川滇交界东段昭通、莲峰断裂带的深部结构特征与2014年鲁甸M_S6.5地震

2014年鲁甸M_S6.5地震位于川滇菱形块体向东突出的过渡变形区大凉山次级块体南东缘的昭通、莲峰断裂带内部,属于青藏高原东南缘南北地震带的中南段,近十多年来,该断裂带及其周边中强地震的发生频次明显增多,昭通、莲峰断裂带是否具备孕育和发生强震的深部构造背景成为一个亟待研究的问题.为了研究昭通、莲峰断裂带的深部结构特征及孕震背景,探求2014年鲁甸M_S6.5地震的成因的深部动力机制,本文充分收集了四川、云南等区域数字地震台网和"中国地震科学台阵探测-南北地震带南段"("喜马拉雅"项目Ⅰ期)流动地震台阵的观测数据,应用区域震和远震联合反演的方法得到川滇地区三维速度结构图像,在此基础上重点剖析和研究了昭通、莲峰断裂带P波速度结构;再对昭通、莲峰断裂带及周边区域的重力、航磁数据进行三维视密度和视磁化强度反演,得到了壳内不同深度层视密度的横向变化特征和反映壳内磁性物质的分布范围以及结晶基底的视磁化强度异常分布情况,综合分析研究昭通、莲峰断裂带的深部结构特征及孕震动力环境.研究结果表明:川滇交界东部昭通、莲峰断裂带及其周边地区上地壳物质存在显著的横向介质差异,中下地壳深度范围大凉山次级块体西南缘存在低速异常分布,并呈现出近SN向的展布特征,2014年鲁甸M_S6.5地震位于该高低速异常的分界线附近略偏向高速体一侧.P波速度结构还揭示了鲁甸M_S6.5主震震源体下方中下地壳存在大范围低速异常分布,P波速度异常扰动与重磁异常的展布特征、梯度变化在深度和分区特征上均具有较好的联系和可比性,结合昭通、莲峰断裂带中下地壳范围内存在大范围的低密度弱磁性异常分布,综合表明了该区中下地壳物质相对较为软弱,这种特有的深部物性结构特征有利于应力在脆性的上地壳内积累和集中.研究结果还揭示了共轭断裂的深部构造形态,高低航磁异常边界与NW向的苞谷脑—小河断裂的深部展布形态相一致,苞谷脑—小河断裂处于航磁异常突变带附近,昭通断裂北段(昭通—鲁甸段)位于上地壳强磁性、高波速异常区内且具有深大断裂的深部地球物理场响应特征,因此该断裂段(昭通—鲁甸段)具备发生7级及以上强震的深部构造背景.当大凉山次级块体内部的中下地壳低速管流层自NW向SE方向运动到昭通、莲峰断裂带附近时,受到华南块体的强烈阻挡,应力在昭通、莲峰断裂附近基底性质存在差异处集中,脆性上地壳中低强度区域在横向挤压的构造应力场作用下易于破裂从而引发强震,这也正是昭通、莲峰断裂带内部鲁甸M_S6.5地震孕育和发生的深部构造环境.     

川滇交界东段昭通、莲峰断裂带的地震危险背景

川滇交界东段NE向昭通、莲峰断裂带的研究程度较低.为了了解该断裂带是否存在发生强震/大地震的危险背景,我们基于区域活动构造与动力学、重新定位的小震分布和震源机制解、历史地震破裂区、GPS形变场、现代地震活动及其参数图像等多学科的信息进行综合研究.结果表明:昭通、莲峰断裂带是川滇-华南活动块体/地块边界带的一部分,也是活动及变形的大凉山次级块体与相对稳定的华南地块之间的边界带;结构上表现为2个平行展布、朝南东推覆的断裂带,现今运动为带有显著逆冲分量的右旋走滑性质.沿昭通断裂带无大地震的时间至少为1700 余年,目前存在地震空区.GPS变形图像反映昭通、莲峰断裂带已不同程度闭锁.另外,昭通断裂带的鲁甸附近以及莲峰断裂带的南段分别存在异常低b值区或高应力区.已由低b值区和小震空白区识别出昭通断裂带上的鲁甸-彝良之间存在高应力闭锁段,并估计出其潜在地震的最大矩震级为M_W7.4.本研究因此认为昭通断裂带存在发生强震/大地震的中-长期危险背景, 而莲峰断裂带的危险性还需进一步研究.     

基于区域-时间-长度算法的区域地震活动与强震关系研究

基于区域-时间-长度(RTL)算法,本文以汶川M_S8.0、 于田M_S7.3、 芦山M_S7.0、 鲁甸M_S6.5及景谷M_S6.6地震为例, 对强震前地震活动异常空间分布与发震地点的关系进行分析, 并根据新提出的物理参数区域-时间-长度的面积分I_RTL探索区域地震活动水平与地震发生时间的关系． 结果显示:3次M_S≥7.0强震前均检测到地震活动平静, 2次M_S＞6.0地震前均检测到地震活动增强, 这些地震活动平静和增强异常主要分布在震中及其附近潜在发震断裂带及周边, 异常范围和异常程度随时间由小到大再到小． M_S≥7.0强震前, 地震活动平静主体区的I_RTL曲线在震前1—3年从零值下降至低谷后回升,低谷点与地震发生的时间间隔为9—18个月; 鲁甸M_S6.5和景谷M_S6.6地震前, I_RTL曲线分别在震前1年和1.8年由低值开始上升, 达到峰值后回落, 峰值点与地震发生的时间间隔分别为3个月和9个月． 本文结果表明, 地震活动平静的I_RTL低谷点和地震活动增强的I_RTL峰值点对地震发生可能有一定的指示意义．      

鲁甸地区地震活动及地震构造环境

分析2017年鲁甸M_S4.9地震等震线特征、震源机制解及余震序列特征,从地震序列和震源机制解两方面,分析昭通—鲁甸断裂带及邻区地震类型分布特征;结合野外活动断裂考察成果及前人的研究成果,探讨了昭通—鲁甸断裂带及邻区地震构造环境。初步认为,鲁甸M_S4.9地震可能不是鲁甸M_S6.5地震的强余震。昭通—鲁甸断裂带及邻区地震类型分布受区域断裂控制明显,具有有利的孕震构造环境。     

2014年鲁甸6.5级地震GPS同震位移及反演分析

本文综合GPS流动和连续观测结果,并利用最速下降法（SDM）反演方法,给出并分析了2014年鲁甸6.5级地震同震位移、断层面滑动位移分布特征.GPS同震位移结果表明：此次地震沿北西方向表现出左旋应变释放特征、沿北东向表现出拉张应变释放的同震特征,并且随着离开断裂带距离的增加,拉张变形衰减;受包谷垴—小河断裂控制的左旋剪切应变释放的位移在莲峰、昭通—鲁甸断裂附近较弱,说明该断裂可能没有完全切割昭通—鲁甸断裂,不属于该区域主干断裂;昭通—鲁甸断裂带有一定的右旋应变释放,而逆冲应变释放不明显,表明该断裂带处于受南东向挤压的强闭锁状态.SDM反演结果表明,鲁甸地震以左旋走滑为主并兼有拉张性质,地震矩震级为M_W6.3左右.综上所述,并结合其他研究成果,我们认为莲峰、昭通—鲁甸断裂带仍存在强震危险性.     

一种评估地震前兆可信度的方法

本文提出了一种可以对地震前兆的可信度进行评估的方法. 通过对前兆信息的抽取、各类非地震干扰的识别、前兆与地震事件在时间和空间的相关性分析以及前兆的随机检验等一系列手段来评估前兆信息的真伪,提高地震前兆信息的显著性和可信度. 该方法及思路也可为其他非地震前兆的可信度评估所借鉴. 作为一个具体的例子,本文利用日本气象厅的地震目录以及能定量描述地震活动的时、空、强信息演化特征的RTL(Region_Time_Length)方法对2000年10月6日在日本鸟取县西部发生的73级地震前周围地区近26年的地震活动进行了系统的研究,得到了可能的地震活动前兆信息,并采用本文提出的方法对该前兆进行了评估,证实了上述前兆的显著性和可信性.     

丽江-清镇剖面上地壳速度结构及其与鲁甸MS6.5级地震孕震环境的关系

2014年8月3日,云南省昭通-鲁甸地区发生M_S6.5级地震,造成了重大的人员伤亡和财产损失.鲁甸震区位于扬子块体的西缘,小江断裂带的东侧北东向的昭通-莲峰断裂带内.由于至今没有穿越该断裂带的人工源深地震测深剖面,而丽江-攀枝花-清镇650 km长深地震测深剖面距离鲁甸主震区不超过50 km,利用宽角地震资料的初至波震相,通过有限差分反演揭示该地区上地壳速度结构,可以为鲁甸震区的地震定位、地震孕育机制等提供深部速度模型.速度剖面显示：剖面结晶基底厚度平均为2 km左右;小江断裂带速度较低,东西两侧的速度较高;因此小江断裂带区域地壳强度比较低,加上断裂两侧的应变速率很高,所以小江断裂带和旁边的鲁甸-昭通断裂带,未来具有发生较大地震的可能,值得关注.     

大凉山次级块体内强震发生的构造特征与2014年鲁甸6.5级地震对周边断层的影响

2014年8月3日,在云南鲁甸发生MS6.5地震.该地震位于巴颜喀拉块体、川滇块体与华南块体三者之间的以挤压和左旋走滑为主要活动特征的大凉山次级块体内部.该次级块体吸收了来自川滇块体和巴颜喀拉块体的挤压作用,主要以各边界断裂带的挤压作用和内部大凉山断裂带、峨边断裂带等NNW向的左旋走滑次级断裂为主要特征;在历史上大凉山次级块体边界上以7级以上强震活动为主要特征,而在次级块体内部则以5级地震频繁活动为主.2014年鲁甸MS6.5地震发生在逆冲走滑断裂带内部的NNW向左旋走滑断裂上,该地震主要受到了发生在小江断裂带上的1733年M73/4和则木河断裂带上的1850年M71/2强震的影响,这两次地震对2014年鲁甸MS6.5地震有促进作用,而2014年鲁甸6.5级地震促进了2014年10月1日越西5.0级地震的发生,此外鲁甸地震对大凉山断裂带北段、峨边断裂带、昭通-鲁甸断裂带东段以及则木河断裂带南段有一定的库仑应力增强作用.     

河北地区中强震前异常演化特征分析

通过地震活动特征分析、 研究地震活动基本规律, 对于了解大地震的孕育过程及地震前兆有重要意义。 采用“RTL(Region-Time-Length)”算法和“区域网格点密集值”算法对河北地区中强震前的地震活动特征进行分析研究。 利用RTL算法对河北地区1970年以来的M_S5.0以上地震在时间和空间上进行回顾性检验, 以震例6年前地震目录为计算数据。 时间扫描结果显示, 4次地震震前地震活动平静, 1次地震震前地震活动增强。 空间扫描结果给出了震例震前三年以1年尺度滑动的扫描图像, 与时间结果对应相吻合。 区域网格点密集值算法所选资料与RTL算法相同, 对研究震例中的三次较大地震(M_L≥6.0)进行震前三年尺度滑动的空间扫描。 结果显示, 随着时间滑动, 截至发震前, 震中附近区域网格密集值逐渐减小, 趋于平静。 通过综合应用两种方法, 发现地震活动平静的低值点和地震活动增强的高值点对地震的发生有一定的指示意义。     

以鲁甸地震和彝良地震为例分析云南昭通地质构造与地震灾害特点

通过区域活动构造及动力学背景、新构造运动特征和地震活动等资料分析了昭通地区的地震构造背景;以2014年鲁甸M_S6.5和2012年彝良M_S5.7、5.6地震为例,在分析其地震灾害特点的基础上,结合区域地形地貌、地质构造条件、房屋结构,特别是简易结构房屋特点等因素厘定该地区发生中强地震可能面临的灾害,如地震地质灾害、房屋建筑破坏和人员伤亡等;并着重讨论了活动构造的性质及运动方式等与震害特别是地震地质灾害的关系。最后,从房屋建筑选址及质量、地质灾害防范、公共安全和宣传教育等方面,对昭通地区的防灾减灾工作提出了一些思考和建议。     

ANALYSIS OF SEISMICITY CHANGES PRIOR TO THE 2014 YUNNAN JINGGU MS6.6 EARTHQUAKE

According to the Region-Time-Length (RTL) algorithm,the analysis of seismicity changes prior to the 2014 Yunnan Jinggu M_S6.6 earthquake was conducted by using the earthquake catalogues about 6 and 15 years before this earthquake,respectively.When the studied period was nearly 6 years,an enhancement of seismic activity was detected around the epicenter since the beginning of 2013.The anomalies mainly distributed in the region of 22.5°~24.5°N and 99°~102°E.The range and degree of anomalies changed from small to large,and then to small chronologically.As the surface integral in respect to RTL,the physical parameter I_RTL,which could reflect the regional seismicity level,began to increase since August 2013,and then reduced after reaching the peak point.The time length from the peak point of I_RTL curve to the earthquake occurrence was 9 months.When the analyzed catalogue was nearly 15 years,the 2007 Ninger M_S6.4 occurred in the studied region.Seismicity quiescence was detected prior to the Ninger M_S6.4.Before the Jinggu M_S6.6,seismicity quiescence was detected firstly,and then enhanced activity was observed 1 year prior to the earthquake occurrence.The anomalies mainly distributed in the region of 22.5°~24.5°N and 99°~102°E.The time length from the peak point of I_RTL curve to the earthquake occurrence was 7 months.The above study showed that even the earthquakes location was near and the magnitude was close to each other,a big difference in seismic activity before the earthquakes may exist.Before the Jinggu M_S6.6,there was some difference in seismicity changes according to different beginning time of catalogues,but the distribution of anomalies and the time length from the peak point of I_RTL to the earthquake occurrence were uniform.So there was an important significance for exploring the relationship between the distribution of anomalies and the earthquake location,and the relationship between the time of the peak point of I_RTL and the earthquake occurrence time.     

川滇地区重力场动态变化及其强震危险含义

基于川滇地区2011—2014年的重力复测资料,系统分析了区域重力场时-空动态变化及其与2012年云南彝良MS5.7、2013年四川芦山MS7.0、2014年云南鲁甸MS6.5和四川康定MS6.3地震发生的关系.结合GPS、水准观测成果和区域地质构造动力环境,进一步研究了区域重力场变化的时空分布特征及其机理,讨论了近期区域重力场动态变化的强震危险含义.结果表明:1重力变化与川滇地区断裂构造活动存在密切空间联系,重力变化较好地反映了伴随活动断层的物质迁移和构造变形引起的地表重力变化效应.2重力资料对测区内2012年以来发生的4次MS5.7以上强震均有较好反映,地震前震中区及其附近观测到明显的区域性重力异常及重力变化高梯度带,可能是地震孕育过程中观测到的重力前兆信息.3区域重力场动态演化大体反映了青藏高原物质东流的动态效应,龙门山断裂带地壳受挤压隆起、面压缩率和重力上升变化的特征最为显著.4重力场的空间分布及其随时间变化与地壳垂直与水平运动及地质构造活动等观测结果有一定的对应关系,强震易发生在重力变化四象限分布中心地带或正、负异常区过渡的高梯度带上,研究区的一些重力异常部位仍存在中-长期大震危险背景.     

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。     

2020年5月6日新疆乌恰5.0级和5月9日柯坪5.2级地震总结

2020年5月6日、5月9日,新疆地区南天山西段先后发生乌恰5.0级和柯坪5.2级地震,系统总结2次地震发生前出现的地震活动和地球物理观测异常,其中：①地震活动：震前存在调制地震集中、地震窗、5级以上地震成组等中短期异常;②地球物理观测：2次地震震中附近震前出现形变、电磁和流体观测异常,其中形变异常3项、电磁异常4项、流体异常1项,主要分布在柯坪5.2级地震震中附近。通过对2次地震序列进行跟踪,发现：乌恰5.0级地震余震较少,震后60天内共记录M_L 3.0以上余震4次,最大震级为M_L 4.5;柯坪5.2级地震后余震较丰富,震后60天内共记录M_L 3.0以上余震10次,最大震级为M_L 4.7,计算得到序列h值为1.6,b值为0.73。综合分析认为,2020年5月新疆地区2次5级以上地震前存在的地震活动异常较少,但区域地震活动水平较强,主要存在具有中短期指示意义的地球物理观测异常。     

2021年3月19日西藏比如MS 6.1地震总结

2021年3月19日西藏比如M_(S )6.1地震发生在班戈—安多地区的安多盆地南缘断裂附近,震源机制解反演结果显示,本次地震为近东西走向断层产生正断兼走滑型错动的结果,与区域构造特征一致;截止至4月15日,地震序列跟踪发现,主震与余震震级差为1.4,主震释放能量占序列的98.96%,表明6.1级主震释放了此次地震序列的绝大部分能量。通过总结地震周边的地震活动异常发现,震前存在6级地震空区及3级地震条带交汇等异常,同时存在地震发生率、b值、D值、RTL值、地震调制比等地震学参数异常,地球物理观测统计显示,震中300 km范围内无地球物理观测测项。此外,比如地震打破了大陆地区长时间的5级以上地震平静,对后续6级地震的发生具有一定预测意义。     

2021年3月24日新疆拜城MS 5.4地震总结

系统梳理2021年3月24日新疆拜城M_S 5.4地震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：震前存在地震平静、高频、带状分布等异常;②地球物理观测：出现5项异常,其中形变3项,电磁2项,且形变异常对于该地震具有预测意义;③综合方法：地震发生前,震中附近存在多参数概率谱异常。拜城M_S 5.4地震发生在库车坳陷西南部,震源机制解显示为走滑型破裂。该序列类型为前震—主震—余震型,主震前存在前震活动,余震较少,序列活动呈持续衰减特征。综合分析认为,拜城M_S 5.4地震前异常较多,其中地震活动相关异常为后续中强地震的预测提供了有效依据。     

基于“区域-时间-长度算法”分析川滇地区强震前地震活动性变化*

本文基于“区域-时间-长度算法”(Region-Time-Length algorithm)回顾性检验了1976年以来发生在川滇地区的6个M_S7.0以上和23个M_S6.0~6.9地震前地震活动性变化。M_S7.0以上强震前,5例检测到地震活动平静异常,仅1例检测到地震活动增强;M_S6.0~6.9地震前,12例检测到平静,11例检测到地震活动增强。以上异常大部分出现于震前0.5~2.5a,持续0.5~2a。另外,发生在云南普洱地区的4个MS6.0以上地震震前都检测到平静异常;发生在北纬22.7°~31.0°N,99.6°~102.5°E范围内的17个地震,13例于震前检测到平静异常。以上研究对更好地认识川滇地区地震孕育过程和发震前兆提供了一些参考。     

2020年3月23日新疆拜城5.0级和7月13日霍城5.0级地震总结

2020年3月23日和7月13日,新疆天山中部地区分别发生拜城5.0级和霍城5.0级地震,其中拜城5.0级地震发生在南天山地震带中段,霍城5.0级地震发生在北天山地震带西段。系统总结2次地震前出现的地震活动和地球物理观测异常,结果表明：①拜城5.0级地震：震前主要存在5级地震成组和尼勒克钻孔应变中短期异常;②霍城5.0级地震：震前中短期异常比较丰富,存在3级以上地震带状分布、地震发生率指数、D值、调制比、b值异常,而地球物观测则以形变异常为主,主要出现在震中附近区域。综合分析认为：①拜城5.0级地震前地震活动异常较少,地球物理观测以趋势异常为主,短期指示意义不明确;②霍城5.0级地震前具有中短期预测意义的地震活动和地球物理异常较为丰富,为后续中强地震的发生提供了判定依据。