GPS初步结果揭示的中国大陆水平应变场与构造变形

根据中国大陆不同来源的多个GPS区域监测网1991～1999年间的观测资料和“中国地壳运动观测网络”基本网1998～2000年的观测资料，联合处理得到中国大陆地壳水平运动速度场结果，通过最小二乘配置法建立中国大陆水平运动速度场模型，获得了基于连续介质假设的中国大陆水平应变场（或称为视应变场）初步结果. 分析了水平运动、应变场空间分布特征及其与强震的关系，并简要分析了2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震的区域构造变形背景. 结果表明：中国大陆中西部构造变形强烈，应变速率值高，又以青藏块体及其边缘和新疆西部最为显著. 除川滇、新疆西部外，大部分地区的近东西向断裂存在左旋剪切变形，近南北向的断裂存在右旋剪切变形. 而东部地区构造变形相对较弱. 强震通常发生在剪切应变率的高值区及其边缘，尤其是与构造变形背景相一致的剪应变率高值区. 昆仑山口西8.1级地震发生在最显著的东西向左旋剪切应变率高值区，从该区域的应变状态分析，具备近东西向断裂产生巨型走滑破裂错动的构造变形背景.     

昆仑山口西MS 81级地震地表破裂带高分辨率卫星影像特征研究

2001年11月14日昆仑山口西发生81级地震.应用高分辨率卫星影像进行地震地表破裂带解译，10m分辨率SPOT卫星影像能够清楚地反映出地震地表破裂主破裂带的形迹, 1m分辨率IKONOS影像能反映出地震地表破裂的精细结构及运动特征.结果表明，昆仑山口西81级地震地表破裂带主要位于东昆仑断裂南麓冲洪积台地或冲洪积台地后缘的地貌陡变带和断层谷地里，是一条叠置在先存破裂带上的地震破裂带.在布喀达坂峰以东的地表破裂带长近350km，由3条次级破裂组成，走向100°.流经破裂带的一系列沟谷发生左旋同步扭曲，平均滑动速率为134～168mm/a，属AA级活动水平.最大左旋位错78m，地震破裂带最宽达1250m，宏观震中位于93°17′E，35°47′N，即玉西峰附近的地震地表破裂带上.     

Sentinel-1A及ALOS2数据约束下的阿克陶地震震源参数反演及发震构造研究

2016年11月25日,在新疆阿克陶县发生了M_W6.6地震.本文利用Sentinel-1A宽幅数据和ALOS2精细数据获得了同震形变场,干涉形变场沿木吉断裂展布,显示本次地震破裂长度可达70 km,在地表形成两个形变中心,且震中东部形变场条纹密集而西部稀疏、影响范围广,跨断层剖面显示视线向最大形变量可达12 cm.利用一种结合先验知识的多视角最小二乘迭代分解法求解出地表的三维形变场,结果显示震中东部形变中心垂向向下运动最大可达20 cm,木吉断裂南侧西向运动可达10 cm,断层表现为右旋走滑兼具正断作用.采用前向模拟的方法确定二段式分段断层模型能够较好地恢复观测形变场,进而以InSAR观测数据为约束,基于弹性半空间形变模型采用两段非均匀断层滑动模型来反演断层面上的精细滑动值.反演结果显示本次地震可能为两次地震事件,发生在断层西段的第一次事件以右旋走滑为主,走向103°,倾角76°,滑动角-167°,震源深度10.1 km,累计地震矩为7.2×10¹⁸N·M;东段的第二次事件为右旋走滑兼具正断作用,走向109°,倾角略缓约55°,滑动角-160°,震源深度5.3 km,累计地震矩7.76×10¹⁸N·M.本次地震是一次发生在公格尔拉张系的拉张环境下的构造地震.     

2016年新疆阿克陶地震Sentinel-1 InSAR同震形变特征

2016年11月25日新疆克孜勒苏州阿克陶县发生M_W6.6地震。 本文利用合成孔径雷达差分干涉测量技术, 对Sentinel-1卫星获取的升、 降轨雷达数据进行了处理, 提取了该次地震的同震形变场, 并结合形变场特征与震源机制解, 采用梯度下降法反演发震断层的滑动分布。 结果表明, 升、 降轨LOS向同震形变场在发震断层两侧具有明显不同的形变特征, 主要形变区域分布在断层两侧, 升轨LOS向形变量可达-8.2 cm与11.2 cm, 降轨LOS向形变量可达-21.4 cm与13.1 cm; 反演的升、 降轨干涉形变场与InSAR测量值之间的残差得到有效控制, 大部分的残差介于±5 cm之间; 断层滑动分布主要集中于沿断层面深约2~18 km处, 最大滑动量位于沿断层面深约7 km处可达0.96 m; 平均滑动角约182.29°, 最大滑动处的滑动角约197.13°, 两个滑动分布中心的滑动角均接近180°, 表明阿克陶地震为一典型的右旋走滑破裂性事件; 当剪切模量取32 Gpa时, 反演的发震断层地震矩M₀可达9.75×10¹⁸, 相当于矩震级M_W6.60, 与地震波形反演结果一致。     

Structural features of Panarea volcano in the frame of the Aeolian Arc (Italy): Implications for the 2002–2003 unrest

Panarea, characterized by gas unrest in 2002–2003, is the volcanic island with the least constrained structure in the eastern-central Aeolian Arc (Italy). Based on structural measurements, we define here its deformation pattern relative to the Arc. The main deformations are subvertical extension fractures (63% of data), normal faults (25%) and dikes (12%). The mean orientation of the extension fractures and faults is N38°E, with a mean opening direction of N135° ± 8°, implying extension with a moderate component of dextral shear. These data, matched with those available for Stromboli volcano (pure opening) and Vulcano, Lipari and Salina volcanoes (predominant dextral motions) along the eastern-central Arc, suggest a progressive westward rotation of the extension direction and an increase in the dextral shear. The dextral shear turns into compression in the western arc. The recent unrest at Panarea, coeval to that of nearby Stromboli, may also be explained by the structural context, as both volcanoes lie along the portion of the Arc subject to extension.     

基于InSAR同震形变观测反演2010年新西兰南岛Mw7.1 Darfield地震同震破裂分布

2010年9月4日新西兰南岛Canterbury平原发生了M_w7.1地震,震源深度约为10 km.本次地震发生在一条震前不为人所知的断层上.我们利用覆盖整个震区的合成孔径雷达(SAR)观测资料,通过干涉处理分析获得雷达视线向(LOS)同震形变场;以此资料为约束反演了断层的几何参数以及同震破裂分布.结果显示,该地震造成四条相对独立断层的破裂.大部分的地震矩释放发生在Greendale断层(编号1-4),其错动以右旋走滑为主,最大破裂约为8.5 m.其它三条断层中,经过震源的逆冲断层最大破裂为5.1 m (编号6),位于Greendale断层以西的逆冲断层最大破裂为3.5 m (编号5),位于Greendale断层北面的走滑断层最大破裂为1.9 m(编号7).反演的Greendale断层地表滑动与地质调查得到的地表破裂在形态和数值上均吻合较好.本次地震释放的地震矩为5.0×10¹⁹N·m,矩震级为7.1.板块边界带形变场分析表明,Darfield地震的发生受边界带应变分配在该地区残留构造应力场控制,其复杂性体现了区域构造应力场的特点.地震对其周围地区的应力场影响较大,库仑应力增加区与余震分布有一定对应关系,并在2011年Christchurch 6.3级地震发震断层区域造成约0.1bar的库仑应力增加,对此地震有一定的触发作用.     

2008年汶川MS8.0地震多断裂破裂的近地表同震滑移及滑移分解

为深入理解汶川地震破裂的构造运动机制,本文选取典型的观测点,利用多种地质地貌标志测绘分析得到了汶川M_S8.0地震发震断裂的近地表三维同震滑移矢量.结果显示,北川—映秀断裂上的白水河—高川破裂段北西盘沿88°方位角水平滑移2.58 m、垂直滑移3.70 m;安县—灌县断裂上的白鹿—汉旺破裂北西盘沿134°方位角水平滑移1.63 m,垂直滑移2.00 m;小鱼洞破裂带南西盘沿76°~79°方位角水平滑移2.15~2.71 m,垂直滑移1.36~1.51 m.平行的白水河—高川破裂段和白鹿—汉旺破裂段合计形成1.72 m右旋走滑和3.49 m垂直断裂带的NW向水平缩短,总滑移方向（106°）与断裂带整体走向（42°）呈64°夹角,整个龙门山推覆构造带处于斜向挤压的构造环境.结合震源过程反演成果的分析显示,斜滑的白水河—高川破裂段和逆冲型白鹿—汉旺破裂段可能是在汶川地震中最大的一次子事件过程以滑移分解的形式而同时破裂形成的,滑移分解作用使两条断裂以斜滑与逆冲组合的力学性质产生破裂而非相同性质的斜滑破裂.小鱼洞破裂以低角度斜滑为主,可能是安县—灌县断裂与北川—映秀断裂以滑移分解形式同时破裂的纽带.小鱼洞断裂是龙门山断裂带长期处于斜向挤压的构造环境的产物,不只是逆冲断裂系中的捩断层.     

基于GPS同震位移场约束反演2008年5.12汶川大地震破裂空间分布

2008年5月12日发生在四川汶川的大地震造成映秀—北川断裂和灌县—江油断裂同时破裂,分别形成了240多公里和70多公里的地表破裂带.本文以GPS观测获得的同震位移场为约束,反演地震破裂的空间分布.反演结果显示映秀—北川主破裂带倾向北西,沿破裂带的走向从南到北倾角逐渐变大,破裂断层的平均宽度在10~18 km左右.破裂断层的错动在南段以逆冲为主,在北段走滑分量逐步加大,右旋走滑成为断层破裂的主要特征.断层破裂最大段落错动量分别达到了7.8 m和7.4 m,恰好对应这次地震中地表破坏最为严重的映秀和北川地区.本次地震释放地震矩6.70×10²⁰N·m,相应矩震级M_w=7.9.     

2016年阿克陶MS 6.7地震地表破裂特征和帕米尔现代构造应力场初步分析

帕米尔高原位于地中海－喜马拉雅地震带上,晚新生代以来随着印度板块向欧亚板块持续不断地挤压汇聚,其构造运动是欧亚大陆最强烈的地区。高原腹地发育一系列近SN向正断层,包括近SN向的塔什库尔干正断层所处的帕米尔中部现代区域的构造应力场以EW向水平拉张为主。2016年11月25日发生的阿克陶M_S 6.7级地震的发震构造为塔什库尔干断层分支的NWW向木吉盆地北缘断层,其具有右旋走滑兼正断性质。地震在震中附近产生同震地表形变带,全长约1km,呈近SN－NNE向水平拉伸,发育近EW—NWW向的张裂缝,为地震破裂的产物,张裂缝的最大水平拉伸位移量和最大垂直位移量分别为46cm和16cm。地表破裂带中的NE和NW向张剪裂缝只是连接贯通这些雁列的张裂缝,其水平相对位移量取决于张裂缝的水平拉伸量和张裂缝之间的几何关系。地表形变带表现的拉张性质与帕米尔高原腹地区域现代应力场最大主压应力为垂直向基本一致,可能与深部热物质上涌造成的上地壳拉伸有关。而地表形变带呈近SN向水平拉张,与区域近EW向拉张应力场之间存在显著差异,这可能是木吉盆地北缘右旋走滑正断层阶区局部应力场调整的结果。     

滇西南地区黑河断裂中西段晚第四纪构造活动特征

通过卫星影像解译、野外实地调查与地质填图,对滇西南地区黑河断裂中西段晚第四纪构造活动特征进行了研究.结果表明,黑河断裂为一条规模较大的区域性活动断裂带,西起沧源县南,向东南止于澜沧江断裂,全长约168 km,走向280°～310°.该断裂晚第四纪新活动性具有一定的差异性和分段性.根据其几何结构、最新活动性及1988年澜沧7.6级地震破裂带特征,可将黑河断裂从西向东划分为沧源-木戛、木戛-南代和南代-勐往三条次级断裂段.其中的中、西段长约88 km,全新世活动显著,活动性质以右旋走滑为主.沿断裂形成了丰富的断错地貌现象.西段断裂的最新活动断错了全新世晚期地层;中段是1988年澜沧7.6级地震的发震断裂之一.根据对断错冲沟的测量和年代测试,得到其全新世以来右旋滑动速率为(3.54±0.78)mm/a,与区域上其它断裂的滑动速率大致相当,反映了其区域构造活动的整体性和协调性.     

2016年11月13日新西兰凯库拉(Kaikoura)MW7.8地震同震位移和应力数值分析

2016年11月13日新西兰南岛北端凯库拉（Kaikoura）发生了M_W7.8大地震,造成了强烈的地表变形并引发大面积滑坡和海啸的发生.基于美国地质调查局（USGS）断层滑动模型,建立全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型,计算了此次新西兰凯库拉大地震产生的同震形变和应力及库仑应力变化.初步计算结果表明：新西兰凯库拉M_W7.8地震造成断层上盘东北向抬升,下盘西南俯冲;引起发震区域同震位移较大,从凯库拉到坎贝拉（Campbell）以及首都惠灵顿（Wellington）整体上东北向抬升,最大同震水平位移1.2 m,垂直位移1.1 m.此次大地震释放了发震断层上积累的压应力,但增加了发震断层两端的挤压力;同时,同震剪应力变化增加了NE-SW向断层发生右旋滑动的危险性;采用此次地震发震断层参数计算得出的最大库仑应力变化增加区域集中在发震断层两端,可达到MPa量级.当分别采用新西兰北岛Awatere断裂系和南岛Wellington断裂系参数计算库仑应力变化时,发现新西兰北岛和南岛震中以南区域的库仑应力均增加,可触发部分余震的发生.     

Research on the seismotectonics of the Jan－uary 17，1995 Hanshin M7．2 earthquake

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｅｉｓｍｏｔｅｃｔｏｎｉｃｓｏｆｔｈｅＪａｎ┐ｕａｒｙ１７，１９９５ＨａｎｓｈｉｎＭ７．２ｅａｒｔｈｑｕａｋｅＺＨＵ－ＪＵＮＨＡＮ１）（韩竹君），ＦＵ－ＨＵＲＥＮ２）（任伏虎），ＹｕｊｉｒｏＯｇａｗａ２）（小川雄二郎）ａ...     

2014年8月云南鲁甸MS 6.5地震典型地表破裂特征

北京时间2014年8月3日16时30分,云南省鲁甸县发生了M_S 6.5地震,本次地震的发震构造为包谷垴-小河断裂。野外调查发现,王家坡不稳定斜坡上的地表破裂在整个破裂带中比较具有代表性,其地表破裂带整体走向N45°W-N50°W,并且由剪切破裂、张剪切破裂、压剪切破裂、张性破裂以及鼓包等典型地表破裂组成。其中左、右地表破裂边界与发震断层的出露位置一致,由断层错动造成;而部分地表破裂与断层的位置不重合,其成因分为2种,一种是发震断层导致的一些次级地表破裂,另一种是地震引发的滑坡后缘破裂。地表破裂类型和基本组合特征显示出王家坡潜在不稳定斜坡上的地表破裂带具有左旋走滑的性质。     

Improvement in the Fault Boundary Conditions for a Staggered Grid Finite-difference Method

The staggered grid finite-difference method is a powerful tool in seismology and is commonly used to study earthquake source dynamics. In the staggered grid finite-difference method stress and particle velocity components are calculated at different grid points, and a faulting problem is a mixed boundary problem, therefore different implementations of fault boundary conditions have been proposed. Viriuex and Madariaga (1982) chose the shear stress grid as the fault surface, however, this method has several problems: (1) Fault slip leakage outside the fault, and (2) the stress bump beyond the crack tip caused by S waves is not well resolved. Madariaga et al. (1998) solved the latter problem via thick fault implementation, but the former problem remains and causes a new issue; displacement discontinuity across the slip is not well modeled because of the artificial thickness of the fault. In the present study we improve the implementation of the fault boundary conditions in the staggered grid finite-difference method by using a fictitious surface to satisfy the fault boundary conditions. In our implementation, velocity (or displacement) grids are set on the fault plane, stress grids are shifted half grid spacing from the fault and stress on the fictitious surface in the rupture zone is given such that the interpolated stress on the fault is equal to the frictional stress. Within the area which does not rupture, stress on the fictitious surface is given a condition of no discontinuity of the velocity (or displacement). Fault normal displacement (or velocity) is given such that the normal stress on the fault is continuous across the fault. Artificial viscous damping is introduced on the fault to avoid vibration caused by onset of the slip. Our implementation has five advantages over previous versions: (1) No leakage of the slip prior to rupture and (2) a zero thickness fault, (3) stress on the fault is reliably calculated, (4) our implementation is suitable for the study of fault constitutive laws, as slip is defined as the difference between displacement on the plane of z = + 0 and that of z = − 0, and (5) cessation of slip is achieved correctly.     

Coseismic deformation and slip distribution of the 1997 7.5 Manyi, Tibet, earthquake from InSAR measurements

We use interferometric synthetic aperture radar (InSAR) observations to investigate the coseismic deformation and slip distribution of the 1997 M_w7.5 Manyi earthquake, a left-lateral strike-slip earthquake occurred on the west portion of the Kunlun fault in the northern Tibet, China. The fault trace is constrained by the combination of interferometric coherence image and azimuth offset image. The total length of the identified fault is about 170 km. We estimate the source parameters using a seven-segment fault model in a homogeneous elastic half-space. We first use a uniform slip model to estimate the slip, width, dip and rake for each segment, resulting in a maximum slip of 5.5 m with a depth of 11 km on the fourth segment. The average dip of the uniform slip model is about 93° northward and the average rake is about −2°. We then use a distributed slip model to estimate the pure strike-slip and oblique slip distribution, respectively. In the distributed slip model, the fault plane is discretized into 225 patches, each of them 4 km × 4 km. We fix the optimal geometric parameters and solve for the slip distribution using a bounded variable least-squares (BVLS) method. We find a geodetic moment of 1.91 × 10²⁰ Nm (M_w7.5), of which almost 68% released in the uppermost 8 km and 82% in the uppermost 12 km. For all the models used in this study, the synthetic profiles along strike show asymmetric displacements on the opposite sides of the fault, which are in agreement with the observations. This suggests that a linear elastic model with variable and non-vertical dips is also reasonable for the mechanism of the Manyi earthquake.     

Prediction of the maximum credible ground motion in Singapore due to a great Sumatran subduction earthquake: the worst‐case scenario

Although Singapore is located in a low‐seismicity region, huge but infrequent Sumatran subduction earthquakes might pose structural problems to medium‐ and high‐rise buildings in the city. Based on a series of ground motion simulations of potential earthquakes that may affect Singapore, the 1833 Sumatran subduction earthquake (M_w=9.0) has been identified to be the worst‐case scenario earthquake. Bedrock motions in Singapore due to the hypothesized earthquake are simulated using an extended reflectivity method, taking into account uncertainties in source rupture process. Random rupture models, considering the uncertainties in rupture directivity, slip distribution, presence of asperities, rupture velocity and dislocation rise time, are made based on a range of seismologically possible models. The simulated bedrock motions have a very long duration of about 250 s with a predominant period between 1.8 and 2.5 s, which coincides with the natural periods of medium‐ and high‐rise buildings widely found in Singapore. The 90‐percentile horizontal peak ground acceleration is estimated to be 33 gal and the 90‐percentile horizontal spectral acceleration with 5% damping ratio is 100 gal within the predominant period range. The 90‐percentile bedrock motion would generate base shear force higher than that required by the current design code, where seismic design has yet to be considered. This has not taken into account effects of local soil response that might further amplify the bedrock motion. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

Study on Active Faults and Seismogenic Structure for the 1989 Batang M6.2 ～ 6.7 Earthquake Swarm in the Litang-Batang Region of West Sichuan, China

INTRODUCTIONGeological investigations since the1970s have shown that the sub_longitudinal Jinshajiang andHonghe(Red River)fault zones constitutethe western boundary of“Rhombic Sichuan_Yunnan Block”onthe Sichuan_Tibet border and display mainly dextral sh…     

1999年台湾集集大地震的地表断层破裂特征

野外考察结果表明 ,1999年 9月 2 1日台湾集集大地震是由车笼埔断层发生逆冲作用造成的。地震产生的地表破裂长约 80km ,具有明显的挤压逆断层特征 ,其活动方式为具左旋性质的逆倾滑动。实测逆冲断层以 30°～ 50°的角向西北逆冲而上。断层的垂直位移量 ,南段约 2～ 3m ,北段约 3～ 8m ;断层的水平位移量 ,南段 0～ 3m ,北段 3～ 5m ;垂直断层的水平缩短量 ,南段 2～ 3m ,北段 3～ 6m。从台湾西部麓山带的地质构造剖面分析 ,地震震源恰好位于台湾西部麓山带中生代基底与其上的沉积盖层的界面的深度 ,而西部麓山带第三纪地层和其下的基底的分离面为一滑动面 (decolle ment)。在菲律宾海板块的挤压作用下 ,沿该区中生代基底之上滑动面的错动导致了地震的发生     

联合GNSS和InSAR观测位移反演2008年汶川大地震断层位错模型参数

利用现代空间大地测量技术,尤其是卫星合成孔径雷达干涉测量,能够获取高精度、高空间分辨率的同震和孕震形变,为地震断层形变和破裂机制研究提供了前所未有的机遇。本文介绍了利用大地测量观测数据反演地震断层位错模型参数的贝叶斯反演方法。联合运用2008汶川大地震前后GNSS和InSAR技术观测获得的同震位移,反演了地震断层的几何参数和滑动位错分布。研究结果表明,汶川地震的断层滑动主要集中在倾角较陡的浅部,同时包含逆冲和右旋走滑,其中最大逆冲6.1m,最大右旋6.5m。根据断层滑动分布正演计算得到的上盘同震位移明显小于下盘,预示该断层两侧孕震形变可能存在较大的不对称性。     

2016年新疆阿克陶MS6.7地震同震形变特征和断层滑动分布反演

本文针对2016年11月25日在新疆阿克陶发生的地震, 用差分干涉测量技术(D-InSAR)对3种不同观测模式的升、 降轨数据进行处理, 提取了多视线向的同震形变场; 根据不同模式的LOS向形变量, 构建形变分解模型, 将其分解为垂直向形变量和沿断层走向形变量; 结合同震形变场特征与震源机制解, 采用单断层模型, 利用梯度下降法(SDM), 以Multi-LOS向形变进行约束, 反演了阿克陶地震的同震滑动分布特征。 研究结果表明, 升、 降轨LOS向同震形变场在发震断层两侧具有不同的形变特征, 发震断层走向近EW向; LOS向形变量分解表明, 此次地震破裂以右旋走滑为主; 滑动分布反演的形变残差介于0~5 cm之间, 发震断层的滑动量主要位于2~16 km深部, 最大滑动量可达1.02 m, 位于断层面深部5.83 km处, 最大滑动量处的滑动角为185.24°; 平均滑动角为181.32°, 平均滑动量为0.12 m; 滑动分布反演也证明该地震为右旋走滑破裂事件, 与LOS向形变分解结果一致; 当剪切模量μ=3.2 GPa时, 反演得到的地震矩震级约M_W6.6。