GNSS约束的2022年泸定M6.8地震滑动分布及同震应力变化

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态水平向同震位移.结果显示：GNSS同震形变场空间分布呈现明显的左旋走滑特征,观测到的最大水平向同震位移达23 cm,震中距50 km范围内同震位移量普遍大于1 cm.基于GNSS观测资料反演得到的同震滑动分布显示泸定地震地表破裂主要集中在磨西至田湾之间,主破裂深度2～8 km,最大滑动量～1.96 m,地震矩9.25×10¹⁸N·m,对应矩震级M_W6.6.静态库仑应力结果显示本次地震增强了震源破裂区周边活动断层的库仑应力,并触发了大量余震,余震主要发生在库仑应力增强区域.结合震间闭锁分布、历史地震及库仑应力变化,我们认为未来需要密切关注与磨西断裂交接的安宁河、大凉山断裂以及康定—磨西段的地震危险性.     

GPS测定的2020年阿拉斯加MW7.8地震震时地表动态变形及永久同震形变场

以UNAVCO公布的阿拉斯加地区GPS 1 Hz和30 s采样观测数据为基础,采用双差定位方法分别对两种采样率的数据进行处理分析,获得2020年7月22日阿拉斯加M_W7.8地震震时地表动态变形及同震三维形变场。结果显示,震中270 km范围内高频GPS震时波形明显,最大振幅达600 mm。根据各个GPS站的动态形变波形振幅及响应时间认为,其振幅和响应时间受地震的破裂传播方向和场地效应影响较大。静态同震位移矢量指向震中,同震位移大小基本符合随震中距离增大而减小的特征,除站点AC13外,其中距离震中最近站点的最大水平位移达26.7 cm。GPS测定的同震形变表明,2020年阿拉斯加地震是发生在阿拉斯加阿留申俯冲大断裂的一次逆冲型地震。     

InSAR数据约束的2021年5月21日云南漾濞MS6.4地震发震构造研究

运用Sentinel-1A卫星数据和D-InSAR技术,获取2021-05-21云南漾濞M_S6.4地震的同震形变场。结果显示,漾濞地震同震形变场长轴近NW展布升降轨形变场符号相反,视线向最大沉降量和抬升量为0.1 m。InSAR同震形变场反演的滑动分布主要集中在沿走向2～12 km,倾向1～9 km的范围内,最大滑动量0.35 m,发震断层长9.8 km、宽4 km,滑动量主要集中在地下3～6 km范围内,滑动角-146.7°。同震位移场及滑动分布模型反映本次地震为发震断层的右旋走滑事件,地震破裂未达到地表。断层模型反演结果显示,矩震级为M_W6.1,发震断层以北西走向右旋走滑运动为主,初步认为本次M_W6.1地震发震断裂可能是一条NW向的维西—乔后断裂西侧的隐伏次生断裂。     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震GNSS同震形变场及其断层滑动分布

2022年1月8日在青海省海北州门源县发生M_S6.9地震,本次地震是继2016年门源M_S6.4地震后冷龙岭断裂周边发生的又一次强震。确定本次地震的破裂分布对分析该地区震害风险具有重要意义。通过收集震中及周边12个GNSS连续站点和震后加密观测的17个流动站点观测资料,获取了震中100 km范围内29个测站的GNSS静态同震形变场,并以此为约束反演了本次地震同震滑动分布。结果显示,近场GNSS观测到的最大形变量可达1.3 m。反演的最优破裂模型显示该地震主破裂区深度位于0～10 km,滑动破裂出露地表,最大滑动量为4.07 m,地震矩释放能量约1.1×10¹⁹ N·m,对应矩震级M_W6.7。门源地震破裂至地表是造成该地区基础设施破坏的直接原因。     

2014年于田MS7.3级地震近场地表运动和同震位移的初步分析结果

基于2014年于田Ms7.3级地震周边地区的GPS连续观测站数据,得到了此次地震的近场地表运动和同震位移,分析了此次地震的地壳形变特征.结果表明,此次地震引起的地表运动显著,GPS记录到的最大位移振幅远超过最终的同震位移,其中距离震中约60km的XJYT站记录到了西向74.7mm和北向39.9mm的最大位移振幅,同震位移为西向20.0mm和北向9.8mm.2008年于田Ms7.3级地震在一定程度上触发了此次地震.     

GNSS资料解译2022年泸定MW6.6地震

使用泸定M_W6.6地震100 km范围内的10个高频GNSS站点和150 km范围内的36个静态GNSS站点资料解译了本次地震的发震特征.高频GNSS观测结果表明,(1)本次地震总的能量释放时间约为17 s,主要能量释放时间约为11 s;(2)距离起始震中约7.6 km的磨西(MOXI)站点,其东西向震动幅度(约29 cm)略大于南北向(约26 cm),但南北向同震位移(约9.31 cm)却明显大于东西向(约1.80 cm).MOXI站高程方向似乎在瞬间发生了下沉错动;(3)根据地震起始时间与GNSS地震动峰值到达时间推测,地震动峰值能量向南北两侧传播的速度基本相当;(4)高频GNSS资料反演得到的本次地震的矩心深度(2 km)明显浅于GCMT结果(18.4 km).使用36个静态GNSS站点资料进一步反演了矩心深度和断层滑动模型.结果表明,近场GNSS资料约束的本次地震的矩心深度较浅(不超过6 km)、断层面倾角较陡(86°或者更大),且产生了明显的地表破裂.     

中国大陆GPS连续观测站测得的日本9.0级地震同震位移与震前变化

利用中国大陆GPS连续观测站资料, 获取了2011年3月11日日本9.0级地震造成的连续站同震位移。 计算结果表明, 位于我国东部尤其是东北地区的台站在水平方向都有明显的同震位移, 且离震中越近同震位移量越大, 其中绥阳站的水平同震位移量最大, 达到33 mm。 通过对时间序列分析发现, 有明显同震位移的连续站, 震前水平方向的运动速度都有放缓的趋势, 可能是一种形变前兆现象。 这些GPS观测到的同震位移及震前运动速度异常, 对于进一步研究前兆地壳运动、 地震动力学特征以及精化中国大陆地壳运动速度场都有重要意义。     

2022年泸定6.8级地震GNSS同震形变场及其约束反演的破裂滑动分布

2022年9月5日四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,地震发生在川滇菱形块体东边界鲜水河断裂磨西段西侧附近.本文基于震中350 km范围内中国大陆构造环境网络和中国地震科学实验场118个GNSS连续站数据,观测获得了精细的同震形变场,结果显示：同震形变跨发震断层呈空间对称分布,表明本次地震具有显著的左旋走滑特征;记录到的最大同震形变发生在震中距40 km的SYD5(石棉安顺场)站,东西向和南北向形变量分别达到-22.0±1.2 mm和11.6±0.9 mm,震中距100 km以外测站的水平同震形变均小于5 mm;垂向同震形变不显著.结合走向163°和倾角77°的发震断层模型,本文对发震断层面的同震破裂滑动分布进行了反演,结果显示：同震滑动主要集中在主震东南侧余震空区0～15 km深度范围内,且破裂达到了地表,同震释放的地震矩与矩震级为M_W6.57地震相当.结合理论同震形变场、主应变场和邻近区域主要活动断裂库仑应力变化的空间分布特征,本次可能导致处于强闭锁和地震空区的安宁河断裂石棉—冕宁段未来发震风险性增强.     

基于GNSS与InSAR约束的九寨沟MS7.0地震滑动模型及其库仑应力研究

2017年8月8日的九寨沟M_S7.0地震发生在岷江断裂、塔藏断裂及虎牙断裂交汇地区，地处青藏高原东北部的川甘交界地区，位于巴颜喀拉地块的东缘，地质构造复杂，对于九寨沟地震震中位置和发震断层的确定，存在不同意见.本文利用GNSS及升降轨InSAR观测，在获取九寨沟地震同震形变场的基础上，基于均匀弹性半无限位错模型，联合反演了发震断层的滑动分布模型，并计算了同震库仑应力变化.InSAR同震形变场显示，视线向最大沉降量和抬升量分别为0.21 m和0.16 m，形变场长轴为NW向，形变主要集中在断层西侧.距震中40 km和65 km的九寨和松潘两县，水平向的GNSS同震位移分别达14.31 mm和8.22 mm.联合GNSS和InSAR同震形变场反演得到的滑动分布主要集中在沿走向5~33 km，倾向2~20 km的范围内，平均滑动量为0.18 m，最大滑动量为0.91 m.发震断层长40 km，宽30 km，走向155°，倾角81°，滑动角-9.56°.同震位移场及滑移分布模型表明此次地震为一次左旋走滑为主的地震事件，地震破裂并未完全到达地表，与虎牙断裂北段的几何产状和运动学性质更为接近，结合精定位余震的分布，我们确定虎牙断裂北段为此次地震的发震断层，震中位于北纬33.25°，东经103.82°，震源深度10.86 km，矩震量为7.754×10¹⁸ Nm，相应的矩震级为M_W6.5，与美国地调局和哈佛大学给出的震源机制解基本一致.同震库仑应力导致了虎牙断裂北段延长线的东北和西南两端应力增强，其中塔藏断裂的罗叉段和马磨段未来强震的危险性值得关注.     

2016年青海门源MS6.4地震震前应变积累及同震变形特征

2016年1月21日青海省门源县发生了M_S6.4地震, 发震断裂为冷龙岭北侧断裂, 震中位置与1986年门源6.4级地震相同。 本文收集了本次地震震中及其周边区域1999—2015年GPS观测资料, 解算了GPS速度场、 跨断裂连续观测站基线时间序列和应变率场。 结果显示, 祁连山断裂带为一条宽度约60 km的连续变形带。 在断裂带南侧地壳运动以顺时针旋转为主, 运动量值没有显著差异; 跨过断裂带到达其北部之后, 地壳运动量值明显减小, 显示出该断裂带的强烈活动特征。 冷龙岭断裂左旋走滑速率为6.17±0.41 mm/a, 挤压速率为1.83±0.38 mm/a, 断层闭锁深度为22.1±3.1 km。 利用GPS连续观测站数据解算的地震同震位移显示, 震中西南侧26.8 km处的青海门源(QHME)测站记录到了明显同震位移, 其水平运动方向为北东向, 与逆冲为主的震源机制解一致。     

2021年青海玛多MS7.4地震同震应力场与形变台站同震阶变分布关系探讨

利用基于升、降轨InSAR形变场及余震精定位结果反演得到的同震滑动模型,通过PSGRN/PSCMP程序获得同震水平形变场及应力场分布特征,结合玛多M_S7.4地震周边形变同震阶变台站分布特征,探讨同震应力场变化与同震阶变台站分布间的关系。模拟得到的水平形变场结果显示,此次玛多地震为左旋走滑运动特征,水平形变量主要集中在巴颜喀拉块体内,其次是北部的柴达木块体;羌塘块体以及祁连块体同震水平位移量较小;昆仑山口-江错断裂作为一条NE倾向的走滑型断裂,断层上盘区域滑动量明显大于下盘,模拟得到的最大水平形变量达1380mm;形变同震阶变的台站主要集中分布在祁连山断裂带中东段以及西秦岭等地区,祁连山断裂带中东段位于此次玛多地震同震正应力变化正值区域,而西秦岭等地区则处于玛多地震同震剪切应力变化的正值区域,即出现同震阶变的台站与同震应力场变化的正值区域具有较好的一致性。     

岷县-漳县MS6.6地震前后甘肃前兆异常及响应特征

分析总结了2013年7月22日甘肃岷县—漳县MS6.6地震前后甘肃前兆台网观测资料变化情况,发现该地震前有7个台站、4种观测手段、14个测项出现了明显的异常,既有长期、中长期异常,也有短期和短临异常,说明对资料的分析既要看短期变化,还要看中期和长期变化。出现异常测点的震中距多数在200 km范围之内。另外部分水位、流量和水温测点的资料记录到不同程度的同震效应;形变观测多数测点记录到比较明显的同震响应,记录同震响应的测点与震中位置、方向、距离无明显关系。     

Rupture model of the 2013 M_W 6.6 Lushan (China) earthquake constrained by a new GPS data set and its effects on potential seismic hazard

Vertical records are critically important when determining the rupture model of an earthquake, especially a thrust earthquake. Due to the relatively low fitness level of near-field vertical displacements, the precision of previous rupture models is relatively low, and the seismic hazard evaluated thereafter should be further updated. In this study, we applied three-component displacement records from GPS stations in and around the source region of the 2013 MW6.6 Lushan earthquake to re-investigate the rupture model.To improve the resolution of the rupture model, records from both continuous and campaign GPS stations were gathered, and secular deformations of the GPS movements were removed from the records of the campaign stations to ensure their reliability. The rupture model was derived by the steepest descent method(SDM), which is based on a layered velocity structure. The peak slip value was about 0.75 m, with a seismic moment release of 9.89 × 10~(18) N·m, which was equivalent to an M_W6.6 event. The inferred fault geometry coincided well with the aftershock distribution of the Lushan earthquake. Unlike previous rupture models, a secondary slip asperity existed at a shallow depth and even touched the ground surface. Based on the distribution of the co-seismic ruptures of the Lushan and Wenchuan earthquakes, post-seismic relaxation of the Wenchuan earthquake, and tectonic loading process, we proposed that the seismic hazard is quite high and still needs special attention in the seismic gap between the two earthquakes.     

2014年新疆于田MS7.3地震同震位移及位错反演研究

利用于田震中300 km范围内的1个GPS连续站和12个GPS流动站数据，解算得到了2014年新疆于田M_S7.3地震地表同震位移，并反演了发震断层滑动分布，探讨此次地震对周边断裂的影响.地表同震位移结果显示，GPS观测到的同震位移范围在平行发震断裂带的北东-南西向约210 km，垂直发震断裂带的北西-南东方向约为120 km，同震位移量大于10 mm的测站位于震中距约120 km以内；同震位移特征整体表现为北东-南西方向的左旋走滑和北西-南东方向的拉张特征，其中在北东-南西方向，I069测站位移最大，约为32.1 mm，在北西-南东方向，XJYT测站位移最大，约为28.1 mm；位错反演结果表明，最大滑动位于北纬36.05°，东经82.60°，位于深部约16.6 km，最大错动量为2.75 m，反演震级为M_W7.0，同震错动呈椭圆形分布，以左旋走滑为主并具有正倾滑分量，两者最大比值约为2.5：1，同震错动延伸至地表，并向北东方向延伸，总破裂长度约50 km，地表最大错动约1.0 m；同震水平位移场模拟结果显示贡嘎错断裂、康西瓦断裂和普鲁断裂等不同位置主应变特征具有差异性，这种差异特征是否影响断裂带以及周围区域的应力构造特征，值得关注.     

2011年日本东北地区太平洋近海地震对亚洲板块及韩国大地控制网的影响分析

本研究分析了2011年3月11日发生的M_w9.0日本东北地区太平洋近海地震对亚洲地区和韩国国内GPS卫星常年跟踪站的位移影响.为此,利用了日本东北地区太平洋近海地震发生前后两周(2011年3月4日到3月18日)的GPS站点数据,包括震中附近地区(韩国,中国,中国台湾地区,日本和俄罗斯)55个GPS卫星常年跟踪站和284个IGS 全球跟踪站,并采用GAMIT/GLOBK软件进行处理和平差,估算出所有GPS站点的同震形变.结果显示,日本东北地区太平洋近海地震引起的同震形变影响在亚洲地区比较明显,包括日本和附近国家,距离震中2702 km的中国武汉(WUHN)站也观测到同震形变.为精确分析日本东北地区太平洋近海地震对韩国国家大地控制网的影响,通过GAMIT/GLOBK软件计算出韩国GPS卫星常年跟踪站之间的基线长度变形,并分析出弹性变形量.结果表明:大部分GPS站点均向震中方向膨胀,且向震中的垂直方向收缩.由日本东北地区太平洋近海地震导致的最大剪应变达到韩国国家大地控制网年均变形率的约7倍,对韩国的地壳产生14.5~57.7 mm的水平位移,并导致韩国国家大地控制网产生弹性变形.因此,在不及时更新维护韩国国家大地控制网的情况下,GPS测量成果将会发生最大20 mm的位置误差.     

基于高频GNSS的2014年于田MS7.3级地震的同震位移研究

After the Yutian M_S7.3 earthquake,the authors instantly collected 1Hz high frequency data of the 4 reference stations within 350 km around the epicenter,and calculated the GNSS data with the TRACK module. The results showed that:( 1) The co-seismic displacement of Yutian station,about 54 km from the epicenter,is the most obvious,particularly in the EW component,with a change of about 52.5 ± 11mm,which is more than three times the mean-square error of calculating precision.( 2) In the Yutian reference station,the biggest variation in the EW component appeared within 1 minute after the earthquake.( 3) The change in the NS component is not great.     

Co-seismic deformation derived from GPS observations during April 20th, 2013 Lushan Earthquake,Sichuan, China

We process the standard 30 s, static GPS data and the 1 s, high-rate GPS (HRGPS) data provided by the Crustal Movement Observation Network of China with GAMIT/GLOBK software package, and obtain the co-seismic displacements of near field and far field, and the epoch-by-epoch time series of HRGPS during Lushan earthquake. GPS data from about 20 sites in Sichuan province, which located between 40 and 450 km from the epicenter, are analyzed so as to study the characteristics of the static displacements and the dynamic crustal deformations, with periods ranging from several minutes to over a month. The result shows that: the static displacements caused by Lushan earthquake are limited to several centimeters; the nearest station SCTQ at 43 km from the epicenter has the largest static displacement of about 2 cm, while the other stations generally have insignificant displacements of less than 5 mm. the stations in the east of Sichuan–Yunnan region shifts 5–10 mm toward the southwest, and the stations in the middle-west of Sichuan Basin moves indistinctively 1–2 mm toward the northwest; station SCTQ has the largest kinematic displacement of about 4 and 3 cm peak-to-peak on the north and east component, respectively, and is much greater than the static permanent displacement; for the stations located at a distance greater than 150 km from the epicenter, the kinematic motions are generally insignificant; exceptionally, station SCNC and station SCSN in central Sichuan Basin have significant kinematic motions although they are more than 200 km away from the epicenter.     

2022年青海门源6.9级地震引起的地表同震位移场研究

中国青海省门源县于2022年1月8日发生6.9级地震。依据该地震震源断层信息设置4种不同的位错分布模式,基于Okada提出的地表位移解析解分别计算4种模式下地表同震位移场,结合现场观测数据,探讨发震断层的滑动形式及其对周边地表产生的影响。结果表明,此次地震发震断裂初步判断主要为冷龙岭断裂西侧延伸至托莱山断裂,以左旋走滑断层为主,断层面上最大位错量达到4 m左右;震中西南侧向NE方向运动,东南侧向SE方向运动,西北侧和东北侧分别向NW以及SW方向运动;震中附近小范围区域产生了超过1.5 m的地表水平位移,破裂带上存在竖向地表位移超过0.5 m的区域;现场监测到局部产生最大约2.1～2.3 m的水平位错,以及部分区段垂直位错量最大达到0.7 m;以震中位置为中心,断层引起的地表位移影响范围达到约30 km×36 km,此范围内产生的地表位移大于0.1m。研究为此次地震的震后恢复工作以及此区域后续的工程设防等提供参考。     

新疆精河M_W6.3地震产生的静态应力变化研究

利用精河M_W6.3地震有限断层破裂模型,计算了精河地震产生的位移场、应力场、周围主要断层上的静态库仑应力变化以及主震对余震的触发作用。结果表明:(1)精河地震产生的地表隆升最大值约为6.6cm,沉降最大值约为1.8cm;水平位移方向呈现震中南北侧向震中汇聚、震中东西侧向外"流出"的特点。(2)精河地震产生的水平面应力场展布南北侧物质主要受到指向震中的拉张力作用,东西两侧物质主要受到因震中过剩物质东西向排出而导致的东西向挤压力作用。(3)震中西侧距震中约20km的库松木契克山前断裂中段和震中东北部距震中约50km的四棵树-古尔图南断裂西段的库仑应力加载均大于0.01MPa,即2处为地震危险区。(4)在震源深度为8~12km的余震事件中,约有85.5%处于库仑应力加载区,即受到主震的的触发作用;在深度为4~8km的余震事件中,约有87%受到主震的应力触发作用。     

Correlation between the tilt anomaly on the vertical pendulum at the Songpan station and the 2021 MS7.4 Maduo earthquake in Qinghai province,China

Understanding the relationship between precursory deformation anomalies and strong earthquakes is vital for physical earthquake prediction. Six months before the 2021 M_S7.4 Maduo earthquake in Qinghai province, China, the vertical pendulum at the Songpan station was observed to tilt southward with a high rate and large amplitude. Studies conducted before the 2021 M_S7.4 Maduo earthquake inferred the tilt anomaly to be an earthquake precursor. However, after the earthquake, the relation between the earthquake and the anomaly became controversial, partly because the Songpan station is located at a great distance from the epicenter. In this study, based on the deformation anomaly characteristics, relationship between the seismogenic fault and the fault near the anomaly, and associated quantitative analyses, we concluded that this anomaly may be associated with the 2021 M_S7.4 Maduo earthquake. The duration and amplitude of this anomaly matched with the magnitude and epicenter distance of the Maduo earthquake. We have also interpreted the reason why the anomaly occurred near a fault that is obliquely intersected with the seismogenic fault and why the anomaly is located far from the earthquake epicenter.