岷县漳县6.6级地震发震构造与区域地形地貌特征关系讨论

为了清晰认识岷县漳县6.6级地震的发震构造环境和区域地貌特征,本文利用DEM（数字高程模型）数据分析了甘东南地区的地形地貌基本特征,结合区域活动断裂分布及其运动学特征讨论了岷县漳县6.6级地震所处在的青藏高原东北缘的区域构造环境和地壳运动学特征,研究了甘肃东南部的基本构造环境、发震断裂的断裂活动性及孕震过程等基本发震条件.主要利用地形剖面方法分析了通过地震震源区的地貌特征,反映出区域地形地貌特征与发震构造的关系,从地貌学角度探讨了区域中上地壳变形特征及孕震过程.最后讨论了区域发震构造、地球动力学背景,通过地形剖面及区域地貌分析了岷县漳县6.6级地震发震构造特点,认为此次地震可能与汶川地震的同震及震后变形过程相关.     

甘肃岷县漳县6.6级地震的前瞻性预测验证及震后趋势分析

基于作者提出的孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法,作者于2013年7月21日对海原地震区未来震情进行了分析,并给出了该地震区较大地震事件的震级、震中经纬度、震源深度以及临界Benioff应变值四要素预测结果.将其前瞻性强震四要素预测结果与2013年7月22日甘肃岷县漳县6.6级地震参数进行比较,结果表明该前瞻性预测是一次较为成功的强震预测案例,2000年景泰Ms5.9级震群事件是2013年甘肃岷县漳县6.6级地震的直接导火索.     

岷县漳县6.6级地震前天水花牛水氡异常可靠性研究

2013年岷县漳县6.6级地震前甘肃天水花牛的水氡出现了与汶川8.0级地震极为相似的异常变化并在震前已被重点跟踪.为了对花牛水氡2013年出现的异常与岷县漳县地震的关系给出合理的判断,本文分析了花牛水氡正常的趋势背景和年变化形态,给出了正常背景和异常变化的判别指标;分析了花牛水氡的主要影响因素,认为气温是花牛水氡出现年变的主要因素,日降雨量达到一定量级才能引起水氡的短暂变化;着重从水氡测值的可靠性、影响因素的不一致性、多学科前兆变化的协调性、异常的重现性、异常与岷县地震的时空相关性等方面对2013年4月以来的异常进行了详细的分析和论证.研究结果可以判定,2013年4月以来天水花牛水氡出现的异常作为岷县漳县6.6级地震的异常是可信并可靠的.     

岷县漳县6.6级地震前区域地壳运动变形背景与断层形变异常特征

利用甘肃岷县漳县6.6级地震区所在的青藏块体东北缘地区的区域水准、GPS、流动重力和跨断层短测线等地形变监测资料,结合地质构造、动力环境和已往的研究结果,分析了不同类型资料反映的震前区域性地壳变形背景、断层形变异常特征和可能的机理.结果认为：（1）岷县漳县6.6级地震前西秦岭、六盘山等构造区不同程度地存在着GPS水平挤压闭锁高应变积累、垂直隆升异常高梯度带和重力升、降差异剧烈变化等中长期背景;（2）震前到震时发震断裂附近及其外围相关构造区域断层形变异常在空间和时间上的起伏波动变化显著,尤其是汶川地震以来的波动变化在一定程度上反映了与本区构造比邻的龙门山断裂带剧烈右旋错动对本区的影响,与本次岷县6.6级地震过程有关;（3）本区有地形变监测资料积累以来缺乏6级以上震例,虽然存在不同程度的中长期形变背景异常,但何时进入短期-短临阶段确实很难把握,需要不断积累总结和探索提高.     

2013年岷县漳县6.6级地震前地震b值异常特征研究

本文利用1990年以来的甘肃测震台网资料,计算获得2013年岷县漳县6.6级地震前邻区地震ｂ值和Δｂ值的空间图像。结果表明,该6.6级地震发生在甘东南地区显著低ｂ值异常区域的边缘,且震前邻区地震Δｂ值异常显著。从岷县漳县6.6级地震与低ｂ值空间分布关系来看,该地震的发生并未降低该区域的强震危险性。     

2013年岷县漳县6.6级地震前地震b值异常特征研究

本文利用1990年以来的甘肃测震台网资料, 计算获得2013年岷县漳县6.6级地震前邻区地震b值和Δb值的空间图像。 结果表明, 该6.6级地震发生在甘东南地区显著低b值异常区域的边缘, 且震前邻区地震Δb值异常显著。 从岷县漳县6.6级地震与低b值空间分布关系来看, 该地震的发生并未降低该区域的强震危险性。     

青藏块体东北缘断层形变综合指标异常与岷县漳县6.6级等强震关系

采用截至2013年底青藏块体东北缘的跨断层短水准流动观测资料,基于灰色关联度计算,提炼了祁连山—海原—六盘山、西秦岭主要构造断裂及分段的正逆断垂向活动综合指标,对强震尤其是2013年甘肃岷县漳县6.6级震前中短期异常,及与周边大震孕育—发生或影响的可能关系进行了研究。结果表明:(1)6级左右地震前相关构造及其附近中短期异常明显;综合指标对与周边8级特大地震孕育—发生可能存在一定关联、大尺度区域构造应力场的变化也有一定程度反映。(2)2013年甘肃岷县漳县6.6级震前西秦岭构造北—西部至六盘山断裂综合指标异常显著且集中,发震的西秦岭构造短期变化幅度较大。     

2013年甘肃岷县漳县MS6.6地震跨断层形变异常研究

通过对2013甘肃岷县漳县交界发生MS6.6强震的发震构造区在地震前后跨断层形变研究发现:四店、麻界滩和毛羽沟场在震前出现形变异常,3个场地临震单期形变是往期平均值的2～7倍;3个场地震前形变异常持续时间不超过4个月,震后4个月除毛羽沟场地外其余场地基本恢复到往期平均水平;四店场地临震形变△V(5.5 mm)约是麻界滩和毛羽沟的2倍,产生这种形变差异的原因可能是由于岷县地震主要动力来源是西秦岭北缘断裂的活动产生,因此主断裂上的形变异常大于分支断裂;临潭—宕昌断裂具有差异性活动特征,断裂中东段活动性强于西段,岷县漳县地震的复发周期约为(220±40)a,震级为6～6.6级.     

跨断层“点-线-面”研究方法及在震例分析中的应用

基于青藏高原东北缘地区跨断层短水准资料, 采用形变异常强度、 断层合成速率和断层形变趋势累积等多种研究方法, 利用“点-线-面”相结合的研究思路, 全面分析了2013年岷县漳县M_S6.6地震前的应变背景、 断层活动和短期形变特征。 结果显示: ① 该地震处于垂直形变累积率的高值区, 应变积累程度较高; ② 断裂带之间存在显著的运动差异, 发震断裂震前中短期运动速率显著增强, 并造成区域运动的不均衡, 西秦岭局部地区应变积累增加; ③ 随着强震的逼近, 震前显著异常场地分布明显向近震区迁移和集中, 且异常强度也随之增大。 以上结果对强震发生危险地点和发生时间有短期指示意义, 因此, “点-线-面”相结合的研究方法有利于认识地震前兆信息, 对地震孕育背景判定及地震危险性分析具有重要意义。     

临潭-宕昌断裂新活动特征与岷县漳县M_s6.6地震关系研究

2013年7月22日7时45分,在甘肃省定西市岷县和漳县交界（34.5°N,104.2°E）发生了一次MS6.6地震,震源深度20 km.截至7月29日8时,甘肃岷县、漳县MS6.6地震共记录到余震1 034次,其中3.0级以上余震9次,包括5.0～5.9级1次,4.0～4.9级1次,3.0～3.9级7次.其中最大余震为发生在7月22日9时12分的MS5.6地震.地震造成95人死亡,1 366人受伤.震区地处青藏高原与西秦岭陇南山地接壤区,黄土覆盖较厚,地形起伏较大,山坡陡峭,沟壑纵横,地震引发了黄土滑坡、崩塌和塌陷等次生灾害.另外,震区经济发展较为落后,房屋结构差,土木结构房屋所占比例较高,抗震性能差,是这破坏较重的主要原因.受灾范围涉及定西市、白银市、天水市、陇南市、甘南藏族自治州和临夏回族自治州等6个市（州）13个县,面积约1万多km2.甘肃天水、兰州、陇南、白银,陕西的宝鸡、汉中、咸阳、西安及四川成都、绵阳等地都有震感.地震发生后,中国地震局迅速组织地震现场考察队赶赴灾区,进行震情监测、烈度评定、震害损失评估和科学考察等工作,并于7月24日14时发布了甘肃岷县漳县6.6级地震烈度图.本次地震宏观震中位于岷县梅川镇永光、永星村和禾驮乡的拉路村一带,极震区烈度为Ⅷ度.烈度长轴走向为北西向,与区域构造线相一致.本文归纳总结了岷县、漳县MS6.6地震的基本参数、烈度分布、震害特征和发震构造背景等基本特征.本次地震发生在青藏高原东缘的甘东南地区,该区是南北地震带与昆仑山—秦岭断裂带等活动构造交汇部分部位,也是北西西向的东昆仑断裂与西秦岭北缘断裂之间的构造转换区.地震发生在靠近临潭—宕昌断裂一侧.通过野外地质调查,发现通过极震区有一条断层,即禾驮乡断层为活动断层,为晚更新世活动断层.包括滑坡、地裂缝、地震陷坑和喷沙冒水等地表破坏现象沿断层成带状分布.在震源机制解方面,且震源机制解也与该断层相吻合.中国地震局地球物理研究所给出节面Ⅱ走向为320°,与禾驮乡断层相一致.中国地震局地质研究所给出的是301.3°,也基本与其吻合.两个单位所给出的滑动面倾向为51°和57.3°,皆为向北东倾,与禾驮乡断层倾向也相一致.另外发现安家山滑坡长约310m,宽约30 ～ 35 m,沿断层谷地呈长舌形向北西做水平滑动,滑动面上擦痕侧俯角为12°～23°,主滑动面走向与断层走向相一致.说明禾驮乡断层为此次地震的发震断层,该断层属于区域上临潭—宕昌断裂的次级断层,该断裂历史上在本区内曾发生过3次6级以上强震,近期又发生过2003年11月13日岷县5.2级地震和2004年9月7日岷县—卓尼5.0级地震.此次地震是临潭—宕昌断裂进一步活动的结果.     

近年来华北南部地区地震活动增强的力学背景分析

依据青藏高原东北缘与秦岭大地构造格局相关联的地质构造背景,青藏高原物质东流和“稳定”块体的阻挡是华北南部地区构造活动的主要动力来源之一的基本认识,分析了青藏高原东北缘4次8级地震前华北南部地区地震活动的基本特征。8级地震震中区附近地震活动异常变化不明显,但华北南部地区地震异常活跃,其异常活跃过程与青藏高原东北缘强震的孕育与发生存在明显的相关性．具有一定的异地震情指示意义。     

2013年甘肃岷县漳县M_s6.6地震前地壳形变特征研究

基于2013年岷县漳县M6.6地震震源区及其邻区1999年以来的GPS观测资料,通过应变率动态特征分析、多期次GPS剖面分析和基线变形速率的分析讨论了地震的震前变形特征.GPS速度场和块体应变率表明,汶川地震的发生导致了柴达木地块运动与变形状态发生明显调整,但由于西秦岭北缘等深大断裂的存在,岷-秦地块对其响应不明显;GPS连续应变率显示,在汶川地震引起的区域地壳变形调整过程中岷县漳县地震震源区附近的应变积累速率有减缓的迹象;GPS剖面显示,平行于岷县漳县主破裂带的运动分量对汶川地震响应显著,汶川震后表现为剪切变形速率的增强,而垂直于主破裂带的运动分量则对汶川地震响应不明显;震中周边GPS基线变形速率表明,基线伸缩变化率总体呈现NW向拉张、NE向压缩状态,且拉张量明显小于压缩量.上述地壳变形动态特征表明西秦岭北缘断裂及其附近地区的应变积累水平和断层闭锁程度可能处于较高水平,在岷县漳县地震前该区表现出局部“硬化”迹象.     

基于地震学资料探讨2013年岷县漳县6.6级地震发震构造

应用速度和Q值成像方法以及小震精定位方法获得了2013年岷县漳县6.6级地震震源区的深部结构和余震序列的空间分布图像。结果表明:发震断层为一隐伏断裂,走向NW,倾向SW,逆冲兼左旋走滑,在地表距临潭-宕昌断裂岷县段约20km,在深部可能与临潭-宕昌断裂交汇在一起,向南组成一条NW向的断裂带。2003年11月13日岷县MS5.2、2004年9月7日岷县-卓尼MS5.0和本次MS6.6地震的发震断层可能属同一发震断层,位于漳县南部块体的西南边缘;该块体为次级块体(三角形),近几年来块体西南边界强震活跃,其它两边平静。     

2013年甘肃岷县漳县6.6级地震前后重力场动态变化

利用青藏高原东北缘2011-2013年期间的流动重力观测资料,系统分析了区域重力场动态变化及其与2013年7月22 H岷县漳县6.6级地震发生的关系.结果表明:1)测区内重力场异常变化与主要断裂带在空间上关系密切,反映沿主要断裂带(段)在2011-2013年期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形.2)岷县漳县6.6级地震前,测区内先出现了较大空间范围的区域性重力异常,后在震源区附近产生了局部重力异常及重力变化高梯度带,其中,甘肃临夏与岷县一带重力差异变化达150×10 8ms-2以上;这些可能反映岷县漳县地震前,区域及震源区附近均产生与该地震孕育、发生有关的构造运动或应力增强作用.3)重力场1a尺度动态变化图像和差分动态演化图像均反映岷县漳县6.6级地震孕育过程的最后2a出现较显著的流动重力异常变化,地震发生在NE向重力变化高梯度带上、重力变化零值线附近和等值线的拐弯部位.4)基于流动重力异常变化在岷县漳县6.6级地震前做过一定程度的中期预测,尤其是地点判定.     

三性法及静中动方法对甘肃岷县漳县M_S6.6地震的趋势性前兆显现的回顾研究

针对2013年7月22日甘肃岷县漳县Ms6.6地震,本文用三性法、静中动两种方法,对其前兆显现、震前预测过程进行了回顾和分析.回顾表明,在2012年时,对甘肃东南部历史上8级、7级以及6级三个震级档的地震进行三性法分析后,预测在2013-2014年时间段内,天水地区可能有6级地震发生.圈定的地点是在天水为中心150 km的范围内.另外,注意到1987年1月8日迭部5.8级地震与“静中动地震”指标所要求与定义的震级和年份相近,因而以此地震作为“准静中动”地震判断地区,与该区域三性法所做的时间预测相配合,预测在1987年1月8日迭部5.8级地震周围大约150 km的范围之内,将也会在2012年以及2013、2014年发生一个6至7级的地震.而实际发生的岷县漳县地震震中距离天水123.8 km,距离迭部112.1 km,即该地震发生在预测的范围内.由于地震预测的复杂性,当用三性法以及静中动指标对全国和甘肃省的地震情况分析后表明,在别的地区还有更为显著的发震指标显现,出于危险区不能划得太多的限制,因而把针对甘肃东南部的预测列为第二个发震可能性的方案之中,遂在2012年只得出研究性的预测结果,没有提出预测意见.甘肃岷县漳县的Ms6.6地震实际发生验证,甘肃省首发的强震不是在一个最有可能的静中动指标所指明的地点之中,却在一个“准静中动地震”的地点发生.但该地震对三性法的震后验证表明,其方法还是有前兆性指标显示的.该次地震的发生,表明“准静中动指标”也是值得重视的预测指标.研究表明,三性法相比较常用的中期尺度的预测方法,它能在存在强震背景的情况下,在趋势上指出一个特定的时间段,这是其独特的地方,与多种方法结合后,将会进一步提高强震预测的效能.     

2013年7月22日岷县漳县6.6级地震前地震相关长度增长现象

利用单健群分析方法研究了2013年7月22日岷县漳县6.6级地震前地震空间相关长度增长现象。结果表明,从2011年下半年开始主震周围区域地震空间相关长度明显增长。利用这种特征对可能的大震危险区进行网格式搜索,至少可以对未来强震发生的地点进行初步预测。     

甘肃定西6.6级地震前昔阳地震台SSQ-2I水平摆异常特征

2013年7月22日甘肃岷县、漳县6.6级地震前,昔阳台SSQ-2I数字化石英水平摆倾斜仪于7月9日出现趋势性变化,通过对震前数据异常变化的特征进行异常判定,并利用前兆矢量图、多台资料对比分析、辅助测项对比分析、与后续发生的甘肃岷县、漳县4.0级地震震情数据变化对比分析等相关研究工作后认为本次昔阳台水平摆在甘肃定西6.6级地震前的数据异常变化与地震有一定的对应关系。     

2013年7月22日岷县漳县6.6级地震震源机制解

利用甘肃"十五"数字地震台网的波形资料,采用CAP方法反演了2013年7月22日岷县漳县6.6级地震的震源机制解。结果显示:本次地震的震源性质为逆冲兼走滑型,矩震级MW6.1,震源矩心深度为7km。最佳双力偶节面Ⅱ走向304°,倾角64°,滑动角44°,其走向与附近的临潭-宕昌断裂的走向一致;倾角和滑动角,表现为左旋走滑的特性与临潭-宕昌断裂的性质相符合,判定该节面代表了主震的发震断层面。分析认为岷县漳县6.6级地震的发生与该断裂的活动密切相关。     

地貌参数指示的临潭-宕昌断裂带最新构造隆升差异与地震活动

2013年7月22日,甘肃岷县漳县MS6.6地震发生在青藏高原东北缘的临潭-宕昌断裂带上。为了研究该断裂的最新构造隆升的差异性,基于ASTER GDEM数字高程模型数据提取了流域盆地及水系,并以此为基础,计算了面积高程积分及河道坡度指数。2个地貌参数的分析结果表明,临潭-宕昌断裂不同部位的最新隆升呈现不均匀性。其中,断裂的最新逆冲活动在临潭以西及以岷县附近明显强于其他各段。上述地貌参数所指示的断裂抬升强度还与历史及现今地震发震位置较好地匹配,体现了定量化地貌分析对断裂活动强弱的指示作用。临潭-宕昌断裂受区域NE-SW向挤压构造应力作用影响,其活动的差异可能与晚第四纪以来巴颜喀拉块体NE向扩展背景下的局部应力集中有关。     

青藏高原北部地区强震活动特征与地震大形势

本文研究了青藏高原北部地区强震活动的特征,结果是:地震活跃期为230—250年,平静期为130—150年;喜马拉雅南缘、青藏高原南部地区强震与本区强震明显相关,喜马拉雅南缘与缅甸北部地区发生强震后本区发震的概率分别为87.5%和66.7%;本区7级地震分带交替发生,最先发生的两个6级地震对预测未来7级地震发震地点有一定意义;中强震在8级地震前不活跃,而在7级地震前比较活跃,且青海北部与西部发生6级地震后,甘肃东南部或甘青川交界有5级地震活动。据此判断本区未来10年内存在发生7级强震的危险。