5·12汶川强震的特征与成因——访中国地震局地质研究所所长张培震

5·12汶川大地震已经过去两个多月了,回顾和总结这次地震给我们带来的经验教训对今后的防震减灾工作有着非常重要的指导意义。这场特大地震具有哪些特征?地表破裂带究竟在哪里?地震的根本原因是什么?面对地震我们能做些什么?就这些社会公众关注的问题,《防灾博览》杂志社于近期采访了一直在震区组织科学考察的中国地震局地质研究所所长、国家汶川地震专家委员会南北带地震构造研究组组长张培震。

国家地震局地质研究所计算机网络建设及其在防震减灾科研中的应用

计算机网络技术的应用对于促进防震减灾研究具有重要意义。我所已制定了关于计算机网格建设的详细技术方案，将完成研究所内的局域网建设，并加入国家地震局京区高速链路。按Ｉｎｔｒａｎｅｔ模式建成的与国际接轨的计算机网络系统使广大科研人员能方便快捷地通过因特网查询到国际上大量的有关地震、地质等方面的科研信息，及时进行科研信息交流，并更好地利用现有的科研成果和地震地质数据资源为我国的防震减灾事业服务。

中国地震局:地质研究所承担的四项全国地震灾害风险普查试点项目完成验收

近日,根据风险普查试点项目实施方案和中国地震局统一协调安排,由地质研究所承担的四项全国地震灾害风险普查试点项目("石屏-建水断裂1:5万填图试点""六棱山北麓断裂1:5万填图试点""中卫市1:25万探测区构造图编制"和"遵义市1:25万探测区构造图编制")完成了数据库入库检测和图件审查,经中国地震局震害防御司同意,对这四项项目进行了验收。

新生代晚期挤压作用下活动背斜区的构造变形特征及其地震地质灾害效应

活动背斜是第四纪晚期以来在活动挤压构造区域内吸收地壳缩短变形的主要地质构造之一,其是在挤压背景下形成的一个复杂的构造系统,由多种活动构造变形组成。发生在挤压构造区的大地震可以使褶皱相关断层、褶皱陡坎、翼部地形倾斜和地质体缩短等发生同震破裂或地面倾斜,进而引发严重的地震地质灾害,从理论研究和工程抗震两方面均需重视。因此,文章立足现有的逆断层相关褶皱、褶皱侧向扩展等理论,通过典型的主逆冲断层、反冲断层、弯矩断层、弯滑断层、共轭剪切断层和褶皱陡坎等实例,探讨了与褶皱相关的同震活动构造变形对建筑物的影响和破坏作用。研究认为,在强震导致的活动背斜地壳缩短、垂向隆升和侧向扩展过程中,背斜两翼和倾伏端的地面掀斜对重大工程建筑的安全运行构成威胁;同时,区域地壳缩短引发的弯曲变形给跨越活动背斜的重大线状工程造成的潜在地震危险和诱发的地质灾害值得关注。

中国地震科学实验场三维断层模型Web展示原型系统

活动断层的三维结构和模型是地震危险性研究的基础参数和重要数据。随着对接近真实形态的活动断层三维模型的应用需求不断增加,对这类模型数据的共享及研究的需求也日益增加。数据共享课题的一个重要议题是如何构建基于Web的三维断层模型展示平台,提高数据共享水平和用户体验。中国地震科学实验场(川滇地区)三维断层模型Web展示原型系统①是基于Arc GIS 10.6企业版的Web App Builder工具构建的一个实验性系统。该系统实现了基于Web GIS的三维展示系统的基本功能,并成功测试了更适用于地震行业标准的用户交互方式、基本功能、场景数据迁移方案和三维场景设计方案。场景数据从三维断层建模平台到GIS平台的迁移,是实现基于Web GIS三维展示系统的基础。场景中展示的三维数据采用与二维数据标准一致且视觉上融合度高的可视化方案。实践结果表明,三维数据从建模平台迁出后,应结合数据可视化方案,在属性层面上与二维数据相融合,以保证二维和三维数据在视觉上较好地融合。

明清时期关中地区地震灾害时空变化特征研究

通过《陕西省志·地震志》《中国地震目录》等汇编性史料提取明清时期(1368—1912年)关中地区地震发生频次、位置、震级和地震灾害影响等信息,应用指标统计、滑动平均及语义差异分析等方法,建立关中地区地震灾害时空变化图并分析特征。结果表明:①明清时期关中地区地震有显著的阶段性、年代际和季节变化特征。1474—1676年是当地地震相对活跃期,其中1500年代和1480年代地震发生频次最高,且多发于夏季。②地震震中主要分布于关中地区中东部,且随时间变化震中逐渐分散,地震频次及强度也随之减弱。③关中地区历史地震高发期处于汾渭地震带第二活动期中,且区域空间分布特征为东强西弱。受多灾叠加、社会动荡及经济发展等因素影响,“小震大灾”情景时有发生。

基于引力指数的地震应急物资调配方案研究

震后应急物资和设备的科学、高效投送是地震应急救援的关键,本研究基于地震应急物资需求点和物资储备点吸引力指数模型,研究应急物资和设备在震后灾区的配置方案,其中应急物资需求点和应急物资储备点吸引力指数主要用于指示某个应急物资需求点即灾区应当从哪个应急物资储备点调配物资。通过计算距离指数和物资储备指数,计算灾区和18个应急物资储备库的吸引力指数,从而确定物资调配方案。最后以山西大同、北京、沈阳、云南昭通、河北张家口和上海为例,确定了最优调配物资储备点,表明本研究提出的方法可用于震后应急物资的调配。

2024年1月23日新疆乌什M_(S)7.1地震地质灾害和地表破裂

2024年1月23日新疆乌什M_(S)7.1地震是自1992年吉尔吉斯斯坦Suusamyr M_(S)7.3地震以来发生在天山地震带内的最大地震。主余震初步精定位和第一时间野外调查结果表明,乌什MS7.1地震的余震带总体走向NE,长约62km,主要分布在盆山交接部位。地震产生了边坡失稳、岩崩、滚石、地裂隙等次生地质灾害,主要集中在沿构造走向微观震中两侧30km范围内。由微观震中向N约7km、向S约13km以外,地质灾害迅速减轻,且山前断层陡坎(F_(5))未见任何新鲜的活动迹象。结合中国地震局地质研究所产出的InSAR同震形变场初步结果,判定此次主震的发震断层为一条倾向NW、未错出地表的逆冲断层。在GCMT震中所在的恰勒玛提河,沿西域砾岩背斜南翼发现了总体走向N60°E、长约2km、最大垂直位错约1m的地震地表破裂带。该地表破裂在较老地貌面上基本沿先存断层陡坎发育,总体受一条倾向SE、与主震发震断层倾向相反的逆断裂控制。地表破裂带长2km,规模远小于乌什M_(S)7.1地震余震带,其是由M_(S)7.1主震所致还是因M_(S)5.7余震造成的,以及产生地表破裂的SE倾逆断层与NW倾主震发震断裂之间是何种关系,还需进一步研究。

三维地质建模为地震数值预测带来的机遇

地震预测预报亟需从经验性预测向数值预测转变,但是建模难的问题制约了地震数值预测的发展和行业应用。三维地质建模技术的发展及其在地震行业的应用,为地震数值预测带来了解决模型问题的机遇。文中从地震数值预测的概念、发展历程和现状入手,简述了地震数值预测目前存在的难点。随后简述了三维地质建模技术的发展和在地震行业的应用,以及国内外三维公共断层模型的构建和应用情况。结合以上2部分内容,对如何利用三维地质建模技术解决地震数值预测中的难点问题进行了展望,包括多源多精度异构数据的联合建模、地质模型-属性模型-数值模型一体化建模、平直断层结构建模、三维断层结构建模、数据-模型-计算的迭代与相互驱动等。最后简述了三维地质建模在地震数值预测应用中的难点。三维地质建模技术有望为地震数值预测及相关数值计算领域提供更逼近现实的数值模型和几何模型,可缩短建模工期,实现快速更新迭代,从而解决建模难的问题。

国际诱发地震研究进展与展望——2024年EGU大会地震成核和诱发地震专题会议侧记

欧洲地球科学联盟(European Geosciences Union,EGU)2024年度学术大会(EGU General Assembly 2024)于2024年4月14—19日在奥地利维也纳举行。本次会议共有20979名科学家注册参会。其中,来自116个国家的18388名科学家现场参会,来自109个国家的2591名科学家线上参会。

中国大陆区一些主要活动断裂滑移方式的地质位错与地震位错对比研究

对中国大陆区阿尔金等１０条主要活动断裂地质位错与地震位错的对比研究表明，多数活动断裂的地震位错速率（Ｖｓ）与地质位错速率（Ｖｇ）的比值──Ｑ值（Ｑ＝）多介于０．５—０．８之间，即我国陆内多数活动断裂属于柏滑为主的活动断裂。按Ｑ值的大小，可将断裂滑移类型划分为强粘滑型（Ｑ≥０．７５）、粘滑为主型（０．５≤Ｑ＜０．７５）、蠕滑为主型（０．５＞Ｑ≥０．２５）和强蠕滑型（Ｑ＜０．２５）四类。作者分析了表征断裂滑移类型参数“Ｑ值”之确定的限定条件及其应用前景。

断陷湖盆中深层砂体地震沉积学研究——以南堡凹陷老爷庙地区东三上亚段为例

南堡凹陷老爷庙地区断坡控砂型的中深层储集体存在埋藏深、有效地震信号弱,砂体横向变化快、砂体形态刻画不清等问题,制约了高效井部署和剩余油挖潜。基于岩心、测井、地震等资料的分析,探索出了以能量半衰时地层结构识别、最小成本函数法层序地层追踪以及相对泊松比识别岩性等3种方法为主的“三域三要素”地震沉积解释方法。结果表明:(1)研究区东营组三段上亚段沉积体纵向上具有“下砾上砂”的沉积特征:下部发育近岸水下扇沉积,上部发育辫状河三角洲沉积。(2)东三段上亚段以老爷庙走滑断裂转换带为界,庙北河间滩较发育,呈“砂岛式”沉积;庙南发育近岸水下扇沉积体系,沉积早期至沉积晚期扇体规模先扩大后缩小,形态由裙边状逐渐演化为狭长条带状水下分流河道沉积,扇体靠近油源断裂,是油气勘探开发的接替区。(3)“三域三要素”地震沉积储层表征方法,对于复杂构造区沉积微相表征、有利储层分布预测具有较好的适用性,砂体厚度预测符合率达到90%。

基于耐震时程法的地下结构序列地震作用抗震性能研究

针对当前地铁地下结构抗震性能研究大多仅考虑主震影响而忽略地震后可能伴随发生的多次余震作用问题,开展了地下结构在主余震序列作用下的动力响应规律研究,选取典型两层三跨地铁车站为原型,建立了土-地下结构相互作用的有限元数值模型,基于耐震时程法基本概念并结合我国相关抗震标准设计反应谱生成2条耐震时程曲线,构造了12条主余震序列输入,研究了地铁地下车站在主余震序列作用下的侧向变形特征以及损伤破坏规律。结果表明:耐震时程法可以作为主余震序列作用下地下结构抗震性能研究的一种新的高效方法;主震后带损伤结构的侧向变形应充分考虑主余震序列峰值强度比α影响,主震水平与破坏状态越高,则产生余震增量损伤的临界值强度比α越小,结构面临更严重破坏的风险也越高。研究成果为结构在序列型地震作用下的抗震分析与评估提供了新的思路。

注水诱发地震的研究进展

研究注水诱发地震的特征、发生机理和最大可能震级等对开展诱发地震的预防、危险性评价、减灾策略制定等方面的工作具有重要意义。文章系统地梳理了国内外关于注水诱发地震研究的主要认识和分歧。结果表明:(1)诱发地震的最大可能震级由断层大小和应力状态等地质条件决定,受注水压力和累积注水量等参数的影响;(2)识别诱发地震的可靠方法取决于地震和注水之间的时空相关性,统计模型的参数以及断层活化分析等一系列证据链条;(3)当断层与流体储层之间存在水力连接时,孔隙压力扰动是诱发地震的主要发生机制,反之岩石基质体积变形引起的孔隙弹性应力变化主导了诱发地震的过程。此外,注水诱发的稳定滑动传播到断层的孕震部分、流体的化学作用和小地震级联触发效应也可能在注水诱发地震中发挥重要的作用。研究结果将为注水诱发地震机理研究和减轻破坏性诱发地震灾害提供一定的科学参考。

地震应急全时程灾情汇聚与决策服务技术研究

针对震前灾情难以预估,震后灾情获取缓慢且碎片化,灾情评估误差较大,决策支持不到位,灾情服务缺位等科学问题,综合考虑震前应急准备和灾后应急处置场景,重点研究全时程灾情与决策信息获取和分析手段,震后灾情信息实时汇聚与融合技术,震后基于致死性和易损性相结合的损失综合分析技术,不同区域辅助决策支持要点,面向多用户灾情信息服务产品可视化生成技术,建立灾情推送与信息准实时服务平台及终端,构建基于云架构的智能化、可视化地震应急信息全流程服务平台,开展应急协同服务示范,实现7级以上大地震灾情信息全时程服务。该项目将丰富地震灾情信息获取手段,形成涵盖灾情收集、信息速报、监测预警、分析评估、智能协同和动态发布等地震应急全过程技术平台,提升地震应急信息服务能力,对快速、科学施救具有重要意义。

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(1)——走滑活动断裂的探槽地点、布设与事件识别标志

古地震研究的主要目标是识别或揭露地质地貌记录的大地震变形遗迹,确定大地震发生的时间、复发特征、同震位移量等参数。要实现这样的目标,探槽开挖地点能否完整记录晚第四纪发生的古地震事件、能否获取大量的测年样品以控制事件发生的年代、能否正确地识别这些事件等是关键,并直接关系到未来大地震危险性评价的可靠性。由于走滑断裂位移发生的特殊性,好的探槽研究地点并不普遍。文中在综合分析走滑断裂同震地表变形特征、影响因素的基础上,通过案例分析,总结出可能成为走滑断裂古地震研究和探槽开挖的候选地点,如洼地、盆地、槽谷、断塞塘、被同步位移连续错开的冲沟床、连续的坎前堆积地层和多级地貌面连续变形等。组合探槽或三维探槽应该是走滑断裂探槽布设的首选。跨断层微地貌位错、断错地层以及上覆更新地层、局部坎前堆积和裂缝充填堆积、不同地层单元沿断层面位移量的突然增加或降低、不同程度的弯曲变形、不同期次的古断塞塘(坑)堆积等,可以作为重要的事件识别依据。要降低古地震识别的不确定性,需要理顺研究程序,明确技术方案,逐一精心实施。认识和结论的得出需要反复推敲,并广泛讨论,同时需要注意细节以及各种信息的相互补充和印证。

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(2)--汶川地震地表变形特征与褶皱逆断层古地震识别

汶川MS8.0地震是近代少有的大陆褶皱逆断层型巨大地震,其地表破裂带是研究和解剖褶皱逆断层地表同震变形样式,并以此探讨古地震遗迹的不可多得的现实案例。在整理和分析汶川地震地表破裂带地质地貌调查资料的基础上,选择可能仅记录1次事件的平通、邓家(北川-映秀断裂)和九龙(江油-灌县断裂)等地为例,分析同震变形的特点和类型,并结合映秀、桂溪等地的古地震研究成果,讨论褶皱逆断层型古地震识别的技术要点。结果显示:地表变形主要包括逆断层直接位错、折曲位错变形和弯曲褶皱变形等类型;崩积楔、断层与地层切盖关系是分析断错地表型古地震事件的可行依据,而折曲位错变形型和弯曲褶皱变形型古地震识别则强调在上盘是否存在侵蚀不整合面,下盘是否存在生长地层,以及标志地层在断层两盘位差的突然增减;断层陡坎高度的倍数关系在一定程度上与古地震次数相关,但不能简单地用同震位移量除以陡坎高度的方法确定古地震期次;对于低角度逆断层的古地震识别,薄长状崩积楔、断层与堆积地层的切错关系和不同标志地层在断层两侧的累积位差的突变是重要的标志。识别古地震应因地制宜、思考多种因素的影响、用多种证据相互印证。

中国大陆高震级地震危险区判定的地震地质学标志及其应用

高震级地震是指能沿发震活动断层产生地震地表破裂且震级M≥7.0的地震。高震级地震发生地点的识别是活动断层长期滑动习性和古地震研究的科学目标之一,也是地震预测预报的关键问题。地震地质学标志研究及其应用是地震预测研究的重要组成部分,不仅可以推动地震科学的发展、特别是地震监测预报学科的进步,对地震灾害预防和有效减轻可能遭遇的地震灾害损失也有积极的推动作用,更是政府、社会和科学界十分关注、迫切需要解决的地震科学问题。2008年汶川地震(M8.0)、2010年玉树地震(M7.1)、2013年芦山地震(M7.0)、2015年尼泊尔廓尔喀(Gorkha)地震(M_W7.8)在青藏高原及其周边地区相继发生,吸引了国内外众多地学专家的关注,发表了一大批高质量的研究成果,为高震级地震地质标志的分析与研究提供了非常好的基础。文中首先解剖、分析了这些地震的发震构造模型、发震断层的地震破裂习性、地壳介质力学特性、应力-应变环境和中小地震活动性等特征,然后归纳、总结出高震级地震其发震断层或发生地点的5种共性特征,即5种不同类型的地震地质学标志,讨论了地震地质标志的可靠性问题;最后结合1:5万活动断层填图成果,参考已有区域地震层析成像和断层闭锁相关成果,对华北构造区和青藏高原及其邻近地区的未来高震级地震危险区进行了试验性识别,这些地震地质标志的科学性和适用性有待于今后进一步的完善与时间的检验。

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(3)——正断层破裂特征、环境影响与古地震识别

正断层在中国大陆地区广泛存在。由于地表破裂个性的存在和堆积环境的不同,要揭露真实、完整的古地震活动历史,一些问题需要认真关注和讨论。从正断层大地震地表破裂特征、一般识别标志,结合中国正断层古地震研究的案例和地质地貌、气候环境可能造成的影响,提出在中国开展正断层古地震研究,需注意的技术要点:1)因地制宜地选择探槽开挖位置。宜选择断层错动面简单、单次位移量不太大、外力的侵蚀与堆积作用相对平衡、堆积物粒度中细、能取到测年样品的地段开挖探槽;应尽量避免在断错地层以黄土、次生黄土或块状亚砂土等为主的地区,若避不开这类地点,可考虑小冲沟附近,有少量上游不同成分堆积物的地点开挖探槽。2)精细的探槽记录与分析。对于黄土等块状堆积,要特别注意颜色、粒度、排列方向的细微变化可能暗示着接触界线;识别崩积楔等的要素是崩塌相中杂乱结构和团块状物质,冲刷相上部发育的土壤层;对于坎前堆积物主要为黄土或次生黄土等不易分辨的物质时,细致辨别堆积单元的颜色、粒度、非黄土类物质和钙富集程度等。3)综合的识别技术与检验方法。"逐次限定"方法、"位移量限定法"和"多探槽校验法",断错事件的重建等,有助于判断所确定的古地震是否真实和完整。