芦山地震同震和震后地表形变及重力变化的理论模拟

为了研究芦山地震的孕震过程和震源区的长期构造过程以及解释实测的震后形变和重力资料, 采用分层介质模型, 利用数值模拟的方法, 考虑区域流变系数, 计算了地震引起的地表同震、震后的形变和重力变化以及区域内部分GPS与重力连续观测台站的震后形变和重力变化的时间序列.结果表明: 芦山地震的地表同震形变显示出发震断层明显的逆冲特性; 粘弹性松弛效应引起的震后地表形变和重力变化比同震形变和重力变化的范围明显扩大, 但随着粘滞系数的增加, 变化量明显减小; 观测台站的震后变化时变曲线显示震后形变和重力变化在震后50 a间变化显著, 100 a后基本平缓, 趋于稳定; 模拟计算的GPS台站中除了MEIG台和MYAN台以外, 其余台站的震后观测必须考虑粘弹性松弛的影响.      

基于分裂节点法的地震同震和震后形变数值模拟及其在汶川大地震中的应用

大地震导致的同震及震后效应,对于分析不同地震之间的相互影响及区域地震危险性等有着重要的作用。文中开发了模拟地震同震及震后效应的三维黏弹性有限元程序,通过计算走滑断层震例（概念性模型）引起的同震及震后效应,并与解析/半解析解进行对比,验证了程序的可靠性。同时基于概念性模型,分析了不同介质参数对同震及震后的地表变形的影响。研究表明,地球介质的横向不均匀性对地震同震位移有显著的影响,而中下地壳上地幔的黏度对震后效应起着主要控制作用。最后将该程序应用于青藏高原东缘,计算分析了2008年M_W7.9汶川大地震导致的同震及震后库仑应力变化对2013年M_W6.6芦山地震及2017年M_W6.5九寨沟地震的影响。结果显示,汶川地震导致的库仑应力变化在芦山地震震源附近（0.013 MPa）及九寨沟地震震源附近（0.009 MPa）都为正值,说明汶川地震可能使得两次地震提前发生。      

2008年汶川大地震同震、震后形变和应力及对松坪沟地质灾害的影响

2017年在四川茂县松坪沟发生的新磨滑坡造成了重大人员伤亡.除了分析降雨、工程地质等因素外,前人提出地震对滑坡的形成也起到了重要作用,然而目前还缺乏详细的定量分析.本研究根据龙门山地区地壳结构和GPS观测,结合美国地质调查局USGS反演得出的汶川地震同震破裂模型,利用粘弹性分层半无限空间模型(PSGRN/PSCMP程序)计算了汶川地震引起的同震和震后形变及应力场变化,并详细分析了对松坪沟地区的形变和应力.结果表明汶川地震同震破裂造成松坪沟地区发生了明显地表位移,并且震后的粘弹性松弛效应使得变形在该区持续加强.汶川地震同震破裂在松坪沟地区造成的东向位移为26.8～42.3 cm,北向位移为7.4～8.0 cm,该区处于垂向位移上升和下降的过渡地带,变化量为–0.1～1.7 cm;震后9年在同震的基础上东向位移继续增加约2.5 cm,北向位移增加约7.4～8.0 cm,松坪沟的北西段处于垂向位移持续上升区,而南东段处于垂向位移下降区,震后形变造成平均地形梯度增大,有利于滑坡灾害的发生.鉴于松坪沟断裂性质的不确定,汶川地震同震和震后引起的库仑应力改变对其活动性会产生不同的影响.     

汶川5．12地震引起的库仑应力变化及其对周边地震活动的影响

汶川"5.12"8.0级特大地震,造成重大人员伤亡和财产损失。地震对周围地区断层活动性的影响和余震发展方向是人们关心的一个问题。根据汶川地震同震静态位移我们计算了周围地区一些断层的库仑应力变化,并据此评价了震后周围地区断层和地震的活动性。计算结果表明,龙门山断裂带东北段,包括北川、青川、宁强等地,为库仑应力增强区,有利于地震的发生。较大的余震分布与库仑应力增强区有较好的对应关系。鲜水河断裂带主要为库仑应力下降区,只有一小段为增高区,鲜水河断裂带总体上不利于地震活动。成都地区的西北部库仑应力增强,东南部应力下降。库仑应力变化的研究对大震后地震趋势的分析有重要意义。     

日本MW9.0级地震同震位移场和应力场的有限元模拟

根据同震位移GPS观测数据, 利用有限元法反演了2011年3月11日本MW9.0级地震的断层滑移模式。在此基础上, 计算了日本MW9.0级地震引起的同震位移场和应力场, 给出了位移和应力的分布, 分析了他们的变化规律并与实测结果进行了对比。计算结果表明: 日本MW9.0级地震的静态断层滑移量最大可达25 m。地震引起断层上盘向东位移, 最大位移在震中附近, 可达24.25 m, 日本东北地区向东位移最大可达6 m。震后地表隆起, 隆起幅度可达5.6 m, 隆起的最高点也在震中附近。日本东北地区东海岸附近有一下沉带, 下沉量可达0.8 m。同震地表位移的计算值与GPS测量结果基本一致。地震引起应力变化, 导致震后应力下降。应力变化是不均匀的, 在震中附近约为9.9 MPa, 在深处可达32 MPa, 在日本东北地区地表应力变化小于4.4 MPa。地震引起的应力变化主要是水平应力, 垂直应力基本不变。     

GPS观测的2001年昆仑山口西MS8.1级地震地壳变形

2001年11月14日17时26分,在昆仑山口西青海和新疆交界处发生了M_S8.1级强烈地震。震后利用 GPS开展了相对密集的地壳形变观测。计算获得的同震位移表明,地震地壳形变影响范围大致为88°～97°E, 32°～38°N,断层运动具有明显的左旋兼挤压的特点。在昆仑山口附近GPS观测获得的地表破裂两侧的相对左旋 位移量约为2.6m,与地表野外调查获得的该处的地震破裂位移值符合的很好。断裂南侧垂直断裂走向同震位移 量逐渐衰减,位移方向相对稳定。而断裂北侧,同震位移主要集中分布在柴达木盆地南缘,位移方向变化较大,盆 地内部位移量迅速衰减,表明东昆仑断裂北侧柴达木盆地地壳介质性质与其南侧高原腹地有明显不同。GPS观测 得到的震后断层蠕动结果表明,最初两周内断层蠕动位移量就占了观测期(近1年时间)总位移量的47%还要多, 其后半年多的时间内断层蠕动位移量不到观测期总位移量的40%,而余下的近5个月时间断层蠕动位移量只占观 测期总位移量的13%。断层蠕动速率在最初两周内超过130cm/a,到2002年3月11日迅速下降到26cm/a,其后 则逐渐呈线性衰减。区域GPS观测的初步结果同时表明,尽管地震破裂附近断层两侧有较大的相对位移,但东部 甘青川一带相关断层上相对运动不明显,可能说明这一区域仍处在     

基于高分辨率卫星影像估算汶川地震同震水平缩短量:以白沙河段为例

2008年汶川地震(Mw7.9)造成了严重的人员伤亡和重大经济损失。震后现场调查获得大量的垂直和走滑同震位移数据,但缺乏同震水平缩短量数据,直接影响了对汶川地震的同震形变特征的研究。文中尝试从一个新的角度,通过地震前、后QuickBird卫星影像对比,同时结合野外实地测量来分析汶川地震地表破裂带同震水平缩短量。白沙河破裂段位于中央主破裂带的西南端,距震中区映秀镇最近仅有15 km。在该破裂段的两侧各有一条乡间公路,相距300～900 m,我们通过对比地震前、后QuickBird卫星影像的公路间距变化,对比震后实测公路位置与震前的差异,获得了一系列的同震水平缩短量,其平均值为6.8 m(RMS),最大值和最小值分别为13.2 m和1.1 m,综合误差为2.33 m。该估计值大于沿地表破裂带通过复原变形人工构造物以及变形地层所获得的同震水平缩短量,说明汶川地震在地表造成的水平缩短分布在一个较大的范围内,而破裂带附近所观测到的仅仅是其中的一部分。     

日本MW 9.0级地震对中国华北东北大陆主要活动断裂带的影响及地震危险性初步探讨

根据美国地质调查局USGS发布的有限断层模型,利用线弹性有限元数值模拟方法,反演了2011年3月11日日本MW 9.0级地震在中国华北东北大陆近地表产生的同震水平位移场及同震应力场;在此基础上,计算了日本大地震引起我国华北东北大陆内主要活动构造带的静态库仑破裂应力变化,进而探讨其对华北东北地区地震活动的触发效应。结果表明：(1)日本大地震在华北产生向东的水平位移,由东往西逐渐减小,最大水平位移分布在山东半岛及江苏北部等地,约12 mm;在东北产生SESEE向的水平位移,最大水平位移分布在吉林东北部,约为30 mm;模拟水平位移与GPS观测结果基本相符。(2)日本大地震在我国华北东北大陆近地表产生的同震应力变化主要是水平的,铅直方向应力变化量为0～0.085 kPa,近似为0。两个同震水平主应力中,同震最大水平主应力既有压应力也有张应力,量值为0～0.75 kPa,从东北到华北,其方向逐渐由NE→NNE→近SN转为NNW向;同震最小水平主应力为张应力,量值为0～3.20 kPa,从东北到华北,其方向逐渐从NW→NWW→近EW转为NEE向;总体上,此次日本地震的同震应力效应虽会对华北东北大陆现今构造应力场产生一定的影响,但影响程度很弱,并不会改变区域现代构造应力场分布格局。(3)华北东北大陆内主要活动构造带上的库仑破裂应力变化大部分为正值,但其值均不超过1 kPa;其中,郯庐断裂带中、东北段和密山-敦化断裂带中、东北段库仑破裂应力增加值最大,约为0.5～0.8 kPa;日本大地震对中国华北东北地区地震活动起加速触发作用,但程度有限,即便如此,继续并深入研究其引起中国华北东北大陆主要活动构造带库仑破裂应力变化及地震活动危险性分析,对区域防震减灾工作仍有重要的意义。     

两次于田M_S7.3地震间应力触发作用及2014年于田地震的发生对周缘断层的影响

基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型,讨论2008年于田MS7.3级地震与2014年于田MS7.3级地震之间的关系,并研究2014年于田MS7.3级地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。初步结果表明:1)2008年于田MS7.3级地震在2014年于田MS7.3级地震震中滑动方向上产生的库仑破裂应力变化高于地震触发的阈值0.01 MPa,存在明显的触发作用。在视摩擦系数分别取0.4和0.6时,震源区同震库仑破裂应力变化为0.0167 MPa和0.0170 MPa;而考虑粘弹性松弛作用时产生的库仑应力增加量分别为0.0187 MPa和0.0194 MPa。结合断裂带构造应力年累计速率的结果,2008年于田地震的发生造成2014年于田地震提前21.4~24.9 a;2)在较短的时间尺度内,对于距离相近的两次地震之间,同震产生的应力变化远大于粘弹性松弛效应产生的变化;3)2014年于田MS7.3级地震的发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的加载效应,地震危险性有所增强。其中阿尔金断裂中段库仑应力增加最为明显,最大达2.8×10–3 MPa;玛尼—玉树断裂中段次之,应力增加量最大达5.6×10–4 MPa;东昆仑断裂西段应力增加量最大达4.75×10–4 MPa。而玛尼—玉树断裂西段库仑破裂应力最大卸载量达3.6×10–3 MPa。     

2019年6月17日四川长宁6.0级地震震后应力演化与余震关系

2019年6月17日四川长宁县发生6.0级地震,该次地震余震活动频度高、强度大,其中超过5.0级的强余震就有4次,具有不同于以往6.0级地震的独特特征.余震活动与震后区域应力变化密切相关,为研究它们之间的关系,考虑区域主要活动构造、地表起伏和深部反演结果,建立长宁地区岩石圈三维黏弹性有限元模型.采用数值方法重建基本符合研究区GPS观测和最大水平主压应力方向测量结果的现今构造背景应力场.进而依次模拟了长宁6.0级地震和5.0级以上强余震序列.通过计算库仑破裂应力变化研究了震后应力演化与余震分布,以及主震和5.0级强余震序列之间的关系.研究表明,长宁6.0级地震的发生可能与区域内非构造加载因素有关,余震活动明显受震后区域应力变化的控制.长宁地震后,于滩-长宁背斜在10 km深度应力得到充分释放,库仑破裂应力明显减小;而在3 km深度库仑破裂应力明显增加,应力水平仍然较高.      

2008年汶川大地震孕震、同震及震后变形和应力演化全过程的数值模拟

2008年M_S 8.0级汶川大地震发生在具有复杂的地质构造背景、强烈的地表起伏、不均匀的弹性和黏性结构的龙门山断裂带上。由于震前地震活动性不够强烈且地表构造变形较小,龙门山断裂带的地震危险性在汶川地震之前被低估。从数值模拟的角度,建立黏弹性有限元模型,考虑了初始地形、重力、构造加载、黏弹性松弛等因素对2008年汶川大地震的孕震、同震及震后150年变形全过程的影响,定量研究了映秀-北川断裂带的同震及震后变形,分析了弹性层、黏弹性层的应力积累、释放、调整的特点,模拟得到地表同震和震后位移与大地测量资料较为吻合,对汶川大地震的余震分布进行了力学上的解释,模拟得到震前、同震及震后的应力变化有助于深入分析大地震的动力学成因及其对周围区域的地震危险性影响。      

以精定位背景地震活动与震源机制解研究郯庐断裂带中南段现今活动习性

郯庐断裂带是中国东部板内一条规模最大的强构造变形带与地震活动断裂带,其断裂结构与历史地震活动性具明显的分段活动性。文中通过沿郯庐断裂带中南段的历史地震活动性、精定位背景地震活动性与震源机制解分析,讨论了断裂带的深部几何结构与现今活动习性。现今地震活动在中段主要沿1668年郯城MS 8地震破裂带线性分布,线性条带在泗洪-诸城间延伸约340 km长,为1668年地震长期缓慢衰减的余震序列活动。大震地表破裂遗迹与精定位地震分布都揭示出郯庐断裂带中段的两条全新世活动断裂昌邑-大店断裂与安丘-莒县断裂以右阶斜列的形式共同参与了1668年郯城MS 8地震破裂。精定位震源剖面刻画出两条断裂结构面呈高角度相背而倾,其中昌邑-大店断裂倾向SE,安丘-莒县断裂倾向NW,两条断裂在深部没有合并汇聚。余震活动所代表的1668年地震震源破裂带是郯庐断裂带中现今尚未闭锁的安全段落,对应于高b值段。而未发生破裂的安丘以北段,小震活动不活跃,b值低,现今可能已成为应力积累的闭锁段。震源机制解揭示的断裂应力状态在中段以NE向主压应力为主,表现为右旋走滑活动性质,且存在少量正断分量,南段转为以NEE至近EW向为主,存在少量的逆冲分量。在中段与南段的转折处宿迁-嘉山段,主压应力方向垂直断裂带走向呈NWW向,反映出局部以挤压为主的应力特征,其中泗洪-嘉山段也是历史地震未破裂段,现今小震活动不活跃,因此该段可能更易于应力积累。精定位小震活动在郯庐断裂与北西向断裂相交汇处聚集,反映出北西向断裂的新活动性,以及郯庐断裂带现今的逆冲作用。在断裂带南端,精定位背景地震活动沿与其相交汇的襄樊-广济断裂带东段呈北西向线性分布,表明了该段的现今活动性。     

郯庐断裂带中南段闭锁特征与地震危险性分析

利用华北地区1999～2007、2013～2017两期GPS水平运动速度场数据,采用块体负位错模型,分别反演了郯庐断裂带中南段不同段的断层闭锁程度和滑动亏损速率分布;结合地表应变结果,综合分析了郯庐断裂带前后两期的变形差异特征,并探讨了其与日本3·11地震间的可能关系。研究结果表明:日本地震后,郯庐断裂带中南段郯城以北的段落闭锁程度有所减弱,中南段东部地区主张应变率增强,处于拉张状态;日本大地震的发生对郯庐断裂带中南段的应变积累起到一定的缓解作用。2013～2017最新一期反演结果显示莒县以北断层闭锁程度仍较高,闭锁深度较深,为右旋挤压亏损,是1668年郯城地震的未破裂段;莒县以南到泗洪附近断层闭锁程度较低,无滑动亏损积累;泗洪以南到嘉山段断层闭锁程度较高,是历史地震的未破裂段,同时该地区小震不活跃,易于应力积累,地震危险性值得关注。     

地壳脆塑性转化带非稳态流变与震后松弛变形机制

大陆浅源地震密集分布层称为地震层,该深度处于石英脆塑性转化带,其变形除受温度控制外,地震周期各阶段变形随应变速率和应力发生变化,从间震期的稳态蠕变转化为同震破裂和震后松弛阶段非稳态蠕变。与间震期长期蠕变相关的野外塑性变形和稳态流变实验研究非常多,而与震后松弛相关的地壳深部脆塑性转化和非稳态蠕变研究非常有限,更缺少非稳态流变的本构方程。震后松弛阶段的断层滑动研究和基于GPS观测数据反演地壳形变研究都依赖于非稳态蠕变实验数据及其流变模型。本文介绍了野外断层脆塑性转化带非稳态流变和高温高压非稳态流变实验研究进展,分析震后松弛阶段断层脆塑性转化带的变形特征与变形模式,讨论了非稳态流变与脆塑性转化带强度定量化研究中存在的问题。     

郯庐断裂带周边地震活动图像及未来大震危险性分析

对比1668年郯城8.5级地震前的地震围空区图像和现代华东地区地震围空区图像,发现二者很相似,都是环绕郯庐断裂带周围呈椭圆形,长轴走向近南北,面积约39×10~4km~2。涵盖河北、河南、山东、江苏、安徽、上海、黄海地区。空区范围、形态、面积、形成时间近似。另外,自2010年以来华东地区地震前兆台网出现大范围异常,集中在郯庐断裂带附近。因此,郯庐带南段的大震危险概率可能正在增大,需引起进一步关注。     

Co and postseismic characteristics of Indian sub-continent in response to the 2004 Sumatra earthquake

The M_w 9.3 Sumatra earthquake of December 26, 2004 caused extensive coseismic displacements globally, measurements of which were made essentially using modern geodetic techniques. This earthquake induced considerable perturbation in stress distribution as far as ∼8000 km away from the epicenteral region, which is tending to relax to its normal rates as seen from postseismic transient deformation. The monitoring of crustal displacements from strategically located sites using GPS provides coseismic as well as postseismic deformation that facilitates the understanding of the fault geometry, elastic thickness, postseismic relaxation mechanisms, rheology and earthquake recurrence time interval.We investigated coseismic and postseismic GPS derived displacements in Indian region together with the GPS data collected from Andaman and Sumatra region. It is found that while EW displacements are significantly large in peninsular India, those in the region to the north of Central India Tectonic Zone (CITZ) are relatively small. We could delineate the postseismic transients from position time series and interpreted them in terms of viscoelastic relaxation. It is inferred that the postseismic deformation is characterized by a power-law viscoelastic flow in the mantle. In Indian peninsula region, the timescale parameter of the exponential decay (τ = 250 days) would require an extremely low viscosity for the upper mantle. Relying on the prevailing coseismic and postseismic displacement fields, the present study also reflects upon the contemporary litho-tectonics of the Indian sub-continent.     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987110000356

We have analyzed the July 15,2009,Fiordland earthquake(M_w 7.8),which occurred in the southwestern part of the South Island of New Zealand.This thrust-related earthquake in the southern Fiordland subduction zone is the largest New Zealand earthquake in the past 80 years.We have constrained a rupture model for this earthquake using coseismic offsets derived from the continuous geodetic network(Global Positioning System) of the New Zealand Institute of Geological and Nuclear Sciences (GNS Science).Our anal...     

汶川大地震（MS 8.0）同震变形作用及其与地质灾害的关系

2008年5月12日发生于四川盆地西部龙门山断裂带的汶川大地震（MS 8.0）波及半个亚洲,震撼整个中国。本文通过地震后的实地调查,对发育在龙门山断裂带上的同震地表破裂带的分布、产状、继承性复活与变形特征,以及同震变形与地震地质灾害的关系等进行了初步总结,分析表明这次汶川大地震(MS 8.0)沿北川-映秀逆冲断裂和安县-灌县逆冲断裂同时发生地表破裂,前者产生以高角度逆冲兼右旋走滑为特征的地表破裂带长约275 km,后者产生以缓倾角逆冲作用为特征的地表破裂带长约80 km。汶川大地震的同震地表破裂带分布具有分段性特征,并与地表破坏程度的分带性有着一定的内在联系,详细研究表明,同震地表破裂带的产状直接影响地表破坏程度和地震地质灾害的强度,汶川大地震（MS 8.0）沿呈高角度陡倾的北川-映秀逆冲断裂发育的同震地表变形所产生的地表破坏程度和地震地质灾害的强度比沿缓倾角的安县-灌县逆冲断裂要强。从各种类型的地震断裂来看,具有垂直运动的逆冲型地震断裂所造成的地表破坏程度和地质灾害强度比具水平运动的走滑型地震断裂要强。因此,汶川大地震发生的破裂过程和同震地表变形与地震地质灾害的关系值得深入研究。