以颗粒物理原理认识汶川MW 7.9地震发生前临震预滑和震颤现象

发生在孕震区周边地块上的临震预滑和震颤现象,对破坏性地震预测有一定前兆意义,是值得地震学界关注的问题。选取2008年5月12日汶川M_W 7.9地震发生前,临夏和湟源地震台分量应变仪记录与临夏、恩施和西安地震台数字地震仪记录以及临夏和周至地震台深井水位仪记录,分析发现,在临震前数天至数小时,上述各地震台不同学科观测仪器均记录到一些"跃变"和"震颤"震相。文中试图以颗粒物理原理,来认识不同距离、不同台站、不同学科的观测仪器在临震前相近时间段内记录的低频和高频震相,可能是不同地块在临震前发生预滑错动后激发的预滑震相Xp和地下气体在裂隙内流动激发的震颤震相Tp。观测结果表明：2008年5月8日03时至主震发生,各地震台所处地块在相近时段内逐次发生次数不等的预滑错动,其中1-2次较大错动可在噪声背景中被识别;各地震台预滑错动方向指向或背向主震震中。据此认为：汶川M_W 7.9地震前,上述各地震台所处地块在不同大小、不同方向的力链驱动下,发生指向或背向主震震中的临震预滑现象。     

以颗粒物理原理认识汶川M_W 7.9地震发生前临震预滑和震颤现象

发生在孕震区周边地块上的临震预滑和震颤现象,对破坏性地震预测有一定前兆意义,是值得地震学界关注的问题。选取2008年5月12日汶川M_W 7.9地震发生前,临夏和湟源地震台分量应变仪记录与临夏、恩施和西安地震台数字地震仪记录以及临夏和周至地震台深井水位仪记录,分析发现,在临震前数天至数小时,上述各地震台不同学科观测仪器均记录到一些"跃变"和"震颤"震相。文中试图以颗粒物理原理,来认识不同距离、不同台站、不同学科的观测仪器在临震前相近时间段内记录的低频和高频震相,可能是不同地块在临震前发生预滑错动后激发的预滑震相Xp和地下气体在裂隙内流动激发的震颤震相Tp。观测结果表明:2008年5月8日03时至主震发生,各地震台所处地块在相近时段内逐次发生次数不等的预滑错动,其中1—2次较大错动可在噪声背景中被识别;各地震台预滑错动方向指向或背向主震震中。据此认为:汶川M_W7.9地震前,上述各地震台所处地块在不同大小、不同方向的力链驱动下,发生指向或背向主震震中的临震预滑现象。     

临震预滑在青藏活动地块区的观测证据

实验室内大量岩石黏滑实验表明:对存在断层的岩石加压,岩石在黏滑失稳前会有预滑,预滑会出现在断层的某个区域.由于浅源地震也是断层失稳破裂的结果,近年来临震预滑作为一种地震前兆信息日益受到地震学界关注.但目前尚缺乏广泛的野外观测证据来证实黏滑实验中的预滑现象在构造地震前也普遍存在.本文对青藏活动地块区内姑咱地震台等12个台的应变仪和水位仪的记录作对比分析后发现:在汶川MW 7.9级地震前数月,各台陆续记录到了 一些"阶跃式"波形.在对观测结果可靠性讨论的基础上,用岩石黏滑实验结果和颗粒物理原理来解释这种"阶跃式"波形可能是预滑震相Xp.姑咱等12个地震台观测到预滑震相Xp表明:在青藏活动地块区临震预滑是普遍存在的.这种"准同步"的临震预滑,特别是2008年4月18日和5月6日2次幅度较大的预滑可能引发了汶川MW7.9级地震.因此,关注预滑,特别是临震预滑对预测未来强震有一定的前兆意义.     

2021年5月22日玛多MW7.4级地震后气象异常的物理机制

2021年5月22日青海玛多M_W 7.4地震后数小时,在震中周边地区出现了气压快速上升、气温快速下降和甘肃景泰山区突降雨雪的气象异常.对青海德令哈等地震台的形变仪、水位仪、地震仪、气压计和温度计的记录作分析后发现：在此期间,在景泰附近地区3种不同学科的观测仪器分别记录到了同震止滑震相XsQ、无震余滑震相Xa和震颤震相Tp.该结果表明,在震中周边地块,震时发生了同震粘滑,在震后发生了余滑,在发生同震粘滑和震后余滑前后还伴有震颤现象.根据粘滑和震颤的物理机制推测,这种气象异常可能是震时和震后,各台所处地块发生同震粘滑和震后余滑错动后,地下裂隙张开,气体溢出.导致气压上升、气温下降的结果.破坏性地震后的气象异常是值得关注的一种次生灾害.     

2011年3月11日日本宫城MW9.1地震的预滑与黏滑震相研究

实验室内的岩石黏滑实验表明：黏滑错动过程一般可分为预滑、黏滑和止滑三个阶段,其中黏滑过程往往不是一次单点错动过程,而是由多次黏滑错动过程组成,表现出在断层的不同部位多点黏滑错动的特征。
2011年3月11日日本宫城近海发生了M_W9.1大地震。对该地震在全球数字地震仪台网（GSN）的波形记录做了分析,在ERM台（Δ=3.8°）记录的Pn震相前约125.5 s处识别出预滑错动震相Xp;在GSN 98个台的长周期波形记录上识别出三次同震黏滑错动过程中激发出的三个同震黏滑错动震相Xs1、Xs2和Xs3,以及止滑过程中激发出的止滑面波震相XsQ和XsR。根据黏滑实验和观测结果,我们认为ERM台所处的地块在主震前约69.1 s时发生了一次临震预滑错动,激发出了预滑错动震相Xp。主震发生后与弹性破裂过程同时发生了第一次黏滑错动,激发出了黏滑错动震相Xs1;在弹性破裂开始后约27.5 s时发生了第二次黏滑错动,激发出了黏滑错动震相Xs2;在弹性破裂开始后约71.0 s时发生了第三次黏滑错动,激发出了黏滑错动震相Xs3;在弹性破裂开始后约93.1 s时黏滑错动幅度达到峰值Xsm。之后进入止滑阶段,止滑过程激发出了勒夫型长周期面波止滑震相XsQ和瑞雷型长周期面波止滑震相XsR。根据XsQ和XsR震相的周期普遍大于75 s的特征,我们认为XsQ和XsR可能是地幔内传播的面波,并给出XsQ和XsR面波的走时关系。根据主震发生后同震伴随有三个子黏滑错动过程的观测证据,认为此次M_W9.1大地震可能是黏滑错动和弹性破裂共同作用的结果。从地震记录图上识别出Xp震相有助于认识主震前的预滑错动过程,且有一定的前兆意义。研究Xs震相以及XsQ和XsR震相有助于认识同震黏滑错动过程并预判震灾损失。     

2008年5月12日汶川MW7.9地震的同震粘滑过程研究

2008年5月12日中国汶川发生了M_W7.9地震,全球数字地震仪台网（GSN）74个台的地震仪和陕西周至地震台的数字水位仪都很好地记录到了该地震的同震粘滑错动过程和止滑过程。分析GSN 74个地震台的记录后发现：汶川M_W7.9地震的同震粘滑错动过程是一次多点粘滑错动过程,主要由四个子粘滑错动事件构成,整个粘滑错动过程的持续时间不少于86.6 s;地震的弹性破裂过程与粘滑错动过程同时进行,是粘滑错动和弹性破裂共同作用的结果,是一种"粘滑错动+弹性破裂"的机制。对周至地震台数字水位仪记录分析后发现：汶川地震的同震粘滑错动过程与P.N.Sundaram^[1]作的岩石粘滑错动实验结果一致,粘滑错动过程可细分为粘结（stick）和滑动（slip）二个过程。汶川地震在止滑过程中激发出了长周期勒夫面波（XsQ）和瑞雷面波（XsR）。研究粘滑震相有助于认识震源的粘滑错动过程,研究止滑震相有助于预判震灾损失。     

大震前重力地脉动异常分析

研究了高台地震台和兰州地震台在2008年5月12日汶川8.0级、2009年8月28日青海海西6.4级、2009年9月30日撒摩亚群岛8.1级地震前重力记录资料脉动幅度及频谱变化,总结了重力地脉动在时间域和频率域上的临震前兆异常特征,发现有与宽带地震仪低频波异常对应的异常信息,即震前时域脉动曲线出现纺锤型或喇叭口形态,0.1～0.14Hz的频幅最大值在震前几天加速增大直到发震.跟踪地脉动异常变化可以为地震短临预报提供有用信息.     

太原地震台记录的四川汶川地震震相分析

四川汶川系列地震距太原基准地震台约1000km,介于近震与远震之间,震相特殊,识别困难。本文通过对汶川主、余震和四川其他地区远震波形的对照,及对主要震相周期、幅度及波形特点的分析,认为PN、SG两个震相是太原地震台记录四川汶川地震的主要定位震相。     

汶川M_w7.9地震的同震粘滑错动过程研究

正大地震对地面的破坏程度往往与断层错动过程有直接关系。2008年5月12日06时27分59.0秒(GMT),在中国汶川发生了M_w7.9地震(31.06°N,103.37°E,h=7.6km)。地震发生后,在震中距5.2°~121.0°的范围内,周至台(Δ=5.2°)数字水位仪和全球数字地震仪台网(GSN)74个台(Δ=5.3°~121.0°)的宽频带(BH)和甚宽频带(VH)数字地震仪都很好地记录到了同震粘滑高频振动激发出的体波震相Xs和同震止滑低频振动激发出的勒夫型面波     

应用动态复合震源模型模拟汶川Mw7.9地震强地面运动

2008年5月12日中国汶川地区发生Mw7.9地震,震中位置103.4°E,31.0°N.主要发震断层空间展布长达300多公里,由南西方向到北东方向呈现明显的分段性,汶川一映秀段逆冲为主兼有少量的右旋走滑分量;安县一北川段为逆冲一右旋走滑的断层错动;青川段以右旋走滑为主兼有少量逆冲分量.采用改进后的复合震源强地面运动预...     

2016年7月19日新疆MS 4.5级地震乌什地震台形变异常

利用乌什台数字化前兆形变观测资料,分析乌什M_S 4.5级地震前乌什台水管倾斜仪、洞体应变仪数据变化情况。通过对比分析发现:地震前,洞体应变仪北南分量数据曲线正常,东西分量数据曲线加速拉张,05:14-20:32拉张幅度达到7.40×10-7,7月19日5时至20日16时乌什洞体应变仪东西分量快速拉张了9.20×10-7;7月19日5-19时,水管倾斜仪北南分量数据曲线正常,东西分量数据曲线反向西倾7.13ms,且05:59-06:06、07:36-07:46、18:42-18:56数据掉格,水管倾斜仪异常结束后1小时,在洞体应变仪异常过程中发生了乌什M_S 4.5级地震。水管仪东西分量震前反向西倾,洞体应变仪东西分量震前拉张加速,短临异常明显,且2套形变观测震前异常时间同步性较好。     

2017年四川九寨沟7.0级地震前地震应变场分析

以地震应变场作为地震活动的变量,通过自然正交函数展开方法,计算2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震前的地震应变场,提取出震前时间因子的异常变化。计算结果发现应变场前4个时间因子在震前1~3年的中短期异常并不显著,只有第2个和第4个时间因子震前有小幅度的异常变化,分析其原因,时间因子可能受到2008年汶川8.0级地震和2013年岷县漳县6.6级地震前大幅度异常的影响。与时间因子对应的空间等值线形成局部应变高值异常危险区,可能是2013年岷县漳县6.6级地震和2017年九寨沟7.0级地震空间异常的中短期特征。再对比九寨沟7.0级地震前后与松潘-平武7.2级双震的空间异常随时间演变,分析异常发展变化模式的差异,最后应用地震资料的累积频次从物理角度解释异常形成的机制。     

2017年3月27日漾濞5.1级地震前后气枪震源观测走时数据的变化

以2017年3月27日漾濞5.1级地震为例,根据区域特性和信噪比要求,选取数据较为完整的6个台站记录的2017年1月1日～6月6日期间的宾川地震信号发射台气枪震源波形资料,采用互相关检测技术提取6个台站各自稳定震相的走时数据,并对漾濞5.1级地震前后走时数据的变化情况进行分析。结果表明,漾濞5.1级地震前后6个台站各自稳定震相存在较为明显的走时变化,且短期内走时变化具有较好的同步性,相关台站异常幅度大小和异常出现时间存在细小差异。地震发生前,6个台站走时低值异常过程明显,以YUL台最为显著。地震发生前后走时变化形态特征为双“V”型,漾濞5.1级地震发生在第1个“V”型末端。地震发生后,不同方位相关台站受地震的影响程度不同,走时波动大小存在差异。     

2017年8月8日九寨沟MS7.0地震前成都台地磁谐波振幅比异常分析

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_S7.0地震,成都地震基准台距此次地震震中约255km,震前该台地磁谐波振幅比出现趋势性异常。对成都台GM4磁通门磁力仪秒数据进行谐波振幅比计算,结果显示,谐波振幅比在九寨沟M_S7.0地震前表现出下降—转折—恢复上升的异常变化形态,地震发生在异常恢复期,同时,异常表现出由长周期向短周期迁移、SN向与EW向变化不同步的特征,芦山M_S7.0地震前成都台地磁谐波振幅比亦呈现了相似的异常变化特征。     

新西兰2016年凯库拉MW7.8地震灾害考察与启示

在2016年新西兰凯库拉M_W 7.8地震中,北东—北东东向科科仁古断裂水平右旋位移量最大,为10—12m;北北西—近南北向帕帕提断裂垂直位移量最大,达到5—6m。对直接坐落在这2条地震地表破裂带或变形带之上的建筑物的破坏现场调查表明,尽管房屋出现歪斜,但上部主体部分基本完整,没有出现倒塌或部分倒塌现象,避免了人员伤亡。在无法回避活动断裂及其大震危险性的情况下,隔震系统的广泛采用可以有效地提高建筑物抵御地震灾害的能力。此次地震触发了数万个滑坡体,最大滑坡体可达数百万立方米。对沃罗村北边2处边坡失稳地带的考察结果表明,针对该地至少从2个方面进行了考虑和处置:一是在选址上,避开了突出山嘴等高陡坡地带;二是在房屋正对的山坡地带,种植或保护了茂密的树木,这既增加了山体的稳定性,又可以在地震中有效地减缓崩塌的石块对房屋的冲击。对比中国中东部一些大震,如1976年唐山7.8级地震和2008年汶川8.0级地震中触目惊心的巨大人员伤亡和财产损失,即使在人口密度与滑坡规模上存在明显不同,对新西兰凯库拉地震灾害现场的考察结果,还是在如何有效抵御地震灾害方面给我们提供了很好的启示。     

2017年九寨沟7.0级地震前应力状态及b值异常特征研究

2017年8月8日青藏高原东缘四川九寨沟地区发生7.0级强震,依据前人研究结果分析九寨沟7.0级地震发震构造,并计算震前应力状态。结果显示:本次地震受到构造和历史强震的影响,是发生在历史强震引起的应力加载区域。另外,采用中国地震台网1990年以来的地震目录,在评估目录完整性的基础上,利用最大似然法计算得到2017年8月8日九寨沟7.0级地震前震源区及邻区地震b值空间图像。结果显示,九寨沟7.0级地震发生在四川北部地区显著低b值高应力异常区域内部(0.82b0.75)。所以,研究区域内外历史强震可能促进了九寨沟7.0级地震的发生。     

Focal depths for moderate-sized aftershocks of the Wenchuan <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>S</Subscript>8.0 earthquake and their implications

Sliding-window cross-correlation method is firstly adopted to identify sPn phase, and to constrain focal depth from regional seismograms, by measuring the time separation between sPn and Pn phases. We present the focal depths of the 17 moderate-sized aftershocks (M _S⩾5.0) of the Wenchuan M _S8.0 earthquake, using the data recorded by the regional seismic broadband networks of Shaanxi, Qinghai, Gansu, Yunnan and Sichuan. Our results show focal depths of aftershocks range from 8 to 20 km, and tend to cluster at two average depths, separate at 32.5°N, i.e., 11 km to the south and 17 km to the north, indicating that these aftershocks are origin of upper-to-middle crust. Combined with other results, we suggest that the Longmenshan fault is not a through-going crustal fault and the Pingwu-Qingchuan fault may be not the northward extension of the Longmenshan thrust fault. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40604009 and 40574040) and Special Project for the Fundamental R & D of Institute of Geophysics, China Earthquake Administration (Grant No.DQJB08B20)     

Seismicity anomalies before the great earth—quake of Ms=8.1 in the Kunlun Pass and its significance to earthquake prediction

A great earthquake of M _S=8.1 took place in the west of Kunlun Pass on November 14, 2001. The epicenter is located at 36.2°N and 90.9°E. The analysis shows that some main precursory seismic patterns appear before the great earthquake, e.g., seismic gap, seismic band, increased activity, seismicity quiet and swarm activity. The evolution of the seismic patterns before the earthquake of M _S=8.1 exhibits a course very similar to that found for earthquake cases with M _S≥7. The difference is that anomalous seismicity before the earthquake of M _S=8.1 involves in the larger area coverage and higher seismic magnitude. This provides an evidence for recognizing precursor and forecasting of very large earthquake. Finally, we review the rough prediction of the great earthquake and discuss some problems related to the prediction of great earthquakes.