祁连—海原断裂带库仑应力演化及地震危险性

祁连—海原断裂带是青藏高原东北缘重要的活动断裂带,调节着青藏高原北东向推挤作用和阿拉善地块的东西向运动.已有地震地质和数值模型结果显示,祁连—海原断裂带目前存在几个强震破裂空段且其上应力积累显著、断层闭锁程度高,2022年1月8日门源MS6.9地震即发生在祁连—海原断裂带西段的断层高闭锁、应力积累显著的破裂空段.为进一...     

青藏高原北部历史强震对2022年门源MS6.9地震及后续地震库仑应力触发作用

本文采用Burgers黏弹性模型计算1125年以来青藏高原北部历史强震对2022年1月8日青海门源M_S6.9地震单独和累积的库仑应力变化,分析历史强震对此次门源地震黏弹性触发作用及其对后续地震的影响.结果表明：(1)1920年海原M 8¹/₂级地震、1927年古浪M8.0级地震和1954年山丹M7¹/₄级地震对2022年门源地震的加载最为显著,分别相当于使门源地震提前7.6年、5.3年和5.2年;(2)1986年门源M_S6.4地震对2022年门源地震的卸载作用最明显,使其发生延迟14.4年左右,2016年门源M_S6.4地震使2022年门源地震延迟0.4年左右;(3)2021年玛多M_W7.3地震对2022年门源地震有较为显著的触发作用,门源M_S6.9地震对2022年1月23日哈拉湖M5.8级地震有触发作用,哈拉湖M 5.8级地震对2022年3月17日肃南M 5.1级地震及2022年3月26日哈...     

利用大地电磁技术揭示2016年1月21日青海门源MS6.4地震隐伏地震构造和孕震环境

2016年1月21日01时13分在青海省海北州门源县发生了M_S6.4地震,震中位置位于青藏高原东北缘地区祁连造山带内的祁连—海原断裂带冷龙岭断裂部分附近,震源深度约11.4 km,震源机制解显示该次地震为一次纯逆冲型地震.我们于2015年7—8月期间完成了跨过祁连造山带紧邻穿过2016年1月21日青海门源M_S6.4地震震中区的大地电磁探测剖面（DKLB-M）和古浪地震大地电磁加密测量剖面（HYFP）.本文对所采集到的数据进行了先进的数据处理和反演工作,获得了二维电性结构图.结合青藏高原东北缘地区最新获得的相对于欧亚板块2009—2015年GPS速度场分布特征,1月21日门源M_S6.4地震主震与余震分布特征以及其他地质与地球物理资料等,探讨了门源M_S6.4地震的发震断裂,断裂带空间展布、延伸位置,分析了门源M_S6.4地震孕震环境与地震动力学背景等以及祁连山地区深部构造特征等相关问题.所获结论如下：2016年门源M_S6.4地震震源区下存在较宽的SW向低阻体,推测冷龙岭断裂下方可能形成了明显的力学强度软弱区,这种力学强度软弱区的存在反映了介质的力学性质并促进了地震蠕动、滑移和发生;冷龙岭北侧断裂可能对门源M_S6.4地震主震和余震的发生起控制作用,而该断裂为冷龙岭断裂在青藏高原北东向拓展过程中产生的伴生断裂,表现出逆冲特征;现今水准场、重力场、GPS速度场分布特征以及大地电磁探测结果均表明祁连—海原断裂带冷龙岭断裂部分为青藏高原东北缘地区最为明显的一条边界断裂,受控于青藏高原北东向拓展和阿拉善地块的阻挡作用,冷龙岭断裂附近目前正处于青藏高原北东向拓展作用最强烈、构造转化最剧烈的地区,这种动力学环境可能是门源M_S6.4地震发生的最主要原因,与1927年古浪M_S8.0地震和1954年民勤M_S7.0地震相似,2016年门源M_S6.4地震的发生同样是青藏高原北东向拓展过程中的一次地震事件.     

松潘-甘孜块体东北端强震间相互作用及地震危险性研究

松潘-甘孜块体位于中国大陆西南部、南北地震带的中段,其东段与扬子块体相接,拥有多条活动断裂带,是青藏高原北部的主要构造单元.该地区地震活动性强烈,历史上曾发生过多次灾难性地震.本文基于地震触发原理和黏弹松弛分层地壳模型,计算了松潘-甘孜块体东北端历史强震之间应力传输和相互作用的过程.模型结果显示,受之前地震导致的库仑应力场变化的影响,1879年武都地震和1976年8月23日松潘M7.2级地震震中库仑应力积累提升,将促进这些地震提前发生;1933年M7.5叠溪地震和1973年M6.5松潘地震震中库仑应力降低,前续地震的影响可能使得这两次地震的发震时间推迟;在研究历史地震对1960年漳腊M6.7级地震、1976年8月16日M7.2级和1976年8月22日M6.7级松潘地震的作用时,有效摩擦系数的取值十分重要,当有效摩擦系数取0.8时,前续地震导致的应力场变化将促进以上三次地震的发生.松潘-甘孜块体东北端的强震活动有效地增强了西秦岭北缘断裂、东昆仑断裂玛沁-玛曲段、鲜水河断裂康定-道孚段和岷江断裂中段上的库仑应力积累,将提升这些断裂今后发生地震的概率;有效降低了龙日坝断裂上库仑应力的积累,降低了该断层上发生地震的概率.松潘-甘孜块体的地震活动降低了汶川地震震中位置的库仑破裂应力,但提升了破裂面东北段的应力积累,有助于汶川地震向东北端破裂.     

2022年1月8日青海门源Ms6.9地震孕震环境和冷龙岭断裂分段延展特征

2022年1月8日1时45分,青海省海北州门源县(北纬37.77°,东经101.26°)发生6.9级地震,发震断裂为祁连-西海原断裂冷龙岭段(以下简称冷龙岭断裂),这是冷龙岭断裂继2016年1月21日Ms6.4地震之后发生的又一次破坏性中强地震.本文在三条跨过冷龙岭断裂不同区段的大地电磁剖面数据三维反演出的电性结构约束...     

青藏高原东北缘主要断裂带的库仑应力演化及其强震危险性

自1920年海原发生M8.5地震以来,青藏高原东北缘接连发生了1927年古浪M8.0地震、1932年昌马M7.6地震等一系列大地震,使其进入了强震活动的丛集期。为了探究青藏高原东北缘这一系列地震间的相互作用及区域地震危险性,建立青藏高原东北缘的三维Maxwell黏弹性有限元模型,模拟了区域自1920年以来17次M6.7以上地震的同震及震后库仑应力演化。结果显示：研究区自1920年海原M8.5大地震之后,后续的16次地震中,有13次地震发生在库仑应力变化为正的区域,说明了地震间的相互作用可能是导致区域地震丛集的主要原因之一。系列地震发生后,阿尔金断裂、柴达木盆地断裂西段、东昆仑断裂中段、鄂拉山断裂北段、共和盆地断裂南段、日月山断裂南段、庄浪河断裂、礼县—罗家堡断裂、成县盆地断裂西段、文县断裂西段、龙首山断裂南段、六盘山断裂东段、西秦岭北缘断裂东段、海原断裂西段和祁连断裂东段位于库仑应力变化为正的区域,且大部分断裂或断裂段的累积库仑应力变化超过了0.01 MPa,它们未来的地震危险性较高。     

2022年青海门源MS6.9地震余震演化与地震触发

地震序列的时空演化有助于揭示地震成核过程和地震相互作用。本文采用双差定位方法对2009年以来门源地区的目录地震重新定位,并以其为模板,匹配扫描连续波形,完善2022年门源M_S6.9地震前后的活动图像。结果表明：2022年门源M_S6.9地震主要发生在托勒山北断裂南侧高角度南倾的走滑断裂上,无明显前震活动,是典型的主—余型序列;早期余震向主震东西两侧扩展,迁移距离与流逝时间呈对数关系,符合震后余滑扩散特征,并且西侧的迁移速率和地震强度高于东侧;冷龙岭断裂和门源地震发震断裂斜交,但它的地震活动与余震不同,这些活动在余震扩散前锋到达前开始,沿断层向东南方向迁移但很快受阻,直到5 d后M_S5.2地震发生后才继续南迁,最后终止于2016年门源M_S6.4地震余震扩散区的尾端附近。因此,两条断层上的地震时空演化反映了断层之间的相互作用,冷龙岭断裂的地震活动受2022年门源主震库仑应力变化影响而触发。     

Earthquake stress interaction in the northeastern Songpan-Garz(e) block and its implication for earthquake hazard

松潘—甘孜块体位于中国大陆西南部、南北地震带的中段,其东段与扬子块体相接,拥有多条活动断裂带,是青藏高原北部的主要构造单元.该地区地震活动性强烈,历史上曾发生过多次灾难性地震.本文基于地震触发原理和黏弹松弛分层地壳模型,计算了松潘—甘孜块体东北端历史强震之间应力传输和相互作用的过程.模型结果显示,受之前地震导致的库仑应力场变化的影响,1879年武都地震和1976年8月23日松潘M7.2级地震震中库仑应力积累提升,将促进这些地震提前发生;1933年M7.5叠溪地震和1973年M6.5松潘地震震中库仑应力降低,前续地震的影响可能使得这两次地震的发震时间推迟;在研究历史地震对1960年漳腊M6.7级地震、1976年8月16日M7.2级和1976年8月22日M6.7级松潘地震的作用时,有效摩擦系数的取值十分重要,当有效摩擦系数取0.8时,前续地震导致的应力场变化将促进以上三次地震的发生.松潘—甘孜块体东北端的强震活动有效地增强了西秦岭北缘断裂、东昆仑断裂玛沁—玛曲段、鲜水河断裂康定—道孚段和岷江断裂中段上的库仑应力积累,将提升这些断裂今后发生地震的概率;有效降低了龙日坝断裂上库仑应力的积累,降低了该断层上发生地震的概率.松潘—甘孜块体的地震活动降低了汶川地震震中位置的库仑破裂应力,但提升了破裂面东北段的应力积累,有助于汶川地震向东北端破裂.     

2017年米林6.9级地震与1950年察隅8.6级地震的关系及两次地震对周边活动断层的影响

2017年11月18日,我国西藏林芝市米林县发生M6.9地震.其东南220 km距离处,1950年发生了察隅8.6级大地震.二者同处喜马拉雅东构造结大拐弯处,周边分布多条活动断裂带.察隅地震作为20世纪我国内陆最大的地震,它的发生对周边断层活动性的影响目前研究尚少.本文基于分层半无限空间黏弹性地球模型,计算了察隅地震对周围活动断裂带和米林地震的影响,同时利用有限断层破裂模型计算了米林地震对周边活动断层产生的同震库仑应力变化,并分析了两次地震的关系,讨论了下地壳及以下介质的黏滞系数和断层有效摩擦系数对计算结果的影响.结果表明,察隅地震影响范围广、强度大且持续时间长,对喜马拉雅东构造结周边活动断层均产生了较大的影响,库仑应力变化达到数MPa量级.在下地壳黏滞系数为1.0×10²⁰ Pa·s、摩擦系数为0.4情况下,按照青藏高原主要活动断裂每年由正常构造运动应力累积1~4 kPa计算,察隅地震的发生使米林地震提前了相当于2.79~11.15年的时间.米林6.9级地震影响范围和强度有限,只对震源附近的活动断层产生一定影响,库仑应力变化最大为数十kPa量级,对远处的断层影响较小.下地壳及以下介质的黏滞系数在震后黏滞松弛过程中影响逐渐明显,断层有效摩擦系数对同震库仑应力计算影响较大.     

青海门源地区地震活动时空分布特征和孕震环境研究

位于青藏高原东北缘的青海门源地区地震活动频繁,自1986年以来先后发生了三次6级以上的强震活动.研究门源地区的地震活动特征、发震构造和孕震环境可以为地震发生机理的分析和未来地震危险性的判定提供重要依据.本文基于中国地震台网中心提供的地震目录和震相数据,使用波速比一致性约束的双差层析成像方法获得了门源地区2009年以来的地震精定位结果和高分辨率的三维V_P、V_S和V_P/V_S模型.使用“剪切-黏贴”方法计算了门源M_S6.9地震和M_S4.5以上余震的震源机制解,并收集了该区域历史中强地震的震源机制解.结果显示：2013年门源M_S5.3地震和2016年门源M_S6.4地震的余震序列沿着冷龙岭北侧断裂展布,2022年门源M_S6.9地震的余震序列沿着托莱山断裂和冷龙岭断裂展布,其展布方向与附近断裂的走向一致.1986年门源M_S6.4地震、2013年门源M_S5.3地...     

2020年1月19日伽师MS6.4地震静态库仑应力触发及对周边断层影响研究

针对2005年以来南天山西段8次M_S≥5.0地震,计算静态库仑应力和主要断层的加卸载效应,结合余震空间展布,分析应力触发及对周边主要断层的影响,结果表明：2008年乌恰M_S6.9地震与2016年阿克陶M_S6.7地震的发生,对伽师M_S6.4地震的发生起到延缓作用;伽师M_S6.4地震震中NNE方向、SSW方向和NWW方向处于库仑应力加载区,随着应力持续积累,上述区域未来一段时间地震危险性增强;柯坪断裂绝大部分区域、迈丹—沙依拉姆断裂中段、喀拉铁克断裂西南段发生地震危险性较大。     

祁连—海原断裂带强震库仑应力演化特征研究

研究祁连—海原断裂带及其附近区域自1920年海原M_S8.5地震后至今发生的6次M_S≥7.0强震间的相互触发关系,基于Burgers体构建粘弹性介质模型,模拟同震和震后库仑应力的演化过程;进一步针对祁连山北缘断裂带、西秦岭北缘断裂带及六盘山断裂带3条主要断裂带,分别计算自1920年至今6次强震在这3条断裂带上近百年尺度的应力累积。结果表明:1927年古浪M_S8.0地震受到1920年海原M_S8.5地震同震和震后库仑应力的共同加载,1954年民勤M_S7.0地震和1990年共和M_S7.0地震均受到之前发生强震的库仑应力的累积加载影响;西秦岭北缘断裂位于6次强震震后的综合累积应力卸载区,六盘山断裂带则位于累积应力加载区。研究强震间库仑应力演化特征及其对周围断裂带的较长时间尺度的累积影响,需要合理考虑粘弹性松弛效应下的震后库仑应力的累积作用,也可结合地震活动性进一步为明确危险断层段提供合理的参考。     

2022年门源MS6.9地震前断层活动及应力状态的数值模拟

2022年1月8日门源M_S6.9地震是继1986年和2016年2次门源M_S6.4地震后,冷龙岭断裂西段再次发生的M_S>6强震。为探讨此次门源M_S6.9地震前近震区的断层运动、应力状态和强震多发的孕震环境,文中以地震前1991—2015期和2017—2021期GPS速度场作为边界约束,通过建立精细的三维黏弹性有限元动力学模型,计算分析了祁连山构造区在长期的构造运动环境下应力积累的基本格局,区域内断层的长期滑动速率、应力累积速率,以及这些量值在门源M_S6.9地震前约5a的变化特征。1991—2015期的计算结果显示：门源M_S6.9近震区长期受到NE-SW向挤压和NW-SE向拉张的应力场作用,最大剪应力积累比周围区域快,应力积累整体上以促进NWW向断层的挤压和走滑运动为主;与周围断层段相比,受几何拐折形态影响,冷龙岭断裂西段的滑动速率偏低,断层剪切应力的累积速率较高,发震断层上运动的亏损与应力的快速积累有利于孕育走滑型地震。2017—2021期相对于199...     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震震前变形特征分析

2022年1月8日1时45分27秒青海海北藏族自治州门源县发生 M_S6.9地震,基于大地测量资料详细分析震源区的构造运动、应变演化以及深部变形特征,对于发震机理及震后危险性分析具有重要的意义。本文利用1991—2016、2017—2020期中国大陆地区GNSS速度场,分析了青藏高原东北缘各断裂带的运动学特征、门源地震震中和周边区域的地壳应变及其动态演化特征;结合剖面投影和非线性拟合算法,定量计算了托莱山、冷龙岭断裂的滑动速率和闭锁深度,得到以下认识:①青藏高原东北缘不同断裂带的运动学特征差异较大,整体以地壳缩短运动为主,局部区域伴随旋转运动; ②震中位于面膨胀率和最大剪应变率高值区的边缘,与前人关于强震地点的认识基本一致; ③区域应变参数的时空演化过程显示,震中附近应变特征整体变化不大,表明断层可能处在孕震晚期阶段; ④托莱山断裂带具有较高的滑动速率和闭锁深度,结合库仑应力的研究结果认为,该断裂未来一段时间的地震危险性仍值得关注。     

2022门源MS6.9地震地表破裂带震害特征调查

2022年1月8日,青海省海北藏族自治州门源县发生M_S6.9地震,震中位于青藏高原东北缘地区祁连—海原断裂带的冷龙岭断裂和托勒山断裂构造转换区域(37.77°N,101.26°E)。震后野外现场考察结果表明,此次地震形成的同震地表破裂带总长度约为26 km,整体走向NWW向,破裂性质以左旋走滑局部逆冲为主。断层错动造成的破坏形式以雁列式组合的张裂隙、张剪裂隙、挤压鼓包、断层陡坎等为主。其中,道河至硫磺沟段地表破裂最为强烈,规模大且连续性好,造成的震害最为显著,地表破裂规模向东、西两端逐渐衰减。破裂带穿过区域内多条河流,造成显著的冰面破裂变形,并沿河岸形成一系列的边坡崩塌、滚石等地质灾害。综合破裂带及震害规模分析,宏观震中位于道河至硫磺沟地区。     

2022年青海门源M6.9地震矩心矩张量解

据中国地震台网中心测定,北京时间2022年1月8日01时45分,中国青海省海北州门源县发生了M6.9地震,震中位于( 37.77°N, 101.26°E),震源深度为10 km.这是2022年中国大陆第一个接近7级的强震.距离此次地震震中40 km以东,2016年曾发生过门源M6.4地震;且东北部在1927年还发生过甘...     

1833年嵩明8.0级地震对周围断层的影响

应用粘弹性计算程序,计算1833年嵩明8.0级大地震产生的同震和震后应力场变化,并计算对附近的小江断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带及云南境内红河断裂带造成的同震和震后库仑应力变化。结果表明,嵩明8.0级大地震对滇中南地区应力分布产生较大影响,对周围断层的影响甚至持续数百年的时间。嵩明8.0级地震使震中附近的小江断裂中段、安宁河断裂南段和红河断裂带中段库仑应力减小,降低发震危险;而小江断裂带南北段、安宁河断裂北段、则木河断裂带和红河断裂带南北两段库仑应力增加,地震危险性增强。红河断裂带中段在数百年时间尺度内始终处于嵩明8.0级地震库仑应力的减小区域,该研究结果有助于解释此断裂段的地震平静现象。     

地震触发研究中库仑应力随摩擦系数增加而增大的矛盾及其解决

近年来,通过计算库仑破裂应力变化研究地震触发及断层的相互作用,进而估计地震灾害已经成为国际上研究的热点.研究中,为考察库仑模型触发地震的效果,计算时往往要改变模型参数进行检验,特别是让有效摩擦系数从0.0到0.8之间变化.许多研究人员的计算结果表明,库仑破裂应力随着摩擦系数的增加而增大,即断层上摩擦系数的增大可以导致触发地震能力的提高.这显然与我们的常识相违背:摩擦总是阻碍断层滑动、抑制地震发生的,即断层面上的摩擦越大,地震越是难以被触发.文中通过对库仑破裂应力的计算公式进行详细分析后发现,之所以出现摩擦越大,地震越容易被触发的现象,其原因是研究者在计算中没有考虑在构造应力作用的环境里,摩擦系数本身的变化所带来的附加库仑应力变化.若某个地震使一个位于地下15km的典型断层面上的正应力增加2 MPa,如果只考虑静岩压力,当摩擦系数从0.3增大到0.4后,传统库仑破裂应力变化为0.8 MPa;而综合库仑应力变化则大约为-39.2 MPa.所以,若从整体上来分析断层在地震位错及摩擦系数变化所造成的综合库仑应力改变,就不可能出现库仑应力随摩擦系数增加而增加的不正常现象.由此可见,今后在利用库仑模型研究地震触发问题时,应综合考虑构造应力场及摩擦系数本身变化所带来的库仑应力变化.     

2022年门源MS6.9地震震区三维速度与发震机制研究

2022年1月8日,青海省门源县发生M_S6.9地震。使用青海、甘肃等区域数字台网所观测到的2009年1月1日—2022年2月8日间青海门源及周边地区(36°～39°N,101°～104°E)14 869次地震事件的地震观测资料,基于双差成像(TomoDD)方法进行重定位分析,结果表明：门源及周边地区地震震源深度较浅,主要集中在5～15 km深度范围,其中10 km附近分布最多。推断该深度区域为门源及周边地区的主要孕震区。基于地震重定位结果和主震区三维速度结构分别对2016年门源M_S6.4地震和此次地震序列的发震机理进行分析对比,发现两次地震都位于高速异常体边缘,速度结构与断裂、地震序列吻合较好。2022年门源地震位于高速体的西端末梢位置,是该高速体受青藏高原东北缘顺时针应力作用导致的滑动产生的走滑型地震。     

云南景谷M_S6.6地震对南汀河断裂带地震危险性的影响

南汀河断裂带是滇西南块体内部的一条左旋走滑断裂带,几乎横切整个块体,总长度达380km,是块体内NE向断裂中最长的一条,也是次级块体的边界断裂.南汀河断裂带晚第四纪活动性非常强烈,但仅南段在1941年记录到一次约7级的地震,其余段落还没有5级以上地震的记录,目前可能正处于应力积累和孕震阶段.2014年10月7日发生的景谷MS6.6地震位于断裂带南东约94km,其地震烈度等震线长轴与余震皆呈北西展布,指向南汀河断裂带.为了解景谷地震对周边构造特别是南汀河断裂带的影响,本文通过数值模拟方法计算了地震触发的同震静态库仑应力变化.利用两种同震滑动分布模型计算获得的结果显示,景谷地震对震中附近的断裂,如澜沧江断裂和景谷断裂影响较大,局部应力增加可达90kPa;对较远的断裂,如南汀河断裂带、龙陵—澜沧断裂带和无量山断裂带的影响较小,应力变化值均小于10kPa.通过设置不同断层参数进一步计算,南汀河断裂带北段两支断裂断层面上的静态库仑应力扰动呈半圆形分布,应力增加的最大值位于24.15°N附近的地表,沿断层的走向和深度都逐渐减小.其中西支断裂上应力变化最大值为0.89kPa,东支断裂上为1.18kPa.此外,在南汀河断裂带北段的古地震研究结果显示,该断裂段全新世以来发生过产生地表破裂的大地震,震级应当不低于7级.放射性碳测年将该次古地震事件的发震时间限定在900—1480AD,离逝时间为535—1115年.结合古地震事件的离逝时间和断裂带的滑动速率,本文计算得到南汀河断裂带北段已经积累的水平滑动量为2.8+1.5/-1.0m,进一步利用滑动量与震级的经验公式可估算出该断裂段目前积累的滑动量如果完全释放将会产生一个7.5+0.1/-0.2级的地震.虽然景谷地震在南汀河断裂带上触发的静态库仑应力变化值表明,该地震可能不会引起南汀河断裂带地震危险性的突变,但仍起到一定的加速作用.再考虑到断裂带北段目前已经积累了约7.5级地震所需的能量,该断裂段在未来具有较高的地震危险性.