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.     

The Focal Mechanism and Characteristic of Stress Field in the Zipingpu Area before the M_S8.0 Wenchuan Earthquake

Based on seismic wave records of the Chengdu digital seismic network and Zipingpu reservoir digital seismic network from August 16,2004 to May 12,2008 when the Wenchuan MS8.0 earthquake occurred,the parameters of focal mechanisms of 486 earthquakes with magnitude larger than M1.6 in the Zipingpu reservoir area were calculated using amplitude ratio method,meanwhile the temporal-spatial variation characteristics of mechanisms and stress field were analyzed based on these parameters.Results show a low ratio of thrust earthquakes and an increased number of strike-slip earthquakes in the reservoir water area in the period from 2006 to 2008.While in the areas far from the reservoir waterfront,the thrust earthquakes took up a high proportion and the strike-slip ones did not increase.The direction of mean principal compressive stress field was deflected and disturbed differently in each area before the Wenchuan MS8.0 earthquake.     

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.     

The seismicity and tectonic stress field characteristics of the Longmenshan fault zone before the Wenchuan MS8.0 earthquake

The seismicity of Longmenshan fault zone and its vicinities before the 12 May 2008 Wenchuan M_S8.0 earthquake is studied. Based on the digital seismic waveform data observed from regional seismic networks and mobile stations, the focal mechanism solutions are determined. Our analysis results show that the seismicities of Longmenshan fault zone before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake were in stable state. No obvious phenomena of seismic activity intensifying appeared. According to focal mechanism solutions of some small earthquakes before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake, the direction of principal compressive stress P-axis is WNW-ESE. The two hypocenter fault planes are NE-striking and NW-striking. The plane of NE direction is among N50°?70°E, the dip angles of fault planes are 60°?70° and it is very steep. The faultings of most earthquakes are dominantly characterized by dip-slip reverse and small part of faultings present strike-slip. The azimuths of principal compressive stress, the strikes of source fault planes and the dislocation types calculated from some small earthquakes before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake are in accordance with that of the main shock. The average stress field of micro-rupture along the Longmenshan fault zone before the great earthquake is also consistent with that calculated from main shock. Zipingpu dam is located in the east side 20 km from the initial rupture area of the 12 May 2008 Wenchuan earthquake. The activity increment of small earthquakes in the Zipingpu dam is in the period of water discharging. The source parameter results of the small earthquakes which occurred near the initial rupture area of the 12 May 2008 Wenchuan earthquake indicate that the focal depths are 5 to 14 km and the source parameters are identical with that of earthquake.     

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。     

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     

汶川8.0级与昆仑山口西8.1级地震前地震活动异常特征与启示

两次特大地震前在不同时段、 不同范围出现了多项相似的地震活动性异常, 它们对预测特大地震具有一定意义: ① 两次大震前10余年, 青藏块体同期出现了两个规模巨大的中强以上地震增强区, 两次大地震发生在增强区内的空区里; ② 两次巨大地震前数年, 形成规模巨大的中强地震活动带, 地震发生在两个条带间的平静区里; 同期形成中等以上地震活动环, 其内部的地震频度、 加卸载响应比及非均匀度等参数甚高, 且随时间而变化, 这可作为孕震进入中期的信号; ③ 两次大震前的震群、 震丛均很显著, 昆仑山口西地震前四个显著震丛环绕震中四周分布, 汶川地震前震群在震中周围形成包围圈, 它们应视为大震孕育进入后期的显示; ④ 大震前数月, 靠近发震断裂带发生少量中小地震或少见的震群。 汶川地震前10个月, 龙门山断裂带北部发生两次青川4级多地震和松潘4.3级地震, 南部康定附近发生3次4级以上地震。 紫坪铺水库区小震群于震前3个月活动十分强烈。 昆仑山口西地震前约1年青海兴海发生6.6级地震, 昆仑山口西发生5.1级地震, 该地震距离8.1级地震约30 km。这些特征给我们的重要启示是: ① 特大地震前出现的前兆时空特征与常见的中强地震差异很大, 现行的监测预报体制(分省分片负责)与特大地震前兆不相适应; ② 特大地震的预测预报不能单纯依靠地震前兆, 必须与地质构造及深部探测紧密结合起来; ③ 特大地震的预测预报应有新的预报战略、 观测系统与组织机构相适应。     

应力时空演化揭示出的汶川地震前亚失稳过程

近年来从岩石实验研究针对应力水平进入峰值强度后至断层快速失稳前的短临阶段变形物理场的时空演化过程提出了亚失稳阶段的概念,该阶段的基本特征为应力由峰值前的积累为主转为峰值后稳定释放并加速至最终快速失稳,这一过程伴随着其他变形物理场的相应转变.把握该阶段应力场的转变特征对认识未来地震危险区及其变形阶段至关重要.以2008年汶川地震为例,运用基于区域多个地震震源机制反演定量应力张量的方法对强震前是否存在可观测的亚失稳应力状态进行了研究.获得的震源附近紫坪铺水库区域临震前应力状态时空演化过程显示,水库测震台网开始运行的2004年8月至2007年6月期间该区域归一化有效平均应力水平相对较低且均匀分布,随时间无明显变化;而2007年6月后至汶川主震发生前应力水平局部显著增强.基于不同时段的定量应力进一步获得了随时间演化的增量场,显示2007年6月后除了汶川附近和彭县附近为应力增强区,其他大部分区域表现为幅值相对较低的应力释放,表明研究区在2007年6月后应力水平明显弱化;而在2007年6月之前的应力增量场却显示区域应力随时间以积累为主.根据应力演化特征及分时段的应力增量场可推断孕震区在2007年中期达到强度极限,峰值前区域应力随时间平稳变化并以积累为主,而峰值后则转变为明显的应力释放.该现象显示汶川地震前区域应力存在由积累为主转为释放为主的可观测阶段,符合实验研究中断层由稳态进入亚失稳状态的应力演化特征.结合其他研究结果,推测汶川地震前震源断层及附近区域存在联动加速变形过程,与震前亚失稳应力状态相关.     

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。     

汶川8.0级特大地震与紫坪铺水库蓄水关系的讨论

汶川8．0级特大地震造成了全国以四川地区为中心向外辐射的诸多水库震损,同时这次大地震也引发了对于高地震烈度区修建水库大坝一系列问题的讨论,其中包括对水库诱发地震的讨论,甚至有学者提出这次大地震与岷江上修建的紫坪铺大坝有关的论述。针对这种情况,本文分别从历史角度并结合国内外已经发生的水库诱发地震实例,明确了水库诱发地震的基本概念,论述了水库诱发地震的特点及其与天然构造地震的差别。本文最后就汶川8．0级特大地震与紫坪铺水库蓄水给出了自己的观点。     

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     

2007年云南泞洱M_S6.4地震前滇西南地区震源动力学参数时空变化特征

本文根据在近震源条件下,利用Brune模式,由昆明数字遥测地震台网观测到的波形资料,测定了2005年1月至2007年5月期间滇西南地区98次ML≥2.5地震的震源动力学参数,分析了在2007年6月3日云南泞洱MS6.4地震前视应力和拐角频率的时空变化特征。泞洱MS6.4地震前,较高视应力(2.5×105 Pa以上)主要分布在红河断裂与无量山断裂之间,较低视应力(2.5×105 Pa以下)在空间的分布则显得较为分散、随机。较低的拐角频率(1.5Hz以下)集中分布在泞洱地震震中东北部的红河断裂与无量山断裂之间,随着频率的增大,分布范围逐渐向西南扩展,直到整个区域,较高的拐角频率(3.5Hz以上)则集中分布在泞洱地震震中西南部的区域内。从视应力和拐角频率的时间变化曲线看,泞洱MS6.4地震前滇西南地区视应力表现出了明显的升高变化过程;含ML3.6以上地震的拐角频率随时间的变化呈下降—上升—下降的复杂过程,ML<3.6地震的拐角频率呈趋势下降过程。     

汶川8.0级地震前区域应力场动态研究

利用成都、昆明遥测数字地震波形记录资料,研究大量小震震源机制解和视应力值,分析了区域应力场动态和视应力值的时-空分布.给出川青地块平均应力场方位的时间变化.川青地块平均主应力场的方位在汶川8.0级地震前出现明显扰动,同时,地块力轴张量的倾角变化也很明显.得出2006～2007年川青块体逆冲型地震比例偏高,汶川8.0级地震前区域中小地震震源错动类型发生变化的结果,与区域地形变的分析结果是一致的.根据地震波形全波段计算辐射能量,求得的视应力σapp值揭示区域视应力值的微动态起伏过程与区域主压应力场方位的转折类似,可用于地块蕴震物理过程的探索.从汶川8.0级地震前的中短期视应力σapp值的空间分布看,震中所在的龙门山断裂带是低应力分布区,而相对高视应力则分布在外围地区.这些图像可能揭示了汶川8.0级地震前中短期发震构造附近呈现的闭锁现象.     

腾冲地区潜热通量与周围地区地震活动的相关性

以2000年以来6.4级以上地震为例,研究了腾冲地区潜热通量（SLHF）在这些震例发生前后的变化特征。结果表明：腾冲地区的SLHF动态,不但在其附近发生强地震前常出现异常,而且对周边较远的强地震前也会发生异常反应;异常出现时间大都在震前1个半月以内,汶川地震前异常出现较早,发生在震前2个月之前,这可能与汶川地震震级高影响范围大有关;异常幅值与震级有关,震级越大,异常表现越强。 比如芦山7.0级地震、缅甸7.0级地震和汶川M_S 8.0地震前,腾冲地区SLHF异常幅度很大,远远超过最大参考值,而姚安6.5级地震和宁洱6.4级地震前异常幅度就相对小一些。腾冲地区SLHF异常与周围强地震的发生有较好的相关性,一方面与腾冲地区的活动断裂发育、现今构造变形强烈有关,另一方面可能是由于腾冲地区火山活动强烈,温泉广泛发育,水热交换迅速,对周边构造活动感应灵敏所致。     

汶川MS8.0级地震前龙门山断裂带地震活动时空特征分析

本文采用朱介寿等（1984）提供的非均匀速度模型,使用Hypo2000地震定位方法,筛选出汶川MS8.0级地震前8年的2723条地震记录进行精定位;震源深度的优势分布介于5－20km之间,平均震源深度是12 km。结合地震震中分布图、震源深度剖面图、M-T图等结果,得出汶川MS8.0级地震前龙门山断裂带北段地震活动性比中段和南段的活动性弱;时间越临近2008年5月12日汶川8.0级地震发生前,周边的应力场逐步增强,靠近汶川主震区域的震群活动有增加的迹象。     

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。     

2008年3月21日新疆于田7.4级地震序列特征及震前部分地震学异常特征

介绍了2008年3月21日新疆于田7.4级地震的基本参数、震区周围应力场背景及构造、地震序列特征等,分析了震前震区周围及相邻构造区域地震活动特征,对比分析于田序列和其后发生的汶川8.0级和乌恰6.9级地震的关系。结果显示,于田7.4级地震发生在阿尔金断裂与西昆仑断裂的交汇部位,可能是阿尔金断裂发生左旋扭错,牵引其西南端位于阿什库勒盆地的分支断裂发生张性破裂的结果。该地震序列为主-余型,最大余震为MS5.8,余震衰减较快,且具有一定的成丛性。震源机制解和震中分布可以看出,该地震具有单侧破裂特征。地震活动表明震前存在明显的中期和中短期异常,但未有短临异常出现。在汶川8.0级和乌恰6.9级地震前,该序列出现显著增强活动,具有一定的窗口效应。     

海城附近4个震群地震活动特征的对比研究

自1975年以来,海城附近发生具有一定规模和强度的震群（ML≥4．0;震次≥100次）有：1975年2月4日海城7．3级、1999年11月29日岫岩5．4级、2008年11月14日海城Ml4．8和2012年2月2日盖州Ml4．8震群,这4个震群发生前地震活动背景怎样,是否存在着某种共同的特点？对这4个震群进行对比研究发现：震前1年该区出现小震群活动,ML≥3．0地震条带、地震活动水平明显增强,连续发生多次ML≥4．0地震,ML≥4．0地震震源机制高度一致,且震中最近台站记录P波初动符号出现明显的一致性等变化,可视为地震异常。及时捕捉中强地震前异常,对于地震活动趋势判断起到至关重要的作用。     

南北地震带北段近期强震趋势研究

2008年5月12日汶川8.0级地震后,南北地震带可能进入新一轮的强震活跃期.从汶川8.0级地震以来ML≥5.0地震活动空间分布特征来看,近期南北地震带北段与中、南段存在较大差异.由南北地震带强震前孕震区中强地震活动特征,并结合当前5级地震活动情况,认为应同时关注南北地震带中、南段和北段的强震危险性.甘东南地区出现的4级地震空区被2011年2月23日迭部-岷县交界ML4.4地震打破后,2011年11月1日空区周边又发生了青川Ms5.4地震,表明该空区及周边地区的地震活动增强.类比1990年共和7.0级地震前的空区演化过程,认为甘东南地区存在发生7级地震的可能.结合对甘东南地区主要大型断裂7级地震复发周期的综合分析认为,需关注南北带北段毛毛山断裂和金强河断裂、香山-天景山断裂东段、黄河断裂灵武段、西秦岭北缘断裂、六盘山-宝鸡断裂和东昆仑断裂东段玛沁-玛曲段发生7级地震的可能.