唐山地震的震源过程——可能存在的障碍体

本文根据唐山主震、强余震震源参数、强余震迁移规律以及地面破坏分布等多方面资料,论证唐山地震障碍体的存在,给出了宁河、滦县—卢龙断层面上障碍体的大致位置.并用障碍体模式对唐山连发式强震的震源过程进行了讨论.笔者认为,唐山主震即是主震断层面上的障碍体破裂所致.主震断层的破裂传播在宁河、滦县—卢龙受阻于障碍体而终止,在这两处形成新的应力集中区.这两个应力集中区在障碍体的阻挡和主震区的挤压下产生两次最大强余震.     

1989—1999大同地震序列的隐伏断层研究:库仑应力分析和余震JHD重定位

1989年到1999年,大同—阳高地区发生了一系列MS≥5的中强地震.本文基于前人对1989年三次MS≥5地震的震源机制反演的结果,通过建立不同断层模型,利用库仑应力方法,计算前震对于主震,以及前震和主震对于余震的库仑应力触发关系,提出了一种可能的破裂模型,即1989年前震沿北西西方向发生左旋破裂,之后主震和余震沿北北东方向发生右旋破裂.根据这种破裂模式计算得出,前震发生后,主震震源处的库仑应力增加了约2×105 Pa,余震震源处的库仑应力出现下降;主震发生后,余震处的库仑应力出现回升,最后余震处的库仑应力几乎没有变化.基于大同地震台网的近场观测数据,用JHD(Joint Hypocentral determination)定位方法,对1999年11月1日MS=5.6地震后一个月的余震进行重定位,得到一条走向118°,倾角85°的左旋走滑断层,余震的深度分布在5km至20km范围内,显示该断层是隐伏断层.另外提出对主震震中位置约10km的修正.本文对1989年三次MS≥5地震序列和1999年MS=5.6地震余震空间分布的研究揭示该地区存在两条活跃的共轭隐伏走滑断层(1989年主震的北北东方向和1999年地震的北西西方向),并且推断已知的大王村断裂和团堡断裂是地下这两条共轭的隐伏走滑断层构造/地震活动在地表的响应.     

1975年2月4日辽宁省海城地震的震源机制

由地震纵波初动符号的资料,求得了海城地震系列中Ms≥4.0的24个地震的断层面解。主震发生于1975年2月4日,它的一个节面走向N70°W,倾向NE,倾角81°;另一个节面走向N23°E,倾向SE,倾角75°。根据余震的空间分布以及地面形变资料选取N70°W的节面为断层面,主震是发生在这个近乎直立的断层面上的左旋走向滑动,略具正的倾向滑动分量。前震及大多数余震的震源机制和主震的相似,有四个Ms≥4.0的余震的震源机制和主震的迥然不同,表现出滑动向量和主震的滑动向量相反的断层错动方式。这种情况的一种可能的解释是主震时在断层的一些地段发生错动过头。 由野外资料及余震的空间分布资料计算了主震的震源参数。主震断层长70公里,宽20公里,平均错距45厘米,地震矩2.1×10²⁶达因·厘米,应力降4.8巴,应变降7.3×10^-6。它是发生在不能积累起较高应力的薄弱地带的一次低应力降的地震。 由地震纵波初动的半周期和振幅的资料计算了81个前震和余震的震源尺度、地震矩、应力降和平均错距。结果表明前震和余震的应力降都比较低,一般在0.1-1巴之间。余震区中有两个应力降相对说来比较高（高于0.8巴）的地区,它们恰好对应于主破裂错动过头的部位。这些结果意味着震前高应力、错动过头、相对高应力降和震源机制反向四者之间     

唐山、海城、盐源-宁蒗地震强余震特征

对大地震发生后强余震的震源机制,基于主要地震断层上小余震的时空分布进行了详细研究.近期在中国境内发生的强烈板内地震,如1976年唐山、1975年海城、1976年盐源——宁蒗等地震曾被中国地震台网很好记录.主震刚发生后的小余震以及强余震前后的小余震的震源用 S——P 时间的收敛法进行测定.强余震的断层是依靠这些小余震的震中分布来描绘的.可以看出有三种情况.第一,在主震断层区内,一次强余震发生在较小余震的比较不密集的部位;第二,一次强余震沿断层发生并与主震断层是共轭的;第三,一次强余震在沿平行并离开主震断层的断层上发生.可以认为,地质条件控制着强余震的发生.作为强余震的可能前兆,则有唐山地震的一次强余震,震级为7.1.其发生前,出现一些前震以及在接近主震断层方向上的某些地震台所记录的初动方向有变化.可以设想,这里的应力场在强余震发生前是有所变化的.      

岫岩-海城Ms5.4地震序列震源机制解

应用 P波初动符号资料 ,求解得到了岫岩 -海城 5.4级地震前、主、余震 2 0个 ML ≥ 4.0的震源机制解。分析表明 ,该地区的主压应力轴 (P)大多为 NEE- SWW向 ,主张应力轴 (T)大多为 NNW- SSE向 ,P、T轴仰角基本上小于 30°,表明力轴以水平者最多。N轴大多较陡。A、B节面的走向分别为 NWW向和 NNE向。岫岩 -海城地震主要为走滑断层类型。余震震源机制解绝大多数与主震相近 ,结果比较稳定 ,表明余震的应力场主要受主震震源应力场的控制     

地热与地震关系的研究(二)——温度梯度对走滑断层破裂扩展的影响

将震源考虑为弹性介质中的椭圆盘状断裂面, 从理论上分析了剪切力平行于椭圆长轴作用下, 同时考虑断裂面内存在一定温度梯度时的破裂扩展特征.分析结果表明:除长轴端点附近形成偏离主断裂面80左右的扩展分支外, 在主断裂面中间部位, 包括短轴端点, 亦出现非共面的破裂扩展.其扩展区域范围与主断裂面的纵横比及温度梯度的大小有关.据此, 较好地解释了唐山、海城和龙陵地震的余震分布图象.      

基于余震重定位和震源机制解研究青海玛多MS7.4地震序列的发震构造和断裂形态

2021年5月22日02时04分(北京时间),青海果洛州玛多县发生M_S7.4地震,震后余震不断.地质调查和卫星观测对地表断裂痕迹有较好的约束.然而,对于理解区域应力场、地震的产生、传播和终止具有重要意义的地下断层几何结构的约束精度略显不足.利用国家地震台网的连续波形记录,本研究首先基于双差定位法对玛多地震震后25天的余震序列进行重定位,结果显示余震序列大致沿NWW向的江错断裂呈线性分布,位于主震震中两侧,延伸总长~170 km.主震东南侧存在一余震稀疏区,在断裂带东西两端余震分布转向且出现分叉现象,反映出发震断层的复杂几何形态,这与前人研究结果基本一致.进一步采用波形反演方法和P波初动极性反演方法,获得了玛多震源区132个中小余震的震源机制解与震源矩心深度,并基于此对该主余型地震的发震构造与断裂形态进行了初步分析.震源机制解结果表明,玛多M_S7.4主震的发震断裂主要为左旋走滑性质,余震与主震性质整体相同,在断裂带东段存在部分逆冲型余震.震源机制解约束的区域主应力方向约N60°E,与区内整体走滑断裂作用相一致.余震震源深度略微起伏,主要集中在10~12 km,且浅部余震较少,表明浅部应力可能主要通过主震释放,余震深度分布可能限定了主震同震破裂的下边界.玛多主震破裂起始于断裂带走向和倾向发生明显变化的位置,表明断裂带的复杂几何结构可能是此次玛多M_S7.4地震初始破裂空间分布的决定因素.主震破裂结束的两端都有"马尾状"构造(或次级断层),表明这种分叉断层复杂的几何形态可能控制着主震破裂的最终位置.     

不对称双侧破裂过程的研究及其在海城地震的应用

本文计算并分析了不对称双侧破裂方式的矩形断层辐射的 P 波远场位移谱, 提出研究不对称双侧破裂过程的初步方法, 并将它应用于1975年2月4日辽宁省海城7.3级地震的震源破裂过程的研究.研究结果表明, 海城地震的破裂方式是在震源地区北西西断层上发生的不对称双侧破裂过程, 断层总长度为54公里, 主破裂朝北西西方向, 破裂长度为38公里, 破裂速度为1.3公里/秒, 向南东东方向破裂的长度为16公里, 破裂速度亦为1.3公里/秒.进而求得海城地震的震源参数为:走向滑动平均错距117厘米;倾向滑动平均错距33厘米;地震矩5.2×1026 达因·厘米;应力降22巴;应变降3.3×10-5; 释放的总能量3.4×1022尔格.      

最小能量准则用于1995年河北沙城ML 4.1地震序列破裂性质的探讨

运用变分原理,我们得到了最小地震波辐射能量约束准则并用于研究震源的物理过程.通过研究1995年M_L4.1河北沙城地震序列主震和余震的动力学过程,可知主震和余震震源的动态破裂过程明显不同;M_L4.1主震的破裂速度与瑞利波速相近,约为剪切波速度的0.89倍;而28个余震的破裂速度远远小于剪切波速度,大约是剪切波速度的0.05到0.55倍.根据裂纹扩展模型,计算得到其余震的地震波辐射效率多在10％以下,这也说明了余震的地震效率较低.我们认为余震震源的动态破裂过程应与断层内部新生裂纹的扩展有关,而非简单的岩体间的相对滑动.余震震源的动态破裂传播与破裂能占主导地位的小地震有关.这些小震所带来的破裂能也导致了断层的进一步扩展.在对该地震序列的研究中,我们发现主震与余震的震源破裂过程在能量分配上有着本质的区别.因此当地震断层尺度相当小时,破裂能的贡献不能忽略,它的大小将显著地影响地震波辐射能的大小.     

最小能量准则用于1995年河北沙城ML 4.1地震序列破裂性质的探讨

运用变分原理,我们得到了最小地震波辐射能量约束准则并用于研究震源的物理过程.通过研究1995年ML4.1河北沙城地震序列主震和余震的动力学过程,可知主震和余震震源的动态破裂过程明显不同;ML4.1主震的破裂速度与瑞利波速相近,约为剪切波速度的0.89倍;而28个余震的破裂速度远远小于剪切波速度,大约是剪切波速度的0.05到0.55倍.根据裂纹扩展模型,计算得到其余震的地震波辐射效率多在10%以下,这也说明了余震的地震效率较低.我们认为余震震源的动态破裂过程应与断层内部新生裂纹的扩展有关,而非简单的岩体间的相对滑动.余震震源的动态破裂传播与破裂能占主导地位的小地震有关.这些小震所带来的破裂能也导致了断层的进一步扩展.在对该地震序列的研究中,我们发现主震与余震的震源破裂过程在能量分配上有着本质的区别.因此当地震断层尺度相当小时,破裂能的贡献不能忽略,它的大小将显著地影响地震波辐射能的大小.     

2020年7月12日唐山古冶MS 5.1地震震源参数

利用河北及邻区地震台网提供的震相观测报告,使用双差定位方法,对2020年7月12日唐山古冶M_S 5.1地震序列进行重新定位,并基于部分地震台站记录的波形资料,采用近震全波形方法,反演得到主震震源机制解。精定位结果显示,此次地震序列展布长度约8 km,余震自主震位置向SW扩展,震源深度优势分布范围在10—18 km,发震断层面较陡,倾向SE。震源机制解显示,主震为一次走滑型事件,结合序列展布形态和地震活动背景,SW—NE向近似直立节面为可能发震断层面,与1976年唐山M_S 7.8主震断层特征基本一致。综上所述,古冶M_S 5.1地震为唐山M_S 7.8地震的又一次余震,属唐山老震区正常地震活动。     

论地震孕育的层间解缚模式与我国某些大震的余震机制

本文主要讨论了以下几点: 1.在1979年提出的层间解缚模式的基础上进一步论证了在不同的垂直力作用下(地壳下部作下沉,上升和垂直差异运动)在地壳中部软弱面附近两侧岩层(花岗岩层和玄武岩层)间的层间解缚形式,並讨论了层间解缚发生时对大震发生的影响。2.由海城、唐山这两次平推型大震后较大余震平面分布的不对称性论证了层间解缚现象的客观存在性。3.由海城、龙陵、唐山三次平推型大震后余震机制倾滑分量比主震明显增大,余震断层面走向角度在较大范围内变化以及倾滑型余震在整个下沉区的分布论证了大震发生后震中区岩层下塌至解缚区后所引起的岩石碎块间的重力调整过程。     

1970年1月5日云南通海地震的震源特征

本文根据长周期地震仪记录的P波资料,研究了通海地震（M_s=7.7）的震源参数和破裂过程。该地震沿着北西西走向的曲江断裂扩展,为非对称的双侧破裂,北西侧为24公里,东南侧为32公里,平均破裂速度为2.3公里/秒;地震矩为4.34×10²⁶达因·厘米,应力降为21巴;地震前后存在无震滑动;余震除沿主破裂面分布外,还大量集中于主破裂面的东南端的扩展分支上,并与主破裂面偏离80°左右。     

The 20 April 2013 Lushan,Sichuan, mainshock,and its aftershock sequence: tectonic implications

Using the double-difference relocation algorithm, we relocated the 20 April 2013 Lushan, Sichuan, earthquake (M _S 7.0), and its 4,567 aftershocks recorded during the period between 20 April and May 3, 2013. Our results showed that most aftershocks are relocated between 10 and 20 km depths, but some large aftershocks were relocated around 30 km depth and small events extended upward near the surface. Vertical cross sections illustrate a shovel-shaped fault plane with a variable dip angle from the southwest to northeast along the fault. Furthermore, the dip angle of the fault plane is smaller around the mainshock than that in the surrounding areas along the fault. These results suggest that it may be easy to generate the strong earthquake in the place having a small dip angle of the fault, which is somewhat similar to the genesis of the 2008 Wenchuan earthquake. The Lushan mainshock is underlain by the seismically anomalous layers with low-V_P, low-V_S, and high-Poisson’s ratio anomalies, possibly suggesting that the fluid-filled fractured rock matrices might significantly reduce the effective normal stress on the fault plane to bring the brittle failure. The seismic gap between Lushan and Wenchuan aftershocks is suspected to be vulnerable to future seismic risks at greater depths, if any.     

2014年2月12日新疆于田MS7.3级地震主震及余震序列重定位研究

本研究采用基于贝叶斯理论的绝对定位方法对2014年2月12日新疆于田M_S7.3级地震进行绝对定位,得到震中位置为82.56°E、36.04°N、震源深度为12.3 km;采用双差定位法对254个地震序列进行相对定位,得到101个重定位事件.结果显示,主震位于阿尔金断裂带西南端多个分支断裂的交汇处.余震震源主要分布范围在5~10 km深度之间,主震处余震代表的断层面较为陡立,且余震序列呈现出明显的西南向纯单侧扩展模式.沿阿尔金断裂带主震的北东向民丰震区本次地震后显示一个明显的地震丛集,说明本次主震对该震区具有触发作用.     

2014年11月22日康定M6.3级地震序列发震构造分析

2014年11月22日在NW向鲜水河断裂带中南段四川康定县发生M6.3级地震,11月25日在该地震震中东南约10km处再次发生M5.8级地震.基于中国国家数字地震台网和四川区域数字地震台网资料,采用多阶段定位方法对本次康定M6.3级地震序列进行了重新定位;利用gCAP(generalized Cut And Paste)矩张量反演方法获得了M6.3和M5.8级地震的震源机制解与矩心深度,分析了本次地震序列的发震构造,并结合历史强震破裂时空分布和2001年以来小震重新定位结果,对鲜水河断裂带中段强震危险性进行了初步探讨.获得的主要结果如下:(1)M6.3级主震震中位于101.69°E、30.27°N,震源初始破裂深度约10km,矩心深度9km;M5.8级地震震中位于101.73°E、30.18°N,初始破裂深度约11km,矩心深度9km.gCAP矩张量反演结果揭示这两次地震双力偶分量占主导,M6.3级地震的最佳双力偶解节面Ⅰ走向143°/倾角82°/滑动角-9°,节面Ⅱ走向234°/倾角81°/滑动角-172°.M5.8级地震最佳双力偶解节面Ⅰ走向151°/倾角83°/滑动角-6°,节面Ⅱ走向242°/倾角84°/滑动角-173°.依据余震分布长轴展布与断裂走向,判定节面Ⅰ为发震断层面,M6.3和M5.8级地震均为带有微小正断分量的左旋走滑型地震.(2)序列中重新定位的459个地震平均震源深度约9km,地震主要集中分布在6~11km深度区间,余震基本发生在M6.3和M5.8级地震震源上部.依据余震密集区展布范围,推测本次康定地震的震源体尺度长约30km、宽约4km、深度范围约6km.M6.3级主震震源附近的余震稀疏区可能是一个较大的凹凸体(asperity),在主震中能量得以充分释放.(3)最初3天的余震主要分布在M6.3级地震NW侧;而M5.8级地震之后的余震主要集中在其震中附近.M6.3级地震以及最初3天的绝大部分余震发生在倾角约82°近直立的NW走向色拉哈断裂上;M5.8级地震与其后的多数余震发生在倾角约83°近直立的NW走向折多塘断裂北端走向向北偏转部位,M5.8级地震可能是M6.3级地震触发相邻的折多塘断裂活动所致.(4)康定M6.3与M5.8级地震发生在鲜水河断裂带乾宁与康定之间的色拉哈强震破裂空段,本次地震破裂尺度较小,尚不足以填补该强震空段.色拉哈段以及相邻的乾宁段7级地震平静时间均已超过其平均复发周期估值,未来几年存在发生7级地震的危险.康定M6.3级地震序列基本填补了震前存在于塔公与康定之间的深部小震空区,未来强震发生在塔公至松林口段深部小震稀疏区内的可能性很大.     

2013年甘肃岷县—漳县M 6.6地震序列精定位研究

采用双差定位法对2013年7月22日甘肃岷县—漳县交界地区M 6.6地震及主震后48小时内388次余震序列进行重新定位,得到350个精定位地震数据。结果表明,余震优势展布以北东向较大倾角的铲状结构为特征,长约12 km,以主震为中心两侧对称分布;震源深度主要集中在4—10 km范围内,但余震震级由10 km左右深度的3—4级向3 km深度之上近地表的2—3级迁移变化;余震分布清晰呈现双层结构,较深层分布在4—10 km深度,而较浅层分布3 km深度之上,2层之间地震分布较少。分析认为,浅层地震可能为本次地震地表破坏较强原因之一。震源深度剖面显示,破裂面向NE倾斜,推测此次地震的发震断裂为临潭—宕昌断裂。     

四川芦山7.0级强震及其余震序列重定位

本研究采用双差定位法对2013年4月20日发生在龙门山断裂带上的四川芦山7.0级强震及主震后48小时内504次余震序列进行重新定位,最终得到328个精定位地震事件.结果表明,余震在水平方向上主要沿龙门山断裂带的山前断裂西南段的大川-双石断裂发生,扩展模式以西南向为主(约23 km)兼有弱东北向(约12 km),并非简单的单侧扩展.在深度方向上,余震主要以铲状结构分布在18～22 km之间.通过拟合精定位后的小震空间分布特征,显示本次地震断层面倾角在15～25 km深度范围内由主震处约44°逐渐向西南向扩展增大至约73°,可能表明断层往西南破裂过程中走滑分量逐渐增强,与2008年汶川地震引起中央断裂倾角由西南向东北变化相类似.