断层破裂方式对银川盆地强地面运动的影响

银川盆地是受断层控制的断陷性盆地,边缘和内部发育了多条断裂带,特别是其内部晚更新世-全新世活动的银川隐伏断层可能对银川市的建设规划和抗震设防影响较大.为了研究银川隐伏断层活动对银川盆地强地面运动特征的影响,本文以银川隐伏活动断层作为目标断层,模拟了断层发生Mw6.5特征地震时,在单侧破裂和双侧破裂两种方式下,银川盆地的强地面运动分布特征.分析结果表明在两种破裂方式下,盆地内强地面运动表现出不同形态的地震条带状分布特征和上盘效应;同时受到银川盆地边缘断裂"西陡东缓"构造特征的影响,地表强地震动分布和断层附近观测点的时程也呈现出独特的盆地边界反射作用.在单侧破裂和双侧破裂两种模式下,近场强地面运动集中区总体上呈现北强南弱的现象,银川市及附近的芦花台等地区是强地面运动分布的主要区域.     

板内盆地地震构造分析──以江苏南部为例

板内地震构造的主要控制因素是区域构造应力场和局部的特殊发震构造条件。本文提出江苏南部强地震的主要构造标志是新生代活动盆地，盆地内的隐伏发震断层与区域构造应力场的最大主应力之间的夹角正好有利于剪切破裂的发生。三维有限元数值模拟证明，盆地形成过程中产生的地壳脆弱化，导致构造应力的重新分布和局部集中，盆地内部脆弱体中的隐伏断层是潜在的震源破裂面，盆地边缘积累的弹性应变能则是地震时释放的能量来源。     

基于有限断层动力学模型的逆断层—三维层状沉积盆地地震动模拟

近断层效应使得沉积盆地对地震动放大效应更为复杂。本文针对逆断层发震下三维层状沉积盆地地震反应,基于波动谱元法,采用有限断层动力学模型,模拟断层动力破裂、地壳层地震波传播和层状沉积盆地对地震波散射全过程。在此基础上,对比分析了层状和均质沉积盆地对近断层地震动放大效应的影响,讨论了不同断层倾角下层状沉积盆地地震动加速度特性。结果表明：层状沉积盆地PGA空间分布与均质沉积盆地存在较大差异,由于近断层效应和盆地效应,层状沉积盆地地表局部范围竖向PGA大于水平向PGA;90°断层倾角下层状沉积盆地地表地震动放大范围与60°断层倾角结果明显不同,主要集中在盆地中心区域和断层附近,且幅值远小于60°断层倾角下结果;沿断层走向,盆地内地表地震动加速度峰值对应时刻较盆地外延后。     

基于动力学震源模型的三维沉积盆地直下型断层地震动模拟

沉积盆地与近断层地震共同作用会增加地震破坏的风险水平,尤其是盆地下方直下型断层发震情况。采用动力学震源模型刻画断层破裂发震过程,开展沉积盆地直下型断层谱元法地震动模拟研究,探讨不同断层面初始剪应力和成核区位置下三维沉积盆地地表响应规律。研究结果表明,断层面应力降对盆地地表地震动的影响显著,在断层面强度一定的情况下,随着初始剪应力的增大,即应力降增大,盆地地表峰值响应增大,原因在于应力降的改变影响了断层破裂释放能量,进而引起断层破裂速度改变,最终导致盆地地表响应发生变化;改变断层面成核区位置会对盆地内部地震动分布规律产生影响,当成核区位置从断层中间向断层左侧移动时,盆地左侧地震动逐渐减小,而右侧地震动逐渐增大,最终表现为盆地右侧地震动显著高于盆地左侧,原因在于改变成核区位置后,导致近断层地震动的方向性效应发生变化。     

隐伏活断层探测中的精定位技术——以银川盆地芦花台断裂为例

以银川盆地芦花台断裂为例,探讨隐伏活动断层精定位技术。经浅层地震勘探查明,芦花台断层总体走向NNE,倾向SEE,倾角73°~78°。根据取自钻孔的地层样品沉积年龄测定,又将主断层分为南段和北段。芦花台隐伏断层南段中更新世活动,而北段全新世活动。通过对浅层地震勘探断层上断点上延伸计算,使其与钻探得到的断层上断点埋深相匹配。通过断层的精确定位,得到了芦花台隐伏断层在浅表的几何分布、产状及活动性分段特征的认识。所得成果为石嘴山市城市辖区内的建设提供了重要参考依据。     

断裂性质与滑坡分布的关系——以汶川地震中的大型滑坡为例

越来越多的地震滑坡相对于地震断层的不对称分布震例让人们意识到断层上盘效应的存在。 然而,目前有关断裂运动方式与滑坡空间分布关系的研究还不够充分和深入。在收集大量地震滑坡震例资料并获得其分布规律的基础上,建立了一个简化的断层模型,以地震波在地表与断层面之间反射传播特性为基础,探讨断层倾角改变对地表地震动强度的影响。进而,以汶川地震触发的大型滑坡为例,研究了断层的几何特征和运动方式对诱发滑坡空间分布的影响。结果表明,断层的倾角对滑坡空间分布范围具有控制作用,随着倾角的增加,垂直断层走向的滑坡分布范围逐渐减小;并且,大型滑坡的初始坡面受到断裂运动方向的影响,与断裂运动方向一致的坡面更容易发生滑坡。所获结果不仅有助于提高区域性地震滑坡危险区域的预测精度,而且对认识大型滑坡的滑动机制、主控因素以及可能的滑动规模、滑距等也起到促进作用。通过对滑坡崩塌的认识来辅助提高对地质构造、地震断层等的认识,应是地震诱发滑坡崩塌研究的新的意义所在。     

芦山7.0级地震序列的震源位置与震源机制解特征

基于中国国家和四川区域数字地震台网记录,采用HypoDD方法精确定位了四川芦山M_L2.0级以上地震序列的震源位置,采用CAP方法反演了36次M_L4.0级以上地震的最佳双力偶震源机制解,并利用小震分布和区域应力场拟合了可能存在的发震断层面参数,从而综合分析了芦山地震序列的震源深度、震源机制和震源破裂面特征,探讨可能的发震构造.结果显示,7.0级主震的震源位置为30.30°N、102.97°E,初始破裂深度为15 km左右,震源矩心深度为14 km左右,最佳双力偶震源机制解的两组节面分别为走向209°/倾角46°/滑动角94°和走向23°/倾角44°/滑动角86°,可视为纯逆冲型地震破裂,绝大多数M_L4.0级以上余震的震源机制也表现出与主震类似的逆冲破裂特征.M_L2.0级以上余震序列发生在主震两侧,集中分布的长轴为30 km左右,震源深度主要集中在5～27 km,M_L3.5级以上较大余震则集中分布在9～25 km的深度上,并揭示出发震断层倾向北西的特征.利用小震分布和区域应力场拟合得到发震断层参数为走向207°/倾角50°/滑动角92°,绝大多数余震发生在断层面附近10 km左右的区域.综合地震序列分布特征、主震震源深度和已有破裂过程研究结果,可以推测主震破裂过程自初始点沿断层的两侧扩展破裂,南侧破裂比北侧稍长,滑动量主要集中在初始破裂点附近,可能没有破裂到地表.综合本文研究成果、地震烈度分布和现有的科学考察结果,初步推测发震构造为龙门山山前断裂,也不排除主震震中东侧还存在一条未知的基底断裂发震的可能性.     

汶川8.0级特大地震的断裂特性与强地面运动的关系

2008年汶川8级地震的发震构造是高角度铲形逆冲断层,伴随这种类型地震的远近场强地面运动在中国是第1次被记录到。综合汶川地震发震构造、破裂过程和强地面运动峰值加速度的资料,探讨高角度铲形逆冲断裂作用与强地面运动的关系。结果显示,龙门山断裂带内强地面运动峰值加速度明显大于断裂带外的台站,前者可达后者的2倍多。同时,该地震强地面运动具有很大的垂直分量,近断层垂直分量大于水平分量。结合远场资料,发现龙门山断裂带上盘峰值加速度垂直分量总体上大于下盘,上盘垂直分量的衰减比下盘慢。不考虑远场的高值异常,水平分量似乎也存在上盘效应,但目前无证据表明这些异常应该被剔除。另外,远场地面运动特征显示,相对于反方向,沿同震断层扩展方向(NNE)的峰值加速度水平分量衰减较慢,垂直分量的这种方向效应不明显。考虑到汶川地震破裂浅、断面陡和以垂直形变为主这3个显著的同震构造特性,近场和远场地面运动记录反映出位错类型和台站的实际断层距的控制作用。正因为汶川地震高角度铲形逆冲断裂结构的特殊性,导致其地面运动与普通逆断型地震强地面运动的同震效应在某些分量上相同,其他分量存在差异。     

利用近场强震记录反演2016年日本熊本县地震震源破裂过程

2016年4月15日16时25分（UTC）,日本熊本县发生M_W7.1强烈地震,给当地人员、建筑及经济造成严重灾难和巨大损失.日本地震观测网F-net给出的震源机制解显示此次地震的震源位置为130.7630°E,32.7545°N,深度12.45 km,节面Ⅰ：走向N131°E、倾角53°、滑动角-7°;节面Ⅱ：走向N226°E、倾角84°、滑动角-142°.与此同时,余震的震中分布及其震源机制结果显示主震的震源机制在破裂过程中有可能发生了变化,单一的震源机制不足以充分解释观测数据.本文依据GNSS和InSAR地表形变反演结果为约束,并结合活动构造资料为参考,构建了震源机制变化的有限断层模型,采用水平层状介质模型,利用日本强震观测台网K-NET和KiK-net的近场加速度观测记录,通过多时间窗线性波形反演方法反演了此次地震的震源破裂过程.研究结果显示,这是一次沿Futagawa-Hinagu断层带发生的右旋走滑破裂事件,发震断层分为南北两段,其中北段走向N235°E、倾角60°,南段走向N205°E、倾角72°,断层深度范围和余震深度分布基本一致,断层面上滑动主要集中于断层北段,最大滑动量约7.9 m,整个断层的破裂过程持续约18 s,释放地震矩5.47×10¹⁹ N·m（M_W7.1）.     

复杂场地条件下震源参数对断层附近长周期地震动的影响

基于显式有限元方法和运动学震源模型并利用昆明盆地三维地下构造模型,本文研究了震源参数对断层附近长周期地震动的影响.结果表明,断层的破裂方式、埋藏深度、破裂速度以及断层面上位错的不均匀分布对断层附近长周期地震动有重要影响.不同破裂方式下,破裂的方向性强的区域分布不同,由于破裂的方向性效应和复杂场地条件的共同作用,导致不同破裂方式的断层附近地震动分布差别很大.随着破裂速度的增加,方向性效应更加明显,断层附近的长周期地震动也随之增大;对于浅源地震,随着断层埋深的增加,地震动明显下降.对于埋藏深度很浅的断层,当Asperity靠近断层上沿时,会显著增大其在地表投影附近的长周期地震动.能否合理地估计这些基本震源参数,是预测未来发震断层周围地震动场的关键.     

利用地震折射和反射波资料研究银川盆地浅部结构和隐伏断裂

银川盆地是华北克拉通西部构造活动较为强烈的一个新生代断陷盆地.为了研究银川盆地的地壳浅部结构和活动断裂特征,我们利用2014年在银川盆地完成的深地震反射剖面数据,采用初至波层析成像方法得到了银川盆地高精度的基底P波速度结构和构造形态;考虑到仅根据速度结构剖面还难以确定断裂的准确位置、断层上断点埋深、断层的近地表构造组合样式等特征,研究中还采用浅层地震反射波勘探方法对银川盆地内的隐伏断裂和1739年平罗8.0级地震的地表破裂带浅部结构进行了高分辨率成像.研究结果表明:银川盆地与两侧地块的浅层P波速度结构和沉积盖层厚度差异较大,银川盆地总体呈现出明显的低速结构特征,盆地基底面起伏变化较大,基底最深处位于芦花台断裂和银川断裂之间的银川市下方,其深度约为7000~7200 m;贺兰山隆起区显示为明显的高速特征,地表出露中-古生代基岩地层,缺失新生代地层;鄂尔多斯地块西缘的浅层P波速度明显高于银川盆地,基底埋深相对较浅,推测其新生界地层厚度小于2500 m.浅层地震反射剖面揭示的地层反射界面形态和断裂的浅部构造特征非常清楚,黄河断裂、贺兰山东麓断裂、银川断裂和芦花台断裂不仅是错断盆地基底的断裂,而且还是第四纪以来的隐伏活动断裂,这些断裂的交替活动形成了"堑中堑"的盆地结构,并对银川盆地的形成、盆地内的新生代地层厚度和第四纪沉降中心具有重要的控制作用;在近地表这些断裂表现为由2~3条断层组成的"Y字形"断裂构造,且主断裂的最新活动可追踪至晚更新世末期或全新世,是构造继承性活动的结果.本文的研究结果不仅可为进一步分析银川盆地的基底结构、隐伏断裂特征和活动构造研究等提供新的地震学证据,而且还可为该区城市规划中避让活动断层提供科学依据.     

银川市活断层探测进展概述

本文介绍了对银川市城区两条隐伏断层所做的多层次、多手段综合探测,包括在同一个试验场点进行的三个层次的浅层人工地震勘探、钻孔联合剖面探测和槽探,从深到浅,逐层捕获隐伏目标,直到明确锁定目标断层在试验场点的准确位置、产状和上断点埋深等情况。通过对银川市活断层探测中目标断层的追踪探测,查明了市区银川隐伏断层和芦花台隐伏断层的平面展布,特别是在市区的延伸位置。通过岩芯样品的绝对年龄测定,得到了银川隐伏断层北段晚全新世活动,南段晚更新世活动,芦花台断层晚更新世以来不活动的结论。     

钻探揭示的黄河断裂北段活动性和滑动速率

黄河断裂是银川盆地内展布最长、切割最深的一条深大断裂,也是银川盆地的东边界。由于其北段呈隐伏状,因此,该段的活动性和滑动速率长期未知,影响了对盆地演化和地震危险性的认识。文中选择具有石油地震勘探基础的陶乐镇为研究场点,以人工浅层地震勘探结果为依据,在黄河断裂北段布设了一排钻孔联合剖面,并对标志层进行年代测试,获得了断裂的活动时代和滑动速率。结果表明,黄河断裂北段在晚更新世末期或全新世有过活动,在（28.16±0.12）ka BP 以来的累积位移为0.96m,晚第四纪以来的平均滑动速率为0.04mm/a,该值明显低于南段灵武断层（0.24mm/a）;尽管向下切割了莫霍面,黄河断裂晚第四纪活动强度和发震能力均要低于切割相对浅的贺兰山东麓断裂;黄河断裂可能在新生代之前已经强烈活动并深切莫霍面,新生代以来,银川盆地的构造活动迁移分解到以贺兰山东麓断裂为主的多条断裂之上,地壳双层伸展模型可解释银川盆地现今深浅部构造活动间的联系。     

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...     

2013年7月22日甘肃岷县-漳县M_S6.6地震震源破裂过程

2013年7月22日,在甘肃岷县漳县交界处发生MS6.6地震,地震震中位置靠近临潭—宕昌断裂.本文通过构建有限断层模型,利用国家强震动台网中心提供的12条强地面运动三分量资料,通过波形反演方法来研究这次地震的震源破裂过程.结果显示这次地震是发生在甘东南地区岷县—宕昌断裂带东段附近的一次MW6.1级逆冲兼具左旋走滑破裂事件,最大滑动量约为80cm.发震断层走向及滑动性质与岷县—宕昌断裂吻合,推断本次地震与东昆仑断裂向北的扩展和推挤密切相关,是岷县—宕昌断裂进一步活动的结果.     

MECHANISM OF THE 2016 HUTUBI,XINJIANG, MS6.2 MAINSHOCK AND RELOCATION OF ITS AFTERSHOCK SEQUENCES

A strong earthquake with magnitude M_S6.2 hit Hutubi, Xinjiang at 13:15:03 on December 8th, 2016(Beijing Time). In order to better understand its mechanism, we performed centroid moment tensor inversion using the broadband waveform data recorded at stations from the Xinjiang regional seismic network by employing gCAP method. The best double couple solution of the M_S6.2 mainshock on December 8th, 2016 estimated from local and near-regional waveforms is strike:271°, dip:64ånd rake:90° for nodal plane I, and strike:91°, dip:26ånd rake:90°for nodal plane Ⅱ; the centroid depth is about 21km and the moment magnitude(M_W)is 5.9. ISO, CLVD and DC, the full moment tensor, of the earthquake accounted for 0.049%, 0.156% and 99.795%, respectively. The share of non-double couple component is merely 0.205%. This indicates that the earthquake is of double-couple fault mode, a typical tectonic earthquake featuring a thrust-type earthquake of squeezing property.The double difference(HypoDD)technique provided good opportunities for a comparative study of spatio-temporal properties and evolution of the aftershock sequences, and the earthquake relocation was done using HypoDD method. 486 aftershocks are relocated accurately and 327 events are obtained, whose residual of the RMS is 0.19, and the standard deviations along the direction of longitude, latitude and depth are 0.57km, 0.6km and 1.07km respectively. The result reveals that the aftershocks sequence is mainly distributed along the southern marginal fault of the Junggar Basin, extending about 35km to the NWW direction as a whole; the focal depths are above 20km for most of earthquakes, while the main shock and the biggest aftershock are deeper than others. The depth profile shows a relatively steep dip angle of the seismogenic fault plane, and the aftershocks dipping northward. Based on the spatial and temporal distribution features of the aftershocks, it is considered that the seismogenic fault plane may be the nodal plane I and the dip angle is about 271°. The structure of the Hutubi earthquake area is extremely complicated. The existing geological structure research results show that the combination zone between the northern Tianshan and the Junggar Basin presents typical intracontinental active tectonic features. There are numerous thrust fold structures, which are characterized by anticlines and reverse faults parallel to the mountains formed during the multi-stage Cenozoic period. The structural deformation shows the deformation characteristics of longitudinal zoning, lateral segmentation and vertical stratification. The ground geological survey and the tectonic interpretation of the seismic data show that the recoil faults are developed near the source area of the Hutubi earthquake, and the recoil faults related to the anticline are all blind thrust faults. The deep reflection seismic profile shows that there are several listric reverse faults dipping southward near the study area, corresponding to the active hidden reverse faults; At the leading edge of the nappe, there are complex fault and fold structures, which, in this area, are the compressional triangular zone, tilted structure and northward bedding backthrust formation. Integrating with geological survey and seismic deep soundings, the seismogenic fault of the M_S6.2 earthquake is classified as a typical blind reverse fault with the opposite direction close to the southern marginal fault of the Junggar Basin, which is caused by the fact that the main fault is reversed by a strong push to the front during the process of thrust slip. Moreover, the Manas earthquake in 1906 also occurred near the southern marginal fault in Junggar, and the seismogenic mechanism was a blind fault. This suggests that there are some hidden thrust fault systems in the piedmont area of the northern Tianshan Mountains. These faults are controlled by active faults in the deep and contain multiple sets of active faults.     

利用活断层探测资料构建银川探测区地下三维结构模型

在收集与整理前人资料的基础上,“银川市活断层探测与地震危险性评价”项目对银川隐伏断层、芦花台隐伏断层等断层开展了多学科的联合探测。文中对如何以银川市活断层探测成果资料构建银川活断层探测区地下三维构造模型的方法进行了探索,总结出的步骤是:收集活断层地震探测资料并进行数据预处理;在地震解释软件中进行断层及层位的解释,绘制层面构造图并输出断层及层位数据,也可在该软件中进一步完成三维可视化建模;在三维建模软件GOCAD中加载基础数据、层面及断层数据,进行断层面及层面修正构建与展示三维模型。鉴于地震探测资料的不规范会增加地震数据解释工作的难度并影响到解释精度,建议:规范原始探测数据的归档要求,在每条活断层的探测区上增加1条联络测线,在可能的情况下采用石油单位的区域时深转换关系,提高地震剖面的解释精度     

银川断陷盆地地壳结构与构造的地震学证据

通过跨银川断陷盆地,完成了一条长68.9 km的高分辨深地震反射探测剖面,首次获得了银川盆地地壳精细结构、地堑型断陷盆地深部断裂系（黄河断裂、银川断裂、贺兰山东麓断裂）特征及深浅构造关系.结果表明：银川断陷盆地上地壳为双程走时8 s（深度约20 km）反射面以上的区域,上地壳上部地层层位丰富,地层分段连续性较好,上地壳下部地层分层特征不明显,地质构造简单;下地壳(8～13 s)反射能量较弱,反射同相轴不明显;下地壳下部壳幔过渡带（13 s附近）由一组能量较强、持续时间较长（1.5 s）的反射波组组成,厚度约4.5 km.芦花台断裂、银川断裂分别于12～12.5 km、18～19 km深处交汇于贺兰山东麓断裂,贺兰山东麓断裂于28～29 km深处交汇于黄河断裂,黄河断裂为错断Moho面的深大断裂,银川地堑为以黄河断裂为主,其他断裂为辅组合而成的负花状构造.根据贺兰山东麓断裂和银川断裂的相互关系,认为贺兰山东麓断裂对1739年平罗—银川8级地震起主要控制作用.     

Comprehensive Multi-Level Exploration of Buried Active Faults： an Example of the Yinchuan Buried Active Fault

The paper introduces the steps and methods of multi-approach,multi-level exploration of buried faults in thick Quaternary sediment regions by taking the test exploration of the Yinchuan active fault as example.Based on the comprehensive analyses of previous data,we choose the Xinqushao Village of Xingqing District of Yinchuan City as the test site for the comprehensive exploration.Firstly,we adopted shallow seismic investigation with group intervals of 10m,5m and 1m to gradually trace layer by layer the master fault of the Yinchuan buried fault from a deep depth to a shallow depth where drilling could be used.Then,with composite geological profile drilling,we determined the precise location and dip angle of the fault.The drilling show the buried depth of the upper offset point is 8.3m.Finally,large-scale trenching revealed that the actual buried depth of the upper offset point of the fault is 1.5m from the ground surface and there are paleoearthquake events of 5 stages.Combined with the preliminary result of corresponding sample age,we conclude the Yinchuan buried fault is a mid to late Holocene active fault.