2008年汶川大地震同震、震后形变和应力及对松坪沟地质灾害的影响

2017年在四川茂县松坪沟发生的新磨滑坡造成了重大人员伤亡.除了分析降雨、工程地质等因素外,前人提出地震对滑坡的形成也起到了重要作用,然而目前还缺乏详细的定量分析.本研究根据龙门山地区地壳结构和GPS观测,结合美国地质调查局USGS反演得出的汶川地震同震破裂模型,利用粘弹性分层半无限空间模型(PSGRN/PSCMP程序)计算了汶川地震引起的同震和震后形变及应力场变化,并详细分析了对松坪沟地区的形变和应力.结果表明汶川地震同震破裂造成松坪沟地区发生了明显地表位移,并且震后的粘弹性松弛效应使得变形在该区持续加强.汶川地震同震破裂在松坪沟地区造成的东向位移为26.8～42.3 cm,北向位移为7.4～8.0 cm,该区处于垂向位移上升和下降的过渡地带,变化量为–0.1～1.7 cm;震后9年在同震的基础上东向位移继续增加约2.5 cm,北向位移增加约7.4～8.0 cm,松坪沟的北西段处于垂向位移持续上升区,而南东段处于垂向位移下降区,震后形变造成平均地形梯度增大,有利于滑坡灾害的发生.鉴于松坪沟断裂性质的不确定,汶川地震同震和震后引起的库仑应力改变对其活动性会产生不同的影响.     

芦山地震同震和震后地表形变及重力变化的理论模拟

为了研究芦山地震的孕震过程和震源区的长期构造过程以及解释实测的震后形变和重力资料, 采用分层介质模型, 利用数值模拟的方法, 考虑区域流变系数, 计算了地震引起的地表同震、震后的形变和重力变化以及区域内部分GPS与重力连续观测台站的震后形变和重力变化的时间序列.结果表明: 芦山地震的地表同震形变显示出发震断层明显的逆冲特性; 粘弹性松弛效应引起的震后地表形变和重力变化比同震形变和重力变化的范围明显扩大, 但随着粘滞系数的增加, 变化量明显减小; 观测台站的震后变化时变曲线显示震后形变和重力变化在震后50 a间变化显著, 100 a后基本平缓, 趋于稳定; 模拟计算的GPS台站中除了MEIG台和MYAN台以外, 其余台站的震后观测必须考虑粘弹性松弛的影响.      

四川九寨沟Ms7.0级地震滑坡应急快速评估

基于地震滑坡危险性评估的Newmark累积位移模型,利用震前获取的震区地形数据、区域地质资料,结合地震动近实时获取技术,开展了四川九寨沟M_s7.0级地震诱发滑坡的应急快速评估。地震滑坡位移分析结果表明,同震滑坡活动的中—高强度区分布在断层两侧宽约4 km的带状区域内,整体沿北西方向延伸。其中,极震区的丰雪塘、日则和干海子等城镇驻地及附近道路的滑坡强度相对较高;震前、震后影像对比表明九寨沟地震诱发的滑坡类型以浅表型碎屑流及小规模崩塌为主,且同震碎屑流多是在震前已有碎屑流的基础上进一步活动扩展而来,震后汛期泥石流隐患也不容忽视;通过典型地区滑坡位移分析结果与震前、震后影像对比,表明滑坡位移分析结果能够较好的反映同震滑坡的宏观分布特征,但在场地尺度上吻合程度欠佳,后续将通过提升岩性和地形等数据质量进行改进。研究结果可为灾情研判提供宝贵信息,对提高灾害应急救援效率具有重要意义。     

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.      

四川汶川地震-滑坡-泥石流灾害链形成演化过程

2008年“5·12”汶川Ms 8.0级地震之后,地震灾区表现出显著的强震地质灾害后效应。地震造成山体分水岭及山脊部位产生大量的崩塌和滑坡,崩滑体大多散落在山体的中上部,在强降雨作用下大量松散堆积物沿陡峻的沟道汇聚、加速,形成破坏性极大的高位泥石流,从而构成典型的地震-滑坡-泥石流灾害链。在回顾汶川地震灾区同震地质灾害的基础上,调查分析了震后汛期地质灾害的主要类型及其6种表现形式,将地震-滑坡-泥石流灾害链形成、演化过程划分为4个阶段：孕育阶段、地震同震滑坡阶段、震后滑坡-泥石流发育阶段、高位泥石流的动态演化阶段,提出高位泥石流的判识指标,并探讨其分布特征、动态变化趋势及其防治对策。     

2008年汶川大地震孕震、同震及震后变形和应力演化全过程的数值模拟

2008年M_S 8.0级汶川大地震发生在具有复杂的地质构造背景、强烈的地表起伏、不均匀的弹性和黏性结构的龙门山断裂带上。由于震前地震活动性不够强烈且地表构造变形较小,龙门山断裂带的地震危险性在汶川地震之前被低估。从数值模拟的角度,建立黏弹性有限元模型,考虑了初始地形、重力、构造加载、黏弹性松弛等因素对2008年汶川大地震的孕震、同震及震后150年变形全过程的影响,定量研究了映秀-北川断裂带的同震及震后变形,分析了弹性层、黏弹性层的应力积累、释放、调整的特点,模拟得到地表同震和震后位移与大地测量资料较为吻合,对汶川大地震的余震分布进行了力学上的解释,模拟得到震前、同震及震后的应力变化有助于深入分析大地震的动力学成因及其对周围区域的地震危险性影响。      

汶川地震地质灾害后效应分析

汶川地震过去3a了.3a来,大量的国内外学者对地震灾区地震地质灾害的发育分布规律、形成机理及防治对策给予了高度关注,发表了大量的研究成果.人们在关注同震地质灾害的同时,更对地震灾区今后地质灾害的发生规律及演化趋势、持续时间倾注了极大的关心,因为震后连续3a,尤其是2010年,灾区地质灾害的频率和规模均出现较震前显著增大...     

基于Sentinel数据的阿尔金断裂中段中强地震同震变形特征

阿尔金断裂中段中强地震频发,是研究中强地震地表变形特征的天然试验场。文章基于Sentinel数据对该段4次中强地震（2019年9月27日新疆若羌4.8级地震、 2019年3月28日青海茫崖5.0级地震、 2021年6月16日青海茫崖5.8级地震、 2021年8月26日甘肃阿克塞5.5级地震）开展了D-InSAR同震变形分析。结果显示,该方法能有效提取阿尔金断裂中段3次M_S 5.0以上地震的同震变形场（2019年茫崖地震、 2021年茫崖地震和2021年阿克塞地震）,同震变形区均由抬升区和沉降区两部分组成,发震断层大致沿NW-NWW向展布,指示区域应力方向以NE-SW向为主。3次地震宏观震中定位偏差均在7 km以内,表明D-InSAR技术具有较高的水平定位精度。3次地震发震机制均为逆冲型,同震变形特征与CMT震源机制解相一致。同时,利用SBAS时序变形结果和不同分辨率参考DEM数据解算结果进行误差影响分析,结果显示,大气延迟相位误差对该区域同震变形解算影响较小,而残余地形影响较大,震后余滑与粘弹性松弛效应不明显。该研究结果对认识阿尔金断裂中段构造和地震活动,以及利用...     

从同震和震后形变分析1668年M8.5级郯城地震对周边地震活动性的影响

以山东郯城1668年大地震为例,以前人地表地质调查结果为约束,利用弹性位错理论初步获取了该地震的同震破裂模型;在此基础上,基于粘弹性分层模型分析了该地震的同震和震后形变,同时以主震断层为接收断层计算了库仑应力分布,进一步讨论了地幔不同粘滞性系数对地表形变和库仑应力变化的影响。计算结果显示,该地震是一个右旋走滑为主兼有一定逆冲性质的地震,其同震位移巨大,能量释放较彻底;同震破裂造成震中郯城县西北、东北和南部部分断层库仑应力增加,而震后形变使得这些断层库仑应力进一步增加,在单县、宿迁和日照等地,地震后350 a库仑应力变化量达到+1bar-+1MPa量级;地幔粘滞性系数不同,形变量和库仑应力变化达到稳定的时间不同,但最终趋于稳定的数值基本一致。     

泸定MS6.8地震同震地质灾害特点及防控建议

强震区同震地质灾害特点、震后地震效应研究是支撑灾后重建和防灾减灾的关键。本文基于震后重点区无人机高清遥感影像解译、震后地质灾害应急排查、极震区地质灾害详查数据,研究了同震地质灾害的数量、空间分布、控制因素,详细分析了震后地质灾害防治工作面临的3个重要风险,并针对灾后重建中关于地质灾害防治工作提出了4点建议。研究结果显示：(1)同震次生地质灾害规模以小型为主,中型次之,大型较少,主要沿大渡河两岸、交通道路沿线、大渡河右岸支流、发震断裂和其他断裂沿线等部位密集分布;(2)控制同震次生地质灾害的主要因素由强至弱分别是地震动、断裂带、地形坡度、地层岩性和强震区工程设防标准不够;(3)震后地质灾害防治主要面临降雨加剧已有灾害点变形和诱发新的灾害、震裂山体可能演变为高位远程灾害链的风险源区、巨量沟道斜坡物源构成泥石流的潜在物源并形成灾害;(4)建议加强“人技结合”的隐患识别体系机制,构建依靠科技的点面结合监测预警机制,统筹各要素科学实施避让搬迁,提高地震活跃强震区工程建设抗灾标准,构建农村切坡建房的技术支撑机制。     

Co and postseismic characteristics of Indian sub-continent in response to the 2004 Sumatra earthquake

The M_w 9.3 Sumatra earthquake of December 26, 2004 caused extensive coseismic displacements globally, measurements of which were made essentially using modern geodetic techniques. This earthquake induced considerable perturbation in stress distribution as far as ∼8000 km away from the epicenteral region, which is tending to relax to its normal rates as seen from postseismic transient deformation. The monitoring of crustal displacements from strategically located sites using GPS provides coseismic as well as postseismic deformation that facilitates the understanding of the fault geometry, elastic thickness, postseismic relaxation mechanisms, rheology and earthquake recurrence time interval.We investigated coseismic and postseismic GPS derived displacements in Indian region together with the GPS data collected from Andaman and Sumatra region. It is found that while EW displacements are significantly large in peninsular India, those in the region to the north of Central India Tectonic Zone (CITZ) are relatively small. We could delineate the postseismic transients from position time series and interpreted them in terms of viscoelastic relaxation. It is inferred that the postseismic deformation is characterized by a power-law viscoelastic flow in the mantle. In Indian peninsula region, the timescale parameter of the exponential decay (τ = 250 days) would require an extremely low viscosity for the upper mantle. Relying on the prevailing coseismic and postseismic displacement fields, the present study also reflects upon the contemporary litho-tectonics of the Indian sub-continent.     

两次于田M_S7.3地震间应力触发作用及2014年于田地震的发生对周缘断层的影响

基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型,讨论2008年于田MS7.3级地震与2014年于田MS7.3级地震之间的关系,并研究2014年于田MS7.3级地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。初步结果表明:1)2008年于田MS7.3级地震在2014年于田MS7.3级地震震中滑动方向上产生的库仑破裂应力变化高于地震触发的阈值0.01 MPa,存在明显的触发作用。在视摩擦系数分别取0.4和0.6时,震源区同震库仑破裂应力变化为0.0167 MPa和0.0170 MPa;而考虑粘弹性松弛作用时产生的库仑应力增加量分别为0.0187 MPa和0.0194 MPa。结合断裂带构造应力年累计速率的结果,2008年于田地震的发生造成2014年于田地震提前21.4~24.9 a;2)在较短的时间尺度内,对于距离相近的两次地震之间,同震产生的应力变化远大于粘弹性松弛效应产生的变化;3)2014年于田MS7.3级地震的发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的加载效应,地震危险性有所增强。其中阿尔金断裂中段库仑应力增加最为明显,最大达2.8×10–3 MPa;玛尼—玉树断裂中段次之,应力增加量最大达5.6×10–4 MPa;东昆仑断裂西段应力增加量最大达4.75×10–4 MPa。而玛尼—玉树断裂西段库仑破裂应力最大卸载量达3.6×10–3 MPa。     

芦山地震的发生对周围断层影响的数值模拟

芦山地震发生后,地震的发生造成周围断层应力变化值得关注。本文基于川滇地区的三维非线性有限元模型,利用芦山地震同震静态滑移量结果,分析地震的发生对川滇地区主要断裂的同震加卸载效应。初步结果表明,芦山地震的发生造成龙门山断裂中南段、岷江断裂、马尔康断裂、鲜水河断裂北西段、大凉山断裂南段、小江断裂南段不同程度的应力增加。其中龙门山断裂中南段增加最为显著,最大库仑应力增加量达0.035 MPa;岷江断裂次之,最大达0.0075 MPa;马尔康断裂增加量达0.0031 MPa;鲜水河断裂北西段达0.0008 MPa。而从断裂带同震应变积累与释放方面分析的结果同样表明上述四条断裂地震危险性增强。该结果可以为川滇地区地震危险性分析提供一定的参考依据。     

The Seismogenic Structure and Deformation Mechanism of the Lushan (Mw 6.6) Earthquake,Sichuan, China

On April 20 th, 2013, an earthquake of magnitude MW 6.6 occurred at Lushan of Sichuan on the southern segment of the Longmenshan fault zone, with no typical coseismic surface rupture. This work plotted an isoseismal map of the earthquake after repositioning over 400 post–earthquake macro–damage survey points from peak ground acceleration(PGA) data recorded by the Sichuan Digital Strong Earthquake Network. This map indicates that the Lushan earthquake has a damage intensity of IX on the Liedu scale, and that the meizoseismal area displays an oblate ellipsoid shape, with its longitudinal axis in the NE direction. No obvious directivity was detected. Furthermore, the repositioning results of 3323 early aftershocks, seismic reflection profiles and focal mechanism solutions suggests that the major seismogenic structure of the earthquake was the Dayi Fault, which partly defines the eastern Mengshan Mountain. This earthquake resulted from the thrusting of the Dayi Fault, and caused shortening of the southern segment of the Longmenshan in the NW–SE direction. Coseismal rupture was also produced in the deep of the Xinkaidian Fault. Based on the above seismogenic model and the presentation of coseismic surface deformation, it is speculated that there is a risk of more major earthquakes occurring in this region.     

2017年四川九寨沟Ms7.0地震InSAR同震形变场及发震构造探讨

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_s7.0级地震,构造部位处于青藏高原东缘的巴颜喀拉地块东北角,震中位置是岷江断裂、塔藏断裂、虎牙断裂和雪山梁子断裂围闭的空震区。哪条断裂发震,如何界定其与周边活动断裂的关系,与青藏高原东缘近年来发生的大地震是否有成因联系等问题对于理解该区域现今构造活动模式、预判地震发展趋势和部署地震地质灾害防控等工作具有重要意义。利用地震前后两期Sentinel-1合成孔径雷达数据对地表同震形变场进行了InSAR测量,获取了极震区约2000 km²范围内的雷达视线向变形（-13~28 cm）和运动方向,呈现为主动盘单侧走滑兼逆冲的变形模式,结合震源机制、断裂展布、构造背景和近年地震迁移的分析,揭示了控震构造是巴颜喀拉地块北缘边界断裂弧形旋转体系的尾端构造,发震断层是该断裂系中塔藏断裂的南段,并有与虎牙断裂贯通的趋势,因此,应重视本次地震与虎牙断裂之间的空震区未来的强震危险性问题;从区域上看,此次九寨沟地震可能与汶川地震具有一定的时空成因联系,因在巴颜喀拉地块南北边界断裂破裂基本贯通的条件下,2008年汶川地震诱发的东缘中部锁固破裂导致块体加速向东挤出,2013年鲁甸地震又释放了东缘南段挤压构造应力,从而进一步加剧了东北角的应力集中,促使九寨沟地震的发生。     

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。      

Coseismic landslides triggered by the 8th August 2017 <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>s</Subscript> 7.0 Jiuzhaigou earthquake (Sichuan,China): factors controlling their spatial distribution and implications for the seismogenic blind fault identification

On 8th August 2017, a magnitude M_s 7.0 earthquake struck the County of Jiuzhaigou, in Sichuan Province, China. It was the third M_s ≥?7.0 earthquake in the Longmenshan area in the last decade, after the 2008 M_s 8.0 Wenchuan earthquake and the 2013 M_s 7.0 Lushan earthquake. The event did not produce any evident surface rupture but triggered significant mass wasting. Based on a large set of pre- and post-earthquake high-resolution satellite images (SPOT-5, Gaofen-1 and Gaofen-2) as well as on 0.2-m-resolution UAV photographs, a polygon-based interpretation of the coseismic landslides was carried out. In total, 1883 landslides were identified, covering an area of 8.11 km², with an estimated total volume in the order of 25–30?×?10⁶ m³. The total landslide area was lower than that produced by other earthquakes of similar magnitude with strike-slip motion, possibly because of the limited surface rupture. The spatial distribution of the landslides was correlated statistically to a number of seismic, terrain and geological factors, to evaluate the landslide susceptibility at regional scale and to identify the most typical characteristics of the coseismic failures. The landslides, mainly small-scale rockfalls and rock/debris slides, occurred mostly along two NE-SW-oriented valleys near the epicentre. Comparatively, high landslide density was found at locations where the landform evolves from upper, broad valleys to lower, deep-cut gorges. The spatial distribution of the coseismic landslides did not seem correlated to the location of any known active faults. On the contrary, it revealed that a previously-unknown blind fault segment—which is possibly the north-western extension of the Huya fault—is the plausible seismogenic fault. This finding is consistent with what hypothesised on the basis of field observations and ground displacements.