2011年3月24日缅甸7.2级地震对云南地区的影响研究

利用2011年1—6月云南地区的连续波形资料,采用背景噪声和波形互相关方法分别反演该地区的速度结构以及2011年3月24日缅甸7.2级地震前后60d的速度变化图像。同时,根据云南地区中小地震计算缅甸地震前后应变能释放响应比空间分布,并利用缅甸地震的震源参数,计算了缅甸地震对云南地区主要断裂产生的库仑破裂应力影响。结果显示:(1)禄劝至华坪一带、永定至泸水区域和通海至建水地区震后波速增加,同时该地区地震活动增强,相应断裂上库仑破裂应力增加,说明缅甸地震对这些区域具有加速构造活动的正影响;(2)小江断裂带以东马龙至宣威地区和南汀河断裂带以南临沧至景洪地区震后波速降低,地震活动减弱,断裂上库仑破裂应力降低,说明缅甸地震对该区域具有减缓构造活动的负影响。     

2011年3月24日缅甸7.2级地震对云南地区的影响研究

利用2011年1-6月云南地区的连续波形资料,采用背景噪声和波形互相关方法分别反演该地区的速度结构以及2011年3月24日缅甸7.2级地震前后60 d的速度变化图像。同时,根据云南地区中小地震计算缅甸地震前后应变能释放响应比空间分布,并利用缅甸地震的震源参数,计算了缅甸地震对云南地区主要断裂产生的库仑破裂应力影响。结果显示：(1) 禄劝至华坪一带、永定至泸水区域和通海至建水地区震后波速增加,同时该地区地震活动增强,相应断裂上库仑破裂应力增加,说明缅甸地震对这些区域具有加速构造活动的正影响;(2) 小江断裂带以东马龙至宣威地区和南汀河断裂带以南临沧至景洪地区震后波速降低,地震活动减弱,断裂上库仑破裂应力降低,说明缅甸地震对该区域具有减缓构造活动的负影响。     

汶川M_s 8.0级地震断层间相互作用及其对起始破裂段的启示

汶川地震在地表形成了北东向与北西向两个方向的地表破裂带,余震分布也清晰地显示沿着小鱼洞断裂存在一条北西向小震密集条带。为了研究北西向小鱼洞断裂在汶川地震破裂过程中的作用,在已有的地表破裂数据和认识的基础上,结合汶川地震前小震资料和余震资料,完善了汶川地震震源构造模型。分别计算了以北川—映秀断裂西南的虹口段(BY1)与小鱼洞断裂作为初始破裂段所产生的库仑静应力变化量(ΔCFS)分布图像。结果显示,以北川—映秀断裂虹口段(BY1)做为起始破裂段,虽然小鱼洞断裂西北段(XYD2)的局部地段处于应力触发区,但在出现地表破裂的小鱼洞断裂东南段(XYD1)却处于1.5 bar的应力抑制区,同时随着北川—映秀断裂向北东方向的进一步破裂,小鱼洞断裂仍处于应力抑制区,并且范围有所扩大。如果这样,在汶川地震过程中,小鱼洞断裂应该是稳定的,不可能产生地表破裂带及小震密集条带;以小鱼洞断裂作为起始破裂段,北川—映秀断裂BY1段的大部分区段处于1.0～1.5 bar的应力触发区,不但如此,小鱼洞断裂对彭灌断裂也有触发作用。基于以上结果,认为汶川地震破裂过程是以北西向小鱼洞断裂为起始破裂段,该断裂的破裂触发了北川—映秀断裂和彭灌断裂,并导致北川—映秀断裂向北东方向发生级联破裂。     

汶川5．12地震引起的库仑应力变化及其对周边地震活动的影响

汶川"5.12"8.0级特大地震,造成重大人员伤亡和财产损失。地震对周围地区断层活动性的影响和余震发展方向是人们关心的一个问题。根据汶川地震同震静态位移我们计算了周围地区一些断层的库仑应力变化,并据此评价了震后周围地区断层和地震的活动性。计算结果表明,龙门山断裂带东北段,包括北川、青川、宁强等地,为库仑应力增强区,有利于地震的发生。较大的余震分布与库仑应力增强区有较好的对应关系。鲜水河断裂带主要为库仑应力下降区,只有一小段为增高区,鲜水河断裂带总体上不利于地震活动。成都地区的西北部库仑应力增强,东南部应力下降。库仑应力变化的研究对大震后地震趋势的分析有重要意义。     

2000年苏门答腊M_S8.0地震对缅甸M_S6.5地震动态应力触发作用及影响因素

根据地震动态触发理论,计算了2000年苏门答腊MS8.0,地震在缅甸MS6.5地震破裂面上产生的动态库仑应力:正峰值为1.357 5 MPa,负峰值为-1.113 5 MPa。峰值大于地震触发阈值0.01 MPa,苏门答腊地震的发生对缅甸地震具有一定的触发作用。在计算过程中发现,主震基本参数、传播过程中介质参数和被触发地震断层参数的准确性对计算结果有较大影响。     

两次于田M_S7.3地震间应力触发作用及2014年于田地震的发生对周缘断层的影响

基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型,讨论2008年于田MS7.3级地震与2014年于田MS7.3级地震之间的关系,并研究2014年于田MS7.3级地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。初步结果表明:1)2008年于田MS7.3级地震在2014年于田MS7.3级地震震中滑动方向上产生的库仑破裂应力变化高于地震触发的阈值0.01 MPa,存在明显的触发作用。在视摩擦系数分别取0.4和0.6时,震源区同震库仑破裂应力变化为0.0167 MPa和0.0170 MPa;而考虑粘弹性松弛作用时产生的库仑应力增加量分别为0.0187 MPa和0.0194 MPa。结合断裂带构造应力年累计速率的结果,2008年于田地震的发生造成2014年于田地震提前21.4~24.9 a;2)在较短的时间尺度内,对于距离相近的两次地震之间,同震产生的应力变化远大于粘弹性松弛效应产生的变化;3)2014年于田MS7.3级地震的发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的加载效应,地震危险性有所增强。其中阿尔金断裂中段库仑应力增加最为明显,最大达2.8×10–3 MPa;玛尼—玉树断裂中段次之,应力增加量最大达5.6×10–4 MPa;东昆仑断裂西段应力增加量最大达4.75×10–4 MPa。而玛尼—玉树断裂西段库仑破裂应力最大卸载量达3.6×10–3 MPa。     

日本MW 9.0级地震对中国华北东北大陆主要活动断裂带的影响及地震危险性初步探讨

根据美国地质调查局USGS发布的有限断层模型,利用线弹性有限元数值模拟方法,反演了2011年3月11日日本MW 9.0级地震在中国华北东北大陆近地表产生的同震水平位移场及同震应力场;在此基础上,计算了日本大地震引起我国华北东北大陆内主要活动构造带的静态库仑破裂应力变化,进而探讨其对华北东北地区地震活动的触发效应。结果表明：(1)日本大地震在华北产生向东的水平位移,由东往西逐渐减小,最大水平位移分布在山东半岛及江苏北部等地,约12 mm;在东北产生SESEE向的水平位移,最大水平位移分布在吉林东北部,约为30 mm;模拟水平位移与GPS观测结果基本相符。(2)日本大地震在我国华北东北大陆近地表产生的同震应力变化主要是水平的,铅直方向应力变化量为0～0.085 kPa,近似为0。两个同震水平主应力中,同震最大水平主应力既有压应力也有张应力,量值为0～0.75 kPa,从东北到华北,其方向逐渐由NE→NNE→近SN转为NNW向;同震最小水平主应力为张应力,量值为0～3.20 kPa,从东北到华北,其方向逐渐从NW→NWW→近EW转为NEE向;总体上,此次日本地震的同震应力效应虽会对华北东北大陆现今构造应力场产生一定的影响,但影响程度很弱,并不会改变区域现代构造应力场分布格局。(3)华北东北大陆内主要活动构造带上的库仑破裂应力变化大部分为正值,但其值均不超过1 kPa;其中,郯庐断裂带中、东北段和密山-敦化断裂带中、东北段库仑破裂应力增加值最大,约为0.5～0.8 kPa;日本大地震对中国华北东北地区地震活动起加速触发作用,但程度有限,即便如此,继续并深入研究其引起中国华北东北大陆主要活动构造带库仑破裂应力变化及地震活动危险性分析,对区域防震减灾工作仍有重要的意义。     

2019年6月17日四川长宁6.0级地震震后应力演化与余震关系

2019年6月17日四川长宁县发生6.0级地震,该次地震余震活动频度高、强度大,其中超过5.0级的强余震就有4次,具有不同于以往6.0级地震的独特特征.余震活动与震后区域应力变化密切相关,为研究它们之间的关系,考虑区域主要活动构造、地表起伏和深部反演结果,建立长宁地区岩石圈三维黏弹性有限元模型.采用数值方法重建基本符合研究区GPS观测和最大水平主压应力方向测量结果的现今构造背景应力场.进而依次模拟了长宁6.0级地震和5.0级以上强余震序列.通过计算库仑破裂应力变化研究了震后应力演化与余震分布,以及主震和5.0级强余震序列之间的关系.研究表明,长宁6.0级地震的发生可能与区域内非构造加载因素有关,余震活动明显受震后区域应力变化的控制.长宁地震后,于滩-长宁背斜在10 km深度应力得到充分释放,库仑破裂应力明显减小;而在3 km深度库仑破裂应力明显增加,应力水平仍然较高.      

2008年汶川大地震同震、震后形变和应力及对松坪沟地质灾害的影响

2017年在四川茂县松坪沟发生的新磨滑坡造成了重大人员伤亡.除了分析降雨、工程地质等因素外,前人提出地震对滑坡的形成也起到了重要作用,然而目前还缺乏详细的定量分析.本研究根据龙门山地区地壳结构和GPS观测,结合美国地质调查局USGS反演得出的汶川地震同震破裂模型,利用粘弹性分层半无限空间模型(PSGRN/PSCMP程序)计算了汶川地震引起的同震和震后形变及应力场变化,并详细分析了对松坪沟地区的形变和应力.结果表明汶川地震同震破裂造成松坪沟地区发生了明显地表位移,并且震后的粘弹性松弛效应使得变形在该区持续加强.汶川地震同震破裂在松坪沟地区造成的东向位移为26.8～42.3 cm,北向位移为7.4～8.0 cm,该区处于垂向位移上升和下降的过渡地带,变化量为–0.1～1.7 cm;震后9年在同震的基础上东向位移继续增加约2.5 cm,北向位移增加约7.4～8.0 cm,松坪沟的北西段处于垂向位移持续上升区,而南东段处于垂向位移下降区,震后形变造成平均地形梯度增大,有利于滑坡灾害的发生.鉴于松坪沟断裂性质的不确定,汶川地震同震和震后引起的库仑应力改变对其活动性会产生不同的影响.     

基于分裂节点法的地震同震和震后形变数值模拟及其在汶川大地震中的应用

大地震导致的同震及震后效应,对于分析不同地震之间的相互影响及区域地震危险性等有着重要的作用。文中开发了模拟地震同震及震后效应的三维黏弹性有限元程序,通过计算走滑断层震例（概念性模型）引起的同震及震后效应,并与解析/半解析解进行对比,验证了程序的可靠性。同时基于概念性模型,分析了不同介质参数对同震及震后的地表变形的影响。研究表明,地球介质的横向不均匀性对地震同震位移有显著的影响,而中下地壳上地幔的黏度对震后效应起着主要控制作用。最后将该程序应用于青藏高原东缘,计算分析了2008年M_W7.9汶川大地震导致的同震及震后库仑应力变化对2013年M_W6.6芦山地震及2017年M_W6.5九寨沟地震的影响。结果显示,汶川地震导致的库仑应力变化在芦山地震震源附近（0.013 MPa）及九寨沟地震震源附近（0.009 MPa）都为正值,说明汶川地震可能使得两次地震提前发生。      

Possible roles of the Zipingpu Reservoir in triggering the 2008 Wenchuan earthquake

To better understand the role the Zipingpu Reservoir may have played in triggering the 2008 M_s8 (M_w7.9) Wenchuan earthquake in China, this study evaluates changes of Coulomb failure stress (ΔCFS) and assesses their role in local seismicity and their potential impact on the Wenchuan earthquake. In addition, key aspects associated with reservoir-triggered earthquake (RTS), including mechanisms of stress triggering and permeability of fault zones, is briefly reviewed. ΔCFS was calculated at the faults involved in the Wenchuan earthquake due to the combined effects of gravitational loading and pore-pressure diffusion from the impoundment history of the reservoir. ΔCFS on the major source fault is larger than 0.1 MPa in the upper 10 km below the reservoir and reached a few tens of kPa at the focal depth. Such levels of ΔCFS are large enough to modulate the secular stress buildup of a few kPa/yr in the Longmen-shan thrust zone. Based on detailed analysis of numerical results and local seismicity, the author suggests that it is not proper to rule out the possibility of the Wenchuan earthquake being a RTS only based on very limited knowledge from a few cases of historical RTS so far.     

汶川地震的发生对周围断层稳定性影响的数值模拟

大地震发生后, 研究地震的发生对周围断层的影响尤为重要.利用川西-藏东地区三维粘弹性有限元模型,考虑地表高程和粘弹性松弛等因素的影响,研究主要断裂带库仑应力累积速率和汶川地震的发生对周围断层的影响.结果表明:(1)龙门山断裂带年累积速率为0.28×10-3~0.35×10-3 MPa/a,这种较小的累积速率与龙门山断裂带强震较长复发间隔一致;(2)汶川地震的发生除造成震源区应力减小外, 还造成断裂带北东段不同程度的应力增加, 这与震后余震的分布基本吻合;(3)鲜水河断裂北西段、东昆仑、龙日坝、岷江以及虎牙断裂库仑应力水平增加显著,且汶川地震对于玉树地震的发生有微弱的加载效应;(4)汶川地震的发生造成鲜水河断裂带强震复发间隔缩短约52~104 a,是值得关注的强震危险区.      

Critical sensitivity of load/unload response ratio and stress accumulation before large earthquakes: example of the 2008 Mw7.9 Wenchuan earthquake

The Load/Unload Response Ratio (LURR) method is often defined as the ratio between Benioff strains released during the time periods of loading and unloading, corresponding to earth tide induced Coulomb Failure Stress change on optimally oriented faults. According to the method, anomalous increase in the time series of LURR usually occurs prior to occurrence of a large earthquake. Previous studies have indicated that the stress field that existed before a large earthquake has strong influence on the evaluation of LURR. In order to augment the sensitivity of LURR in measuring the criticality of stress accumulation before an earthquake, we replace the circular region usually adopted in LURR practice with an area within which the tectonic stress change would mostly affect the Coulomb stress on a potential seismogenic fault of a future event. Coulomb stress change before the hypothetical earthquake is calculated based on a simple back-slip dislocation model of the event. Retrospective test of this new algorithm on the 2008 Mw7.9 Wenchuan earthquake shows remarkable enhancement of the LURR precursory anomaly. To illustrate the variation of LURR time series associated with our choice of identified areas with increased Coulomb stress before the earthquake, we calculate the spatial distributions of LURR within a circular region of 700 km radius centered at epicenter of the event. Comparing the spatial LURR distributions of different periods, the change of LURR within the Coulomb stress increase areas looks more prominent than the others: it remains at a low level for most of the time and markedly increases few years before the quake. This result further shows the validity of the Coulomb stress algorithm. Unlike circular regions, areas of increased Coulomb stress with anomalously increased LURR values before a large earthquake could provide a relatively more precise estimation of the criticality of the ensuing event.     

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)非弹性应变恢复法(ASR法)三维地应力测试与"5.12"汶川地震的形成机制

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)的ASR三维地应力测试结果表明,龙门山前陆逆冲带与其下伏的龙门山前陆盆地和上覆的松潘-甘孜地块的构造及地应力状态存在有重大差异。从整体上看,在汶川地震中,龙门山前陆逆冲带表现为在强烈的区域性挤压背景下,深部物质沿壳内拆离层自SW向NE方向的"层状"流动,在地壳上部转化为沿映秀-北川断裂(YBF)的快速垂向挤出,而其西侧的松潘-甘孜地块作自SE往NW方向的重力滑覆,东侧的龙门山前陆盆地则表现为自NE往SW方向的走滑或右行旋转。晚新生代以来,扬子地块相对于青藏高原东缘的龙门山造山带并无明显的或大尺度的陆内俯冲作用发生。龙门山前陆逆冲带深部高温低粘度物质垂直向上的、快速的流动和挤出,直接导致了"5.12"汶川地震的发生,而松潘-甘孜地块E向扩展导致龙门山前陆带的强烈挤压和陆壳增厚及深部应力和地震能量的积聚则是诱导深部位移场发生突变和物质快速垂向挤出的主因,E向扩展是深部地震能量积聚和快速垂向挤出作用的必要条件,而非地震发生的直接原因。ASR地应力测试得出的主压应力方向完全平行于GPS同震速度场的位移方向,似乎表明ASR测试获得的原地应力场或许真实地反映了或最接近于地震过程中的构造应力状态。     

2008年汶川大地震孕震、同震及震后变形和应力演化全过程的数值模拟

2008年M_S 8.0级汶川大地震发生在具有复杂的地质构造背景、强烈的地表起伏、不均匀的弹性和黏性结构的龙门山断裂带上。由于震前地震活动性不够强烈且地表构造变形较小,龙门山断裂带的地震危险性在汶川地震之前被低估。从数值模拟的角度,建立黏弹性有限元模型,考虑了初始地形、重力、构造加载、黏弹性松弛等因素对2008年汶川大地震的孕震、同震及震后150年变形全过程的影响,定量研究了映秀-北川断裂带的同震及震后变形,分析了弹性层、黏弹性层的应力积累、释放、调整的特点,模拟得到地表同震和震后位移与大地测量资料较为吻合,对汶川大地震的余震分布进行了力学上的解释,模拟得到震前、同震及震后的应力变化有助于深入分析大地震的动力学成因及其对周围区域的地震危险性影响。      

青藏高原东缘新构造及其对汶川地震的控制作用

基于卫星遥感图像解译、地形起伏度分析和地面调查资料,论述了青藏高原东缘构造地貌格局、新构造演化阶段和活动断裂特征,提出青藏高原东缘不同地块在晚新生代时期有序的向东挤出过程,并划分为4个阶段：中新世早期川滇地块向北东挤出、中新世晚期川滇地块的再次强烈向东挤出、上新世至早中更新世时期川青地块的向东挤出、晚更新世以来最新构造变动阶段,青藏高原东缘地貌边界带也经历了由西向东、由南向北的有规律的迁移过程。基于活动构造的最新研究成果和现今GPS测量成果,阐述了东昆仑岷山龙门山走滑逆冲断裂系统的运动学特征。根据地震破裂构造的实地调查,分析了汶川地震的地表破裂行为,提出了汶川地震的发震构造模型。研究认为,青藏高原东部地区NW向楔状条块向东运动速度的一半被鲜水河断裂及其北西延伸的构造带所吸收,而龙门山构造带向东运动受阻于四川盆地之下扬子刚性地块,使得龙门山断裂带处在低应变、高应力环境下,因长期应力应变累积而导致向西陡倾的断裂带突然向东逆冲运动而释放能量。汶川强震发生的深部机理值得深入研究。     

Spatio-temporal evolution of Coulomb stress in the Pacific slab inverted from the seismicity rate change and its tectonic interpretation in Hokkaido, Northern Japan

We estimated spatio-temporal evolution of Coulomb stress within the subducted Pacific slab in Hokkaido from the analysis of seismicity rate change. For this purpose we used earthquake catalog from the Institute of Seismology and Volcanology (ISV), Hokkaido University for the period 1993/4/1–2006/12/31 after relocating to compensate location errors due to the heterogeneous P- and S-wave structure beneath Hokkaido. We found that spatial pattern of Coulomb stress change inverted from the seismicity rate change is comparable with static change in Coulomb stress estimated from dislocation models. Our results and analyses reveal important insights on spatio-temporal pattern of deformation of the subducted Pacific slab in terms of Coulomb stress change. We found that the 2003 Tokachi Oki earthquake (Mw = 8.0) pervasively perturbed Coulomb stress in a regional scale with a significant impact to trigger the 2004 Kushiro Oki earthquake. The 2004 Kushiro Oki earthquake (Mw = 7.0) is another significant stressing event that changed the pattern of Coulomb stress in the area. We found that stressing events with magnitude smaller than 7.0 has minimal impact on Coulomb stress change in the Pacific slab. Similarly, comparatively deep focused large earthquakes could not change Coulomb stress significantly. Further the pattern of Coulomb stress change after the 2003 Tokachi Oki earthquake correlates the pattern of afterslip distribution in Hokkaido.