卡斯卡迪亚古陆俯冲带上的间歇式颤动和滑动: 静滑动的嘟囔声

我们在曾一度被认为很平静,具有独特非地震活动特征的地区,北卡斯卡迪亚古陆俯冲带下部界面上观测到一些重复发生的慢滑动事件。颤动式地震信号在时空上与过去6年里连续的地壳运动数据中识别出来的滑动事件相关。在滑动间隔期内,颤动活动小到几乎不存在。我们称这一相关的颤动和滑动现象为“间歇性颤动滑动(ETS)”,并认为ETS活动可用于卡斯卡迪亚古陆大型俯冲地震带应力聚集的实时监测。     

两个自由度的滑块——弹簧模型中的幕式无震滑动

设想了一种两个自由度的滑块——弹簧模型，其中的2个滑块(滑块1和滑块2)由一根弹簧连接，并由一个慢慢移动的传动装置驱动。假设采用与速率和状态相关的摩擦定律，设定摩擦参数，使滑块1发生动态失稳。当摩擦参数接近稳定性转换点时，滑块2就会发生幕式无震滑动。在地震间隔期，当应力累积到大约稳态水平时，滑块2就开始缓慢滑动。随着振幅波动的衰减而成为稳态值，应力和滑动速度会发生准静态振荡。振荡衰减可能是自2001年以来日本东海地区观测到的幕式无震滑动的合理的产生机制。我们还在不同摩擦性质相互作用的双滑块模型的基础上，设想了板块边界上的各种滑动模式。     

沿着横断板块边界地震滑动和无震滑动之间的相互作用：地震序列的一…

本文提出了或许能解释在同一孕震区经常观测到的地震多次发生的模型。这种地震序列或震群可能包含在空间上相距几十公里、在时间上相隔几天至数月的一些事件。本模型考虑了一条埋在弹性半空间内的长垂直走滑断层。断层的强度和一滑动类型（地震或无震）是非均匀的，并受到缓慢增加的周围剪切应力的作用。我们假设，断层面的一部分存在有稳定无震滑动的条件，并伴有非稳定的凹凸体。假设产生该序列中一次地震的凹凸体破裂，引起了远离     

震源扫描算法：绘制震源时空分布图

提出了一种称为震源扫描算法（SSA）的新方法,用来绘制震源的时空分布。利用试验地点和发震时间,这种方法通过对所有台站在它们理论到时处观测到的绝对振幅求和来计算“亮度”函数。然后,对整个模型的空间和时间进行系统的搜索,寻找“亮度”函数最大值来确定震源的时空分布。这种方法的最大优点是：（1）不需要计算高频率理论地震图就可以获得波形信息（包括到时和相对振幅）;（2）既不需要对震源的几何特征做任何先验的假设也不需要拾取预先组合的相位数据。使用合成数据进行的一系列测试表明,这种方法是健全的并且能够在一个网格间隔中如实地还原震源结构。最后,我们通过对最近的卡斯凯迪亚北部消减带偶发的颤动及滑动产生的波形数据定位了一个典型的颤动事件,以此来证明震源扫描算法的有效性。     

玉川断裂晚更新世以来滑动速率与危险度评定

本文根据野外地震地质调查资料，结合新地层年代测定和断层泥中石英碎砾表面ＳＥＭ显微形貌结构分析，对玉川断裂的滑动速率和危险度进行了讨论，初步认为，该断裂在晚更新世以来右旋走滑活动为主兼顾倾滑活动，平均滑动速率５毫米／年，属Ａ级活断层的Ⅱ－Ⅲ强活动度－中强活动度。逼近时间Ｔ＞２００年，属高危险度。     

活动断裂滑动位移势和滑动速率的评估与地震复发

活动断裂滑动位移势和滑动速率是评价断裂活动程度和估计强震复发周期的两个重要。客观合理地认识它们，对地震预报研究将是十分有益。为缩短断层研究方法在地震职的时间尺度，本文在评价了前人工作的基础上，提出了合理估计这两个参量的几种可能途径。     

临汾地区重复微震的识别及其断裂带深部滑动速率估算

基于山西数字地震台网2001—2010年记录的地震,研究临汾地区的地震活动,并寻找重复微震,进而计算深部滑动速率。双差法重新定位后的地震图像显示,在研究时段内,临汾地区29.3%以上的地震发生在临汾盆地平原腹地的苏堡断裂两侧,即沿NNE向分布南、中、北3个隆起间的2个次级凹陷之一的临汾-洪洞次级凹陷内;震源深度分布与研究区的深部构造较为相符。通过波形互相关分析,识别出波形高度相似的49组相似地震对和25组多重相似对。大部分相似地震活动表现为非周期性,复发间隔从数分钟到数百天不等。依据在同一地震台站记录的波形塑造参考地震的波形,用以量取每个地震相对于参考地震的S—P相对到时差,并确定每个地震与多重相似对质心的相对距离,从而挑选出每组地震中的重复事件。识别出研究区2组重复地震,并由此估算得到滑动速率为1.9~2.8mm/a,该值与同时段GPS和地质等浅表观测的滑动速率值基本相符。     

由重复微震估算的龙门山断裂带深部滑动速率

使用断层附近两个数字地震台网记录的重复地震数据研究了发生2008年汶川M7.9灾难性地震的龙门山断裂带的深部滑动速率。通过波形互相关分析,识别出波形高度相似的231组相似地震对和224组多重相似对。大部分相似地震活动表现为非周期性,复发间隔从数分钟到数百天不等。针对每一组多重相似对,我们首先依据在同一地震台站记录的波形来塑造参考地震的波形,用以量取每个地震相对于参考地震的S与P波的相对到时差,并确定每个地震与多重相似对质心的相对距离,从而挑选出每组地震中的重复事件。我们识别出了位于M7.9汶川地震震源区的12组重复微震,大部分重复微震分布在2008汶川地震同震大破裂闭锁区的边缘,揭示了微震活动与未来破坏性大震在空间位置上的密切关系。由重复微震直接获取的滑动速率随深度增加而增大,在4～18km深度范围滑动速率为3.5～9.6mm/a,约为GPS和地质等浅表观测的滑动速率值的2倍。研究结果对于理解断层活动性和地震危险性分析具有重要意义。     

芦山地震断层滑动速度的计算

以往得到的断层滑动速度函数要么是通过理论研究获得的,要么是计算的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,以芦山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,与我们以往的计算结果一致,也与Hisada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.     

活动断层的滑动样式与段落类型初析

通过历史地震破裂、古地震重复和断层活动特征等实例的研究,揭示出活动断层至少存在8种滑动样式及其相应的段落。这些段落以滑动特征而论可归纳为稳定型、暂时型、随变型和萎缩型4大类,而据发震特点则可分为典型特征地震型、广义特征地震型和非特征地震型。稳定型段落为活动断层的最重要、最普遍的类型     

断层滑动速度的研究

以往得到的断层滑动速度函数要么是通过理论研究获得的,要么是计算的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Hisada的研究结果一致,也与岩石破裂实验结果一致.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.     

慢地震的定标律

最近,发现了一系列异乎寻常的地震现象,包括间歇性深部颤动(Obara,2002)、低频地震(Katsumata and Kamaya,2003)、甚低频地震(Itoet al,2006)、慢滑动事件(Hirose and Obara,2005)及寂静地震(Hi-roseet al,1999;Kawasakiet al,1995,2001;Ozawaet al,2002;Kostaglodovetal,2003)。已经表明,就像常规地震一样,产生这些地震的原因都是剪切滑动,只是特征持续时间长些,而且辐射出的地震能量要少许多。在此我们证明,这些慢事件遵循着一种简单的、统一的定标关系,这种关系使其特性与通常地震间具有明显差别。我们发现,它们的地震矩与特征持续…     

1946年南海地震的同震滑动分布及该地震引起的无震滑动

由海啸波形的反演估算了1946年南海地震(Mw8．3)断层面上的同震滑动分布。比以前的研究(Satake，1993)有以下3个方面的进展：(1)使用了大量的较小次级断层；(2)次级断层更拟合板块的几何形状；(3)应用了更详尽的探测数据。反演的结果表明，实测波形和合成波形间的一致性比以前的研究有极大改善。在四国近海震源区西半部，在闭锁区下倾端附近发生了约6m的大滑动。上倾或浅部的滑动很小，说明该地区为弱的地震耦合。在纪伊半岛近海震源区东半部的约3m的大滑动延伸到整个闭锁区。由大地测量数据(Sagiyaand Thatcher，1999)估计了上板块八字形断层上的大滑动，对于解释海啸波形并不需要这样大的滑动，表明这些大的滑动是无震滑动。板块界面下倾端上的两个滑动分布，一个是由大地测量数据得到的，而另一个是由海啸波形得到的，除了在四国室户角下的滑动外，两个滑动分布都相当一致。据此来看，无震滑动也发生在室户角下部的板块交界处。     

蛇纹岩断层泥地震与非地震滑动的标志

在实验中观察到的变形蛇纹岩结构提供了可用于识别自然界断层带地震行为的信息。室内摩擦实验的蛇纹岩显示了两种变形模式：一种导致稳态断层蠕动，另一种为有导致发生地震可能性的稳态滑动。这些实验形成的显微结构显示了蛇纹岩变形的类型：非地震断层蠕动产生的均匀变形和地震滑动产生的局部变形。均匀变形引起蛇纹石产生结晶学上的优选方位（S叶理），局部变形形成雷德尔剪切。加利福尼亚蒙特雷县蛇纹岩剪切带具有类似的结构，这暗示该处曾经历了带有周期性地震事件的稳态断层蠕动的历史。     

利用重复地震研究安宁河断裂带及周边地区深部滑动速率

基于西昌流动台阵和安宁河断裂带附近固定台站2013—2019年记录的宽频带地震波形资料,利用波形互相关方法进行相似地震识别,同时对P,S震相到时进行校正。结合S-P相对到时差约束地震相对距离的方法,在安宁河断裂带及其周边地区识别得到10组重复地震。对研究区内近震事件和重复地震分别进行重定位,并根据重复地震发震时间间隔计算断裂带深部滑动速率。结果显示:汶川—茂县断裂带西南段滑动速率约为4.37—6.09 mm/a;安宁河断裂带北段滑动速率约为2.30 mm/a;木里地区滑动速率在2.03—8.46 mm/a之间。结合已有研究成果,推测汶川—茂县断裂西南段处于持续蠕滑状态,与孕震凹凸体附近的断层运动特征相符,暗示该区可能存在发生强震的风险;由重复地震和地震重定位结果推测安宁河断裂带具有北段蠕滑、南段闭锁的特征;木里地区浅部地震事件数量多于深部,且浅部滑动速率高于深部,符合水库诱发地震的特征。     

搭建地震方法和大地测量方法所检测的慢地震之间的桥梁

最近观测到的异常地震事件——深部低频地震和颤动、甚低频地震及慢滑动事件——形成了慢震群,而这个慢震群受控于不同于普通地震的标定律。根据这个标定律,我们在日本西部的纪伊半岛下方观测到了之前未知的事件,其震源持续时间约20-200s,矩震级为3～4级。这些地震在2～8Hz的频带范围内辐射能量,直接与其地震矩率成比例,但这个比例常数比一般地震小4～5个数量级。这个地区的慢地震可能是由大量的剪切滑动事件组成的,从地震方法上看,总体上会呈现为颤动或长达200s持续时间的较长独立事件,从大地测量方法上看,是慢滑动事件。     

用断裂滑动速率估计小江断裂带的地震危险性

本通过小江断裂带的地震活动规律,认为断裂在具有特征地震复发行为的同时,在特征地震之间还有次级破坏性地震。故推导了滑动速度、离逝时间与潜在震级之间的关系,并计算了小江断裂带中段主要段落的潜在地震震级。潜在地震级较高的段有小江西支断裂非段和小江东支断裂东南段,其潜在震级都接近７级。     

2011年Mw9．0东北近海地震高滑动片区周围的前兆地震活动

根据1923年以来的日本气象厅地震目录,参考以被低滑动区隔开形成两个高滑动（≥20m）片区为特征的滑动分布,研究了2011年Mw9．0东北近海地震之前的地震活动。北高滑动片区的滑动峰值位于海沟附近,而南高滑动片区的滑动峰值位于主震震中东南约40kin处,距海沟约70km。据估计,主震时首先使南高滑动片区发生破裂,然后扩展到更大的邻近地区,包括北高滑动片区。主震之前两天开始的前震活动的震中分布在北高滑动片区的西缘,此处过去90年曾发生过其他比较强烈的活动,例如1981年地震。根据这两个高滑动片区周围的地震活动时空分布图我们推断,2011年东北近海地震是由前震活动触发的,因为前震活动中持续增加的应力可以抵消南高滑动片区的强度,此处之前已经由于2003年以来的一系列周边大地震而变得足够脆弱了。其他主要活动,比如1981年地震,并没有触发如此巨大的地震,主要是之前类似的应力条件还没有具备。南高滑动片区峰值周围形成的环状地震活动图像表明存在极强的片区,这些片区在过去很长的时间并没有由于周围发生大地震而破裂。     

两个自由度的滑块一弹簧模型中的幕式无震滑动

设想了一种两个自由度的滑块—弹簧模型,其中的2个滑块(滑块1和滑块2)由一根弹簧连接,并由一个慢慢移动的传动装置驱动。假设采用与速率和状态相关的摩擦定律,设定摩擦参数,使滑块1发生动态失稳。当摩擦参数接近稳定性转换点时,滑块2就会发生幕式无震滑动。在地震间隔期,当应力累积到大约稳态水平时,滑块2就开始缓慢滑动。随着振幅波动的衰减而成为稳态值,应力和滑动速度会发生准静态振荡。振荡衰减可能是自2001年以来日本东海地区观测到的幕式无震滑动的合理的产生机制。我们还在不同摩擦性质相互作用的双滑块模型的基础上,设想了板块边界上的各种滑动模式。     

由GPS测量确定的2002年阿拉斯加迪纳利断层Mw7．9级地震的同震滑动分布

2002年11月3日，阿拉斯加中部发生了一次Mw7．9级的地震。该地震使部分苏西特纳冰川断层、迪纳利断层及托茨春达断层发生破裂。反演GPS测量的位移场表明，该事件以沿迪纳利断层复杂的右旋走滑破裂占优势。最靠近震中的GPS测点显示出苏西特纳冰川断层有逆冲运动的影响。优选的Mw7．9级地震同震滑动模型表明，在破裂的西段滑动相对较小，而在震中以东约60km至在迪纳利断层和托茨春达断层的交汇处滑动相对较大。我们发现大多数浅层滑动从地表至深15km，但反演却表明在震中以东110km有一大的深部滑移层。我们的模型预示地表滑动与地表地质观测非常一致，模型分辨率也非常好。