中国地质科学院对5.12汶川地震的快速反应与调查研究

面对5.12汶川8级地震突发灾害,中国地质科学院组织专家,科学分析发震动力学背景,第一时间奔赴震中地区开展地表破裂变形与地震地质灾害调查,随后系统开展地震科学钻探选址、活动断裂与地震变形观测、地应力测量、地质灾害地面调查、堰塞湖与水工环综合评价。6位专家参加国家汶川地震专家委员会,编辑出版《汶川地震灾区地震—地质灾害图集》,组织召开汶川地震动力学分析研讨会,2位专家参加国土资源部抗震救灾前方指挥部工作。在第33届国际地质大会期间,组织汶川地震大型展览,应邀作汶川地震、地震科学钻、地表破裂等学术报告,受到国际同行的高度关注。组织申报汶川地震断裂带科学钻探工程,2008年11月第一口地震科学钻开工;组织落实国家专项、973课题、地质调查项目等科研任务,有效地调整了面向地质灾害的学科结构和人才布局。     

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。     

汶川8.0级地震地表破裂带

汶川8.0级地震的发震构造为龙门山断裂带。地震地表破裂分布在北川-映秀断裂和江油-灌县断裂上,长度分别为200km和70km。地震地表破裂表现为地表出露的地震破裂面、雁列分布的地震裂缝、地震断坎和断塞塘等。地表破裂的性质主要为右旋逆冲,最大同震位错的逆冲量和走滑量均为5.0m左右,分别位于擂鼓和虹口附近。地表破裂带的最大挤压缩短量为3.5m左右,最大宽度约为70～100m。     

发震断层对微、宏观震中偏离的影响分析:以新疆地区为例

大量震例表明通常情况下地震的微、宏观震中有很大的偏离,如何在震后快速正确估计微、宏观震中偏离的程度,是目前迫切需要解决的重要问题。以新疆地区为例,详细研究了新疆地区M s≥6.5级的历史地震微、宏观震中偏离与发震构造的空间分布关系。新疆地区主要的发震断层类型包括逆断层、逆冲走滑断层及走滑断层3种。针对不同的发震断层类型初步提出了根据发震构造快速估计6.5级以上强震微、宏观震中偏离的模型和方法。微、宏观震中偏离的理想方向取决于破裂的性质(如单侧破裂、双侧破裂),很难确定理想宏观震中在发震断层的确切位置,具有一定的随机性,但是地震微、宏观震中的偏离方向与新疆整体构造应力方向具有一致性,宏观震中位置一般位于发震断层上或其附近,在实际应用过程中可以认为宏观震中就在断层上。     

于田地震同震形变场ALOS干涉雷达观测及初步分析

2008年3月21日发生在新疆于田的7.3级地震是继2001年11月昆仑山口西8.1级地震后的最大一次7级以上地震.地震是构造活动的集中反映, 会伴随着较大的地表形变及断裂的明显活动, 能够放大构造正常的活动方式, 同震变形场是这种放大作用在地表的直观反映, 对于认识发震断裂运动性质, 研究邻近构造活动性具有重要意义.青藏高原西北缘自然环境恶劣, 常规方法无法对于田地震开展及时有效的同震形变测量, 凸显出差分干涉雷达(InSAR)技术的优势.在介绍InSAR观测原理基础上, 通过地震前后ALOS干涉雷达观测获取了于田地震的同震变形场, 并结合构造背景揭示出:于田Ms 7.3级地震的宏观震中位于康西瓦断裂东南端的南北2个分支(大红柳滩断裂和慕士山南麓断裂)和阿尔金断裂西南端帚状的3个分支交汇的三角地带; 于田地震引发了阿尔金断裂一近南北向分支断裂的同震地表破裂, 破裂长度为25.6 km; 发震断层为正断层, 倾向西, 上盘的最大运动幅度在200 cm以上; 于田地震所在的两大断裂交汇处的构造应力场以近南北向挤压为主.      

青藏高原东缘1933年叠溪Ms7.5级地震发震构造再研究

青藏高原东缘1933年叠溪75级地震的发震构造至今仍然难以琢磨,前人或将其归因于NW向松坪沟断裂的左旋走滑活动、或南北向岷江断裂左旋走滑活动,但地表同震破裂、地震地质、地震等烈度图等调查和研究结果都不支持这种走滑型断层的地震成因。本文基于叠溪地震区构造地貌和湖相地层断层调查,结合古地震和历史地震的研究结果,提出了与2013年四川芦山Ms 70级地震类似的发震构造模型,即隐伏断坡型逆冲断层发震构造模型,认为在叠溪震区10~15km深部隐伏一条西倾的逆冲断坡,其向东逆冲作用导致了叠溪地区频繁的地震活动。这个发震模型有待深部地球物理测深资料和地表大地测量资料的验证。     

四川汶川Ms 8.0地震地表破裂构造初步调查与发震背景分析

5月16-24日对川西汶川大地震震中区的发震断裂地带进行的实地考察和初步测量,获得了宝贵的地表变形和同震位移最数据资料,证实汶川地震属于逆冲断裂型地震,主破裂沿映秀-北川断裂带发育,前山地区滑灌县-安县断裂也有地表破裂,同震位移量在3～5m.汶川地震产牛的地表破裂构造和运动性质显示明显分段特性,映秀-北川段以挤压逆冲为主,而北川以北段则伴有显著的右旋走滑分量.     

利用同震滑坡分析2014年鲁甸地震震源性质与破裂过程

2014年8月3日, 发生在中国云南省鲁甸县的MS 6.5(Mw 6.1)级地震造成了严重的灾难, 本次地震还触发了至少1024处面积大于100m2的滑坡。本文的目的是利用同震滑坡的空间分布与规模分布特征分析本次地震的震源性质与破裂过程。鲁甸地震同震滑坡分布区域的长轴展布方向呈北西南东方向, 结合区域活动构造分布, 认为其发震构造是北西南东方向的包谷垴小河断裂。地震滑坡多分布在震中的南东方向, 表明了其破裂方向是自北西向南东扩展。滑坡分布区北西部分滑坡分布较分散, 规模总体较小; 而南东部分滑坡分布相对集中, 且有几处规模较大。由于隐伏断裂型地震比地表破裂型地震触发滑坡分布面积广、数量多, 但规模较小, 因此判断发震构造的北西部分可能由于破裂面较深而隐伏于地下, 而南东部分可能产生了地表破裂且破裂面较浅。这一判断得到了野外调查结果的验证。鲁甸地震破裂自北西向南东是由深部向浅部斜向上扩展的, 这种破裂面斜向上扩展的破裂特征或许是导致鲁甸地震灾害非常严重的重要原因之一。     

基于干涉雷达的玉树地震断裂运动模式与地震迁移趋势分析

2010年4月14日青海省玉树县发生M_s7.1级地震。利用地震前后2期ALOS雷达数据进行了地表同震形变场InSAR解译研究,获取了高质量的干涉图像,并解算出定量变形场。进而根据干涉计算的变形方向、变形范围、变形量和变形梯度,参考该区的构造背景和走滑断裂的力学机理对本次地震构造活动进行了分析并得出如下结论：1）玉树地震引发了地表NWW走向、由5段构成的“S”形走滑断裂,总体为左阶排列,走滑量从10.2 cm到133.2 cm不等,走滑极值可达195 cm,其中在结古镇和隆宝镇附近的两段出现较明显的地表破裂;2）断裂两侧的雷达视线向运动方向和运动量的差异预示发震断裂以左旋走滑运动为主,SW盘为主动盘;3）宏观震中可以定位于玉树县城西北约16 km的地表陡变带附近;4）发震断裂地表行迹、变形量和地表破裂幅度预示余震将主要沿发震断裂向NW迁移;5）根据青藏高原东部地块的分区,本次地震属于羌塘地块活动的结果,与巴颜喀拉地块活动引发的汶川地震不存在直接的关联。     

2010年玉树地震(Ms7.1)地表破裂特征、破裂机制与破裂过程

2010年4月14日,青海省玉树地区发生Ms7.1级地震,造成大量人员伤亡和财产损失.地震发生后,我们对地震地表破裂带进行了详细的考察,并对同震位移量进行了精确的测量.根据野外考察和测量的结果,对玉树地震的地表破裂特征、同震位移量及其分布特征进行了分析,并对地震的破裂机制和破裂过程进行了探讨,取得如下认识:(1)玉树地震形成了沿鲜水河断裂带西北段(甘孜-玉树断裂)分布的东、西两条地表破裂带,西段破裂带分布在微观震中附近的隆宝湖拉分盆地中,长约19km;东段破裂带沿扎曲河南岸及巴塘河西岸山坡展布,长度约31km;上述两条破裂带之间存在约15km的地表破裂空区;(2)野外测量获得玉树地震的最大同震位移量为2.3m,位于东段地表破裂带中部郭央烟宋多附近;(3)地表破裂和野外构造地貌特征均反映了发震断层处于走滑伸展环境,断层左旋走滑过程中伴随正断作用;(4)地震波反演结果和地表破裂分布特征表明,玉树地震的破裂过程包括两次子事件,分别在地表形成了隆宝湖破裂带和扎曲河、巴塘河破裂带,隆宝湖及玉树县城西侧的山间谷地是在甘孜-玉树断裂长期活动的破裂带阶区转换拉张过程中形成的两个拉分盆地.     

滇西南2014年景谷中-强震群的地质构造成因——茶房-普文断裂带贯通过程的构造响应

2014年10—12月期间,云南景谷接连发生了Ms6.6、Ms5.8、Ms5.9三次中-强地震。为确定地震的地质构造成因,在地表调查的基础上,综合该区的地质构造情况、烈度与余震分布、震源机制解等资料,确定此次震群活动的宏观震中位于永平盆地东南侧山地,发震断层为地质与地貌表现不显著的NW向右旋走滑断层。此次震群活动及余震迁移过程指示,由于断层斜接部位岩桥的临时阻碍,Ms6.6地震破裂在向南东扩展过程中发生短暂停滞,突破障碍后进一步引发了Ms5.8和Ms5.9地震,这符合震源破裂沿NW向发震断裂分段破裂的行为。区域活动断裂的遥感解译结果发现,发震断层位置恰好处于NW向右旋走滑的茶房断裂与普文断裂之间,区域上属于该断裂带的不连贯部位,指示此次中-强震群活动应该是茶房-普文断裂带贯通过程的构造活动表现。结合思茅地块的历史地震资料发现,思茅地块地震活动多以小于等于6.8级为主,发震构造多为NW向断裂。指示在现今构造应力场作用下,该区NW向断裂的活动性相对NE向断裂更加显著,属于该区主要控震构造,应在今后的地震地质工作中给予更多关注。     

青海昆仑山口西Ms8.1级地震地表破裂带特征与主要震害——对青藏高原区域稳定性评价的制约

通过对昆仑山口西8.1级地震地表破裂全带的野外考察,发现本次地震地表破裂带由3条具有一定宽度和长度规模并且延伸稳定的右接斜列的破裂带组成,呈近东西(N80°W)走向延展,长度约350km;断裂错动以左旋走滑性质为主,发震断裂属昆仑山南缘断裂带;地震裂缝、地震鼓梁(包)、地震塌陷等形迹所构成的新破裂切割了老的地震形变带;宏观震中位于布喀达坂峰东侧25km附近,比较接近中国地震速报台网确定的仪器震中;极震区地震烈度为Ⅺ度。地震地表破裂带是本次地震形成的最主要的地震地质灾害。另外还伴随发育地震边坡崩塌、雪崩、湖岸震陷、山体震裂、地面喷沙冒水等地震地质灾害现象。     

同震和震后应力变化引起的正断层作用

了解地震事件沿着发震构造重复发生的过程是地球物理研究工作的一个重要内容。近年来，通过对地应力变化的静态以及动态分析，研究了由地震破裂引起的断层相互作用和触发作用，启发这项研究工作的一个基本的假定是：地震扰动断裂带附近的应力状态能激发或延滞其后的地震破裂。     

玉树地震地表变形InSAR观测及初步分析

采用玉树M_S7.1级地震前后两期PALSAR雷达数据(震前2010年1月15日, 震后4月17日)进行了“两轨+DEM”的InSAR处理, 获得了高质量的差分干涉雷达条纹图像和同震变形场。参考该区的基本构造格局, 根据干涉图像的变形范围、变形量和变形梯度可以初步判断:(1)玉树地震诱发了总体上NWW走向, 全长约70km地表陡变带, 陡变带南段位错及陡变梯度较大, 会在地表产生地表破裂;而西北部4段位错及陡变梯度较小, 不易在地表诱发破裂, 但可能在地下一定层位产生了隐伏破裂带;(2)陡变带两侧的雷达视线向运动方向预示发震断裂以左旋走滑运动为主;(3)宏观震中位于玉树县城西北约16km的地表陡变带上。D-InSAR解译结果与中国地震台网中心震源机制解、野外发震断裂调查结果及地貌特征吻合较好, 证明了干涉雷达解译成果的可靠性, 可以为准确定位玉树地震发震断裂地表行迹和快速评定震害损失提供有力的技术支持。      

汶川地震映秀-北川地表破裂带虹口乡段精细填图、位移特征和地震构造分析

同震地表破裂带是地震破裂最直观的表现。地表破裂带的精细填图对理解地震破裂过程及发震机理有着重要意义。我们对5.12汶川地震映秀-北川同震破裂带南部的虹口乡区段开展了较为精细的填图工作,该区段地表破裂带的平面几何和同震位移特征沿走向均显示出公里尺度的横向变化和复杂性。根据同震破裂不连续性特征可把地表破裂分为4段,自南向北依次为深溪沟段、庙坝段、高原新村段和八角庙段。其中,深溪沟段和八角庙段同震垂直位错较大,达.5～6m;庙坝段同震垂直位移量普遍较低,1～2m或更低;  在高原新村附近,地表破裂带分为近平行的南北两支,北支以右旋走滑为主,南支以南东盘逆冲抬升为主,这与与映秀-北川同震破裂总体北西盘抬升的性质相反。本文对高原新村附近的反向陡坎进行了深入的探讨,并综合前人的研究结果,认为是破裂在从深部往上扩展的过程中,在浅表部位顺着发育在虹口东南部的大鱼洞-龙溪飞来峰后缘的具南东倾向的断面继承而成。与北川沙坝附近的反向陡坎一样,说明老断裂带构造几何特征对单次地震破裂的扩展有牵引作用。最后,讨论了八角庙有切割关系的两组断层擦痕的地震学和地质学意义,指出可能指示了映秀-北川断裂面上局部区段震前的初始应力水平较低。     

巴姆地震变形场和应力场：Ⅰ．用差分干涉雷达和Okada方法求解

本文对2003年12月26日伊朗东南部克尔曼省巴姆地区发生的6.6级地震产生的位移场、应变场和应力降分布进行了定量研究。首先从差分干涉雷达(D～InSAR)出发,求解出此次地震的同震干涉条纹和雷达视线方向的位移场,并从雷达干涉的相干图上清楚的观察到了发震断层的痕迹,得出此次地震的发震断层是巴姆断层以西的隐伏断层的结论。然后结合 Harvard 的 CMT(震源机制解)结果、Nakamura 的断层结果(Arg-e-Bam 隐伏断层)以及本文 D-InSAR 求解出的发震断层结果,利用 Okada 程序,计算出此次地震的北、东、垂向三个位移分量,投影得到雷达视线方向的位移,将投影结果与由 D-InSAR得到的位移场比较,看到我们所讨论的断层模式可以很好的解释差分干涉雷达的观测结果,可以合理的解释 Arg-e-Bam 隐伏断层为此次地震的发震破裂断层,通过分析地震的破坏程度分布图,隐伏断层为发震断层的解释可以很好的符合巴姆地震的等震分布图。最后,本文利用 Okada 程序计算得到了此次地震所产生的应变场和应力降场。     

九寨沟7.0级地震的地震断裂及震源破裂的构造动力学机理研究

本文针对九寨沟7.0级地震的发震构造及震源破裂的构造动力学问题,从地质调查、测试与震源构造动力学理论分析相结合的角度阐明:此次地震发生在处于高法向应力左旋剪切受力状态的岷山隆起带北端与西秦岭地槽褶皱带之南缘文县-玛沁断裂相交汇部位;沿"九寨天堂"-震中-五花海以及上四寨村-中查-比芒一线发育的两条具有构造破裂特征的NW向地裂缝带,是"隐伏状"地震断裂错动造成的地表同震破裂,前者是本次地震的控震构造,后者是NW向断层的次级同震复活及扩展;此次地震的震源断层错动过程受NW331°走向的陡倾角（∠87°）断层节面控制的走滑型剪切破裂,断裂两端的剪切破裂表现出持续扩展趋势;震源构造动力学过程实质上是地壳深部沿NW方向左旋剪断"凸出体";地震断裂带两端破裂扩展的持续发展,将导致地壳"凸出体"逐步剪断贯通。     

基于差分干涉雷达的汶川地震同震形变特点

地震同震形变场是认识震源机制、确定发震断裂、分析发震断裂活动方式、评估震害损失及揭示未来发震趋势的重要依据。但在龙门山地区复杂的自然环境中, 现有的地震同震形变场获取方法(GPS测量、构造形迹分析、震源机制解结合数值模拟计算)难以快速、全面的捕捉到这种信息, 这突显出差分干涉雷达技术(D-InSAR, Differential Interferometry SAR)在同震形变场研究中的优势。本文介绍了其观测原理, 在地震同震形变监测中的研究现状, 并重点分析了已获取的D-InSAR汶川地震同震形变场的观测结果。基于差分干涉雷达观测及相关资料, 对龙门山断裂在本次地震中活动性进行了初步分析, 结果表明干涉雷达形变图像与地表破裂范围、逆冲角度的变化、上下盘升降关系及大型余震的展布存在很强的相关性。      

青海玛多“5·22”MS7.4级地震的同震地表破裂特征、成因及意义

2021年5月22日2时4分在青海省果洛藏族州玛多县境内发生M_S7.4级地震,此次玛多M_S7.4级地震是2008年汶川M_S8.0级大地震之后中国震级最大的一次地震,及时查明其同震地表破裂展布及特征,对于正确认识发震构造和区域防震减灾具有重要意义。根据震后现场调查,结合高分辨率卫星遥感图像的解译分析、余震数据和典型地震地表破裂的无人机低空摄影测量等结果,初步获得了此次地震6处典型地震地表破裂的特征。结果发现:此次玛多地震的地表破裂主要沿已知的东昆仑断裂带的南侧分支断裂昆仑山口-江错断裂的东南段分布,分析表明其中的江错断裂应是此次地震的发震断层;同震破裂的西段总体走向275°~300°,主要表现为挤压鼓包和雁列式张裂隙的斜列组合,其中江错贡麻段至江多村段出现了明显的1.4~0.8 m的垂直位移,指示该段可能具有较明显的正断层成分;中部黄河乡段主要由一系列呈左阶斜列的北西向P剪切裂缝和右阶雁行排列的北东向张裂隙构成,走滑位移较小;而东段地表破裂出现了多个分支,其中北支昌马河段主要由一系列雁行排列的张裂隙组成,总体走向为260°,与断裂西段的走向明显不同;地震造成的最大左旋位移出现在西段的错尔加拉破裂段,约2.8 m,指示此次地震地表破裂带的走滑位移主要呈从西向东的单侧扩展-衰减特征。考虑到此次玛多地震出现在东昆仑主干断裂南侧的巴颜喀拉地块内部,表明该地块内部具有发生7级以上大地震的能力,因此,巴颜喀拉地块内部强震活动的孕震条件和机理应该是未来需要进一步关注的科学问题。      

活动断层研究

地震发生在活动断层上，而断层活动并非都一定发震，为进行地震危险性分析，确定未来可能发生地震的地段和强度，因此把活动断层分成地震破裂段进行研究，分析断层活动在时间上、空间上的不均匀性是十分重要的。