显的宏观临震异常;还认为震前作出预测可能困难,但震前有所觉察应是可能的。为提高中国地震预测能力,提出了要改革目前的"监测、预测、研究三分离"的管理机制和"专业与地方两条线"的管理体制,要改变地震日常分析预报中"电脑代替人脑"的工作现状和过早地"程式化与规范化"的工作模式,要提倡创新性的科学探索,要重视前兆异常的震前调查与落实,要重视宏观异常的监测与研究等的工作建议。

汶川M_S8.0地震部分余震重新定位及地震构造初步分析

利用双差地震定位法对5月12日汶川Ms8．0地震至6月26日四川地震台网整理形成观测报告的2741个余震进行了重新定位。在此基础上，初步探讨了汶川地震的地震构造及其余震的破裂扩展。重新定位后震源深度主要分布在0～20km间的上地壳，25～40km的下地壳也有少量地震发生，与下地壳存在脆性变形的断裂活动相对应，在20～25km深度范围内的上下地壳之间存在一个明显的缺震层．推测其可能构成推覆构造的滑脱面。从震源分布与震源机制解在空间的变化上，地震破裂由南向北单侧破裂且存在明显的分段活动性，推测可能存在逆冲推覆与右旋走滑破裂相互转换的过程：逆冲推覆滑动主要发生在高川以南的段落上，震源机制解表现为以逆冲为主；地震破裂向北并未沿龙门山推覆构造带北段扩展，而是斜切青川断裂，震源分布刻画的结构面陡直，震源机制解表现为以右旋走滑错动为主。

汶川M_S8.0地震发震断裂大地震原地重复现象初析

在历史记录中,成都和龙门山地区没有发生过类似汶川MS8.0地震强度的地震。那么,在地质记录中是否会存在类似震级的古地震遗迹?作者分别在中央和前山断裂中段的地表破裂带上4个地点开挖了探槽4个和剖面1个,并进行了断错地貌面的实测。文中从几个地点新老地貌面累计变形量、探槽揭露的古地震遗迹等方面讨论汶川地震发震断裂大地震原地重复现象存在的基本事实。结果表明:无论在中央断裂的小鱼洞、擂鼓镇还是前山断裂的白鹿镇、汉旺等地,汶川5.12地震之后Ⅱ级阶地断层陡坎与Ⅰ级阶地陡坎高度基本呈倍数关系,探槽揭露Ⅱ级阶地标志地层(黄砂土层)在断裂两盘的位差也是5.12地震的约2倍,显示在龙门山地区区域Ⅱ级阶地形成之后,汶川5.12地震发生之前,存在一次与汶川MS8.0地震地表变形规模相当的地震事件。

汶川M_S8.0地震:川西流动地震台阵观测数据的初步分析

2006年10月，中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，在中国四川西部（100°～105°E，26°～32°N）布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵。截至2008年6月，川西台阵已记录远震事件（mb〉5．0，30°≤△≤90°）690个。5．12汶川Ms8．0地震的发生为检验川西台阵观测系统的观测能力和工作状况提供了机会。文中对5．12汶川地震及其强余震序列观测记录进行了初步分析。结果表明：1）已发布的5．12汶川地震及其强余震参数有必要进一步修正，它们的震中位置可能存在8～24kin误差，主震震源深度为19km的估计可能更接近实际情况；2）2008年5月16日理县（Ms 5．9）地震的波场分析表明：该地震面波不发育，它不可能是一个浅源地震，地震动速度波场垂直及水平分量峰值的异常增大与断层密切有关，在不考虑地形地貌、土质条件等因素的情况下，震中距200～250km范围内的地震动速度峰值异常增大可达正常衰减的4倍以上；3）利用接收函数方法对四川盆地和松潘-甘孜地块地壳结构的初步分析表明：四川成都北侧地壳厚度达到46km，四川盆地地壳从西向东逐渐增厚，下地壳显示了较为坚硬的特征，松潘-甘孜地块的地壳结构存在十分复杂的横向变化，汶川地震震源区的地壳厚度达到了52km，深度14～20km范围地壳为复杂的高速结构，其s波平均速度超过4．0km／s，汶川地震应位于这个高速介质区内，其中下地壳为平均s波速度约3．6km／s的低速结构，它提供了其上部地壳横向运动的松弛边界条件。这个观察与地震波场观测给出的地震动速度振幅衰减异常增大吻合。

鲁甸M_S6.5、芦山M_S7.0、汶川M_S8.0地震前区域重力场时变

利用川滇地区不同时-空尺度的重力复测资料,系统分析了区域重力场时-空动态变化及其与2014年云南鲁甸MS6.5、2013年四川芦山MS7.0和2008年四川汶川MS8.0地震发生的关系。结果表明:1)强震发生前,重力场出现较大空间范围的区域性重力异常及与测区主要断裂构造带走向基本一致的重力变化高梯度带,可能反映地震前区域应力场的增强及沿主要断裂带在地震孕育发生期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形;2)多时-空尺度的重力场动态变化图像均出现较显著的相对重力异常变化,随着累计时间的增长,重力变化更为显著,可视为强震的中期前兆信息,强震主要发生在重力场变化分布差异较为剧烈的地区;3)重力场动态变化对强震的地点预测具有重要指示作用,大区域重力网能较好地判断强震主体地区,时-空分辨率较高的省局区域重力网能较好地判定强震发震地点,为更好地判定强震发震位置,则需要相应的更密集的观测网点控制;4)文章第一作者在汶川、芦山、鲁甸地震前的中期预测尤其是地点预测均取得较好成效。基于上述认识,进而强调在研究区形成的一些重力变化异常部位可能仍存在大震中-长期危险背景,需继续加强监视。

逆冲型断裂同震地表变形定量分析的几个问题--以汶川M_S8.0地震为例

2008年5月12日四川汶川发生MS8.0地震,发震断裂在地表形成以逆断为主的破裂变形带。同震地表变形带的定量分析对理解地震的构造行为具有重要意义。文中以汶川地震典型调查点为例探讨了逆断型同震地表破裂变形带测量分析中值得重视并容易误解的几个问题,分析了地貌面标志和线性标志等测量数据与构造变形参数的几何关系,给出了变形参数的求解方法和相互关系。同时,就多观测点的定量数据在区域断裂几何结构变化和运动学分析中的运用进行了讨论。

汶川M_S 8.0地震InSAR同震形变场特征分析

采用7条地震前后日本ALOS/PALSAR整轨数据,利用D-InSAR技术提取了2008年5月12日四川汶川地震500km×450km的地表连续同震形变场。形变场覆盖了金川—石棉、黑水—乐山、松盘—彭山、南坪—简阳、康县—重庆所有区域,包括了理县、汶川、茂县、北川、青川等重灾区域。结果显示,整个形变场影响范围较大,四川盆地出现了不同程度的地表形变。发震断层附近的非相干区域显示此次地震地表主破裂带在北川-映秀断裂带上,可以追踪出地表破裂带从汶川县映秀镇西南震中附近一直到青川县苏河北侧,全长约为230km。在发震断层西南段汶川至茂县一带,非相干条带的宽度明显大于其它段落,这与彭县-灌县断裂(前山断裂)的都江堰—安县段地表破裂段密切相关,地表破裂带长约70km。在远离发震断层的区域,西北盘总体表现为抬升,东南盘表现为沉降。但在发震断层附近,断层两侧均表现为局部抬升,且沿断层形变量分布很不均匀,表现出较强的分段性,显示出发震断层以逆冲为主的断层性质。从美国哈佛大学(Harvard)、美国地质调查局(USGS)与美国国家地震信息中心(NEIC)、中国地震台网中心(CENC)所给出的震中位置和发震时刻的差异来看,也反映出汶川地震破裂过程是多点破裂过程。在汶川县映秀镇西侧震中区,最大相对形变量达260cm,如果全部换算成垂直形变,则两个区域的垂直相对形变达3.3m。在雅安、峨眉山一带约有35cm的沉降区,在重庆及其南侧区域约有25cm的小范围隆起。

汶川M_S8.0地震地表破裂带白沙河段破裂及其位移特征

2008年5月12日14时28分，四川省汶川县发生Ms8．0特大地震。这次地震在地表形成2条地表破裂带，主破裂沿龙门山中央断裂发育，长约240km；次级破裂沿龙门山前山断裂发育，长约72km.白沙河破裂带位于中央主破裂带的南端，沿都江堰市北约11km的白沙河河谷展布，长14km。该破裂带几何结构复杂，多条短小破裂或斜列或平行或斜交组成破裂带，总体走向N50°E，但几乎每条次级小破裂走向都不与平均走向一致，在0°～90°之间变化。同震位移沿该破裂带也同样表现出复杂性和多样性，总体以NW盘逆冲为主，最大垂直位移为6．5m，局部存在反冲断层挠曲坎；走向滑动以右旋为主，最大水平位移为4．8m，局部存在左旋位移，而且同震位移分布特征与白沙河破裂带的几何展布特征密切相关。该破裂带北段出露的地表断层产状为40°／NW∠76°，其上的擦痕有2组，侧伏角分别为75°SW和80°SW，不仅反映了该次地震在此段以逆冲运动为主，兼有少量的右旋走滑分量，还反映了该次特大地震包括了2次破裂事件。分析破裂几何和同震位移分布特征得出如下认识：1）破裂面从震源深度的低角度逐渐向地表转化为高角度，迫使垂直断层走向的水平缩短转化为隆起的垂直位移，直接导致了走滑分量与水平缩短量的比例接近1，还导致了主破裂后侧反冲断层挠曲坎的形成；2）地震地表破裂带走滑分量变化受地表破裂走向的变化、标志线方位角变化产生的视走滑位移和重力作用等三大因素影响；3）上覆松散堆积物的厚度影响破裂带出露的规模和方式。

汶川M_S8.0地震前成都台NE测线地电阻率异常的进一步研究

汶川MS8.0地震前,位于震源区内的成都台NE测线地电阻率显示了数年大幅度趋势下降异常,其年变化甚至严重畸变到消失的程度,它和多年来我国7级以上大地震记录到的异常形态有极大的相似性,被认为是最清晰的异常之一.然而,长期的观测表明,成都台NE测线地电阻率与测区潜水水位年变化呈正相关.因此,关注异常发展过程中测区水位变化,成为汶川MS8.0地震震例地电阻率异常科学总结的重要课题之一.本文通过对成都台建台以来NE测线地电阻率的全程分析,确认与汶川MS8.0地震有关的地电阻率异常变化属于全程变化的第三阶段(1999—2008年).分析了第三阶段同步观测的地下水位数据,并进行了地电阻率和地下水位趋势变化的综合分析.最终确认与汶川MS8.0地震有关的地电阻率异常经历了前、后两个时段:前期2004年2月—2006年2月,小幅趋势上升,幅度约为1.9%;后期2006年2月—2008年2月,趋势下降,幅度达-6.8%,如此大幅度快速下降现象,是成都台建台30多年来从未见到的.基于前人开展的试验工作的启示,推测与此下降相应的测区底层(h>96.6m)介质电阻率减小量可达22.3%左右.其量级之大,须用承载标本试验中岩石破裂前微裂隙广泛发育和排列趋同化导致的地电阻率变化来解释,由于成都台位于汶川地震震源区内的特殊位置,可以作为汶川地震孕震物理过程研究中的重要约束条件之一.

汶川M_S8.0地震河谷地形对汉源县城高烈度异常的影响

汉源县城位于汶川MS8.0特大地震六度区内唯一的八度异常区,为典型且罕见的远震高烈度异常区.汉源县城处于流沙河的河流阶地之上,河谷地形对地震震害有显著的影响.为定量分析河谷地形对汶川大地震汉源县高烈度异常的影响,基于汉源县城震害科学考察和场地勘察获取的资料,根据震害分布特征和流沙河谷地形的特点,选取1条实测得到的横切汉源县城并垂直流沙河河谷方向的典型剖面作为计算模型,以脉冲作为基底输入,采用有限差分方法研究了该剖面的场地放大效应,分析了地形对高烈度异常的影响.计算结果表明：汉源县城场地对地震动放大效应的显著频段是1.0-10Hz,且这一频段老县城场地的放大效应比新县城场地显著;汉源老县城场地对汶川MS8.0地震主震的地震动有显著的放大效应,地表峰值加速度大大超过了抗震设计规范的规定值;汉源场地地形放大效应显著频段与汶川MS8.0地震的能量集中频段基本吻合,汉源老县城建筑物的自振频率恰恰位于该频段,产生共振效应,从而造成更显著的放大效应,这也是汉源震害异常的主要原因之一.由此可见,河谷地形对地表地震动有重要的影响,在工程选址和抗震设计时应考虑其影响.

汶川M_S8.0地震前四川地区前兆异常及其统计分析

研究了2008年5月12日汶川MS8.0地震前四川地区观测到的各种异常.异常项与所有测项(或测站、台、场地、井点、泉点)之比称为异常测项(测点)比,以下类同.地震前四川地区流动短水准观测存在中长期趋势异常的场地比为0.28,异常测项比为0.20;流动短基线存在中期趋势异常的场地比为0.13,异常测项比为0.13;地倾斜类观测存在中期趋势异常的台站比为0.17,异常测项比为0.13;地下水位观测存在中期趋势异常的水位井点比为0.20;温泉观测存在水温短期异常的泉点比为0.15;温泉水氡、气氡观测存在短期异常的台点比为0.08,异常测项比为0.04;井泉水质组分观测存在短期异常的台点比为0.20,异常测项比为0.04;视电阻率观测存在中期异常的台站比为0.17,异常测项比为0.06.对同一观测台或场地有不同观测手段,分别计算了台或场地数:四川地区在汶川8.0级地震前各类观测台或场地共有172个,存在观测异常台或场地比为0.14,其中出现中期与短期异常场地比分别是0.08和0.03;各类观测项共有335项,异常测项比为0.09,其中出现中期与短期异常测项的占比分别是0.06和0.01.可见,震前仪器微观监测台或测项多数没有观测到突出异常现象.本文中其它没有提及的观测手段或观测项的资料,经过研究没有分析检测出异常项.

汶川M_S8.0地震地表破裂带北川以北段的基本特征

对北川-青川间汶川Ms8．0地震地表破裂的野外地质调查表明，在这一段内主要存在一条地震地表破裂带，总体沿北川-青川断裂带分布。沿黄家坝、陈家坝、佳溪、平通、南坝、石坎等地的观察显示，该段地表破裂沿走向连续分布，结构单一，破裂长度为60～90km，地表破裂没有到达青川县关庄镇。可观察到的破裂长度在北川北至石坎之间，长62km，走向总体为20°～55°，运动学性质主要为右旋走滑逆冲。地震形成的地表破裂主要表现为垂向上的地表拱曲，指示了深部断层的逆冲性质；在水平运动方向上则主要表现为右旋走滑，不存在左旋走滑分量。地震地表破裂显示的同震垂直位移从西南段黄家坝的3m左右，向东北逐渐降低至南坝、石坎的1．5m左右；右旋水平位移没有明显变化或者略有增加，一般在1．5～2．0m之间。地表破裂特征表明，引起本次汶川Ms8．0地震的发震构造是映秀-北川-青川断裂带，该断裂以逆冲运动为主，兼具右旋走滑分量，逆冲方向由NW向SE。

汶川M_S8.0地震InSAR形变观测及初步分析

2008年5月12日汶川MS8.0地震发生后,通过干涉雷达方法(InSAR)获得了覆盖整个灾区全面的高精度形变观测资料(约500km×350km),为研究该地震的发生机理提供了重要的观测依据。通过分析InSAR成像几何和ALOS PALSAR数据的特点,初步获得了对汶川地震的定性认识,为相关研究提供参考,也为进一步深入定量反演奠定基础。此次地震中InSAR卫星观测的应用,显示了卫星大地测量手段对于地震科学研究的重要意义。