消减带大地震的不同于特征地震的行为和复杂的复发特性

最近几年，一些消减带内的俯冲大地震再次破裂了以前巨大地震曾破裂过的板块边界地段引人注目。有关破裂了板块边界同一部位的相继发生的两次大地震的已有地震资料，提供了比较这两次地震的地震矩释放空间分布的机会。本文对发生在板块边界地段的地震作了此种比较，这些地段曾在下列地震中遭到破坏；（1）1957年（MW＝8．6），1986年（MW＝8．0和1996年（MW＝7．9）的阿留申群岛地震；（2）1963年（NW＝85）和1995年（MW＝8．5）和1995年（MW＝7．9）的千岛群岛地震；（3）1971年（MW＝8．0）和1995年（MW＝7．7）的所罗门群岛地震；（4）1968年（MW＝8．2）和1994年（MW＝7．7）的本州北部地震。以前的研究已经确定了4次初步大地震和2次复发地震的矩释放的空间分布。这里，运用长周期面波和宽频带体波的经验格林函数分析得到的震源时间函数，反演确定了最近3次地震的滑动分布。通过比较相继地震破裂矩释放的空间分布，发现断层重复滑动图象有很大差异。1994年本州北部地震和1995年所罗门群岛地震，基本上填充了以前地震遗留下来的没有滑动的地区，而不是同一凹凸体的重新断裂。1995年千岛群岛地震和1996年阿留申群岛地震重新破裂了先前地震确定的凹凸体分布地段，但具有不同的滑动量。本研究提供了环太平洋板块边界的大震的复发性质比主要凹凸体的重复破裂更为复杂的一个直接的证据，无论是从整个断分段上发生的破裂是通过重复发生的具有接近相同的破裂长度、破裂地点及滑动大小的事件来实现这一点来说，还是从各个凹凸体在后续的地震循环中以相同的滑动函数发生破裂这一点来说，所研究的4个板块边界的断层滑动都不支持特征地震式的滑动模型。这些连续发生的滑动图象与滑动复杂性仅取决于不变的几何和构造的非均匀性的物理模型不符，而表明考虑动力学同样是重要的。     

快速演变的三板块边界上的一次大地震破裂

2007年4月1日,一次大海啸地震(MW8.1)使得所罗门群岛俯冲带在一个三联点处破裂。在这个三联点上,澳大利亚板块、所罗门海-伍德拉克盆地板块在不同滑动方向上同时向太平洋板块俯冲。大地震过程中,相关的滑动方向突变使得太平洋板块上部收敛滞弹性变形,这就产生了Simbo俯冲断层之上弧前的局部隆起,潜在地放大了局地海啸振幅。地震周期过程中的弹性形变似乎主要通过上冲的太平洋弧前来调节。这次地震显示了极其年轻的俯冲大洋岩石圈的孕震潜力和横贯坚实地质边界的破裂能力,也显示了引起隆起和海啸的复杂同震滑动的后果。     

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。     

2004年苏门答腊-安达曼地震的破裂过程

2004年12月26日苏门答腊－安达曼地震是缓慢地发生的，在初始的40～60s内，滑动和破裂速度均很小。尔后破裂以约2．5km／s的速度沿着安达曼海槽向北北西方向延伸达1200～1300km。沿苏门答腊西北部和尼科巴群岛南部的近海板块边界600km长的段上，最大的位移达约15m。而在余震区北部400～500km区域滑动量则很小，但在该地区地震频带的时间尺度以外至少可能已经发生了某些滑动。     

2010年10月25日明打威海啸地震（Mw7．8）和浅层巨大逆冲断裂引起的海啸灾害

2010年10月25日印度尼西亚明打威地震（Mw7.8）,致使苏门答腊近海明打威群岛向海一侧的俯）中带浅部发生破裂,在巴盖群岛西南的沿海地带引发了3～9m高的海啸,并夺去了至少431人的生命。对有限断层震源破裂特征的远震P波、SH波及瑞雷波的分析说明,在倾角为10。的巨大逆）中断层上破裂过程持续了大约90s,破裂速度相对较低,约为1．5km／s,在约为100km长的震源区总滑动量约为2～4m。根据地震矩所计算的能量释放为1．4×10^-6,小于2006年7月17日爪哇海啸地震（Mw7．8）的能量释放量2．4×1^-6。明打威地震致使2007年9月12日群岛地震（MW7．9）的滑动区上倾部位发生破裂,结合沿岛弧锡默卢岛西北方向近海的1907年1月4日（M7．6）海啸地震,说明印度尼西亚和其他地方发生特大俯冲地震的上倾地区的浅层逆冲破裂,特别容易引发海啸灾害。     

2023年12月2日菲律宾棉兰老岛附近海域7.6级地震的快速产出参数

北京时间2023年12月2日22时37分在菲律宾棉兰老岛(Mindanao)东部海域发生7.6级地震。中国地震局地球物理研究所在震后启动快速响应,组织相关领域研究人员对此次地震的震源参数、震源机制、破裂过程和地震辐射能量等进行了估计,基于震源模型进行了震动图模拟、同震形变场模拟。结果表明,此次地震发生在菲律宾海板块与欧亚板块/巽他地块碰撞的俯冲带板片上,以逆冲机制为主,能量集中在前约40 s内释放,断层破裂最大滑动量达到7 m;震源辐射地震能量的效率偏低,慢度系数略低于全球平均水平,与同样矩震级大小的地震相比,震感不强烈;极震区震动烈度可能达Ⅸ度以上,可能的受灾范围近27 000 km²;此次地震引起了显著的同震位移,最大水平向位移达到0.6 m、垂直向位移达到1.2 m。综合分析可知,此次地震不会产生大规模海啸。     

用地震波推断地震过程

地震反映出地壳破裂的一系列过程。经过长时间的应变积累过程之后，断层面开始滑动，在反复地行进和停止的同时，破裂在地壳内产生。因为在这个过程中释放的地震波反映出断层的几何产状和断层破裂的速度，所以在地面进行地震波观测，便可得到有关断层面运动的信息。下面以伊东近海震群(1993年)、玻利维亚巨大深源地震(1994年)、十胜近海地震(1968年)为例，从时间和空间上追踪地震的破裂过程。     

地震的能量收支与地震效率

引言地震是地球内部主要由板块运动产生的构造应力作用下而出现的一种破裂过程。在地震过程中,断层上的应力以复杂的形式变化,储存于地球内部的势能(应变能和重力能)以地震波形式释放出来。释放的地震波能量与势能的比值就是地震效率,由地震     

智利M_W8.3地震与M_W8.8地震的震源过程及其引起的库仑应力特征

2015年9月17日6时54分32秒(北京时间)智利中部伊拉佩尔附近(震中31.57°S,71.67°W)发生了一次M_w8.3大地震,在此次地震震中以南约500 km处的马乌莱地区曾于2010年2月27日14时34分11秒发生过一次M_w8.8强震(震中36.12°S,72.90°W),两次地震余震分布区之间有约75 km的地震空区.本文利用远场体波与面波波形,基于有限断层模型,反演了这两次地震的震源破裂过程.结果显示这两次地震均为逆冲型大地震,2015年伊拉佩尔M_w8.3地震的平均滑动角度为107°,平均滑动量为2.43 m,平均破裂速度为1.82 km·s~(-1),标量地震矩为3.28×10~(21)Nm,95%的标量地震矩在104 s内得到了释放.最大滑动量约8 m,位于沿走向75 km,深度8 km处.2010年马乌莱M_w8.8地震的平均滑动角度为109°,平均滑动量为4.95 m,平均破裂速度1.90 km·s~(-1),标量地震矩为1.86×10~(22)Nm,95%的标量地震矩在121 s内得到了释放.最大滑动量约12.5 m,位于沿走向100 km,深度21 km处.2015年伊拉佩尔M_w8.3地震浅部更大的滑动量应该是其引起了较大海啸的一个原因.基于破裂滑动分布,我们计算了这两次地震引起的周边俯冲带上静态库仑应力变化,结果显示两次地震均显著增加了周边俯冲带上的库仑应力,2010年马乌莱地震使得2015.年伊拉佩尔地震震源区附近的库仑应力增加了(0.01~0.15)×10~5Pa,从应力积累的角度看,2010年马乌莱地震有利于2015年伊拉佩尔地震的发生,对后者的发生起到了促进作用.     

2009年萨摩亚—汤加特大地震触发的两次大震

特大地震(≥8.0级的地震)一般都含有构造板块之间边界岩体的突然滑动。这种板间的破裂通常出现在俯冲带特大逆冲事件的海沟斜坡区,会产生动态及静态应力变化,从而激活周边的板内余震(Christensen and Ruff,1988;Dmowskaetal,1988;Layetal,1989;Ammonetal,2008)。本文研究的地震序列展示一少见的例子———特大海沟斜坡的一次板内地震触发了广泛的板间断层活动,颠倒了典型的活动模式,从而广泛地扩大了地震和海啸灾害。2009年9月29日,在汤加俯冲带北端的外海沟斜坡发生矩震级8.1的正断层地震事件,该震开始破裂后的2分钟内,发生了总地震矩等于矩震级8.0级的第二个特大地震,它由两次(矩震级均为7.8级)板间下插逆冲大地震组成,导致了周边俯冲带巨型逆断层的破裂。联合的断层作用引发了海啸,局部地区抬升约12m,导致萨摩亚、美属萨摩亚和汤加192人死亡。地震信号的重叠掩盖了这样的事实:相隔约50km的性质不同的断层发生了不同几何形状的破裂,这些被触发的逆冲断层滑动只有通过详细的地震波分析才能揭示出来。在汤加北部俯冲带的大部分区域内,激活了广泛的板间和板内余震活动。     

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     

用连续GPS与远震体波联合反演2015年尼泊尔中部M_S8.1地震破裂过程

由于印度-欧亚板块碰撞,位于板块边界带的喜马拉雅地区大震频繁,但对其活动性的认识仍十分有限.2015年4月25日尼泊尔中东部地区时隔80年再次发生8级地震,为研究板缘地震提供了一次难得机遇.本文用西藏和尼泊尔的GPS连续观测数据和全球分布的远震地震波记录联合反演此次特大地震的破裂过程,结果显示此次地震发生在印度板块与青藏高原接触边界面——喜马拉雅主滑脱断层上.北倾11°、近东西(295°)走向的断层面破裂约100km长(博卡拉到加德满都),130km宽(从加德满都深入我国西藏吉隆县),破裂以逆冲滑动为主,平均幅度达到2.4m,释放的地震矩高达9.4×1020 N·m.反演结果还显示,震源体主要破裂分布深度范围为5~25km,应无地表破裂,属于一次盲地震.基于GPS资料推测的地壳现今运动速率及1833年地震的震源位置,我们推测地震在此次地震破裂区域复发的周期可能为150~200a,而极震区以南的深部滑脱断层仍保持闭锁,未来仍有导致灾害性大震的可能性.     

印度尼西亚两次特大地震引发海啸和不引发海啸的比较研究

2004年12月26日苏门答腊岛安达曼海附近海域发生的9．0级地震和2005年3月28日苏门答腊岛明打威群岛北附近海域的8．7级地震,在构造环境、震级、震源深度、地震类型都相似的情况下,为何前者引发海啸,后者不引发的海啸？对此进行了对比分析,认为9．0级地震发生时,在其震源体附近的两板块相交的海沟两侧陡坡蕴育着滑坡体或和崩塌体（或者两者都有）,9．0级地震发生时,强烈的地震波,促使滑坡体的滑动或崩塌体的崩塌,推压和扰动海水,引发诲啸。而8．7级地震发生时、在其震源体附近的两板块相交的海沟两侧陡坡无滑坡体或和崩塌体,或先存滑坡体或崩塌体在9．0级地震发生时已滑坡或崩塌殆尽,当8.7地震发生时,无滑坡体滑动或崩塌体崩塌,不可能对海水有较大的扰动,故不可能引发海啸。     

Mwp震级在海啸地震中的应用

具有一定面波震级的海啸地震常常产生巨大的海啸，要想对海啸地震作出较早的，准确的海啸预报，尽早地确定其为可能引发海啸的事件是十分关键的。本文显示，利用P波脉冲宽度计算宽频带矩震级Mwp，可给出震源持续时间的精确估计，我们发现，结合Mwp和震源持续时间即可确定1992年的尼加拉瓜地震为一个可能的海啸地震。我们的结果显示，Mwp结合源持续时间可为海啸预报提供一种有效的工具，尤其是对于震源持续时间特别长的海地震。     

海底地震有限断层破裂模型对近场海啸数值预报的影响

快速准确的海啸源模型是近场海啸精确预警的关键.尽管目前还没有办法直接对其进行正演定量计算,但是可以通过多源地震、海啸观测数据进行反演或联合反演推算.不同的海啸源可能导致不同的预警结论,了解不同类型海啸源适用性、评估海啸源特征差异对近场海啸的影响,无论对于海啸预警还是海啸模拟研究尤为重要.本文评估分析了6种不同同震断层模型对2011年3月11日日本东北地震海啸近场数值预报的影响,重点对比分析了有限断层模型与均一滑动场模型对近场海啸产生、传播、淹没特征的影响及各自的误差.研究表明:近场海啸波能量分布主要取决于海啸源分布特征,特别是走向角的差异对海啸能量分布影响较大;有限断层模型对海啸灾害最为严重的39°N以南沿岸地区的最大海啸爬坡高度明显优于均一滑动场模型结果;综合对比DART浮标、GPS浮标及近岸潮位站共32个站次的海啸波幅序列结果发现有限断层模型整体平均绝对/相对误差比均一滑动场模型平均误差要低,其中Fujii海啸源的平均绝对/相对误差最小,分别是0.56m和26.71%.UCSB海啸源的平均绝对/相对误差次之.3个均一滑动场模型中USGSCMT海啸源模拟精度最高.相对于深海、浅海观测站,有限断层模型比均一滑动场模型对近岸观测站计算精度更高.海啸源误差具有显著的方向性,可能与反演所采用的波形数据的代表性有关;谱分析结果表明Fujii海啸源对在12至60min主频波谱的模拟要优于UCSB海啸源.海啸源中很难真实反映海底地震破裂过程,然而通过联合反演海啸波形数据推算海啸源的方法可以快速确定海啸源,并且最大限度的降低地震破裂过程与海啸产生的不确定性带来的误差.     

应力扰动对地震周期和地震矩影响的数值模拟

利用二维有限元数值模型,结合断层滑移弱化摩擦准则对断层滑动规律以及应力扰动对其影响进行了研究．数值计算结果表明,在均匀应力分布情况下, 平面断层滑动显示出典型的特征地震规律,断层面上的应力扰动对断层滑动规律产生影响,压应力增加明显延迟地震的发生时间,并增加地震释放的能量．应力扰动发生在地震破裂临界区时的影响比在震前滑移区时的影响显著．当发生在地震滑移区时,若应力扰动足够大,则压应力增大会造成地震发生时部分动力断层被暂时锁住,使得地震释放的能量变小,但可增加后续地震的能量; 而压应力减小则可导致地震规律产生更加复杂的变化,会即时触发地震．如果应力扰动发生在一个地震周期的早期,则触发的地震较小,但可导致随后的地震提前发生; 如果应力扰动发生在一个地震周期的后期,则会触发大地震．当应力扰动位于震前滑移区或破裂临界区时,小的扰动也可能产生类似的效果．应力扰动产生越晚,这种影响也越明显．应力扰动发生在破裂临界区的影响最明显．应力扰动的影响一般主要集中在应力发生扰动后的1—2个地震周期内．后续地震基本恢复无应力扰动时的特征地震规律．      

大陆地震

1.引言从地质学的观点出发,地震与地壳不同深度岩层中由构造运动产生的应力积累、脉冲式地释放有关。新的全球构造学现在已成为地震成因广泛流传的学说:地震发生在巨大岩石层板块相互碰撞的边缘。碰撞产生了地震,其震源位于地球深部。但是也有不少破坏性地震根本没有发生在板块边缘,而是在它们的后方部位,其震源并不深。从板块构造的角度来说,这类地震有些不合理。然而,这真的是不合理吗?大陆内部的震源并非与板块的漂移有关,而是与大陆地壳所特有的结构和发展过程有关。     

2010年M_W8.8智利地震:多段触发及含频率的破裂特点

2010年2月27日智利MW8.8地震的多频率反投影结果揭示出此次地震是由具有不同滑动特征的子事件组成的。震中以南的子事件以低频(0.05～0.1Hz)释放能量,意味着滑动缓慢,且破裂速度约为0.8km/s。震中以北的2个子事件则显示出以高频(1～5Hz)释放能量的特征。其中第一个子事件似乎触发了北边第2段的滑动,并且释放了较高振幅的能量,传播速度也快,约为2.9km/s。除了这些破裂的细节之外,还观测到如下现象:在破裂前沿,高频能量释放之后紧接着产生了低频能量释放。这一发现表明:大震对应的破裂过程蕴含着断层的动态弱化,因此,它们的破裂特性并非简单地与小地震的特性相关。这些明显的滑动特点表明:有必要对宽频域各种数据进行研究,以便全面评估巨大地震的破裂过程及相关灾害。     

2007年云南宁洱M_S6.4地震震源过程

通过反演全球范围内20个地震台的宽频带波形资料,获得了2007年6月3日在云南宁洱发生的MS6.4地震的矩张量解、震源时间函数和断层面上滑动随时间和空间的变化过程.根据反演结果,这次地震的标量地震矩为5.51×1018Nm,相当于矩震级MW6.4.震源机制解中,最佳双力偶对应的节面Ⅰ的走向、倾角和滑动角分别为152°,54°和166°,节面Ⅱ的走向、倾角和滑动角分别为250°,79°和37°.结合震后考察得到的烈度等震线分布特征以及当地的地质构造,可以判定这次地震的发震断层的走向为152°,倾角为54°,滑动角为166°,是一次以右旋走滑为主的地震.从震源时间函数的形态来看,震源破裂持续时间为14s,地震矩的释放主要集中在前11s,在11~14s之间释放的地震矩很少.震源的时空破裂过程图像表明,破裂过程分为3个阶段,在前4s的时间段内,破裂主要沿着走向方向和朝深处发展;在4~7s间,破裂呈扇形向着深处扩展;在7s之后的时间段,破裂点比较零散.地震破裂总体上表现为双侧破裂方式,但在走向方向和深度方向上的滑动略占优势.破裂较强的区域呈菱形,长约为19km.地震断层面上最大滑动量为1.2m,平均滑动量为0.1m,最大滑动速率为0.4m/s,平均滑动速率为0.1m/s.由反演得到的静态位错模型计算的震中区地表位移场的特征与地震的烈度分布特征具有很好的一致性.     

2008年3月21日新疆于田MS7.3 地震破裂过程研究

利用IRIS全球地震台网30°—90°的长周期P波记录, 反演了2008年3月21日新疆于田M_S7.3地震的破裂过程, 得到了此次地震的破裂时空图像, 并初步分析了余震分布与主震断层滑动量分布的关系. 结果表明, 此次地震是一个破裂尺度长100 km、 宽20 km的破裂过程; 破裂持续时间约为40 s, 在第13 s时地震矩释放速率达到峰值, 断层面上一次大的破裂行为几乎构成了整个地震的破裂过程. 地震所释放的标量地震矩为4.23×1019 N·m, 其矩震级为M_W7.02. 由主震断层静态滑动量分布图可以看出, 整个破裂区以正断左旋走滑为主, 显示出双侧破裂特征, 最大滑动量为151 cm, 位于初始破裂点沿断层出露地表处. 精定位后的余震在断层面上的投影结果显示, 80%以上M_L4.0—4.9余震和全部M_L≥5.0余震均发生在初始破裂点附近区域及其南西方向, 位于主震破裂滑动位移量迅速减小的区域, 反映了震源区介质强度的不均匀性.