伴随断层蠕动传播的准静态变形——模型理论分析及唐山地震前孕震断裂运动过程的讨论

根据形变测量资料和有关实验结果以及某些地震前兆特征,本文提出了一种在粘弹性介质半空间中断层滑动面沿断裂带走向扩展,即断层蠕动传播的力学模型.为了研究其附近的形变特征,导出了蠕动传播所产生位移场的解析表达式,并通过数值积分计算了在广义开尔文介质中,滑动时间函数为△U=B(1-e-t/T),而蠕动事件沿断裂带单侧和双侧传播导致的附近介质位移的时空分布.根据1976年唐山地震前沧东断裂带上的短周期测量资料并参考模型所得出的结果,对震前的断层运动作了反推.结果表明,地震前沿沧东断裂带发生过明显的蠕动传播,其初始蠕动发生在小站和沧州之间,随后蠕动沿着断裂带向东北和西南传播,向西南扩展的滑动面是顺扭走滑运动,向东北扩展的滑动面以顺扭走滑运动为主并略有压性倾滑运动分量.      

唐山地震前的断层滑动及有关的倾斜和水位变化

分析了1976年唐山地震前趋势性的倾斜和水位变化.用传播的断层滑动模式计算了它们的理论波形,得出,除唐山附近的蠕动断层段外,在宁河附近还有一蠕动断层段,断层滑动在地面1公里之下进行,它于1975年2、3月份在塘沽和宁河之间开始,以后沿大致唐山断裂的方向(N30E)逐渐向北东方向扩展,滑动区前沿的传播速率为4——5公里/月,同时位移由0逐步增长到1米左右.最后讨论了唐山地震的震源过程,认为唐山地震(地震滑动)是南北两个蠕动断层段逐步逼近,最终连接致使位移率迅速增长的结果.      

唐山地震前地壳的异常隆起及无震蠕动

根据唐山地区震前11期水准复测资料,对本区的地壳形变的时空变化特征进行了分析.结果表明:唐山地震前1968年-1969年震中区发生了幅度为50毫米、持续时间2年的异常隆起,并在唐山及宝坻附近的唐山断层和蓟运河断层显示出应变积累与无震蠕动叠加的作用.采用了均匀应变积累及弹性位错理论分别计算了唐山、宝坻附近测点由于各处断层蠕动引起的垂直位移理论值,按残差均方根最小的原则确定历年应变积累及蠕动断层参数的最佳值.1969年-1975年唐山地下发生蠕动的断层走向为北东47、倾角87、倾向南东的右旋正断层,断层长度为8公里、宽度6公里、断层上界深度为2公里、走滑与倾滑错距分别为104厘米及8厘米,平均应变积累速度为0.910-7/年.同时得到断层走向、倾向蠕动速度分别为18.6厘米/年及1.4厘米/年.另外由蓟运河断层结果得到.宝坻附近蠕动断层的规模比唐山小,但蠕动速度比唐山大.本文分析了上述异常隆起及蠕动断层与唐山地震的关系,认为地壳的异常隆起是孕震的早期显示,而无震蠕动可能是浅源地震的又一前兆特征.唐山地震经历了长期应变积累-体积膨胀-蠕动-形变反向(或蠕动速度减慢)-发震的过程.      

首都圈地区跨断层形变观测与地壳应力场

通过首都圈地区11个跨断层测点的形变观测资料,将断层两盘作为不变形的刚体来分析断面相对滑动与地表两盘点位相对位移的定量关系,并以唐山地震及其余震为时间界限,将所得的断层滑动矢量分为2大时段,拟合区域2个不同时段的现今地壳上部应力状态,发现首都圈地区依据跨断层形变观测资料反演的地壳上部应力状态在唐山地震前后存在着较为明显的变化特征:1)第1时段(唐山地震及其余震期间),地壳应力状态以NNE-SSW向挤压,NWW-SEE向拉张为主要特征,反映该区构造应力场在NNE-SSW向的构造应力作用是逐渐增强的;在NWW-SEE向,其构造应力作用相对于NNE-SSW向有所减弱,表现为相对松弛状态.2)第2时段,在唐山地震及其余震之后的3个次级时段内,地壳上部应力状态以NNW-SSE向拉张为主要特征,表明在唐山地震及其余震之后,研究区的构造应力作用一直处于近SN向的松弛状态.     

根据地面形变的观测研究1966年邢台地震的震源过程

本文以完整的形式给出拉梅常数不相等情形的半无限弹性介质中任意倾角的矩形滑动断层引起的地震位移场解析表示式。以一些数值结果说明介质的泊松比、断层面的倾角、上界和下界对地面的地震位移场的影响。在比较1966年邢台地震的地形变资料和计算得到的各种走向、倾向、倾角、断层面长度、宽度、震源深度和错距的单个的矩形滑动断层引起的地面位移之后指出,简单的滑动断层错动模式不能同时很好地解释观测到的邢台地震的水平和垂直形变。为了解释观测结果,提出了一个复合的断层模式。这个复合断层模式由六个简单的矩形滑动断层构成。运用网格尝试法,得到了基本上符合观测到的水平和垂直位移场的震源参数。     

用多普勒效应计算汶川余震断层滑动速度函数

以往得到的断层滑动速度函数是通过理论研究获得,其计算结果与地壳介质等因素有关.由于目前人们对地壳介质和震源机制研究的局限性,使得计算结果的准确性不高.在系统提出用多普勒效应计算断层滑动速度函数的基础上,以汶川地震余震为例计算了地震断层的滑动速度函数.结果表明,滑动速度函数具有迅速上升,相对缓慢下降的特点,与Hisacla的研究结果一致.用多普勒效应计算断层断层滑动速度函数的结果与地壳介质和震源机制无关,应该是一种有前途的计算地震断层滑动速度的方法.     

含有单-粗糙面的走滑断层的滑动弱化不稳定性h

本文研究了有限长度含有单一粗糙面的垂直走滑断层的滑动弱化不稳定性.我们假定断层强度在其深度方向是均匀的,而在走滑方向是不均匀的,即存在一个高强度段.并假定断层上的粗糙段及断层上的其它部分具有相同类型的本构律,只是峰值应力不同.断层周围的地壳材料用上、下表面应力自由的弹性平板来模拟.我们用有限元方法研究了理论位移场、应力场和应变场随远场位移的演变情况.此时,断层位移和摩擦应力并不是预先给定的,而是在求解过程中同时确定的.根据计算结果,我们比较了理论位移场及断层上摩擦应力分布在稳定和不稳定滑动情况时的差别.并与内部含有低强度段的走滑断层的场合做了比较.      

鲜水河断裂带上两次强震之间的断层蠕滑及其传播特征的模型研究

本文通过建立水准函数和基线函数,分析了形变介质位移场与地面各测线上不同点位间水准和基线测值变化的定量关系.据此并应用弹性和粘弹性介质断层位错理论,研究了断层运动及其发展和传播过程中断裂带附近的水准和基线测值变化的时空分布规律.参照理论分析结果,并结合跨断层位移的实测资料,反推了1973年炉霍7.9级地震至1981年道孚6.9级地震期间,鲜水河断裂的运动方式、发展趋势及蠕动传播形式,应用试错法给出了有关参数.结果表明,炉霍地震后该断裂带以滑动角为-10的方式作压性反扭运动,其发展趋势呈负指数的衰减形式,滑动区间长度为70km,大致位于炉霍地震产生的地表裂隙带;在道孚地震前,该带东南段发生了断层反扭运动的传播,其平均速度约150m/d,传播方向由西北向东南,终止于道孚西北.参考地震与断层运动的某些分析和实验研究结果,本文讨论了鲜水河断裂运动与炉霍、道孚地震的关系,认为这一时期的断层运动体现了炉霍地震后断层的继承性持续滑动和道孚地震前以蠕动传播为主要标志的前兆活动.上述现象可能反映了大地震前后断层运动的某种规律性.      

断层走滑不均匀性对地面变形的影响

根据塞积群理论导出了走滑断层两端点固定时位移场随位置的不均匀分布解析表示关系,分析和讨论了断层上不同位置的位移场分布特征, 采用新导出的断层滑动不均匀分布公式对地面的水平位移场和垂直位移场进行了数值模拟计算,并与传统的Okada 位错模型在理论和计算结果上进行了对比分析.理论和计算结果分析表明：断层滑动不均匀分布公式是Okada位错模型在一定条件下理论上的扩展,而Okada位错模型是走滑不均匀公式的零阶近似;断层滑动不均匀分布公式与Okada 位错模型计算的地面位移场在走滑方向、垂直于断层走向和垂直于地面方向的近场变形差异最大在50%至65%之间,而最小差异在1%以内.     

唐山地震前后地壳形变场的时空分布、演化特征与机理研究.

根据精密水准重复测量和跨断层形变观测资料，应用地壳形变图象动力学方法，研究了唐山地震震源区及其周围地区震前22年至震后9年间地壳形变场的时空演化过程．地壳不稳定区先出现在外围，由外向内扩展包围震源区，震源区出现不稳定但不失稳；经过短暂稳定，又出现由外向内的第2次不稳定过程，导致震源失稳．失稳前出现的形变空区与地震空区及断层闭锁区其空间分布重叠，出现时间略有先后；震源区断层出现临界预滑动后地震发生．地壳形变场演化过程与应力场数值模拟等研究结果能相互印证，支持以坚固体为核的孕震系统演化模式．      

通海地震震后地形变研究

本文对已搜集到的通海地震震后地形变观测资料进行了分析和研究。曲江断裂的震后活动呈指数衰减,和余震衰减规律相似。形变特征以单元滑动频度方式表现出来,与强度(变化幅度) 似无明显关系。断裂滑动和余震的关系表现为如下三种情况:(1)滑动诱发地震;(2)滑动是地震的续发现象;(3)滑动和余震是大震之后断裂活动的共生现象。最后,本文还讨论了动态滑动、静态滑动和稳态滑动特征,及其它们和地震发生之间的关系。     

Influence of 2008 Wenchuan earthquake on earthquake occurrence trend of active faults in Sichuan-Yunnan region

The Wenchuan earthquake coseismic deformation field is inferred from the coseismic dislocation data based on a 3-D geometric model of the active faults in Sichuan-Yunnan region. Then the potential dislocation displacement is inverted from the deformation field in the 3-D geometric model. While the faults' slip velocities are inverted from GPS and leveling data, which can be used as the long-term slip vector. After the potential dislocation displacements are projected to long-term slip direction, we have got the influence of Wenchuan earthquake on active faults in Sichuan-Yunnan region. The results show that the northwestern segment of Longmenshan fault, the southern segments of Xianshuihe fault, Anninghe fault, Zemuhe fault, northern and southern segments of Daliangshan fault, Mabian fault got earthquake risks advanced of 305, 19, 12, 9.1 and 18, 51 years respectively in the eastern part of Sichuan and Yunnan. The Lijiang-Xiaojinhe fault, Nujiang fault, Longling-Lancang fault, Nantinghe fault and Zhongdian fault also got earthquake risks advanced in the western part of Sichuan-Yunnan region. Whereas the northwestern segment of Xianshuihe fault and Xiaojiang fault got earthquake risks reduced after the Wenchuan earthquake.     

中小地震三维形变场重构方法研究与同震滑动分布反演——以2016年5月22日定日MW5.3地震为例

地震三维形变场对于研究地震发震机制等具有重要意义。 已有的InSAR三维形变场重构研究中, 只有中强地震的实例。 由于形变量级小、 InSAR方位向形变的误差较大, 中小地震的三维形变场重构易受噪声等影响。 本文以2016年5月22日西藏定日M_W5.3地震为例, 开展中小地震三维形变场重构的尝试。 首先基于InSAR技术获取了Sentinel-1升轨和降轨观测模式下的同震形变场, 再结合同震形变场的特点、 区域构造特征等, 添加限定方程(走滑运动为0), 重构了同震三维形变场。 结果显示, 震中附近以下降为主, 幅度达7 cm, 南北方向形变较小(约2 mm), 此区域还伴有2 cm的西向水平运动; 形变中心区域东西两侧部分区域均出现少许东向运动(1.5 cm)。 由同震形变场特征判断此次地震以正断破裂为主。 本文提出了基于连续性分层采样选取样本点方法, 以适应本地震形变场的实际情况。 对所得的LOS向位移场和重构的三维形变场进行降采样, 反演得到了断层面上的滑动分布, 两种数据得到的结果相似, 最优发震断层的走向约181°, 倾角约45°, 断层错动平均滑动角约-87.1°, 平均滑动量约为3.6 cm, 最大滑动量位于深度6.5 km处, 相当于一次M_W5.4的地震。     

USE OF SEISMIC WAVEFORMS AND INSAR DATA FOR DETERMINATION OF THE SEISMOTECTONICS OF THE MAINLING MS6.9 EARTHQUAKE ON NOV.18, 2017

On November 18, 2017, a M_S6.9 earthquake struck Mainling County, Tibet, with a depth of 10km. The earthquake occurred at the eastern Himalaya syntaxis. The Namche Barwan moved northward relative to the Himalayan terrane and was subducted deeply beneath the Lhasa terrane, forming the eastern syntaxis after the collision of the Indian plate and Asian plates. Firstly, this paper uses the far and near field broadband seismic waveform for joint inversion (CAPJoint method)of the earthquake focal mechanism. Two groups of nodal planes are obtained after 1000 times Bootstrap test. The strike, dip and rake of the best solution are calculated to be 302°, 76° and 84° (the nodal plane Ⅰ)and 138°, 27° and 104° (the nodal plane Ⅱ), respectively. This event was captured by interferometric synthetic aperture radar (InSAR)measurements from the Sentinel-1A radar satellite, which provide the opportunity to determine the fault plane, as well as the co-seismic slip distribution, and assess the seismic hazards. The overall trend of the deformation field revealed by InSAR is consistent with the GPS displacement field released by the Gan Wei-Jun's team. Geodesy (InSAR and GPS)observation of the earthquake deformation field shows the northeastern side of the epicenter uplifting and the southwestern side sinking. According to geodetic measurements and the thrust characteristics of fault deformation field, we speculate that the nodal plane Ⅰ is the true rupture plane. Secondly, based on the focal mechanism, we use InSAR data as the constraint to invert for the fine slip distribution on the fault plane. Our best model suggests that the seismogenic fault is a NW-SE striking thrust fault with a high angle. Combined with the slip distribution and aftershocks, we suggest that the earthquake is a high-angle thrust event, which is caused by the NE-dipping thrust beneath the Namche Barwa syntaxis subducted deeply beneath the Lhasa terrane.     

2021年青海玛多MS7.4地震同震应力场与形变台站同震阶变分布关系探讨

利用基于升、降轨InSAR形变场及余震精定位结果反演得到的同震滑动模型,通过PSGRN/PSCMP程序获得同震水平形变场及应力场分布特征,结合玛多M_S7.4地震周边形变同震阶变台站分布特征,探讨同震应力场变化与同震阶变台站分布间的关系。模拟得到的水平形变场结果显示,此次玛多地震为左旋走滑运动特征,水平形变量主要集中在巴颜喀拉块体内,其次是北部的柴达木块体;羌塘块体以及祁连块体同震水平位移量较小;昆仑山口-江错断裂作为一条NE倾向的走滑型断裂,断层上盘区域滑动量明显大于下盘,模拟得到的最大水平形变量达1380mm;形变同震阶变的台站主要集中分布在祁连山断裂带中东段以及西秦岭等地区,祁连山断裂带中东段位于此次玛多地震同震正应力变化正值区域,而西秦岭等地区则处于玛多地震同震剪切应力变化的正值区域,即出现同震阶变的台站与同震应力场变化的正值区域具有较好的一致性。     

InSAR数据约束的2022年1月8日青海门源MS6.9地震发震构造研究

利用Sentinel-1A卫星升降轨道数据和D-InSAR技术获得青海门源2022年1月8日M_S6.9地震的同震形变场,并基于弹性半空间位错模型反演其震源参数,利用分布滑动模型确定断层面上的滑动分布。结果表明,2022年1月8日青海门源地震的同震形变场沿NWW-SEE方向分布;断裂带南缘升轨影像和降轨影像最大视距分别为61 cm和62 cm,断裂带北缘升轨影像和降轨影像最大视距地表形变量分别为43 cm和56 cm。InSAR同震形变场断裂尺度模型断层长30 km,宽18 km,最大滑移量3.5 m;断层滑动分布模型表明该地震为左旋走滑地震。结合冷龙岭断裂的运动特征和几何特征,初步确定此次M_S6.9地震的发震断裂为冷龙岭断裂     

The structure features of stick-slip mechanism of the strike-slip earthquake generating structure in the interior of the Chinese mainland

ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｓｔｉｃｋｓｌｉｐｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｔｒｉｋｅｓｌｉｐｅａｒｔｈｑｕａｋｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｉｏｒｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｍａｉｎｌａｎｄＷＥＮＬ...     

2010年1月12日海地 Mw7.0地震InSAR同震形变观测及同震滑动分布反演

2010年1月12日GMT时间21时53分,在海地境内(72.57°W,18.44°N)发生了Mw7.0地震.文中利用干涉合成孔径雷达(InSAR)方法获得了覆盖整个震区的高精度形变观测资料,用以研究该地震的发震机理.采用ALOs PALSAR数据,分析了轨道、大气等误差源对干涉信号的影响,最终获得了雷达视线向(LOS...     

Characteristics of InSAR Coseismic Deformation and Slip Distribution of the Akto MS6.7 Earthquake,Xinjiang

The Akto M_S6. 7 earthquake occurred near the western end of the Muji fault basin in the top of the Pamir syntaxis. The main shock of this earthquake is complicated and the focal mechanism solutions based on the seismic wave inversions are different. Based on the Sentinel-1 SAR data,the coseismal deformation field of the earthquake is obtained by In SAR technique. Based on the elastic half-space dislocation model,the geometrical parameters and the slip distribution model are determined by nonlinear and linear inversion algorithms. The results show that the distributed slip model can well explain the coseismic deformation field. The earthquake includes at least two rupture events,which are located at 7 km(74. 11°E,39. 25°N)and 33 km(74. 49°E,39. 16°N)east from the epicenter according to the CENC. The deformation field caused by the earthquake shows a symmetry distribution,with the maximum LOS deformation of 20 cm. The main seismic slip is concentrated in the 0-20 km depth,and the maximum slip is 0. 84 m. The seismic fault is the Muji fault,and this earthquake indicates that the northeastward push of the Indian plate is enhanced.     

基于Sentinel-1A数据的四川长宁MS6.0地震同震形变场分析及断层滑动分布反演

利用大地测量数据研究2019年6月17日四川长宁M_S6.0地震同震形变场特征和发震断层参数, 基于DInSAR技术处理升降轨Sentinel-1A数据获取干涉相位图, 并考虑大气折射效应和余震形变误差实现同震形变场改正。四叉树采样后的形变数据作为反演数据源, 采用弹性半空间分层模型反演发震断层几何面滑动分布。结果表明本次地震发震机制为兼具逆冲和左旋走滑, 矩震级为M_W5.9, 断层破裂尺度达28 km×20 km, 震源深度约9.4 km。升降轨视线向同震形变场在断层两侧呈现形变特征差异, 最大沉降量分别是8.34 cm(升轨)和4.23 cm(降轨), 最大抬升量分别是5.5 cm(升轨)和7.5 cm(降轨); 发震断层走向为302°, 倾角为43°, 平均滑动角为50°, 断层面最大滑动量达到0.28 m。