紫坪铺水库库区介质衰减、台站响应和震源参数研究

利用紫坪铺水库数字地震台网和成都区域数字台网中的油榨坪台2004年8月到2008年5月12日汶川大地震前的紫坪铺库区2级以上地震波形资料,采用Atkinson方法计算了紫坪铺水库库区地震波非弹性衰减系数、几何扩散系数和介质品质因子;利用Moya等提出的方法计算了台站场地响应;对震源谱的低频水平和拐角频率进行了联合反演,并计算了紫坪铺库区287次1.6级以上地震的震源波谱参数,同时讨论了它们之间的关系。结果表明:紫坪铺库区Q值与频率的关系为Q(f)=47.8×f0.91;场地响应均表现为与频率相关;紫坪铺库区小震地震矩、震级与震源谱拐角频率的依赖关系不明确,这可能与水库诱发地震有关     

Distribution Characteristics of the Seismicity of Zipingpu Reservoir Region after the Wenchuan Earthquake

815 earthquakes recorded by 12 seismic stations of the Zipingpu reservoir seismic network in 2009 were relocated using the double difference algorithm to analyze the seismic activity of the Zipingpu reservoir.Relocation results show that the earthquakes are concentrated relatively in three zones.The distribution characteristics of focal depth are obviously different among different concentration zones.This means earthquakes in different concentration zones may have different causes.Compared to relocation of...     

紫坪铺水库与汶川地震关系的讨论

利用紫坪铺水库专用地震台站和加密地震台站资料,使用双差法完成了震前930次地震、汶川8级主震和5, 789次余震的重新定位,探讨了紫坪铺水库与汶川地震之间的关系,获得了有利于证明它们之间密切关联的事实: 1)紫坪铺水库2005年蓄水之后出现了水磨、深溪沟和都江堰震群,地震应变能释放增加了200%,与库水位变化密切相关,在汶川地震前呈现出加速释放的现象; 2)野外调查表明存在1条贯穿紫坪铺水库库区、走向NE的同震地表破裂带,与中滩铺断层位置一致; 3)余震分布以中滩铺断层为界,西北上盘多,东南下盘少; 4)利用P波初始到时重新确定出的汶川主震发震时刻为27分59.5秒,初始破裂深度在6～9km左右,直接位于水磨震群之下; 5)汶川主震与发生在2008年4月5日水磨震群中的1次小震的各个台站到时差相同。     

Research on Seismicity and Source Parameters of Small Earthquakes in the Zipingpu Reservoir before the Wenchuan M_S 8. 0 Earthquake

Based on the digital seismic waveform data observed from regional and reservoir seismic networks,the seismicity and source parameters in the Zipingpu reservoir area from January 1,2000 to May 11,2008 before the Wenchuan MS8.0 earthquake are studied. The analysis shows a continuous activity of small earthquakes before the Wenchuan MS8. 0 earthquake. The level of seismic activity was from ML2.0 to ML3.0 in recent years. The impoundment of Zipingpu reservoir started in September 2005 and the obvious increment of seismic activities occurred in February 2008,but according to the analysis of the longer time series,the frequency and intensity of seismic activities do not exceed its range,which means it is still a fluctuation of regional seismic activities or tectonic activity. At the same time,we also studied the spatio-temporal distribution and the change of apparent stress difference in the source region before the great earthquake,and the results show that the apparent stress values of small earthquakes are generally higher than fitted values of apparent stress in the reservoir area in the nearly three months before the Wenchuan MS8.0 earthquake. It can be seen from the spatial distribution of apparent stress difference,that the epicenter of the earthquake is located at a low stress distribution area,and the relatively high apparent stress difference is at the east of the epicenter. Apparent stress increment occurred in local areas.     

四川紫坪铺水库库区地震剪切波分裂研究

本研究利用四川紫坪铺水库数字地震台网2004年8月17日~2008年5月11日的地震观测波形资料,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川紫坪铺水库库区8个数字地震台站的快剪切波偏振结果.结果表明,紫坪铺库区台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;台站的快剪切波偏振优势方向与区域主压应力方向或活动断裂走向一致;快剪切波偏振方向变化可能与汶川大地震前区域应力场的增加和龙门山断裂带微破裂增加有关,慢剪切波时间延迟的变化与四川紫坪铺水库水位升降变化相关.     

紫坪铺水库附近都江堰震群小震震源机制解分析

2008年2—4月,位于汶川大震初始破裂点的紫坪铺水库附近发生了一系列的小震活动,它们与汶川地震和紫坪铺水库小震的关系值得研究。本文采用CAP方法,反演了紫坪铺水库7个专用数字地震台站的数据,得到震级大于M_L 1.0的28个震源机制解。结果表明:有19个地震事件集中在紫坪铺水库东南方向的都江堰附近,最大地震为逆冲型,发震机制为逆冲型带走滑分量,少量带正断层分量;从深度剖面看,地震震源深度主要集中分布在地下13km附近区域,都江堰震群丛集在前山断裂带上,其它地震散布在中央断裂带上;发震最大主压应力方向随时间的变化具有从最大主压应力方向变化比较大到趋向一致的演化过程。这些现象说明龙门山断裂带在都江堰附近存在1个凸凹体,形成应力集中点,引发都江堰震群活动,由此迫使龙门山断裂带前山断裂发生逆冲性活动,从而加剧了龙门山断裂带中央断裂的活动,在一定程度上加速了汶川地震的发生。     

紫坪铺水库水位变化对剪切波分裂参数的影响

本文通过对2006—2009年四川紫坪铺水库库区8个地震台站记录的地震事件,采用剪切波分裂方法获得了水库库区剪切波分裂参数,并结合地震活动性与水库水位之间的变化关系,分析了紫坪铺水库库区地壳应力的变化特征.剪切波分裂结果显示该研究区域快波偏振方向有两个,分别为北东向和北西向,充分体现了紫坪铺水库地区地壳应力是由北西向的区域主压应力与南东走向的龙门山断裂带综合作用的结果.慢波延迟时间平均值为5.8ms·km-1,慢波延迟时间较大的地区位于库坝和库尾,分别是水库蓄水排水引起地壳应力变化最大的区域.对比慢波延迟时间的变化和水库水位的变化显示了慢波延迟时间与水库水位之间的一致变化关系,揭示了水库的蓄水排水对地壳应力的影响.     

汶川8.0级地震前紫坪铺水库小震活动及震源参数研究

利用区域和水库地震台网记录的数字地震波资料,研究了汶川8.0级地震前的2000年1月1日～2008年5月11日紫坪铺水库区的地震活动及震源参数.结果表明:汶川8.0级地震前该区域小震活动持续,地震活动水平为M_L2～3,自2005年9月紫坪铺水库蓄水以来,特别是2008年2月地震活动明显增加,但从长期的序列来看,地震活动频次和强度仍在区域地震活动的正常起伏范围.汶川8.0级地震发生前近3个月内,中小地震的视应力差值△σ_(app)普遍大于0,计算得到的视应力总大于其拟合值.汶川8.0级地震震中位于低应力区,而相对较高的视应力差值分布在震中以东地区,局部出现视应力增加的现象.     

利用背景噪声研究紫坪铺水库水位加卸载对库区地下介质波速的影响

利用2005年1月1日~2008年1月1日紫坪铺台网及YZP台连续波形资料,通过噪声互相关技术研究了紫坪铺水库区域在蓄水、泄水过程中库区介质的变化特征,同时对可能的渗透过程进行了讨论。使用移动窗口互谱方法计算库区台站对之间的相对波速变化。结果表明,在紫坪铺水库的3次大规模蓄水及2次泄水过程中,地下介质相对波速变化与水位变化之间存在较为明显的相关性,并在时间上有一定延迟,可能与水的渗透有关。分析认为蓄水对浅层介质产生的作用最快,影响最大,波速的变化是蓄水产生的压力及渗透共同作用的结果。在第1次蓄水时,压力起主要作用,后2次蓄水时,渗透起主要作用,且渗透作用已影响至8km左右的断层。     

汶川地震给地震台网建设带来的启示

通过对紫坪铺水库数字遥测地震台网在汶川特大地震中的表现,分析通过特大地震洗礼的紫坪铺地震台网运行的经验和教训,提出遥测地震台网建设时观测仪器设备也应注意自身抗震的问题,并对今后地震台站观测仪器安装提出建议。     

紫坪铺水库诱发地震与构造地震波谱时频特征差异性研究

利用紫坪铺水库2004～2007年记录的实际地震数据,通过比较多种滤波方法,发展出一种既能有效滤除地震数据中本底噪音、又对有效信号损伤较小的比值滤波方法。对去噪后的水库诱发地震和构造地震数据,利用小波变换方法,分别进行时频分析获得两类地震的时频谱,并提取可以反映地震发生前后能量分布和聚集情况的时频属性,最后根据各个属性的响应效果,组合得到新的属性。将时频谱与时频属性相结合,总结归纳紫坪铺水库诱发地震与构造地震波谱时频特征的差异性,为地震监测分析提供基础依据。     

紫坪铺水库不同干扰源的波形特征

用紫坪铺水库数字地震台网记录的数字波形资料,对库坝区周围发生的地震以及多种干扰事件进行了对比分析研究。结果表明地面爆破、空爆与构造地震在时空分布、波形特征、功率谱等方面都存在着较大差异,特别是空爆,此前几乎未有过类似的报道和研究。     

紫坪铺水库地区蓄水前后视应力标度率变化研究

本文利用紫坪铺水库台网记录到的波形资料,计算了2004～2008年170个M_L≥1.0级地震的震源参数.紫坪铺水库震源参数计算结果与其他大陆地区有明显不同:(1)拐角频率远低于其他大陆地区结果,表明库区地震波传播经过了较强的衰减过程;(2)视应力计算结果比其他地区小3个数量级,可能是由于库区地震波的高频成分衰减强烈,低估了能量集中在高频的小地震的地震辐射能量.分析了蓄水前后拐角频率和地震矩以及视应力和地震矩关系(视应力标度率)变化,结果表明:相同地震矩的地震蓄水后拐角频率增加,地震高频成分相对丰富;蓄水前视应力与地震矩的关系不明显,蓄水后视应力随地震矩的增加而增加.视应力标度率的改变可能是蓄水后地震震源物理过程逐渐改变的直接反映.     

紫坪铺水库区域地壳QS动态变化及其与水库蓄水关系的研究

利用2004年8月16日——2008年5月11日双差精定位后的地震S波资料,采用衰减层析成像方法对紫坪铺水库区域地壳QS进行动态衰减成像,反演得到了该区的QS动态演化特征．以1个月为步长、1年为窗长,计算了紫坪铺水库地区不同大小区域按月滑动的平均QS值,统计了不同震级范围按月滑动的地震频次,并分别与水位进行了对比分析．研究结果表明,水位首次快速加载后,紫坪铺水库低QS值区域范围扩大,QS值下降,水库西南区、东北区、库区中段、东北岸QS值的变化较为明显．紫坪铺水库不同大小区域按月滑动的平均QS值随蓄水时间的增加、水位的升高而减小,库区中段QS值下降最为剧烈．水库蓄水增强了该区的地震活动性,对ML0.0——2.0的小震活动影响较为显著．      

紫坪铺水库库区地震精定位研究及分析

利用双差定位法, 对紫坪铺水库台网8个地震台站记录到的2004年8月16日至2008年5月10日的1569个小震进行重新定位。 结果显示, 重新定位后的小震主要集中分布在龙门山推覆构造带的中央北川—映秀断裂、 前山灌县-江油断裂和后山汶川—茂汶断裂上, 其中大部分地震位于北川—映秀断裂并收敛于紫坪铺水库的两端, 走向NE向; 震源深度集中在5~15 km范围内, 平均深度为7.8 km, 15~30 km也有少量地震发生。 水库区域小震活动频度与水库水位存在一定的相关性。 精定位后, 到时残差的均方根平均值为0.048 s, 震源位置的估算误差在水平方向上平均为0.63 km, 在垂直方向上平均为0.51 km。 文中还讨论了紫坪铺水库区震源分布和地质构造的关系。     

紫坪铺水库地区震源位置和速度结构的联合反演

利用紫坪铺水库7个库区地震台站和10个区域地震台站记录的2004年8月至2008年5月的地震震相观测报告,通过震源位置和速度结构联合反演的方法,采用Simulps14软件对紫坪铺水库地区进行了小震精定位及速度结构反演。通过计算得到了紫坪铺水库地区记录到的几乎所有地震的精定位结果,以及0km、3km、6km和10km几个层面上较好的P波速度和波速比分布情况。精定位结果显示,紫坪铺水库地区的地震活动主要集中在虹口、玉堂镇和水磨3个地区。层析成像和波速比结果则较好地反映了紫坪铺地区受到水库渗水的影响范围及紫坪铺水库对汶川地震的影响。整体上来讲,紫坪铺水库的西南端水库渗水作用最大深度≤8km,汶川主震深度上没有明显的P波低速异常,也没有明显的波速比高值异常,说明水的渗透作用并没有达到汶川主震位置深度,即水对汶川地震的发生没有直接作用。     

利用三维孔隙弹性模型探讨紫坪铺水库对汶川地震的影响

本文基于三维孔隙弹性理论,建立了紫坪铺水库及周边地区的有限元模型.根据紫坪铺水库开始蓄水到汶川地震发震时刻的水位变化情况,计算了整个区域的孔隙压力和库仑应力.详细讨论了断层及周围地层的弹性模量和扩散系数对计算结果的影响.计算结果表明:从弹性角度看,断层的弹性模量对汶川地震震源处的库仑应力影响很小;震源处的库仑应力随着断层和周围地层的扩散系数增大而增大.当给定弹性模量和扩散系数代表性值的时候,计算结果表明在汶川地震发震时刻,震源处的库仑应力变化量为+1 kPa左右,这表明紫坪铺水库使得汶川地震发震断层更加危险.是否这个量级的库仑应力就能够触发汶川地震还需要进一步探讨.通过分析库区周边小震的分布,发现小震分布区域均是库仑应力增加的地区,因此紫坪铺水库周边的小震应该与紫坪铺水库蓄水有直接关系.     

线性单事件地震定位方法的改进及应用尝试

根据大震速报和快速预警实际需要,首先对Inglada线性单事件定位方法进行了适当的改进, 使其在仅有P波到时数据的情况下也能快速定位,且求解过程仅需简单迭代而不用奇异值分解; 其次, 尝试将改进后的方法从单层均匀模型引入到分层均匀模型中的近源台网定位情形,并通过单层均匀和分层均匀两种不同模型的理论实验讨论了该方法的可行性和适用范围; 最后整合了质量高且分布较好的距离2008年汶川M_S8.0地震震中最近的强震、微震, 以及川西流动台阵等观测记录资料,对汶川M_S8.0主震初始破裂点的时空参数进行了多种模型的定位实验. 结果表明, 改进后的线性单事件定位方法简单、快捷、易用,可广泛应用于近源地震定位,尤其是用于无法得到S波到时的中强以上直至巨大地震的速报、地震现场流动台网的快速定位以及地震的快速预警等.      

地表水体对断层应力与地震时空分布影响的综合分析——以紫坪铺水库为例

为系统研究水库对附近地区地震活动的影响,提出了一个综合分析地震活动性与水库蓄水引起的应力变化的方法并开发了通用性较强的软件。以紫坪铺水库为例,对水库引起的应力变化与库区附近地震活动性变化的关系进行了详细分析。一方面,定量地分析了水库蓄水过程在附近断层附加的库仑应力变化;另一方面,用紫坪铺水库地震观测台网的地震目录,对包括地震发生频度、能量释放速率、b值、空间相关距离等统计参数的时间演化进行了详细解析。数值计算结果发现,无论是荷重还是孔隙压的扩散都在被认为是汶川大地震发震断层的映秀-北川断层和灌县-江油断层的库区下伏段引起了明显的库仑应力变化。地震活动统计特性的时间演化与主要断层的应力变化之间存在明确的且符合岩石力学破坏准则的相关性。据此,初步认为紫坪铺水库在其蓄水过程中对其地下的龙门山中央断层和山前断层有明显的作用     

紫坪铺水库蓄水前天然地震活动

紫坪铺水库位于龙门山断裂带。了解和掌握水库蓄水前库坝区及其周围天然地震活动背景水平,可对水库诱发地震的危险性进行前期评价,可为蓄水后的诱发地震活动监测提供可靠的鉴别依据。紫坪铺水库地震台网在水库蓄水前运行逾1年,本文用这批资料提供表征库区及附近和库坝区蓄水前天然地震活动水平确切实用的各项指标。用全国和四川台网地震资料,给出含库区的较大区域地震活动背景和对库区的影响。