汶川Ms8.0地震强震动基线改正及其在位错反演中的初步应用

通过研究近场强震动记录, 发现汶川M_s8.0地震近场峰值加速度在空间上存在较明显的上盘效应和方向性效应, 与汶川引起的地质灾害空间分布具有较好的一致性.但在所有强震仪所记录的汶川M_s8.0地震同震加速度记录积分所得地壳同震速度中, 有的台站数据存在典型的线性偏移, 有的台站数据除线性偏移外还存在明显的非线性偏移.采用非线性基线改正方法处理汶川M_s8.0强震同震记录, 改正后所得同震位移明显要比线性基线改正更合乎实际情况.以强震动、GPS和InSAR同震位移处理结果做约束, 反演了汶川M_s8.0地震同震位错分布, 对于汶川M_s8.0地震主要同震破裂断裂(北川-映秀断裂), 强震动反演结果不仅较好地刻画了汶川M_s8.0地震同震主断裂上地表破裂空间分布详细变化特征, 同时也较好地反映北端破裂衰减情况, 该结果表明: 强震动资料可以为强震后的救援和灾害评估等工作提供具有参考价值的研究结果; 另一方面, 受数据数量的制约, 用强震动改正后位移反演所得位错分布中仅汉旺断裂南段存在较为明显位错, 强震仪布设时应更多地考虑是否相对均匀地分布在具有发震潜势的断裂周缘, 以期更好地在震后应急救灾中发挥更好的作用.      

汶川M_s 8.0级地震强震记录所揭示的地震断层特征分析

基于2008年5月12日汶川Ms8.0级地震的强震台站记录,对比发震断层两侧的峰值加速度与地表破裂带上同震位移的分布特点,探讨了地震动强度分布特征与地表破裂位移分布之间的相关关系。分析近断层典型台站的强震动记录时程特征,获得了强地震动记录中所包含的断层破裂过程和破裂习性信息,从强震观测记录的角度进一步证实了汶川地震主震的多次破裂特征。结果表明,汶川地震主震至少包含了4次地震破裂事件,最主要的前两次破裂事件分别对应映秀—北川断裂段和北川—南坝断裂段的破裂过程,后两次破裂事件释放的能量相对较小,应该是第二次破裂过程触发局部次级破裂所引起的。此外,垂直于断层的峰值加速度剖面揭示的发震断层的高倾角逆冲特性,与地震地质调查和小震精定位等确定的相应结果是一致的。     

倾斜形变观测技术发展综述

地壳应力应变观测在地震预报及构造应力场分析中占据重要地位。地壳形变观测应包括水平形变、垂直形变和倾斜形变观测。本文着重介绍了基于地倾斜测量的倾斜仪的研究现状与进展,探讨了钻孔倾斜仪的应用前景。     

5.12汶川地震断层的同震位移构造意义与运动学模型

5.12汶川8.0级地震断层的同震位移方式、大小和空间变化为检验断层几何学、运动学与动力学分析理论与方法提供了一个现实范例。本文通过对汶川8.0级地震断层同震位移的几何学、运动学特征和可能的深部过程分析,并考虑到地震动力作用的影响,探讨了断层同震位移的地质意义和断层运动学模型问题,继而讨论了汶川8.0级地震过程中所呈现出的断层构造变形的现象对断裂构造分析的有关理论和方法的启示。提出了如下初步认识:(1)根据地震破裂面两侧地表高程差确定的断层垂直同震位移,并不完全是深部震源破裂的构造位移扩展到地表所致,而是包含了地震动力作用对断层破裂面两侧深部岩体的结构损伤破坏(膨胀)强烈程度差异所形成的非构造位移;(2)汶川地震的发震断层走滑-逆冲位移大小和方式的空间变化,可以用区域稳态构造应力和地震动力的联合作用给予合理解释,即断层的逆冲位移成分可以归因于为垂直断层的南东向的区域构造挤压应力作用之结果,而水平走滑位移则与震源体破坏过程形成的地震动力作用方向与不同区段断层的交角变化所致,即震源体上方映秀-北川断层南段和彭灌-江油断层,无论是区域构造应力,还是地震动力,都与断层走向近于直交,因此,断层以逆冲为主;而映秀-北川断...     

《汶川地震工程地质与地质灾害》一书出版

<正>由殷跃平、张永双教授等著的《汶川地震工程地质与地质灾害》,在"5·12"汶川MS8.0级地震5周年之际,由科学出版社出版发行。本书对汶川MS8.0级地震区的地震工程地质和地质灾害进行了系统研究,涉及汶川地震区域地质构造、地震工程地质、斜坡地震动监测与试验方法、地震地质灾害等关键科学问题。全书共4篇18章。第1篇介绍了龙门山活动构造带现场调查、深部大地电磁测深、地震前后GPS长期观测和构造应力场演化研究成果。第2篇介绍了汶川地震的同震地表     

《汶川地震工程地质与地质灾害》一书出版

正由殷跃平、张永双教授等著的《汶川地震工程地质与地质灾害》,在"5·12"汶川MS8.0级地震5周年之际,由科学出版社出版发行。本书对汶川MS8.0级地震区的地震工程地质和地质灾害进行了系统研究,涉及汶川地震区域地质构造、地震工程地质、斜坡地震动监测与试验方法、地震地质灾害等关键科学问题。全书共4篇18章。第1篇介绍了龙门山活动构造带现场调查、深部大地电磁测深、地震前后GPS长期观测和构造应力场演化研究成果。第2篇介绍了汶川地震的同震地表破裂分布、地震工程地质特征和地震滑坡的地震断裂控制效应。第3篇介绍了汶川地震后建立的斜坡地震动和斜坡地     

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。     

《汶川地震工程地质与地质灾害》一书出版

<正>由殷跃平、张永双教授等著的《汶川地震工程地质与地质灾害》,在"5·12"汶川MS8.0级地震5周年之际,由科学出版社出版发行。本书对汶川MS8.0级地震区的地震工程地质和地质灾害进行了系统研究,涉及汶川地震区域地质构造、地震工程地质、斜坡地震动监测与试验方法、地震地质灾害等关键科学问题。全书共4篇18章。第1篇介绍了龙门山活动构造带现场调查、深部大地电磁测深、地震前后GPS长期观测和构造应力场演化研究成果。第2篇介绍了汶川地震的同震地表破裂分布、地震工程地质特征和地震滑坡的地震断裂控制效     

山西断陷带历史强震及全新世古地震地表破裂特征

强震的孕育和发生,与区域构造活动的强度和方式密切相关,不同地区各自特点不同。本文综合近年活断层填图等方面研究成果,对山西断陷带7级以上历史强震的地表破裂带及全新世古地震进行分析对比,讨论该区7级以上强震地表破裂特征。强震发生时,依据当地的地形地物条件,破坏区的地表出现多样地面破坏现象,例如山崩、滑坡、地裂缝、地表陡坎、喷砂冒水等。在松散沉积物地区,许多地表破坏现象常反映震时的应力场特征。本文着重讨论的是震时出现的反映震源发震构造特征的地表破坏现象——地表破裂带、地表地震断层或地震形变带。     

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。     

Abnormal Phenomena Recorded by Several Earthquake Precursor Observation Instruments Before the Ms 8.0 Wenchuan, Sichuan Earthquake

The paper introduces the anomalies observed by digital tiltmeter, cross-fault deformation meter, 4-component borehole strainmeter and geothermometer before May 12, 2008, Ms8.0 Wenchuan earthquake, Sichuan. The digital tiltmeter installed in the epicentral region in Shifang County recorded the tilt anomalies 15 days before the earthquake with variation amplitude of 3.7 times larger than the annual deviation of 2007. The cross-fault deformation meter installed at Zimakua station on the Xianshuihe-Anninghe fault zone detected displacement anomaly occurring since 2006 with the variation amplitude exceeding the cumulative value of the last ten years. Five borehole strainmeter stations in the Chongqing section of Three Gorges Reservoir area observed unconventional strain changes occurring in the period from May 1 through 12, 2008. Among them, the strainmeter at Wanzhou station recorded the great compression strain rate on the EW component at 14:00 o'clock of May 10, and the anomaly amplitude was so large that the instrument output exceeded its dynamic range, corresponding to a level of ～104 nanostrains. The geothermometers installed in Xi'an, Chongqing and Xichang recorded the sudden temperature changes from November 2007 to January 2008 with the variation amplitudes several times larger than the ordinary deviation. The above phenomena and the criteria for distinguishing the anomalies from background fluctuations are discussed in this paper.     

Abnormal Phenomena Recorded by Several Earthquake Precursor Observation Instruments Before the Ms 8.0 Wenchuan,Sichuan Earthquake

Abstract: The paper introduces the anomalies observed by digital tiltmeter, cross-fault deformation meter, 4-component borehole strainmeter and geothermometer before May 12, 2008, Ms8.0 Wenchuan earthquake, Sichuan. The digital tiltmeter installed in the epicentral region in Shifang County recorded the tilt anomalies 15 days before the earthquake with variation amplitude of 3.7 times larger than the annual deviation of 2007. The cross-fault deformation meter installed at Zimakua station on the Xianshuihe-Anninghe fault zone detected displacement anomaly occurring since 2006 with the variation amplitude exceeding the cumulative value of the last ten years. Five borehole strainmeter stations in the Chongqing section of Three Gorges Reservoir area observed unconventional strain changes occurring in the period from May 1 through 12, 2008. Among them, the strainmeter at Wanzhou station recorded the great compression strain rate on the EW component at 14:00 o'clock of May 10, and the anomaly amplitude was so large that the instrument output exceeded its dynamic range, corresponding to a level of ~104 nanostrains. The geothermometers installed in Xi’an, Chongqing and Xichang recorded the sudden temperature changes from November 2007 to January 2008 with the variation amplitudes several times larger than the ordinary deviation. The above phenomena and the criteria for distinguishing the anomalies from background fluctuations are discussed in this paper.     

ANALYSIS ON SHORT-TERM PRECURSORY ANOMALIES AND SEQUENCE CHARACTERISTIC OF NINGLANG EARTHQUAKE 1998

ANALYSIS ON SHORT-TERM PRECURSORY ANOMALIES AND SEQUENCE CHARACTERISTIC OF NINGLANG EARTHQUAKE 1998     

地震作用下岩盐层套变规律研究

5.12汶川特大地震发生后,某气田在岩盐层段发现了多口井套变,为了能有效地治理,急需了解其套变的原因和规律。为此,利用真三维接触有限元分析方法研究了震前套管应力和变形分布规律,并在原有边界条件基础上,在模型的顶面进一步施加不同震级地震载荷,重新分析套管应力和变形的分布规律。对比二者分析的结果发现：无论是震前还是震后都显示岩盐层段套管的应力和变形水平明显高于套管其他部位,且基本规律是震级越高套管在岩盐层段的应力水平和变形越大。对比有限元计算震前和震后套管应力和变形的结果还发现,仅5.12特大地震载荷的竖向分量所产生的应力水平已经超过了套管的屈服强度极限,因此,可以判定此次地震是导致该气田盐岩层段出现套变的真正原因。     

四川汶川8级地震地应力异常——来自压磁频率应力测量系统的记录

2008年5月12日四川汶川发生8级特大地震,我们利用压磁频率测量系统在1000多公里以外记录了这一震惊世界的自然灾害。汶川地震发震前94天,地应力出现大幅度快速变化的短期地震前兆,三个受力元件分别受压633.5 Pa、1512 Pa、4561.4 Pa。临震前几小时指向震中方向的元件出现4次脉冲式突跳的临震异常,然后大地震发生了。距离震中1000多公里的中国辐射防护研究院台站（简称：中辐院台）完整地记录了大地震前表层剧烈形变的力量加强过程,这验证了李四光先生1973年提出的“在较大范围内、不同的活动断裂上,不同的地点可以获得相同的应力状态”的论点。本测量系统具有灵敏度高、动态性能好的优点,它抗干扰能力强,克服了采用电压、阻抗、电感信号传输的测量系统长期测值不稳定的干扰因素。该压磁频率应力测量系统不仅可安装在山地岩石中,也可应用于广大平原地区。可测量到快速变化的地震面波,能获取短临地震前兆信息,传感器安装在土层或岩层中,都能起到预报地震的效果,因而具有非常广阔的应用前景。     

地质力学模型实验中变形量测方法的应用研究

地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型材料的变形模量较低,同等应力条件下应变极其敏感,因此模型实验中变形测量显得至关重要。为了提升地质力学模型实验中变形量测的便捷性和准确性,对目前地质力学模型中对变形测量的主要方法进行总结分析。结果表明：目前对于模型变形量测的方法主要分为电测式测量方法、光学测量方法和机械式测量方法,其中电测式测量方法主要包括电阻式应变片法和位移计法,光学测量方法主要包括光纤类传感器法、数字图像相关法、光弹性贴片法和云纹干涉法,机械式测量方法主要包括百分表测量法和经纬仪观测法。通过对各种方法工作原理、主要应用案例及优缺点的阐述对比,得出不同方法的主要区别是测量范围和适用范围的差异,其中百分表法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻应变片法及光纤传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤传感器法;指定点位移可选择经纬仪观测法;全场观测可选择数字图像相关法、云纹干涉法以及光弹贴片法。该成果可为相关地质力学模型实验的变形测量提供实验参考。     

汶川地震孕震背景与同震变化的铲形断层位错模拟

利用1983—1997、1997(或2007)—2008年跨龙门山断裂带长水准剖面观测资料,借助纯逆断、铲形断层正负位错模型与网格搜索试错法,模拟2008年5月12日四川省汶川县8.0级特大地震前闭锁背景与同震变化,在一定程度上反映出龙门山中央断裂震前应变能积累、震时反弹的特性。     

用地震资料估计的龙门山断裂深部形变及其对于汶川地震成因的意义

2008年5月12日汶川8.0级地震前龙门山断裂被“忽视”的原因之一是地质学证据和GPS测量证据均显示龙门山断裂长期以来形变速率很低。问题是,构造地质的结果是对一个较长的时间尺度的,而GPS结果反映的是较短时间尺度上的、地表上的、水平方向的形变,因此有理由怀疑由此得到的结论能否反映现今龙门山断裂的深部形变的全貌。我们采用类似于Kostrov方法的思路,利用最近30 a的地震资料,试图研究龙门山断裂的深部形变,并与其相邻的断裂进行比较。利用ML2.5以上的微震资料,给出了沿龙门山断裂带的累积Benioff应变,并根据震级频度关系计算了a值的空间分布。作为对照,同时计算了龙门山断裂邻区沿鲜水河、安宁河、则木河断裂各区域内的累积Benioff应变和a值。结果表明,在与地质学证据不同的时间尺度上,在与GPS证据不同的时间尺度、不同的深度上,并且不仅考虑到水平形变,与周边的断裂带相比,龙门山断裂带其实并不是一个“安静的”断裂带。在更短的时间尺度上,可以回溯性地观察到微震活动的一些异常变化,但这些变化似乎很难用于该地震的预测。我们讨论了相关的观测资料分析对于汶川地震的成因的意义。     

Process Analysis of In-situ Strain during the Ms8.0 Wenchuan Earthquake-Data from the Stress Monitoring Station at Shandan

There were huge life and property losses during the Ms8.0 Wenchuan earthquake on May 12, 2008. Strain fluctuation curves were completely recorded at stress observatory stations in the Qinghai-Tibet plateau and its surroundings in the process of the earthquake. This paper introduces the geological background of the Wenchuan earthquake and the profile of in-situ stress monitoring stations. In particular, data of 174 earthquakes (Ms4.0-Ms8.5) were processed and analyzed with various methods, which were recorded at the Shandan station from August 2007 to December 2008. The results were compared with other seismic data, and further analyses were done for the recoded strain seismic waves, co-seismic strain stepovers, pre-earthquake strain valleys, Earth's free oscillations before and after the earthquake and their physical implications. During the Wenchuan earthquake, the strainmeter recorded a huge extensional strain of 70 seconds, which shows that the Wenchuan earthquake is a rupture process predominated by thrusting. Significant precursory strain anomalies were detected 48 hours, 30 hours, 8 hours and 37 minutes before the earthquake. The anomalies are very high and their forms are very similar to that of the main shock. Similar anomalies can also be found in strain curves of other shocks greater than Ms7.0, indicating that such anomalies are prevalent before a great earthquake. In this paper, it is shown that medium aftershocks (Ms5.5-6.0) can also cause Earth's free oscillations. Study of free oscillations is of great significance to understand the internal structure of the Earth and focal mechanisms of earthquakes and to recognize slow shocks, thus providing a scientific basis for the prevention and treatment of geological disasters and the prediction of future earthquakes.