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.     

唐山地震前后断层面解特征

收集了1976年7月28日唐山7.8(Ms)地震及震前、震后地震断层面解资料,通过分析整理认为:前震和主震具有较好的一致性;一部分强余震同主震相比具有明显的差异,这种差异在主震后一段时间表现尤为突出,主震后有明显差异的强余震发生的时间具有间歇性.因此,唐山余震为正常地震活动,唐山余震序列今后仍将延续较长时间.     

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。     

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.     

2014年鲁甸MS6.5地震及其强余震序列重定位

本文采用云南测震台网的观测报告数据,利用双差定位方法对2014年鲁甸M_S6.5地震及其强余震序列进行了重定位,获得了3 658个地震事件的震源参数。重定位后地震序列的震中分布显示,余震分布存在两个优势方向,分别为近EW向和SES向,呈共轭型分布,近EW向条带展布长度为30 km,SES 向条带展布长度为20 km;震源深度的分布显示,地震序列总体表现为主震附近震源较深,沿近EW向和SES向逐渐变浅,地震序列的震源深度主要分布在4—20 km范围内。截至2017年2月28日,鲁甸M_S6.5地震震源区共发生（同一天发生的一组地震算一次）M_S≥4.5强余震4次。重定位后的鲁甸4次强余震序列震中分布存在差异:2014年9月10日和10月27日两次强余震序列的展布特征与主震相同,而2016年和2017年另外两次强余震的后续余震仅分布在强余震的周边,与主震序列明显不同。综合重定位后余震序列分布、震源区地质调查资料以及前人研究认为,鲁甸地震的4次强余震序列是区域应力场和主震引发的震源区应力场共同作用的结果,2014年9月10日和10月27日的两次强余震序列主要受主震引发的震源区应力场的影响;而2016年和2017年两次强余震序列则主要受区域应力场的影响。      

1976年唐山7.8级地震震区现今地震震源机制分析

利用首都圈数字地震台网记录,采用双差定位法对1976年唐山地震震区近年来发生的中小地震重新定位,获得1998个高精度结果,据此将震区划分为中、东、西3个分布特征不同的区.唐山7.8级主震所在的中区南部地震分布走向NNE,主震震中北部转为NE向;滦县7.1级余震所在的东区地震分布呈"丁"字形;宁河6.9级余震所在的西区地震分布没有明显优势方向.反演得到198个地震的震源机制解,对进一步划分的5个子区分别给出平均解的应力轴取向,并结合震源位置讨论了唐山地震序列的震源构造.     

1976年7月28日唐山大地震震源区的前兆地震活动平静

本文以完整性最小震级M_L=1.7的地震目录(1970年—1976年)作为基础资料,研究对比了1976年7月唐山大地震前震源区(余震区)及其周围的四个研究分区中,地震活动速率的时间过程。研究表明:(1)在余震区西半部的分区中,主震前出现了持续时间为38个月的异常地震活动平静,异常在置信水平大于0.99上通过β统计显著性检验。(2)在余震区外围的两个研究分区中,分别记录到16和34个月的活动速率减小的变化,但是,它们仅在置信水平为0.80和0.85上通过β统计显著性检验。考虑到唐山主震、两次最强的余震、与它们相关的地震断层和85％的四级以上的余震都出现在余震区的西半部,作者认为余震区西半部在主震前的地震活动平静是中期前兆现象。前兆地震活动平静区的面积与整个余震区面积之比值为0.7。     

1997年伊朗中东部加恩-比尔兼德(GheanBirjiand)Zirkuh余震序列分析

分析了由当地地震台网记录的1997年伊朗加恩-比尔兼德(Ghean-Birjiand)Zirkuh余震序列. 基于余震的分布，可以判断出一垂直的北西南东走向的断层，其长度90 km. 加恩比尔兼德Zirkun地震的断层破裂明显地表现为起始于震中区，单方向地向东南方向传播. 沿断层的余震分布剖面显示，余震分布的深度范围可达20 km. 表明地震活动发生在上地壳，这一地区地震发生层的厚度20 km. 余震的分布表明，在主震的震源过程中块体西部是断层的上盘. 余震的时空分布表现出两个显著的空区，与地表断裂中所见到的间断一致. 可以得出这样的结论: 在主震和余震过程中第一个空区起着障碍体的作用，而第二个空区较深的部位在主震或余震的过程中发生了破裂. 地震后的前10天, 其余震的时间频次衰减图象遵循修正的大森关系，而此后的余震序列非常好地遵循大森模型.      

四川芦山MS7.0地震余震序列双差定位、震源机制及应力场反演

2013年4月20日发生了四川芦山M_S7.0地震,主震中位于青藏地块与华南地块结合部的龙门山断裂带南端.本研究用双差定位法对芦山地震主震及余震序列进行重新定位,得到主震位置为(30.29°N,102.97°E,17.82 km)及4100多次余震重新定位结果.利用GSN/IRIS台网和国家台网及四川省区域台网的波形数据对主震及部分余震进行了震源机制解反演.结果表明,主震为一次逆冲地震,根据余震序列分布确定发震断层面走向为200°,震源机制解断层倾角为45°.基于震源断层面解和断层滑动方向,采用力轴张量计算法得到了研究区域的平均主压应力方向约为N112°E.     

2003年青海德令哈6.7级地震序列的震源机制解及其构造含义

利用8个流动数字地震台和国家数字地震台站的地震波形记录,测量了2003年4月17日青海德令哈6.7级地震及其主要余震的直达P波、SV波、SH波的初动方向和振幅比,应用Snoke(2003)的测定震源机制解的格点尝试法,测定出德令哈地震序列的48个2.4级以上地震的震源机制解.搜集分析了美国哈佛大学测定的德令哈6.7级主震和2004年二期地震活动中的7个地震的震源机制解.基于余震空间分布特征和对震源机制解特征的分析,讨论了德令哈地震序列的可能断层活动方式和地震的构造含义.结果表明,主震和大部分余震都是沿NWW-SEE走向的逆断层错动,北边的上盘可能沿低角度向北倾的断层面向南仰冲;个别正断层余震可能是震源区挤压变形弧顶区附近发生的局部张性破裂;在二期地震活动中,逆断层和走滑断层都有,走滑断层地震主要发生在震源区东侧.德令哈地震活动是青藏高原东北缘NWW-SEE向延伸的挤压带继续处于隆升活动中的表现,这一继承性新构造运动是德令哈地震序列的可能发震原因.     

1976年唐山MS7.8地震余震序列持续时间及对地震危险性分析的意义

1976年7月28日唐山MS7.8大地震对唐山及其周边地区造成了重大的人员伤亡和财产损失. 主震之后约15小时滦县又发生了MS7.1地震; 同年11月15日宁河也发生了MS6.9地震. 唐山MS7.8主震后的余震一直持续至今,使该区域至今保持了与主震前相比具有较高的地震活动性．如何估计余震的持续时间,并进一步将余震从主震目录中去除,一直是地震学中所关注的问题．该文通过对数线性回归和理论计算,从不同角度求取并讨论了1976年唐山MS7.8大地震的余震持续时间．结果表明,由对数线性回归计算得到的余震持续时间约为80 a．而基于Dieterich的余震触发理论所得到的余震持续时间则与区域剪应力变化率有关．区域剪应力变化率可有几种不同方法求得: ① 根据剪应力变化率和静态应力降Delta;tau;e及地震回复周期tr之间的关系求取应力变化率,该方法所得到的余震持续时间约为70——100 a;② Ziv和Rubin对Dieterich的方法进行了修正,给出了通过远场加载速率和断层宽度求取应力变化率, 该方法得到的余震持续时间约为80 a;③ 由背景场地震活动性求取远场剪应力速率, 可以得到该地区二维分布式的余震持续时间,此方法得到的研究区域内余震持续时间为130——160 a．综上,唐山地区余震持续时间约为70——140 a,据此, 该地区现今所发生的地震仍为MS7.8唐山地震所触发的余震．      

用形变资料反演1976年唐山地震序列的破裂分布

1976年唐山发生了7.8级地震,相继又发生了两次大余震——滦县7.1级地震和宁河6.9级地震.地震发生在观测条件比较好的地区,水准测量和三角测量测得了地震的同震位移场.本研究采用原始水准测量数据,而不是采用根据水准数据处理的地面沉降图像,和三角测量数据反演了该地震序列的破裂分布.模型构建中考虑了滦县地震和宁河地震的断层形态和大小.结果表明,唐山地震主震断层有明显的右旋走滑性质,最大走向滑动错距>6 m,位于断层南段,北段的走滑分量明显小于南段.主震总地震矩达2.58×10²⁰N·m,与地震波反演得到的地震矩的量级相当;滦县地震断层总体表现为左旋正断层,释放地震矩达4.95×10¹⁹N·m;宁河地震断层总体表现为右旋正断层,释放地震矩达3.94×10¹⁹N·m,比地震波反演的地震矩大一个量级.据此可以推测唐山地震的无震滑移主要发生在宁河地震断层的西部上,滑动性质以正断层为主.该结果对于唐山地震序列后的动力学演变过程及余震发生机理有一定参考.     

High-precision relocation of the aftershock sequence of the January 8, 2022, MS6.9 Menyuan earthquake

The 2022 Menyuan M_S6.9 earthquake, which occurred on January 8, is the most destructive earthquake to occur near the Lenglongling (LLL) fault since the 2016 Menyuan M_S6.4 earthquake. We relocated the mainshock and aftershocks with phase arrival time observations for three days after the mainshock from the Qinghai Seismic Network using the double-difference method. The total length and width of the aftershock sequence are approximately 32 km and 5 km, respectively, and the aftershocks are mainly concentrated at a depth of 7–12 km. The relocated sequence can be divided into 18 km west and 13 km east segments with a boundary approximately 5 km east of the mainshock, where aftershocks are sparse. The east and west fault structures revealed by aftershock locations differ significantly. The west fault strikes EW and inclines to the south at a 71º–90º angle, whereas the east fault strikes 133º and has a smaller dip angle. Elastic strain accumulates at conjunctions of faults with different slip rates where it is prone to large earthquakes. Based on surface traces of faults, the distribution of relocated earthquake sequence and surface ruptures, the mainshock was determined to have occurred at the conjunction of the Tuolaishan (TLS) fault and LLL fault, and the west and east segments of the aftershock sequence were on the TLS fault and LLL fault, respectively. Aftershocks migrate in the early and late stages of the earthquake sequence. In the first 1.5 h after the mainshock, aftershocks expand westward from the mainshock. In the late stage, seismicity on the northeast side of the east fault is higher than that in other regions. The migration rate of the west segment of the aftershock sequence is approximately 4.5 km/decade and the afterslip may exist in the source region.     

唐山地震的破裂过程及其力学分析

由 P 波初动符号资料在 DJS-6机上计算了主震及17个较大余震的断层面解,并按照有限移动源模式测定了主震及三个最大余震的震源参数.主震是发生在一个近似直立的右旋走滑断层上,走向 N30°E,破裂方式为不对称的双侧破裂,以2.7公里/秒的平均速度向北东传播70公里,向南西传播45公里.测定的主震震源参数例如平均位错136厘米,地震矩1.24×1027达因·厘米,应力降12巴等.大多数M_L>5.0的余震是发生在主破裂面附近及主破裂面两端的扩展分支上,该扩展分支位于膨胀符号区并与主破裂偏离80°左右.较大余震的多数亦集中在这两个扩展分支上.本文试图从理论上分析这种断裂扩展的力学特征.对于脆性材料的复合变形情形,破裂不再沿原来平面扩展,而是与原来平面偏离一个角度的另一面内扩展.并提出一个力学模型,计算了断层扩展角,计算结果与观测事实比较吻合.根据以上结果,本文讨论了唐山地震特点及发生的力学条件,认为唐山地震不同于发生在大断层上能用粘滑机制解释的那类地震,它和海城地震类似的是,除水平应力场作用外,还可能有地下物质的变迁,由于这种变迁使局部地壳受到垂直力.它和海城地震不同的是,它发生在一个比较均匀的脆性介质内,因而能够积累能量发生大震而没有前震.      

由初至P震相重新定位2017年九寨沟地震序列的主震与ML≥3.0余震并分析发震构造

综合利用区域台站和流动台站(近台)的记录,基于初至P震相重新测定了2017年九寨沟序列M_S7.0主震和M_L≥3.0余震的震源位置,并利用较高精度的定位结果分析余震分布与地震构造的关系,解释发震断裂带的结构.获得的新认识有:(1)九寨沟主震震源深度为16km,位于余震带中段的南缘;余震主要分布深度为4～17km.(2)沿余震带的走向,余震分布与主震同震位错大小的分布明显相关.余震带中段8～16km深度存在的余震稀疏区与同震位错的高值区相吻合,应是发震断裂带主凹凸体的部位,也是主震时应变释放较充分的部位;余震带南东段10～18km深度的余震密集区对应了同震位错的亏损区之一,三次M_L≥5.0余震都发生于此;余震带西北段在5～10km之下既缺少余震,又属同震位错的亏损区,可能与那里多条断裂的交汇或合并造成的构造复杂性有关;余震带中-北西段3～5km深度的也缺少余震,也对应了浅部的同震位错亏损区.(3)证实了九寨沟地震的发震构造为虎牙断裂带北段,同时新揭示出发震断裂带表现为由主断裂和分支断裂构成的、向上分叉的花状结构,尺度约为4.5km宽(最大)、35km长,主断裂朝SW陡倾.这些反映主震破裂可能不只受控于单一的断裂,而有可能是沿主断裂发生主破裂,而沿分支断裂发生次要破裂.另外,本文对发震断裂带结构的分段解释,是遵循构造地质学原理去综合震源排列、震源机制解、地表断层已知位置、相邻剖面断层解释结果等信息的分析结果,而不仅仅依据余震的密集分布进行推断.     

2015尼泊尔M_S8.1地震中等余震震源机制研究

本研究利用西藏台网记录的波形数据,采用gCAP方法反演了2015年4月25日尼泊尔MS8.1大震5次中等余震(5.0≤MS≤6.5)及西藏定日MS5.9地震震源机制解.结果显示,6次地震包含2个正断、2个走滑及2个逆冲型地震.其中2个正断型地震位于主震的东北方向,即发震断层的上盘,表明该区域受到主震同震位移的影响,表现出应力拉张的变化特征;2个走滑型地震在主震破裂的东南方向上,说明随着破裂往东南方向延伸,余震的走滑分量增强;另外2个逆冲型地震位于5月12日MS7.5强余震区域,与MS7.5地震的滑移状态一致,可能与主震同震位移引起该区域处于应力挤压状态密切相关.这些结果表明,尼泊尔MS8.1主震发生后,由于同震位移的影响,不同区域处于不同的应力状态,从而使中等余震表现出不同的震源类型.     

The 2010 M w 7.2 El Mayor-Cucapah Earthquake Sequence, Baja California, Mexico and Southernmost California, USA: Active Seismotectonics along the Mexican Pacific Margin

The El Mayor-Cucapah earthquake sequence started with a few foreshocks in March 2010, and a second sequence of 15 foreshocks of M?>?2 (up to M4.4) that occurred during the 24?h preceding the mainshock. The foreshocks occurred along a north?Csouth trend near the mainshock epicenter. The M _w 7.2 mainshock on April 4 exhibited complex faulting, possibly starting with a ~M6 normal faulting event, followed ~15?s later by the main event, which included simultaneous normal and right-lateral strike-slip faulting. The aftershock zone extends for 120?km from the south end of the Elsinore fault zone north of the US?CMexico border almost to the northern tip of the Gulf of California. The waveform-relocated aftershocks form two abutting clusters, each about 50?km long, as well as a 10?km north?Csouth aftershock zone just north of the epicenter of the mainshock. Even though the Baja California data are included, the magnitude of completeness and the hypocentral errors increase gradually with distance south of the international border. The spatial distribution of large aftershocks is asymmetric with five M5+ aftershocks located to the south of the mainshock, and only one M5.7 aftershock, but numerous smaller aftershocks to the north. Further, the northwest aftershock cluster exhibits complex faulting on both northwest and northeast planes. Thus, the aftershocks also express a complex pattern of stress release along strike. The overall rate of decay of the aftershocks is similar to the rate of decay of a generic California aftershock sequence. In addition, some triggered seismicity was recorded along the Elsinore and San Jacinto faults to the north, but significant northward migration of aftershocks has not occurred. The synthesis of the El Mayor-Cucapah sequence reveals transtensional regional tectonics, including the westward growth of the Mexicali Valley and the transfer of Pacific?CNorth America plate motion from the Gulf of California in the south into the southernmost San Andreas fault system to the north. We propose that the location of the 2010 El Mayor-Cucapah, as well as the 1992 Landers and 1999 Hector Mine earthquakes, may have been controlled by the bends in the plate boundary.     

1976年唐山强震群震后库仑应力演化及其与2020年古冶5.1级地震的关系

采用能够综合协调长期变形和震后短期变形的Burgers流变模型,模拟了1976年唐山强震群引起的震后形变场以及同震和震后库仑应力变化。结果显示:1976年唐山强震群中主震的两个破裂面以及滦县和宁河两次强余震均对2020年古冶5.1级地震表现为库仑应力加载。岩石圈粘弹性松弛效应引起的库仑应力变化显示,震后15年前后,库仑应力演化状态呈现显著的差异性:震后15年内,库仑应力变化剧烈;而震后15年后,库仑应力呈现缓慢的稳定增加状态。该过程与唐山强震群余震区地震活动过程相似,可能暗示1976年唐山强震群余震区应力调整过程已基本稳定。     

余震序列的时空特征ht

研究我国东部9次余震序列的总体特征得到:余震频度符合 n=n1t-h关系;频度和强度随时间衰减较慢;最大地震后3、4天内发生的余震所勾划的余震区常常比最终余震区小;多数余震分布在地壳中5至10公里的深度上.一些强余震前的中小余震时空分布有下述特征:（1）强余震前几天至十几天,余震序列的频度偏离正常衰减值;（2）强余震前有中小余震震中向下一次强余震的震中附近扩展或形成空区的现象;（3）强余震前震级序列出现缺震现象;（4）余震序列有准周期性.上述特性预示其后将发生强余震,同时表明强余震有类似于大地震的孕震过程.种种现象还表明余震序列在时间和空间上可能是由主震的直接余震和强余震的次级余震相互叠加所组成的.最后将某些特性和岩石试验结果进行了比较和讨论.