芦山MS7.0地震前远、 近场形变 时空演化特征研究

应用芦山M_S7.0地震震中附近跨断层及连续形变观测资料, 分析了芦山地震前不同阶段地形变变化的特点, 讨论了震中附近区域异常时空演化过程. 结果表明: ① 自2013年1月起, 沿鲜水河断裂带一些跨断层基线观测到显著的加速转折变化, 沿安宁河、 则木河断裂带个别场地的跨断层水准基线, 2010年以来出现的巨幅异常等是突出的场兆变化; 沿龙门山断裂带一些水准观测在汶川M_S8.0地震后持续的调整变化具有近震源区变形特征. ② 鲜水河、 龙门山和安宁河3条主要断裂围成的三叉口地区, 地倾斜、 应变、 重力及断层水准和蠕变观测临震前均未有显著的异常变化, GPS水平、 垂直位移年速率最小, 该地区是形变变化或形变异常分布的“空区”. ③ 在对近场与远场多种连续形变数据通过傅里叶变换提取年周期成分后发现, 临震前2—3年近震源区域的地倾斜、 重力年变化幅度不是增大, 而是减小. 芦山M_S7.0地震前观测到的形变前兆现象特征与汶川M_S8.0地震等震前的前兆现象较为接近. 因此, 芦山地震前近震源区及外围形变异常分布特征不是个别的现象.      

汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究

2008年5月12日汶川8.0级地震是我国自建国以来灾难最为严重的一次强地震。 文中讨论了汶川地震前震源附近与外围地区潮汐形变变化及龙门山地震带、 鲜水河地震带和祁连山地震带断层活动的特点。 分析结果表明: 震前沿龙门山地震带分布的雅安、 汶川及茂县观测台地倾斜测项在2006年初发生转折, 由单向东倾或西倾转向平稳, 临震前无明显变化; 龙门山断裂带及附近地区有5个断层水准观测场地, 除耿达场地观测到巨幅变化外, 其他场地震前未观测到突出的前兆性变化。 震源外围龙灯坝断层蠕变仪(Δ=220 km)震前观测到持续时间在3个月左右的突变性异常, 但依据突变持续时间较难估计相应地震为8级。 而离震中较远的祁连山地震带中西段, 震前也有巨大的断层水准变化, 其与汶川地震的关系值得讨论。     

芦山MS7.0级地震前的形变空区特征研究

上世纪70年代以来,国内外基本形成了以监测震中附近断层预滑动进行地震预测的研究思路,但近些年来,一些大地震前近震源区域的形变变化却引起了巨大的争议.本文应用芦山地震震中附近跨断层及连续形变观测资料,分析了震前不同阶段地形变变化的特点,讨论了震中附近区域异常时空演化过程.分析结果表明,沿鲜水河断裂带一些跨断层基线、安宁河及则木河断裂带个别场地的跨断层水准基线出现的显著异常变化,这些异常出现在远离芦山地震震中的区域上;在近震源区域,在龙门山断裂带南段的一些断层水准变化量极小,在鲜水河、龙门山和安宁河3条主要断裂围成的三叉口地区,倾斜、应变、重力及断层水准和蠕变观测临震前未有显著的异常变化,该区是形变变化或形变异常分布的“空区”.本文也与汶川地震前形变异常分布进行了对比,认为震前形变“空区”现象可能是强震前的一种共性特征.     

汶川Ms8．0级强震震前龙门山断裂带断层形变异常分析

概述和分析四川汶川Ms8．0级强震的发震构造及其地质背景,从断层形变的角度研究这次地震前形变场的异常变化情况。结论是：汶川地震区的地形变前兆异常是客观存在的,在某些局部区域甚至是非常显著的;流动短水准观测资料反映出了震前龙门山断裂带局部区域的加速活动;从现有形变资料出发,要实现如此大地震的预报仍然缺乏根据和把握。     

民乐-山丹地震的区域构造变形背景与中短期前兆

利用青藏块体北缘地区2001～2003年GPS水平运动资料和1988—2003年跨断层短水准流动观测资料，借助改进的负位错模型及断层形变应变强度比一时变曲线，研究了与2003年10月25日民乐-山丹Ms6．1，Ms5．8地震孕育有关的区域构造变形背景与中短期前兆异常。分析表明，在昆仑山Ms8．1大震引起的大区域形变调整-短期松弛-开始恢复的背景下，民乐-山丹地震震源位于可能反映应变能积累加速的块体边界压性锁定段之间的剪应力强度增强段北侧；距震中最近的石灰窑口跨断层短水准流动场地在震前3个月呈现显著应变强度比异常，而震前10余天至数月内整个监测区异常个数、震前3个月相对近源区异常集中与局部增强均是对这两次地震的某种预示。     

南北地震带中南段典型强震震前跨断层形变特征分析

基于南北地震带中南段18个不同震级的典型震例震前跨断层形变观测异常特征, 结合《中国震例》已有研究结果, 定性分析了各地震震前跨断层形变观测异常的类型和时、 空变化特征。 结果表明, 对于8.0级以下地震, 震前2~3年异常数量明显增多、 震前1~1年半左右异常达到峰值、 震前部分场地异常恢复的特征对区域强震预测在时间上具有一定的中期或短期前兆意义; 震前跨断层场地异常震中距和异常类型对强震震级具有一定的预测意义; 无论是跨断层异常类型、 空间分布, 还是异常的时间进程特征均与区域强震发生地点没有显著的统计关系。 汶川M_S8.0地震前出现趋势异常多、 中短期异常较少、 外围异常多和中心异常少的特征; 异常最早出现在7~8年前, 震前3年左右明显增加, 震前部分异常恢复; 异常以趋势异常和速度变化为主, 没有破年变异常。     

大姚地震前连续形变短期前兆特征

总结了2003年大姚6．2级地震云南模拟与数字化形变变化的短期异常特征。由模拟形变观测资料显示倾斜单分向加速变化显著,震前均出现转折变化;地应力阶变及大幅度波动为震前异常形态,而重力没有异常出现。异常展布距震中97～346km,异常台站比(距震中400km范围)为35．7％。数字化形变的9个测项中,楚雄倾斜和应变最为显著,尽管与降雨影响有关,但仍认为具有短期前兆意义。     

汶川地震前远场形变异常及其与地震相关性研究

判定震前出现的形变显著异常是否与地震相关,是认识地震孕育过程及开展地震预测研究最为重要的基础问题。本文分析了汶川地震前一些显著形变异常特征,发现震前在震中区附近异常较少,而外围则较多。针对其中一些距离震中较远的异常,借助前兆异常与地震震中距、震级间物理统计模型,提出了远距离形变异常与地震关联的判别准则,给出了红柳峡跨断层水准短期异常等与汶川地震之间的联系。最后,结合构造特点讨论了远距离前兆存在的意义。     

汶川8.0级地震前GPS与跨断层资料反映的运动与变形演化特征

为了研究与总结2008年5月12日汶川8.0级地震前GPS与跨断层资料反映的龙门山断裂带及其周边地区的运动、构造变形、应变积累演化过程,以及汶川地震临震阶段可能的物理机制,本文综合1999~2007期GPS速度场、1999~2008年大尺度GPS基线时间序列、1985~2008年跨断层短水准等资料进行了相关分析与讨论。结果表明:(1)GPS速度剖面结果显示,宽达500km的川西高原在震前有明显的连续变形,而四川盆地一侧和跨龙门山断裂带基本没有变形趋势,表明震前川西高原在持续不断地为已经处于闭锁状态的龙门山断裂带提供能量积累。(2)GPS应变率结果显示,震前龙门山断裂带中北段的NW侧EW向挤压变形明显,变形幅度从远离断裂带较大到靠近断裂带逐渐减小,而断裂带变形微弱;龙门山断裂带西南段周边形成了显著的EW向挤压应变集中区,应变积累速率明显大于中北段。(3)断层闭锁程度反演结果显示,除了汶川地震的震源位置闭锁相对较弱,且西南段有大概20km宽度断层在12~22.5km深度为蠕滑状态以外,震前整条龙门山断裂基本处于强闭锁状态。(4)大尺度GPS基线结果显示,跨南北地震带区域的NE向基线从2005年开始普遍出现压缩转折,反映NE向地壳缩短的相对运动增强。(5)跨断层短水准场地结果显示,震前年均垂直变化速率和形变累积率很低,表明断层近场垂向活动很弱、闭锁较强。通过以上分析认为,在相对小尺度的地壳变形中,震前龙门山断裂带深浅部均处于强闭锁状态,断裂带水平与垂直变形都很微弱,这可能经历了一个缓慢的过程,而且越是临近地震的发生,微弱变形的范围可能越大;在相对大尺度的地壳变形中,震前龙门山断裂带西侧的巴颜喀拉块体东部地区经历了地壳缓慢且持续的缩短挤压变形,为龙门山断裂带应变积累持续提供了动力支持。     

2022年门源M6.9地震前孕震区跨断层形变异常特征及其机理

跨断层形变测量在寻找地震前兆信息和强震预测预报工作中做出了重要贡献。2022年青海门源M6.9地震前,祁连山—海原断裂带上的跨断层短水准资料有着显著的前兆异常。本文基于截至2021年12月的跨断层短水准资料,利用时序分析法、形变异常强度分析法和垂直形变累积率分析法等,提取震前异常的时空演化特征,探讨震前中短期断层活动情况及其变形机理。结果表明,在NE—SW向挤压和NW—SE向水平剪切共同作用的动力学背景下,震源区垂直形变趋势累积处于高值,具有一定的应变能累积背景;在震前5年时间,靠近震中的断层运动发生偏离线性的“迟滞”现象,且在震前2年内异常空间分布具有向震中迁移集中的特征,表征靠近震源区地壳应力快速积累,应力局部化增强;震前半年内,距离震中60～120 km范围多个场地表现为一致性的、与挤压受力背景相反的张性异常变化,这种异常现象指示近震区应力积累到一定程度后发生微动态调整、断层局部出现预滑动等变化。     

汶川M_S 8.0地震断层与地震灾害初步分析

对于特大地震近断层地震场的空间分布的复杂性学术界一直很关注,由于样本地震数量和资料的不足,至今还没有非常清晰的结论。通过参加汶川MS8.0地震的应急科学考察,对震中区和高烈度区断层破裂带附近的地震灾害情况进行了现场调查。文中以典型事例为主线介绍了现场考察的结果,结合既往的研究成果和汶川地震的震源特性,分析讨论了地表破裂带、地震动以及建筑物震害之间的关系。结果表明:1)地震断层发生强变形和地表破裂对建筑物的损害现象非常明显,对具有大震级发震危险的断裂带,今后应该考虑进行一定宽度的破裂避让或采取针对性的必要措施。2)初步探讨了紧邻断裂带的建筑物没有倒塌的可能机理,第一,出现地表破裂的大部分区域为基岩或坚硬的场地,场地条件相对较好;第二,存在导致地表破裂的浅部有效应力降和破裂速率相对较低,导致了1s附近的地震动相对低下的可能性     

龙门山断裂带多参数深部结构成像与地震成因研究

通过反演大量的纵、横波地震数据,获得了沿龙门山断裂带及周边区域的深部三维精细结构,结合前人二维大地电磁探测研究成果,提出龙门山断裂带地壳形变与深部速度结构和导电率不均匀性有关,探讨了2008年汶川和2013年芦山地震的诱发和产生与流体侵入及地壳形变的密切关系.本研究发现,2008年汶川地震发生在高速度、高泊松比和低电导率的区域,2013年芦山地震则位于高速度、低泊松比和低电导率的发震层.在上地壳中,四川前陆盆地的低速、低泊松比和低阻异常与松潘一甘孜地块的高速、高泊松比和高阻异常形成了鲜明的对比.在龙门山断裂带下方的两个低速和低阻块体,将龙门山断裂带分成南、中和北三段.我们的研究认为,这两个异常体与来自松潘甘孜地块的下地壳和(或)上地幔的局部熔融或流体侵入到龙门山断裂带的脆弱区有关.基于对汶川和芦山地震的余震分布特征及震源区的地震波速度、泊松比及电阻率参数分析,揭示了龙门山断裂带深部剧烈的地壳形变与流体应力积累对2008年汶川和2013年芦山地震的触发及其地震破裂过程具有重要的控制作用.     

世界上最快回应大地震的汶川地震断裂带科学钻探

2008年5月12日汶川大地震之后,在青藏高原东缘龙门山地区实施了汶川地震断裂带科学钻探,这是目前世界上最快回应大地震的科学钻探,为地学家探索地震成因机制提供了极好的机遇.汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）沿产生同震地表破裂的两条断裂带——龙门山的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂共实施了6口科学群钻.其目标在于对钻孔的岩心、岩屑和流体样品进行多学科观察、测试和研究,揭示汶川地震断裂带的深部物质组成、结构、产出以及构造属性;探索地震过程中的岩石物理和化学行为、能量状态与破裂演化过程;认识汶川地震发生的应力环境、巨大的地震破裂产生及传播原因、地下流体在地震的孕育、发生、停止过程中的作用,从而检验和深入理解地震断裂发震机理.目前,汶川科钻项目已取得的部分重要成果如下：（1）查明了汶川地震断裂带结构、组成;（2）揭示了汶川地震过程中"热增压"为重要断裂弱化机制,提出断裂带内石墨可作为判断大地震发生的标志;（3）发现目前世界上最低的断层摩擦系数,并首次记录到大震后断裂带快速愈合信息;（4）重建龙门山的构造格架,提出汶川大地震发生的新的成因模式;（5）通过对汶川地震余震的精确定位、钻孔附近的地震台阵观测,确定了地震活动与龙门山断裂带不同区段的空间关系;揭示断裂带深部流体特征与地震活动的关系,为确定大震孕育过程提供深部流体活动行为的科学依据.     

汶川M_S8.0地震中央断裂东北端地表破裂特征及其构造含义

汶川地震地表破裂在东北端从石坎子乡到窝前的运动性质存着从走滑分量略高于倾滑分量到完全为右旋走滑运动的变化过程,倾滑分量在石坎子—平溪段具有逆断性质,在矿坪子及其以北为正断性质,未见挤压变形,窝前完全为右旋走滑运动,地表变形带宽度集中在10m以内;在董家村,地震地表破裂带主要表现为张性裂缝及地堑式负地形,是地震破裂在尾端应力作用下,应变不均一性调节的产物,地表变形带宽度约10～12m;在东河口以北未见地表破裂的证据,推测汶川地震地表破裂带没有穿过流经青川县东河口、关庄、凉水井一带的清水河,东河口一带的构造地貌现象反映了垂直差异性运动,不存在右旋走滑运动的地质地貌证据。在中央断裂东北端断层一侧隆升和另一侧拉张的典型四象限格局成为汶川地震地表破裂的端部表现特征。中央断裂上的汶川地震地表破裂带总长度为240km左右。在汶川地震过程中,沿着中央断裂在地表产生的构造变形在中央断裂的范围内就已经得到了调整,并没有越过中央断裂的范围而传递到以外的地段。     

5·12汶川地震地表破裂基本参数的再论证及其构造内涵分析

地震地表破裂基本参数是反演地震破裂过程的基本约束条件和预测其他活动断层地震危险性不可缺少的物理量.以野外地表破裂带重要观测点全站仪或差分GPS仪实测数据为基础,结合高分辨率遥感资料解译、先存断层陡坎构造地貌标志的识别、以及地形测绘资料的考证等,重新论证了5·12汶川地震地表破裂带展布样式、长度、最大同震位移值等基本参数.结果表明,地震地表破裂带长度可达240 km,最大垂直位移为6.5±0.5 m,最大右旋走滑位移4.9 m,基于倾角向下变缓逆断层模型推测汶川地震在龙门山推覆构造带中段产生了最大~7 m的地壳缩短量,说明青藏高原东缘横向逆断层为将高原内部东向水平运动转换为高原隆升的转换构造,这一研究结果有助于深化认识青藏高原东缘隆升机理.     

2008年汶川8.0级地震发震断裂的滑动速率、复发周期和构造成因

2008年5.12汶川大地震发生在中国大陆南北地震带中段.由于龙门山断裂带历史上只发生过3次6～6¹/₂级强震,而且其晚第四纪构造活动速率很低,以至于对其潜在地震危险性认识不足.为什么在龙门山地区突发大地震,该地震具有哪些特征？其成因机制是什么？本文在地震地质科学考察的基础上,利用震前的GPS观测结果,试图对上述问题进行一些初步的思考和探讨.结果表明,5.12汶川大地震是龙门山断裂带的映秀—北川断裂突发错动的结果,地表上形成200多公里长的地表破裂带;灌县—江油断裂在地震中也发生了破裂,形成的地表破裂带长达60多公里.震前的GPS观测表明,横跨整个龙门山断裂带的滑动速率不超过～2 mm/yr,单条断裂的活动速率不超过～1 mm/yr,与地震地质研究结果和历史地震记录相一致.利用地震地质考察和地震波反演得到的最大同震位移可以获得相当于5.12汶川大地震的强震复发周期为2000～6000年.龙门山断裂带发育在破裂强度很大的变质杂岩体中,断裂带本身在剖面上呈“犁形”或“铲形”结构,有利于能量积累,形成破坏性巨大的地震.所以,5.12汶川大地震是一次低滑动速率、长复发周期和高破坏强度的巨大地震,是一种值得高度重视和深入研究的新的地震类型.     

澜沧、耿马地震序列图象与发震构造讨论

本文分析了1988年11月6日云南澜沧、耿马地震序列的震中分布及迁移图象,发现其地震序列中主震及余震明显地沿北北西向分布。7.2级地震所形成的形变带沿北北西向旱母坝断层分布,表明该断层即为此次地震的发震构造。7.6级地震时,沿北西向木嘎断裂和北北西向澜沧—勐海断裂均形成明显的地震形变带,表明其发震构造较复杂。主震后的强余震活动与北东向断裂有密切关系。本文认为澜沧、耿马地震序列具有复杂的发震构造和破裂图象。     

龙门山构造带及汶川震源区的S波速度结构

利用四川地震台网的观测资料和体波地震层析成像方法反演了龙门山地区的S波速度结构,据此分析了龙门山断裂带的地壳结构和汶川震源区的深部构造特征.反演结果表明,地震破裂与龙门山断裂及其两侧的地壳结构差异存在明显的对应关系,汶川以北的龙门山上地壳具备较高的强度且明显抬升,灌县至江油是龙门山西侧应力积累的主要地区,汶川8.0级地震位于其南部边缘;四川盆地的刚性地壳向西俯冲于龙门山之下,其凸出部与造山带古老基底在汶川附近发生碰撞是汶川成为8.0级地震破裂起始点的主要原因.汶川以南的龙门山地区地壳上层具有较大的韧性,岩石强度相对减弱,与龙门山北部相比不易于应力积累和产生破裂,因而汶川以南的龙门山断裂缺少余震活动.龙门山地区地壳厚度明显增加,其原因与中下地壳具备较大的柔韧性有关.由于青藏东部向东挤出时受到四川盆地刚性岩石层的阻挡,龙门山中下地壳的塑性变形和垂向物质的增加导致地壳厚度加大和莫霍面下沉,以此方式吸收了龙门山地区的大部分地壳缩短量,地表则强烈褶皱抬升形成数千米的龙门山脉.     

四川青川县乔庄镇城区活动断裂探测与评价

青川县乔庄镇主城区坐落于乔庄河Ⅰ级河流阶地面上,平武-青川断裂分为3支呈隐伏状穿过主城区,地表未见明显的断裂新活动形迹。2008年5月12日发生的汶川MS8.0级地震,对青川县乔庄镇造成了比较严重的破坏,出现了沿平武-青川主干断裂通过位置震害显著加重的条带状异常现象,但未见明显的地表破裂。本文在地面地质调查、浅层地球物理勘探和探槽开挖验证结果的基础上,对平武-青川断裂在乔庄镇主城区的通过位置进行了重新定位,定位结果与前人研究结果存在一定的差异。结合地表调查发现的零星地表破裂和探槽下部砂砾石层出现的小尺度变形及位错现象分析,乔庄镇条带状震害加重异常现象应是平武-青川断裂在汶川地震时发生的近地表错动所致。由此联系到汶川地震的余震条带与平武-青川断裂乔庄以东段基本重合的事实,平武-青川断裂的活动性应是下一步研究工作的方向。