2008年汶川8.0级地震孕震机理研究

用三维流变非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏高原及邻近地区三维构造块体相互制约的大背景中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的速度场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上,模拟计算现今构造块体边界断层上表征剪应力及法向应力等综合影响的危险度分布.结果表明,上、中地壳层危险度分布中危险度较高的地段多数与近几十年来发生的七级以上大震区域基本一致.包括2008年汶川8.0级等大震的发震断层.通过分别对龙门山断裂带东西两侧的两种不同构造格局进行试算表明,龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度、分层与物性明显变化对汶川大震的孕育发生均起了关键性作用.计算得到的应变率强度分布图可见,高原东部整个边缘地带均接近应变率强度的陡变带.其中以龙门山断裂带上的陡变最为明显,西侧应变率强度是东侧的近4倍,而且断裂带东侧应变率强度等值线衰减比西侧快.反映了汶川大震逆冲型发震断层地区独特的特征.此外,由计算得到的应变能密度分布图可见,龙门山断裂带在上、中地壳层中均位于宽度相同、其走向与龙门山断裂带走向一致的高应变能密度带中,在上地壳层这个带的东西两侧则是应变能密度较低的地区,而在中地壳层,其强度在断裂带东侧逐渐向东衰减,西侧应变能密度高,而东侧应变能密度较低.表明在印度板块强烈推挤作用和高原各构造块体相互制约及龙门山断裂带东西两侧特殊构造环境中,高原地壳物质向东水平运动,受到龙门山断裂带东侧介质刚性强度较大的四川盆地阻挡,使得汶川大震发震断层在大震前已积累了相当水平的应变能,并同时处于力学上的不稳定状态.     

汶川地震和芦山地震的孕震机理及震前中长期地震危险性研究

运用非连续变形分析法与三维有限元法相结合的方法,以GPS资料作为位移速率和震源机制的约束条件,通过数值模拟研究了青藏高原及其东侧邻区构造地块的运动、变形、相互作用及其与近30年来发生于该区的大地震之间的关系。研究中引入了以应力与摩擦强度的比值定义的断层“失稳危险度”,通过数值模拟计算得到了研究区地壳块体边界断层的失稳危险度分布。结果表明,失稳危险度高的地段与近期该区发生的M_S≥7.0地震所在的位置基本一致,其中龙门山断裂带上包括汶川和芦山大地震的发震断层均为失稳危险度最高值地区。计算得到的应变率强度分布图显示,青藏高原东部边缘整条地带均为应变率强度的陡变带,特别是以龙门山断裂带上的陡变最为明显,其西侧应变率强度为东侧的近4倍,而且,这个带位于宽度相同、走向与龙门山断裂带走向相一致的高应变能密度带中,表明这两次大地震前,作为其发震断层的龙门山断裂带已积累了相当高的应变能,失稳危险度高,处于力学上的不稳定状态。模拟计算得到在上地壳层中,2001年昆仑山口西M_S8.1地震引起汶川、芦山地震发震断层的库仑破裂应力增加约0.016 MPa,相当于龙门山断裂带约两年的应力积累,也就是说,使汶川、芦山地震发震断层的失稳破裂提前了约两年。 此外,关于2008年汶川M_S8.0地震的模拟计算表明,汶川地震的发生也使包括芦山地震发震断层的龙门山断裂带西南段和东昆仑断裂带东南端的库仑破裂应力增大,应变能积累增强,这说明汶川M_S8.0地震的发生对已处于失稳危险度较高状态的2013年芦山地震和2017年九寨沟地震发震断层的提前失稳破裂起到了促进作用。      

汶川M_S8.0地震孕震机理研究

2008年5月12日发生了震惊中外的汶川Ms8．0大地震,造成了惨重的生命财产损失。自我国有详细前兆观测记录以来,这是首次发生8．0级逆冲型大地震。这样的大地震事先未能察觉,与缺少该类型大震的震例和经验有关,毕竟目前的地震预测还主要依赖已有的经验。因此,这次大地震发生后,回顾和研究已有的各种观测资料,从中寻找逆冲型大地震孕育发生的机理,     

2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带的震间形变

利用区域GPS和水准测量资料,结合地震构造背景的分析,本文研究2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带地区的震间地壳形变,探讨引起这种形变的活动构造与动力学模式,并由此认识汶川地震的孕育与成因机制.主要结果表明：1997～2007年期间,自龙门山断裂带中段朝北西约230 km的地带内存在垂直于断裂的水平缩短变形、以及平行于断裂的水平右旋剪切变形,缩短率为1.3×10-8/a （即：0.013 mm/km/a）,角变形速率为2.6×10-8/a;同一地带在1975～1997年期间还表现出垂直上隆变形,上隆速率在龙门山前山断裂与中央断裂之间仅0.6 mm/a,而至龙门山后山断裂及其以西达2～3 mm/a.这些反映了在汶川地震之前至少10～30余年,龙门山断裂带中段的前山与中央断裂业已闭锁、并伴有应变积累.造成这种形变的主要原因是：以壳内的低速层为“解耦”带,巴颜喀拉地块上地壳朝南东的水平运动在四川盆地西缘受到华南地块的阻挡、转换成龙门山断裂带中段的逆冲运动;由于该断裂段的震间闭锁,致使西侧的巴颜喀拉地块的上地壳发生横向缩短以及平行断裂的右旋剪切变形.然而,龙门山断裂带北段在1997～2007年期间除了有大约0.9 mm/a的右旋剪切变形外,横向的缩短变形极微弱,这可能与该断裂段西侧的岷江、虎牙、龙日坝等断裂带吸收了巴颜喀拉地块朝东水平运动的大部分有关.另外,汶川地震前,横跨龙门山断裂带中段与北段的地壳形变特征的差异,与汶川地震时能量释放的空间分布吻合.     

汶川大地震孕震机理的研究及其对地震预报的启示

2008年5月12日汶川8．0级大地震突发在曾被认为并不活动的龙门山断裂带上,引起社会及学术界的巨大反响,该地震的孕震机理及如何预报问题更引起广泛关注。     

2008年5月12日汶川Ms8.0地震

2008年5月12日汶川8.0级地震发生在自有历史记录以来从未发生过7级地震、自1657年汶川6.5级地震后,最近300多年来一直处于大震平静状态的龙门山逆冲断裂带上,具有震源浅、烈度高、影响范围广、破坏极为严重的特点.     

2008年5月12日四川汶川8.0级地震与部分余震的震源机制解

采用区域和远台Pn或Pg初至波初动符号, 利用下半球等面积投影, 求解了2008年5月12日四川汶川8.0级地震和截止到2008年12月10日发生的部分4级以上余震的震源机制解。 汶川8.0级地震的震源机制为: 节面Ⅰ的走向为5°, 倾角为48°, 滑动角为39°; 节面Ⅱ的走向为247°, 倾角为62°, 滑动角为131°。 P轴方位角为309°, 仰角为8°, T轴方位角为208°, 仰角为54 °, B轴方位角为44°, 仰角为35°。 结合地质构造和余震空间分布, 可以确定节面Ⅱ为发震断层面。 根据震源机制解, 引发本次地震的断层活动主要表现为逆冲, 主破裂面为S67°W与该地震所在断层的走向基本一致(断裂总体走向N45°E)^[1]; 主压应力轴P轴为N51 °W, 主压应力轴P轴方位与该区域构造应力场方向基本一致。 根据余震震源机制解结果, 龙门山断裂带南段发生的余震与北段发生的余震的震源机制都具有优势分布, 且两者差异明显。 早期发生在南段的余震的破裂是以逆倾滑动为主, 兼有走向滑动; 而随着时间的推移, 余震向北段迁移, 在龙门山构造的北段地震震源的破裂方式以走向滑动为主, 兼有一定的逆倾滑动; 龙门构造带南段震源应力场受主震应力场的控制, 而龙门构造带北段震源应力场不仅受区域应力场的影响, 还受主震应力场的影响。     

汶川Ms8.0地震孕震机理的形变证据与模型推演

该文展示了汶川Ms8.0地震区域南部多年流动水准测量给出的形变隆起图像、震前川滇地区GPS给出的区域尤旋转基准下的两期水平形变图像、发震断裂带上耿达跨断层短水准震前变化以及GPS给出的震源区同震水平形变和垂直形变图像.经综合推演,给出了一个板内逆冲型强烈地震孕育发生的模型,简称为"压升冲降"模型,可使上述各异常变化的形变图像得到比较统一和一致的解释.     

2008年汶川8.0级地震序列震源参数分段特征的研究

本文利用四川省区域固定地震台网观测记录到的2008年汶川8.0级地震序列的资料,从中挑选部分台站和地震资料,在精确扣除了余震区地震波衰减与台站场地响应后,计算得到了汶川地震序列中1070次ML≥3.0级地震的震源参数,结果显示,地震矩与震级之间有较好的线性关系,应力降和视应力的大小与震级大小有关.利用ML3.0级地震资料得到的应力降的时空演变过程研究结果表明,汶川余震序列地震应力降总体上随时间是一个衰减过程,预示着主震发生后整个余震区应力降呈逐渐衰减的状态.主震发生之后,以虎牙—北川—安县为界,空间上龙门山断裂带上地震活动水平和应力降具有明显的分段性.5月17日之前ML≥5.0余震主要集中在龙门山断裂带北川以西,由于地震释放了较多应力,该地区应力降较低,而北川至青川之间地震活动水平相对较弱,应力降一直处于高值水平.5月17日之后,ML5.0余震活动主体地区则转移到北川至青川之间,在该段发生了5月25日青川6.4级最大余震,在这之后,整个余震序列应力降随时间变化开始趋于平稳.     

2008年汶川8.0级地震发生的历史与现今地震活动背景

为了了解2008年5月12日四川汶川M_S8.0地震发生的地震活动背景,本文综合历史与现代地震资料,从南北地震带中段及其邻区的视野研究了汶川地震前1~2千年的强震活动性,以及震前20年的地震活动性背景.结果主要表明：（1）至少在2008年之前的1100~1700年中,龙门山断裂带未发生M≥7的地震,相对其南、北两侧的其他活动断裂带（或段）形成一个地震空区,2008年汶川M_S8.0地震发生在该空区中;（2）17世纪以来,在由龙门山断裂带大部分地区、川北岷江-虎牙断裂带以及甘南文县-武都断裂带组成的巴颜喀拉块体东边界上共发生了12次M=6.5~8.0地震,显示出一个已持续了近400年、逐渐加速的应变能释放过程,2008年汶川M_S8.0地震属于该过程中两次巨大地震之一;（3）汶川地震前20年,龙门山断裂带中、南段不存在背景地震活动的平静,反而显示出比曾经发生过1879年M_S8地震的甘南文县-武都断裂带还略高的地震活动背景水平;（4）2008年汶川地震的强度远远超出龙门山断裂带的历史最大地震,说明仅基于数百年至一、两千年的历史地震记载,远不足以正确评估较低滑动速率的、大型活动断裂带的潜在地震危险性.     

2008年5月12日汶川8．0级地震序列简介

据我国数字地震台网地震速报结果统计,2008年5月12日14时27分我国四川省汶川县发生8.0级地震后,截止至2008年5月31日,共纪录到4级以上余震190次(表1),其中4.0～4.9级地震160次;5.0～5.9级地震25次;6.0～6.9级地震5次;最大余震为25日16时21分青川6.4级地震.     

2008年汶川8.0级地震孕育发生的机制与驱动力

2008年5月12日四川省汶川发生了Ms8.0强烈地震.发震断层是龙门山断裂带的映秀一北川断裂.分析震前的GPS速度场发现,从巴颜喀拉块体西部到龙门山断裂带沿大约N105°E方向的缩短速率约为11mm/yr,龙门山断裂带的右旋走滑速率为1.1mm/yr,断裂带处于强闭合状态.四川盆地沿大约N107°E方向有少量的压缩变形,而沿SW方向有少量的拉张变形.     

汶川8.0级地震的一些启示

文章分析了地震能否预报争议的历史、 背景及其影响, 主张地震预报要知难而进, 要坚持监测、 预报和科研这一中心工作。 地震预报探索就是一部不断在反思和总结中前进的历史。 文中讨论了1975年海城7.3级、 1976年唐山7.8级、 1995年孟连西7.3级和2001年昆仑山口西8.1级等地震的启示、 2008年汶川8.0级地震的意义及科学继承与发展问题。 作者提出了地震大形势的判断、 地震前兆、 观测资料分析与评价等在汶川地震科学总结中要思考的重点问题, 建议做好汶川地震的科学总结、 制定新一代地震预报发展规划、 部署新一代观测台网、 完善地震监测预报工作体制等, 进而开创我国地震工作的新局面。     

2008年5月12日四川汶川8．0级地震前后震源区应力水平估计

根据地震力学和数字地震学理论,利用视应力和应力降,估算了2008年5月12日四川汶川MS8.0级地震前后震源区的应力水平,结果表明,震前震源区应力值约为1.5~2.0MPa,地震破裂过程中,由于断层发生错动过头,使地震发生后震源区应力低于动摩擦力,降至-1.2~-0.1MPa。     

2008年汶川8.0级地震对地震预测研究的启示思考

2008年汶川8.0级地震已经过去10年, 在此期间关于地震预测相关的基础研究和实践工作从未停止, 本文作者从地震预测业务人员角度, 分析了2008年汶川8.0级地震相关的地震地质、 大地测量、 地震学、 前兆观测异常等方面的现象。 针对不同研究方向, 从震情跟踪角度提出了预测意义的讨论、 可能问题的分析、 不成熟的一些建议, 并就综合预测给出了一些粗浅的思考和认识, 期望对地震预测预报工作起到抛砖引玉的作用。     

基于PSInSAR的2008年汶川MS8.0地震震后形变场特征

2008年5月12日汶川M_S8.0地震造成了巨大的同震形变, 地表破裂带分布广泛。 为了研究汶川地震震后形变的分布特征, 收集了震后2008年5月28日至2010年9月15日的多时相ENVISAT ASAR数据, 该数据包括两个相邻条带, 能够覆盖震后形变区域。 使用基于单一主图像的PSInSAR处理技术分别对两个条带进行处理并拼接, 获得了震后时序形变图和年平均形变速率图。 研究结果显示, 龙门山断裂带两侧的震后形变分布特征明显不同, 断裂带西北盘形变量表现为LOS向隆升, 最大累积形变约为26 mm, 最大形变速率约为17±7 mm/a; 断裂带东南盘形变表现为LOS向沉降, 形变量较小, 最大累积形变约为-10 mm, 最大形变速率约为-5 mm/a。 汶川地震后的形变特征反映了龙门山断裂在此段具有逆冲为主兼有走滑分量的活动性质, 本文研究结果与震后GPS观测结果在形变趋势和量级方面具有较好的一致性。     

2008年汶川MS8.0地震前定点形变高频异常特征的研究

本文以中国大陆西部定点形变观测资料作为研究对象, 采用S变换和超限率时频分析法对其进行了处理和分析。 研究结果表明: 在2008年汶川M_S8.0地震前, 距离震中600 km范围内的定点形变个别台站观测到高频异常, 异常持续时间较长; 距离震中300 km范围的个别台站临震高频异常非常显著; 并且不同的定点形变观测手段对高频信号的响应不同, 地倾斜测项临震前高频异常形态较地应变测项更为清晰灵敏。 同时S变换和超限率两种方法处理结果具有较好的一致性, 表明本文提取到的高频异常可信度较高。