波形相关意义“重复地震”研究综述

波形相关意义的“重复地震”在自然界中普遍存在,其数量远远超过我们的预期.近年来由于数字地震观测技术的普及和发展,有关“重复地震”的研究引起越来越多的关注.目前“重复地震”研究已被广泛应用于检测地壳介质性质变化、评估地震台网的定位精度、地震“复发”和断层深部滑动速率的估算等方面,在提高定位和震相识别精度、断层结构、震源物理及地震预测研究等方面也都显示出值得关注的应用潜力.本文对有关“重复地震”的最新研究及应用成果进行了总结和归纳.     

波形相关意义“重复地震”研究综述

波形相关意义的“重复地震”在自然界中普遍存在,其数量远远超过我们的预期。近年来由于数字地震观测技术的普及和发展,有关“重复地震”的研究引起越来越多的关注,目前“重复地震”研究已被广泛应用于检测地壳介质性质变化、评估地震台网的定位精度、估计地震“复发”的概率和断层深部滑动速率的估算方面的估计;在提高定位和震相识别精度、断层结构、震源物理及地震预测研究等方面也都显示出值得关注的应用潜力。本文对有关“重复地震”的最新研究及应用成果进行了总结和归纳。     

重复地震研究综述

重复地震是指发生在断层同一位置上的一组地震,一般具有相似的震源机制解和相近的震级,在同一地震台记录上具有高度相似的波形.本文总结了重复地震研究的现状,着重介绍了重复地震的识别方法以及重复地震在估算断层深部滑移速率以及测量波速变化等方面的应用,并对重复地震的发生机理进行了讨论分析.     

汶川地震和九寨沟地震断层作用及动力学过程研究进展——纪念汶川地震十周年

2008年5月12日汶川地震（M_S8.0）发生后,各部门组织开展了一系列汶川地震相关的地学研究,包括国家科技专项"汶川地震断裂带科学钻探"项目.经过十年的持续探究,在地震地质、震源物理、地震实验、地震动力学、深部地球物理和长期监测等方面研究取得了一系列重大突破与重要成果.在汶川地震十周年之际,《地球物理学报》集中在2018年第5期刊发39篇文章作为汶川地震十周年专辑,专辑涵盖了汶川地震和九寨沟地震断层作用与动力学过程以及相关领域的一批最新研究成果.这些工作涉及汶川地震断层作用、地震参数及地震动力学数值模拟、汶川地震前地震活动性与多参数异常、晚第四纪构造与地震活动及其地表作用、青藏高原东部壳幔结构与龙门山断裂带深部构造和九寨沟地震等六方面的研究.本文将从这六个研究方向简要介绍收入本专辑论文的研究工作,呈现地震断层作用及动力学过程等研究成果,为深入认识大地震孕育和发生过程提供重要的基础.     

青藏高原东北缘地震时空迁移的有限元数值模拟

地震在大陆内部断层系统中的时空迁移和丛集的基本力学机制一直是地球科学家关注的重要问题.青藏高原东北缘地震活动频繁,其地震时空迁移和地震丛集现象显著,是研究这个问题的重要区域.我们建立了一个三维黏弹塑性有限元模型,模拟了青藏高原东北缘主要活动断层系统的地震循环和地震时空迁移;计算了断层系统的应力演化;并探讨了断层之间的相互作用及地震时空迁移和地震丛集的原因.模拟结果显示断层之间的相互作用通过增加或降低断层上的库仑应力,加速或延缓了地震发生,使得区域地震可以在短时间内集中发生,从而形成地震丛集;另外,区域经过多个地震循环的长期演化,一些孕震断层上的应力状态恰好都达到屈服的临界状态附近,从而也可以导致这些断层上的地震在短期内集中发生,因此产生地震丛集和地震迁移.我们发现当区域经历地震丛集之后,该区域的应力大大释放,区域进入地震平静期;随着构造加载的持续,区域应力逐渐恢复,为下一次地震丛集或地震序列累积应力和能量;上述过程可以重复发生.因此地震丛集期与平静期交替出现.我们还统计了各个断层的大地震相互迁移的模拟结果,结果显示青藏高原东北缘下一次大地震有很大的概率会发生在海原断层上.     

河北怀来—涿鹿盆地北缘活断层的古地震事件与断层分段

本文以五万分之一活断层地质填图所获得的资料为基础,通过探槽剖面分析阐述了怀来-涿鹿盆地北缘活断层的古地震事件及其重复序列。以古地震重复序列的差异为主要标志,参考断层的几何形态及其它活动性状,把断层划分为五个段落。段落长度在7.5—14km之间。单个段落的古地震重复时间最短为3500—7000年,最长为17000—20500年。整条断层的古地震重复时间在750—8500年之间变化,平均3300年左右。晚更新世中期以来,此断层有过三次地震群集活动,在群集期内,三次以上地震事件的平均重复间隔时间小于1500年。     

重复地震应用研究综述

重复地震是指发生在同一断层位置,震级和复发间隔几乎相同,波形与震源机制高度相似的一组地震.重复地震广泛分布于板块边缘的活动断裂带与俯冲带.近年来,随着研究的深入,板内大陆地区也发现了重复地震.重复地震具有稳定的复发间隔,可直接应用于地震预测研究中.利用重复地震的大小和发震时间间隔可用以推估断裂带深部的滑动速率.作为天然的"地下蠕变计",重复地震具有地表观测资料无法取代的"原位观测"断层深部形变的优势.具有相同震源位置和传播路径的重复地震在同一台站所记录到的地震波形的差异反映了传播路径介质物性的变化,也为研究地下介质的动态变化提供了有效的工具.近几年发展起来的慢滑动研究也开启了重复地震新的应用研究.对重复地震的界定、完整性检测以及在利用重复地震估算断层深部滑动速率和动态监测地下介质变化过程中可能存在的问题及其解决方法进行了探讨.     

模拟研究证实岩石的应力变化是“慢地震”发生的机理所在

Nature Geoscience(2013年第6期)发表了由美国国家科学基金会(NSF)和德国科学基金会(DFG)共同资助的有关新的地震形式"慢地震"研究的最新进展。慢地震通常会持续数分钟而非短短几秒钟,由于技术和研究手段所限,慢地震现象直至近5~10年才受到关注。慢地震由断层的缓慢滑动引起,介于断层稳定蠕动和破坏性地震发生之间。新的观测结果显示,断层     

地震序列中重复地震的累积滑动量对后续中强地震的前兆意义——以辽宁海城-岫岩地区4个显著地震序列为例

海城-岫岩地区是辽宁地震多发区,地震序列频发,具有区域地震窗口效应。在该地区一些显著的地震序列中,发现同一台站记录中有多个具有高度相似波形的地震,即重复地震序列。这些地震发震位置非常接近,破裂区域基本重合,因此可能反映孕震断层的一些活动特征。本文利用波形互相关方法对辽宁海城-岫岩地区4个显著地震序列进行重复地震识别,研究发现地震序列中重复地震的累积滑动量数值大小似乎与后续中强震在距离上有一定相关性,其中岫岩MS5.4地震前的前震序列产生的累积滑动量最大,并在主震前出现明显的滑动加速现象。     

地震序列中重复地震的累积滑动量对后续中强地震的前兆意义——以辽宁海城-岫岩地区4个显著地震序列为例

海城-岫岩地区是辽宁地震多发区,地震序列频发,具有区域地震窗口效应。在该地区一些显著的地震序列中发现同一台站记录中有多个具有高度相似波形的地震,即重复地震序列。这些地震发震位置非常接近,破裂区域基本重合,因此可能反映孕震断层的一些活动特征。本文利用波形互相关方法对辽宁海城-岫岩地区4个显著地震序列进行重复地震识别,研究发现地震序列中重复地震的累积滑动量数值大小似乎与后续中强震在距离上有一定相关性,其中岫岩MS5.4地震前的前震序列产生的累积滑动量最大,并在主震前出现明显的滑动加速现象。     

浙江珊溪水库重复地震事件研究

重复地震是发生在同一断层位置上的一组地震,具有相似的震级、高度相似的波形和震源机制。由于具有相同的震源和传播路径,重复地震的走时变化可以反应的介质波速的变化,从而可以作为测量地壳中介质波速变化的有力工具。而对区域地震的重复性研究,也可以反过来说明该地区地震发震机制的变化情况。利用波形互相关的方法对浙江温州境内珊溪水库附近发生的地震事件序列进行处理,计算波形互相关系数,选取相关系数大于0.8的地震对进行研究,分析珊溪水库地区地震事件的相似性和重复性,并分析此方法对地震研究的意义。     

鲜水河断裂带南段深部变形的重复地震研究

利用2000—2013年四川数字地震台网和水库台网的波形资料以及川西流动台阵的事件波形,通过辨识发生在同一断层位置上的重复地震来定量研究鲜水河断裂带南段的深部变形.针对研究区台站分布稀疏的客观情况,应用了子采样条件下基于S-P相对到时差来约束震源位置一致性的方法,在鲜水河断裂带识别出11组重复地震,并利用连续波形资料进行了重复地震完整性的初步测试,同时运用结合波形互相关资料的双差法来完成研究区背景地震和重复地震位置的精确定位.重新定位后的地震图像展示研究区中上地壳存在明显缺震层,其与壳内的低速低阻层相吻合.利用重复地震的地震矩和重复间隔,估算出鲜水河断裂带南段孕震深部的滑动速率为3.0~10.2mm·a-1,显示研究区不同地震构造区的深部滑动速率存在明显差异.     

具有立交成因重复地震的有限元分析

应用有限元分析方法 ,分析计算了具有立交成因的原地重复地震的孕育机理 ,得出如下结论 :在第一个地震临震前 ,与发震断层平行立接的深部断层对发震断层有底劈作用 ,发震后深部断层会继续破裂传播 ,导致浅层的横向断层扭曲 ,从而使横向断层闭锁而孕育地震。     

地震后的地表愈合

在美国加州的兰德斯７．５级地震发生６年之后,最近,一个研究小组首次对大震后兰德斯断层重新愈合问题的研究及下次地震的准备过程进行了总结。南加州大学研究员李永刚、教授安艺敬—（ＫｅｉｔｉＡｋｉ）和加州大学洛杉矶分校（ＵＣＬＡ）地球与空间科学系副教授维达勒（ＪｏｈｎＶｉｄａｌｅ）领导了一个他们称之为断层恢复速度的初步研究计划,所利用的资料为野外收集到的实际数据。他们推断,１９９２年地震时形成的裂缝目前已在愈合。这些研究人员利用全球定位系统（ＧＰＳ）技术,对地震裂缝的愈合进行实时监测。通过对兰德斯断层及…     

则木河断裂带北段地震地貌及古地震研究

地震形成的构造微地貌是地震破裂在地表的直接证据,因此微地貌分析是古地震研究中的一种有效的方法。本文通过对则木河断裂北段大箐梁子一带发现的断层陡坎、断错冲沟、“搓衣板”地貌及坡中谷等地震地貌的研究,发现该断裂自晚更新世晚期以来至少发生过四次强震,其中历史上有记载的两次地震在地貌上也有所反映,说明在则木河断裂带上,强震亦具有在原地重复发生的特点。全新世以来,7级以上强震在原地复发的最小间隔约为1000年,其平均间隔约为1800年     

1679年三河-平谷8级地震发震断层的古地震及其重复间隔

通过大探槽开挖和断层陡坎分析，揭示出发生于１６７９年８级地震的新夏垫断层自距今约２万ａ以来共发生了４次地震事件。前两次为砂体液化显示的事件；后两次为可见直接断错证据的事件。分析得到的１６７９年地震最大垂直位移为１．７５ｍ，前１６７９年事件为１．４１ｍ，是两次震级非常接近的特征地震。４次事件发生的时间分别为距今约２００００，１３０００，７５００和３１７ａ，平均重复间隔时间为（６５６１±６９１）ａ，显示了准周期重复的特征     

鲜水河断裂带上特征地震的初步研究

特征地震是大地震原地重复的重要表现形式.现有资料的初步研究表明,鲜水河断裂带上大地震属特征地震模式,其地震破裂长度、同震位错量以及断层错动方式,在原地保持较长时间的一致性.由于大地震屡屡在原地重复发生,沿断裂特定地段累积位错分布与一次地震的位错相一致,从而导致断层滑动速率的同步变化.本文以1973年炉霍地震为例,研究了鲜水河断裂的特征地震现象.该段的地震活动属特征地震模式,不服从古登堡-里克特的线性震级频度关系.特征地震不仅对断错地貌、滑动速率有重要的影响,由于这种地震模式是以特定震级的大地震为主导,几乎没有中等震级地震发生,这对地震活动性研究也具有重要的意义.      

地震潮汐触发

地震潮汐触发是指由潮汐引起的应力变化而触发地震的现象,对地震潮汐触发的研究可能为断层错动引发地震的条件提供有价值的线索,一直受到国内外研究者的关注,本文对相关研究方法和研究结果进行了简要介绍和评述。在早期,地震潮汐触发研究主要是在地震活动中寻找潮汐周期。随着研究的深入,运用统计检验方法对地震活动与潮汐之间的相关性进行严格检验。时至今日,地震是否被潮汐触发的问题仍然悬而未决。不过,有研究结果表明,在强震发生前数年,震源区地震活动往往受到潮汐触发,如果这个结果被证实,将为地震预测研究提供新的线索。      

地震活动时空演化中看到的龙门山断裂带地震孕育的几个现象

龙门山断裂带在先后5年中发生了2008年汶川M S8强震和2013芦山M S7强震。研究龙门山断裂的地震活动特点,分析地震发展形势成为人们关注的焦点。文中从龙门山断裂带40多年的地震时空演化出发探讨了汶川地震孕育过程中的几个现象:1)孕震范围远小于发震范围,说明在有限断层段上孕育的地震在快速失稳过程中可以连接和扩展成规模很大的失稳断层;2)汶川地震前孕震区小震密集,持续了8年以上,而无明显错动和变形,意味着汶川断层段可能经历了强烈的碎裂方式的挤压应变,在碎裂达到一定程度后失稳;3)为进一步了解震前主震区附近的变化,研究了紫坪铺水库专用台网记录的2004年以来主震附近区域的小震活动的时空过程。结果显示,震前主震附近区域的地震活动曾在2005年10月和2006年10月发生过2次沿断层走向的扩展,扩展时间恰巧与紫坪铺水库2次高水位相呼应。其中,2006年10月地震活动的扩展范围大,震级高。这对说明汶川地震最后的失稳过程十分重要。此外,文中还讨论了汶川地震的发生过程与断层几何相关以及芦山地震没有直接发生在汶川地震后,而是发生在多年后的可能原因。研究结果有助于认识逆断层型强震孕育过程。     

新马德里地震带的地震潜势

引起新马德里地震活动的断层系曾在公元900±100年、公元1450±150年以及公元1811～1812年引发了在短期内成丛的大地震。由于测定液化特征年代的不确定性,新马德里过去这3次事件的时间间隔,可以短至200年和长达800年,平均500年。在理解新马德里地震带晚全新世历史及相应的断层系的现代构造运动方面所取得的这一进展,是通过对遍布于新马德里地区250多个场点的数百个地震引起的液化特征的研究而得到的。我们已经发现的证据表明,史前的喷砂与1811～1812年地震期间形成的一样,可能是在时间上密集成丛的或地震序列的多次地震所产生的复合结构。由喷砂的空间分布、大小以及它们的沉积单元,我们对每一地震序列中的地震推断震源区并估计震级,并由此描述断层系的详细行为特征。表明断层破裂是复杂的,地震带的中心分支于公元900年、公元1450年以及1811～1812年都发生过非常大的地震。根据200年的最小复发率,我们现在正在进入一个下一次1811～1812年类型的事件可能发生的时期。