青藏高原东缘地震活动与居里点深度之间的相关性

本文选取不同的地壳速度分区模型,应用双差定位法对2008—2017年发生在青藏高原东缘的地震进行了重新定位,共得到4921个精确定位结果.重定位后的地震更加集中分布于龙门山断裂带、鲜水河断裂以及四川盆地南缘,震源深度多为5~20 km.根据NGDC-720地磁场模型计算了青藏高原东缘的三分量磁异常及其梯度张量,重定位后的大多数地震位于负磁异常区域以及四川盆地西南缘的强-弱磁异常边界.基于三维分形磁化模型获得了青藏高原东缘的居里点深度,并计算了磁性层的平均地温梯度,进而利用一维稳态热传导方程获得了其地壳温度结构.结果显示青藏高原东缘大多数地震均发生在居里点深度较大、地温梯度较低的区域.大多数M≥2.0地震震源区温度为100~500℃,M≥4.0地震震源区温度多为200~400℃.2008年汶川M_S8.0、2013岷县M_S6.6、2014年鲁甸M_S6.5以及2017九寨沟M_S7.0地震震源区温度均为300℃左右,而2013年芦山M_S7.0地震震源区温度接近约400℃,更多地受控于龙门山断裂带与鲜水河断裂交汇处的局部构造应力场异常.     

巴颜喀拉块体东北缘GPS应变率空间分布特征及其与2017年九寨沟MS7.0地震的关系

巴颜喀拉块体东北缘是构造变形和地震活动较强的区域, 2017年九寨沟M_S7.0地震就发生在该区域内。 利用多尺度球面小波方法解算GPS应变率场, 分析巴颜喀拉块体东北缘2009年至2017年的应变率场分布特征, 该方法的优点是可以将GPS应变率场按照不同的空间尺度进行小波分解, 给出不同空间尺度的应变率场。 结果表明在2017年九寨沟地震之前, 震中附近应变积累显著, 虎牙断裂北延断裂的左旋走滑速率为3.0 mm/a, 拉张速率为3.1 mm/a, 表明该条断裂以左旋走滑为主兼有拉张特征, 与九寨沟地震的震源机制解一致。 除九寨沟震中附近外, 在岷县与漳县交界处、 理县和汶川、 青川等地区主应变率、 面应变率、 最大剪应变率也较大, 这可能与2013岷县漳县(M_S6.6)、 2008年汶川(M_S8.0)、 2014年理县(M_S4.8)以及2014青川县(M_S4.8)地震有关。     

2013年岷县—漳县MS6.6地震前水氡浓度的临界慢化现象研究

基于临界慢化理论, 以2013年7月22日甘肃岷县—漳县M_S6.6地震前南北构造带及邻区水氡浓度观测资料为例, 逐一计算了表征临界慢化现象的自相关系数和方差。 研究结果表明, 2013年岷县—漳县M_S6.6地震前, 10个台点水氡浓度资料表现出较明显的临界慢化现象, 且出现慢化现象的观测点空间分布具有一定丛集性, 慢化持续时间呈现出由南向北迁移的特征。 综合分析认为, 临界慢化方法可以有效识别水氡资料蕴含的慢化信息, 这些早期异常信号对判定前兆异常所处阶段以及深入理解前兆资料变化的物理内涵具有重要的科学意义。     

东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟MS7.0地震孕震机制

2017年四川九寨沟M_S7.0地震是继2008年汶川M_S8.0地震和2013年芦山M_S7.0地震之后,青藏高原东缘在不到十年的时间内发生的第三个震级M_S7.0以上的强震.这次地震发生在东昆仑断裂带东端,作为青藏高原东北缘的一条大型左旋走滑断裂带,东昆仑断裂带与东端其它构造之间的转换关系仍不清楚,因区内地质构造和地形复杂,东昆仑断裂带东端的主要构造仍缺少深入的研究.本文在总结区域地震构造活动特征、历史地震和现代地震基础上,通过东昆仑断裂带东端已有的和最近开展的活动构造定量研究结果,并结合现今GPS变形场资料和2017年九寨沟M_S7.0地震灾害特征分析,发现东昆仑断裂带最东段塔藏断裂上的左旋走滑除了一小部分继续向东传播转移到文县断裂带上外,大部分转化为其南侧的龙日坝断裂带北段、岷江断裂和虎牙断裂上的近东西向地壳缩短,这可能是岷山隆起的构造机制,而2017年九寨沟M_S7.0地震正是左旋走滑的东昆仑断裂带在东端继续向东扩展的结果.     

2019年6月17日四川长宁MS6.0地震序列震源机制解与发震构造分析

2019年6月17日,在青藏高原东缘四川盆地南缘宜宾市长宁县发生M_S6.0地震,其后5天内相继发生了珙县M_S5.1、长宁M_S5.3和珙县M_S5.4强余震;7月4日,在珙县珙泉镇再次发生M_S5.6地震.因灾害叠加,本次地震序列导致13人死亡,200多人受伤,大量房屋受损,造成了重大的人员伤亡和财产损失.本文基于四川区域地震台网提供的地震资料,采用多阶段定位方法,对长宁M_S6.0地震序列早期（2019年6月17日至22日）余震进行了重新定位,同时,利用CAP波形反演方法,获得了序列中截止至7月4日的16次M_S≥3.6地震的震源机制解与震源矩心深度,对该序列的发震构造进行了初步分析.长宁M_S6.0地震序列重新定位后的610次M_L≥1.5地震分布显示余震区呈NW-SE向展布,长约25 km,宽5 km;序列震源深度在0~10 km区间,深度均值约3.2 km,但空间上呈西深东浅的分布特征.长宁M_S6.0地震位于余震区的东南端,具单侧破裂特征.CAP波形反演结果显示长宁M_S6.0地震序列以逆冲和逆冲兼走滑型地震为主;16次M_S≥3.6地震的震源矩心深度在1~7 km范围,平均深度3.5 km,与定位结果一致,揭示本次长宁地震序列发生在上地壳浅部.根据序列空间分布、震源机制解及震区构造特征,推测本次长宁M_S6.0地震序列的发生可能与长宁—双河复式大背斜中白象岩—狮子滩背斜和双河场褶皱及其伴生断层活动有关,位于余震区西北段的6月17日珙县M_S5.1、22日珙县M_S5.4及7月4日珙县M_S5.6地震应为6月17日长宁M_S6.0地震触发白象岩—狮子滩背斜伴生断层活动所致.序列发震构造整体呈NE-SW向挤压为主、兼具一定NW-SE向拉张分量的构造变形特征,与南侧2018年12月16日兴文M_S5.7和2019年1月3日珙县M_S5.3地震所呈现的NW-SE向挤压、NE-SW向拉张构造变形特征具有显著差异,揭示四川盆地南缘地带处于构造变形模式的转换区域,所处构造环境的变化导致本次长宁地震序列震源区及附近区域发震构造变形特征具有复杂性.     

威远MS 5.4地震序列活动特征与成因分析

通过对威远M_S 5.4地震背景与活动特征研究,表明自贡地震监测中心加强流动监测提高了威远M_S 5.4地震序列地震参数的精度和地震信息报送的准确性。威远M_S 5.4地震前经历了区域地震平静至活跃、再发震的过程,威远M_S 5.4地震为一般主—余型地震,其ρ、b值异常可能反映了其后将发生资中M_S 5.2地震。威远M_S 5.4地震序列及其附近的华蓥山断裂地震带和马边地震带震后时间扫描地震学参数均正常,威远M_S 5.4地震区近期再次发生更大地震的可能性较小;并认为威远M_S 5.4发震断裂为荣县—威远基底断裂,华蓥山断裂带及其附近荣县—威远—资中地区2018年开始的4—6级地震活跃与川西地区东昆仑断裂带2017年8月8日九寨沟M_S 7.0地震的发生存在呼应关系。     

2001年昆仑山口西MS8.1地震对周围断层的应力影响数值分析

大地震的发生往往会引起周围区域形变场和应力场变化,且对临近断层上的应力状态也有影响.2001年11月4日,昆仑山口西发生了半个世纪以来中国最大的M_S8.1级地震.本文基于已有的滑动模型,建立了三维含地形高程的横向不均匀性椭球型地球有限元模型,采用等效体力方法,分析了此次M_S8.1地震产生的全球同震位移和应力场变化.与解析方法相比,该模型考虑了地形、Moho面起伏和地球介质横向不均匀性;与一般的有限元数值模拟相比,该模型考虑了地球曲率和椭率,合理地规避了有限块体模型假定边界位移为零所引入的误差.计算得出同震位移与GPS观测数据可以很好地吻合.据库仑破裂应力准则和震源参数,计算得出昆仑山口西M_S8.1地震的发生造成了汶川、芦山、改则和当雄地震的发震断层上库仑应力增加,对这些地震的发生起促进作用;而造成玉树和德令哈地震发震断层上的库仑应力变化为负值,在一定程度上抑制了这些断层的地震活动性.此外,计算结果显示地球地形高程、介质非均匀性和椭率对昆仑山口西M_S8.1地震同震变化计算有一定的影响,其中地形和椭率造成的同震位移场相对误差约10%.     

门源地区地壳三维体波速度结构及地震重定位研究

本文使用甘肃、青海数字地震台网及中国地震科学探测台阵记录到的门源地区地震的P波和S波到时资料,应用双差层析成像方法联合反演了该地区的地壳三维速度结构和震源位置参数.结合地质构造背景,研究了门源M_S6.4地震孕育发生的深部介质环境及该地区速度结构与地震活动性之间的关系.结果表明：反演之后地震的走时残差均方根显著降低,重定位后的地震在垂直方向上呈现出与断层位置有关的条带状分布.门源地区地壳速度结构存在明显的不均匀性,浅层P波和S波速度结构与地表地质构造及地形特征密切相关.研究区内地震活动性与地壳速度结构具有很强的对应关系,地震主要分布在高速异常区域及其边缘.门源M_S6.4地震震中附近的P波和S波速度结构表现出明显的高速异常,且在震源区下方存在P波低速层,这种特殊的构造条件可能是导致此次地震发生的重要原因.     

利用重庆地震台网P波记录测定MWP震级

选取2010-2016年重庆地震台网记录的M_S>3.0地震,对P波进行波谱分析,得到P波零频极限值、地震矩及拐角周期,拟合得到拐角周期与重庆地震台网M_S的关系、P波零频极限值与重庆地震台网M_S的关系,利用P波地震矩计算矩震级M_WP,分析M_WP与M_S的差异。结果显示,当M_S ≤ 4.0时,M_WP > M_S;当M_S > 4.0时,M_WP < M_S,对得到的震级计算关系式检验发现,P波矩震级及通过零频极限计算得到的震级与重庆地震台网M_S较为接近,而通过拐角周期计算得到的震级与M_S相差较大。     

2021年9月4日新疆皮山MS 5.1和9月5日叶城MS 5.0地震总结

系统梳理2021年9月4日新疆皮山M_S 5.1和9月5日叶城M_S 5.0地震发生前地震活动异常特征、地球物理观测异常以及区域构造情况,结果如下：①地震活动异常：皮山M_S 5.1地震前出现前兆震群活动、阿图什至皮山4级地震平静、库车—沙雅4级地震窗口以及地震发生率指数异常;②地球物理观测异常：2项异常,其中形变1项,电磁1项,但与此次地震活动相关性较低;③震源机制：泽普断裂距皮山M_S 5.1和叶城M_S 5.0地震最近,间距分别约15 km和3 km,震源机制解显示2次地震均为逆冲型破裂;④序列分析：此次地震活动序列类型为震群型,主震前存在明显的前震活动,余震较为丰富,余震活动呈阶段性衰减特征。综合分析认为,2021年9月皮山M_S 5.1和叶城M_S 5.0地震组成震群型地震序列,震前地球物理观测异常较少,地震活动异常主要对发震地点具有预测意义。     

Numerical simulation of strong ground motion for the M_s8.0 Wenchuan earthquake of 12 May 2008

The Wenchuan earthquake of 12 May 2008 is the most destructive earthquake in China in the past 30 years in terms of property damage and human losses. In order to understand the earthquake process and the geo-morphological factors affecting the seismic hazard, we simulated the strong ground mo-tion caused by the earthquake, incorporating three-dimensional (3D) earth structure, finite-fault rupture, and realistic surface topography. The simulated ground motions reveal that the fault rupture and basin structure control the overall pattern of the peak ground shaking. Large peak ground velocity (PGV) is distributed in two narrow areas: one with the largest PGV values is above the hanging wall of the fault and attributed to the locations of fault asperities and rupture directivity; the other is along the north-western margin of the Sichuan Basin and caused by both the directivity of fault rupture and the ampli-fication in the thick sediment basin. Rough topography above the rupture fault causes wave scattering, resulting in significantly larger peak ground motion on the apex of topographic relief than in the valley. Topography and scattering also reduce the wave energy in the forward direction of fault rupture but increase the PGV in other parts of the basin. These results suggest the need for a localized hazard as-sessment in places of rough topography that takes the topographic effects into account. Finally, had the earthquake started at the northeast end of the fault zone and ruptured to the southwest, Chengdu would have suffered a much stronger shaking than it experienced on 12 May, 2008.     

2014年新疆于田MS7.3地震强地面运动模拟及震动图预测

基于地震动的时空衰减规律和传播特征,采用邻近地震监测台站地震动时程对1 km×1 km尺度的网格点进行近实时插值计算,同时结合场地效应对震区地震动参数进行修正,并以2014年2月12日新疆于田M_S7.3地震为例,计算震区格网内各点的地震时程,同时以8 s为时间间隔绘制出地震动峰值等值线图并将其连续播放,得到了于田M_S7.3地震峰值地震动(PGV,PGA)的空间分布.结果表明,于田县东部至民丰县北部地区受场地条件影响,震区震害在软弱地基土层及浅地下水位等因素作用下对震区地震动具有明显的放大效应,预测的地震动特征与现场宏观调查结果是一致的.在当前强震台网分布不均匀的情形下,本文方法能较好地描述震区地震动特征,较客观地反映灾区的强地面运动特征.      

Numerical simulation of strong ground motion for the <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>s</Subscript>8.0 Wenchuan earthquake of 12 May 2008

The Wenchuan earthquake of 12 May 2008 is the most destructive earthquake in China in the past 30 years in terms of property damage and human losses. In order to understand the earthquake process and the geo-morphological factors affecting the seismic hazard, we simulated the strong ground motion caused by the earthquake, incorporating three-dimensional (3D) earth structure, finite-fault rupture, and realistic surface topography. The simulated ground motions reveal that the fault rupture and basin structure control the overall pattern of the peak ground shaking. Large peak ground velocity (PGV) is distributed in two narrow areas: one with the largest PGV values is above the hanging wall of the fault and attributed to the locations of fault asperities and rupture directivity; the other is along the northwestern margin of the Sichuan Basin and caused by both the directivity of fault rupture and the amplification in the thick sediment basin. Rough topography above the rupture fault causes wave scattering, resulting in significantly larger peak ground motion on the apex of topographic relief than in the valley. Topography and scattering also reduce the wave energy in the forward direction of fault rupture but increase the PGV in other parts of the basin. These results suggest the need for a localized hazard assessment in places of rough topography that takes the topographic effects into account. Finally, had the earthquake started at the northeast end of the fault zone and ruptured to the southwest, Chengdu would have suffered a much stronger shaking than it experienced on 12 May, 2008. Supported by the U.S. National Science Foundation (Grant Nos. EAR 0738779 and OCE 0727919), the National Basic Research Program of China (Grant No. 2004CB418404), and partially by the National Nature Science Foundation of China (Grant No. 40521002)     

青藏高原东北缘断层系统的大地震迁移概率及断层滑动速度的分段特征

青藏高原东北缘是青藏高原隆升、生长及变形前缘.区域地震活动频繁,且地震在其主要断层带之间时空迁移.为了研究区域大地震在主要断层带之间的迁移规律与概率,以及主要断层带大地震破裂的时空分布特征,本文建立了青藏高原东北缘地区的三维黏弹塑性有限元模型,模拟了区域断层系统的地震循环,得到了人工合成的万年时间尺度的地震目录.根据模拟的地震目录,并结合古地震数据,计算分析了大地震(MW≥7)在研究区各个主要断层带之间的迁移概率,探讨了黏度、高程、统计时间长度等因素对大地震在各主要断层带之间的迁移概率和大地震在各主要断层带上的发生概率的影响,并且初步调查了海原断层带和香山天景山断层带的大地震破裂时空分布特征.研究结果显示:继区域最近两次大地震(1920年海原断层带上的M8.5海原大地震和1927年香山天景山断层带上的M8古浪大地震)之后,下一次大地震(MW≥7)发生在海原断层上的概率最大,约为51%～81%;其次是在香山天景山断层上,概率约为9%～37%.模型结果显示,不同的青藏高原中下地壳上地幔黏度大小,对大地震在各个断层带之间的迁移规律和迁移概率的影响较小;而研究区的高程载荷对地震迁移则有显著的影响:高程载荷易于使得海原断层地震活动减弱及香山天景山断层的地震活动增强.研究结果也显示了青藏高原东北缘地区主要断层带的地震活动与断层滑动速率分布的分段性显著;大地震在断层带上的破裂位置并不固定,呈现不均匀性;并暗示了断层几何形状对地震活动、断层滑动速率分布与大地震破裂位置的控制作用.     

2014年8月3日云南鲁甸地震强地面运动初步模拟及烈度预测

2014年8月3日云南省昭通市鲁甸县发生了M_s6.5级地震.在已知的三维介质模型、地形数据基础上,利用震源运动学初步反演模型（张勇等,2014）,作者采用曲线坐标网格三维曲线有限差分方法模拟了鲁甸地震波场传播过程,并计算了模拟区域地震烈度分布.结果表明：地震最大烈度为Ⅶ度,破坏主要集中在鲁甸县以及巧家县、会泽县靠近鲁甸县的边界.另外,模拟结果还显示地震动在山峰、山脊处具有较大的幅度.计算表明断层东北侧的低速沉积盆地的波动放大效应加强了该地区的地震灾害.     

Strong motion simulation by the composite source modeling： A case study of 1679 M8.0 Sanhe-Pinggu earthquake

In this study, a composite source model has been used to calculate the realistic strong ground motions in Beijing area, caused by 1679 MS8.0 earthquake in Sanhe-Pinggu. The results could provide us the useful physical parame-ters for the future seismic hazard analysis in this area. Considering the regional geological/geophysical background, we simulated the scenario earthquake with an associated ground motions in the area ranging from 39.3°N to 41.1°N in latitude and from 115.35°E to 117.55°E in longitude. Some of the key factors which could influence the characteristics of strong ground motion have been discussed, and the resultant peak ground acceleration (PGA) distribution and the peak ground velocity (PGV) distribution around Beijing area also have been made as well. A comparison of the simulated result with the results derived from the attenuation relation has been made, and a suf-ficient discussion about the advantages and disadvantages of composite source model also has been given in this study. The numerical results, such as the PGA, PGV, peak ground displacement (PGD), and the three-component time-histories developed for Beijing area, have a potential application in earthquake engineering field and building code design, especially for the evaluation of critical constructions, government decision making and the seismic hazard assessment by financial/insurance companies.     

利用混合法合成成都断层宽频地震动

首先,依据成都活断层探测的深、浅层地震勘探资料、钻井资料、地形资料,建立成都地区地下三维介质模型,并基于活断层确定的双石-大川断裂发生7.6级潜在地震的地震活动性探测结果,设定断层破裂震源模型,采用随机有限断层方法模拟短周期地震动、谱元法模拟长周期地震动,利用混合法通过频域合成技术获得了研究区域的宽频地震动。最后,讨论了合成结果的PGA、PGV、PGD以及0.3s和1.0s反应谱的分布特征,依据分布结果对成都市区进行了本次设定地震的地震动讨论。     

长周期地震动强度指标与SDOF体系残余变形相关性分析

为分析两类长周期地震动作用下如何选取合理的强度指标作为结构抗震设计的输入,从2011年东日本9.0级地震、2003年十胜冲8.0级地震和2016年熊本7.3级地震数据库中选取90条可靠的远场长周期地震动。从1994年美国北岭6.7级地震和1999年台湾集集7.6级地震数据库中选取60条近场长周期地震动,以SDOF体系为研究对象,讨论了阻尼比、屈服刚度折减系数和强度折减系数对残余变形与18个地震动强度指标的相关系数的影响,对比分析了两类长周期地震作用下相关系数之间的异同。研究结果表明:在考虑近场长周期地震动作用时,建议应根据结构周期的大小来选择合适的强度指标作为地震动的输入。远场长周期地震动作用下,以PGA、PGV和PGD为代表的强度指标与残余变形的相关程度均较高,PGV稳定性略好于PGA和PGD,建议PGV作为地震动输入的控制指标。残余变形相关系数受阻尼比、屈服刚度折减系数以及强度折减系数影响不大。     

2021年青海玛多7.4级地震前地震活动异常特征分析

结合青海玛多7.4级地震前日常跟踪工作中出现的地震活动异常,系统梳理羌塘块体6级地震成组、中国大陆5级地震低频活动、青藏高原东北缘中等地震活动显著增强以及青藏高原东北缘地区震群活动的时空异常特征,总结多项指标的预测意义,并对部分重要指标做了预测效能评估。同时,通过研究碌曲震群的时空分布特征,认为碌曲地区是一个应力敏感区域,对周边地区中强地震的发生有较好的预测意义,在后续震情监视过程中应该作为重要指标来跟踪。     

Long-period ground motions from the 2003 Tokachi-oki earthquake

We study characteristics of long-period ground motions from the 2003 Tokachi-oki earthquake (Mj 8.0), a large interplate earthquake, based on spatial distribution maps and attenuation relationships for four kinds of peak ground velocity (PGV) value. The first kind (PGV(WB)) is obtained from a maximal value of vector sum of the three-component, wide-band velocity seismograms, and the other three kinds (PGV(BP10), PGV(BP20), and PGV(BP30)) are obtained from a maximal value of vector sum of the three-component, narrow band-pass filtered velocity seismograms (the central periods are 10, 20, and 30 s). The spatial distribution maps for all kinds of PGV value show azimuth dependence; the PGV values in Hokkaido, northern side of the epicenter are larger than those in Tohoku, southwestern side of the epicenter, when compared at a comparable distance. We find that the features result from the radiation pattern of long-period surface waves, that is, the source effect. The attenuation relationships show the following trends: The PGV(WB) values are larger than the sum of the PGV(BP10), PGV(BP20), and PGV(BP30) at distances (D) less than 200 km, while the PGV(WB) values are comparable to the sum of the PGV(BP20) and PGV(BP30) at D > 200 km. This indicates that the PGV(WB) values at D < 200 km are affected by ground motions with periods less than 10 s, while long-period surface waves mainly contribute to the PGV(WB) values at D > 200 km. The basin site effects generate a patchy pattern in the spatial distribution maps and a large scattering in the attenuation relationships for the PGV(WB) and PGV(BP10) values. Finally, we conclude that the PGV(WB) values from the 2003 Tokachi-oki earthquake are controlled by the radiation pattern of long-period S and surface waves and various basin site effects.