区域宽频地震波形反演所揭示的2022年青海门源MS6.9地震震源破裂过程

基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2022年1月青海门源M_S6.9地震的震源破裂过程,并结合地质构造与地震重定位结果判断发震断层走向.综合反演结果表明:此次地震的发震断层走向为WNW向,主要以走滑为主;破裂主要发生在震源两侧,可能存在着双侧破裂,在震后2 s和9 s出现破裂极大值,最大错动量约为1.5 m,位于深度约6km处,发生明显破裂的深度约为16 km,地表破裂长度约20 km;此次地震释放的标量地震矩为1.23×10¹⁹N·m,相当于矩震级M_W6.7,地震能量主要在前15 s释放;发震断层面的倾角为84.6°,接近于垂直,由于破裂范围较大,所以发生明显错动分布的地表投影也长达34 km.     

2016年日本熊本地震破裂时空过程联合反演

为了深入认识2016年4月15日日本熊本地震破裂的复杂性,利用远场体波资料和同震InSAR资料联合反演了此次地震的震源破裂时空过程. 联合反演结果表明:熊本地震的震源破裂持续时间约为25 s,整个破裂过程释放的总标量矩为6.03×1019 N·m,对应于矩震级M_W7.1;同震滑动主要集中分布于浅部,破裂以右旋走滑为主,但在沿倾向0—5 km范围内,破裂呈较强的正断特征;此次地震破裂的最大同震滑动量约为4.9 m,且最大同震位错区位于背离断层走向上、距离起始破裂点约5—10 km的区域;破裂前期（0—7 s）,在倾向上向浅表发生破裂,在走向上向东北和西南两侧扩展;大约7 s后,破裂背离断层走向主要向东北方向扩展. 根据有限断层联合反演结果推测,此次熊本地震破裂可能出露至地表.      

利用区域宽频地震数据反演2021年5月云南漾濞MS6.4地震震源破裂过程

本文基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2021年5月云南漾濞M_S6.4地震的震源破裂过程,结果显示:此次地震的发震断层走向为SE向,主要以右旋走滑为主.破裂主要发生在震源东南侧,最大错动量约为0.55 m,位于深度约9 km处,发生明显破裂的深度约达13 km.此次地震释放的标量地震矩为1.48×10¹⁸N·m,相当于矩震级M_W6.05.地震能量主要在前11 s释放.在深度为6~8 km处破裂速度有明显的变快,可能加剧了地表的震动.     

2014年8月3日云南鲁甸MW6.1（MS6.5）地震破裂过程

2014年8月3日云南鲁甸（M_W6.1,M_S6.5）地震是一次规模不大、但灾害严重的走滑型地震事件.受走滑型地震辐射图型的影响,远震地震资料在特定方位上信噪比不高,给此次地震发震断层面的确定造成了一些干扰.本文概述了鲁甸地震发生后2.4小时发布的作为地震应急响应的破裂过程快速反演工作,以及随后对反演结果的修订工作.修订结果中,两个双力偶节面的反演都显示破裂方向朝地表和走向方向扩展.结合现有的烈度分布和余震精确定位结果,根据破裂方向和烈度与余震分布的优势方向的一致性,确定鲁甸地震是发生在走向162°,倾角86°的近乎垂直于地面的以左旋走滑为主的断层面上的一次破裂事件.根据破裂过程反演得到的震源时间函数,大部分地震矩在破裂开始后2~5 s内集中释放. 比较集中的地震矩释放过程可能是此次地震面波震级明显高于矩震级,且造成严重地震灾害的原因之一.     

利用区域宽频地震数据反演2021年5月云南漾濞MS6.4地震震源破裂过程

本文基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2021年5月云南漾濞M_S6.4地震的震源破裂过程,结果显示:此次地震的发震断层走向为SE向,主要以右旋走滑为主.破裂主要发生在震源东南侧,最大错动量约为0.55 m,位于深度约9 km处,发生明显破裂的深度约达13 km.此次地震释放的标量地震矩为1.48×10¹⁸N·m,相当于矩震级M_W6.05.地震能量主要在前11 s释放.在深度为6~8 km处破裂速度有明显的变快,可能加剧了地表的震动.     

基于强震动资料的破裂过程快速反演及其自动化的可行性

破裂过程快速反演是目前快速获取地震灾害特征的主要手段之一,是震后应急工作的重要内容.近十年来基于远震资料开展的手动快速反演工作取得了长足进步,但在响应时间方面存在固有的局限,阻碍了反演效率的持续提升.我们根据新近发展的IDS （Iterative Deconvolution and Stacking）自动反演方法,尝试反演近场强震动资料确定破裂过程,探讨破裂过程反演自动化的可行性.对近几年国内发生的强震——包括2013年芦山M_W6.6地震、2016年青海门源M_W5.9地震和2016年新疆阿克陶M_W6.6地震——的应用结果表明,采用IDS方法反演强震数据可以得到稳定可靠的破裂模型,且反演计算时间都控制在几十秒内.此外,以2008年汶川M_W7.9地震为例,测试了不同子断层尺度、截止频率和地壳速度结构模型对反演结果的影响,发现滑动分布主要特征不强烈依赖于反演参数和地壳模型,证实了自动反演的稳定性和很强的适应能力.这一研究表明,基于强震动资料的自动反演可能是破裂过程快速反演的主要发展方向.特别地,在未来强震动台网持续发展、强震动数据的质量和共享速度都得到进一步提高之后,这一工作可望纳入到地震参数的常规自动测定工作中,为震后应急和海域地震的海啸预警提供急需的震源模型.     

芦山4.20地震破裂过程及其致灾特征初步分析

采用全球地震台网的远震地震波数据快速反演了2013年4月20日雅安芦山地震(芦山4.20地震)的破裂过程,在震后3小时得到并发布了相关测定结果.结果显示这次地震的震级约M_W6.8,包括两次破裂子事件,但都发生在断层面上震源(破裂起始点)附近,整个地震没有表现出明显的破裂方向性.雅安芦山地震的破裂没有大规模出露地表,主要地震灾害集中在断层上盘,位于芦山县和宝兴县一带.     

2008年3月21日新疆于田MS7.3 地震破裂过程研究

利用IRIS全球地震台网30°—90°的长周期P波记录, 反演了2008年3月21日新疆于田M_S7.3地震的破裂过程, 得到了此次地震的破裂时空图像, 并初步分析了余震分布与主震断层滑动量分布的关系. 结果表明, 此次地震是一个破裂尺度长100 km、 宽20 km的破裂过程; 破裂持续时间约为40 s, 在第13 s时地震矩释放速率达到峰值, 断层面上一次大的破裂行为几乎构成了整个地震的破裂过程. 地震所释放的标量地震矩为4.23×1019 N·m, 其矩震级为M_W7.02. 由主震断层静态滑动量分布图可以看出, 整个破裂区以正断左旋走滑为主, 显示出双侧破裂特征, 最大滑动量为151 cm, 位于初始破裂点沿断层出露地表处. 精定位后的余震在断层面上的投影结果显示, 80%以上M_L4.0—4.9余震和全部M_L≥5.0余震均发生在初始破裂点附近区域及其南西方向, 位于主震破裂滑动位移量迅速减小的区域, 反映了震源区介质强度的不均匀性.      

联合InSAR和高频GNSS位移波形反演2022年青海门源M6.9地震同震破裂过程

使用差分干涉测量和像素偏移追踪从Sentinel-1 SAR卫星影像中提取了2022年青海门源M 6.9地震视线向位移及近断层距离向偏移,通过单历元精密单点定位获取了16个GNSS测站高频位移波形.基于上述观测资料的同震破裂过程联合反演结果表明,该地震使两个走向分别为82°和112°的断层面发生破裂,为双侧不对称破裂事件,总破裂长度～26 km,滑动集中分布在0～5 km深度,最大滑动量为～4 m,总地震矩释放量为8.65×10¹⁸Nm(对应矩震级为M_W6.56),在～10 s内全部释放.同震库仑应力变化结果表明,主震使两条发震断层在10 km深度处库仑应力增加,促进了该区域后续余震发生.滑动分布模型显示门源地震浅层滑动亏损较小,结合已有2014至2021年时序InSAR结果,推测在更长震间期内,与两条发震断层相近的冷龙岭断裂和托莱山断裂不存在明显的浅层蠕滑.     

2010年1月12日海地地震破裂过程快速反演

运用地震破裂过程快速反演方法,在2010年1月12日海地地震发生后,采用全球地震台网(GSN)的宽频带地震资料,反演了这次地震的破裂过程,得到了这次地震破裂过程的反演结果.结果表明,这次海地地震的破裂过程具有如下基本特征:①矩震级约为MW7.1;②地震主要破裂持续时间约为22s;③包括3个滑动量集中分布区域,最大滑动量约为4.9m,最大滑动速率约为3.3m/s;④这次地震基本上是一次双侧破裂事件,破裂从震中同时向东西两个方向延伸.     

2014年新疆于田MS7.3地震前 地壳变形特征研究

利用1999—2007年和2009—2013年两期GPS速度场资料, 采用最小二乘配置方法分别计算了2008年和2014年新疆两次于田M_S7.3地震前新疆及周边地区的主应变率、 面应变率及最大剪应变率, 分析了该区域的变形动态特征, 并结合速度剖面分析方法给出了震源区的构造变形特征. 速度场及应变率场动态结果表明: 新疆天山地区的地壳变形特征整体表现为由南向北缩短, 相对运动速率表现为由南向北、 由西向东逐渐减小; 震源区东侧的左旋剪切变形明显大于西侧; 2008年与2014年两次于田M_S7.3地震的震源区均处于拉张与挤压变形的过渡地带, 易于强地震的发生; 2008年于田M_S7.3地震的张性兼有少量剪性破裂的发生使得阿尔金断裂的左旋剪切变形增强. GPS速度场剖面分析结果表明, 2014年于田M_S7.3地震前震源区西侧的变形宽度大于东侧, 剪切应变积累程度西侧高于东侧. 综合分析认为, 震源周边构造区应变积累的差异性有利于强震的孕育, 2008年于田M_S7.3地震对2014年于田M_S7.3地震可能有促进作用.      

2017年伊朗MW7.3地震的震后余滑分布及其对2018年MW6.0地震的触发影响

收集了覆盖监测区域的Sentinel-1卫星雷达影像,利用短基线集干涉测量技术提取了2017年伊朗萨波尔扎哈布M_W7.3地震后283天的地表时序形变,通过二步法反演得到其震后余滑分布,之后采用差分干涉技术获取了2018年发生于同一地区的贾万鲁德M_W6.0地震的同震形变场,并将反演所得的发震断层参数作为应力计算的接收断层参数,来分析2017年M_W7.3强震及其震后活动对2018年贾万鲁德M_W6.0地震的触发影响。结果表明：萨波尔扎哈布地震的震后形变主要由孕震断层面的余滑运动所致,震后283天余滑模型的累积滑移量达到0.7 m;2018年贾万鲁德地震的发震断层走向为355.6°,倾角为89.4°,同震断层破裂以右旋走滑为主,兼具部分正断层运动。本文所得的贾万鲁德地震断层平面上的库仑应力变化表明,2017年M_W7.3主震及其震后余滑对2018年M_W6.0地震的发生具有一定的触发效应,M_W6.0地震的发生可能与区域板块的活动性相关。     

2014年新疆于田MS7.3地震序列重定位及其发震构造初步研究

2014年2月12日在新疆于田县发生了M_S7.3地震,主震前一天在震区发生了M_S5.4前震,震后余震活动频繁,由于震区台站十分稀疏和不均匀、地壳速度结构复杂,台网常规定位结果精度有限,很难从中获得序列的空间分布特征和活动趋势的正确认识.本文首先利用位于震区附近的于田地震台5年记录的远震波形数据,采用接收函数方法研究了震区附近的地壳结构,建立了震源区的地壳速度模型.在此基础上,联合震相到时和方位角对2014年于田M_S7.3地震序列(从2014年02月11日-2014年04月30日,共计577次地震)进行了重新绝对定位.结果显示,(1) 重定位后的前震和主震震中位置明显向地表破裂带及其附近的阿尔金分支断裂(南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂)靠近,两者相距5.4 km,主震位置为36.076°N、82.576°E,震源深度为22 km, 前震位置为36.055°N、82.522°E,震源深度为19 km;(2) 本文重定位结果显示,余震序列沿NEE-SWW展布,优势分布长度约73 km、宽度约16 km,平均震源深度为14.8 km,其中77%的余震分布在地表破裂带的西南端,这部分余震中少数沿阿什库勒-肖尔库勒断裂分布,绝大多数沿北东东向的南肖尔库勒断裂分布,位于地表破裂带东北端的余震沿阿什库勒-肖尔库勒断裂分布,但发生在地表破裂带的余震极少;重定位后,位于地表破裂带西南侧的震中分布由台网目录的近南北向变为北东向,与地表破裂带、南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂走向一致;(3) 沿重定位剖面的地震分布,可推断位于地表破裂带西南段的南肖尔库勒断裂与位于北东段的阿什库勒-肖尔库勒断裂倾向反向,南肖尔库勒断裂的倾向为SE,阿什库勒-肖尔库勒断裂的倾向为NW,这与本次地震野外考察得到的断裂性质一致.综合重定位结果、地表破裂带分布、震源机制解、南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂的性质认为,2014年于田M_S7.3地震的发震构造为阿尔金断裂西南尾段的两条分支断裂——南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂.     

2014年2月12日新疆于田MS7.3地震序列及其构造背景研究

2014年2月12日新疆于田发生M_S7.3地震,该震前1天曾发生M_S5.4前震,震后余震活动频繁.截止到2月20日12时,该地震序列记录到4000多次余震,最大余震为2月12日M_S5.7地震,序列类型为前震—主震—余震型.该地震前震的b值明显低于该区域正常活动的b值和余震的b值.这次地震位于西昆仑断裂带与阿尔金断裂带的交汇区域的阿什库勒断裂北段,震源机制解为走滑型.余震区NE向长70 km、宽20 km,分为主余震分布区和次余震分布区,其中M_L4.0以上强余震基本位于NE向主余震分布区,N--S向的次余震分布区则以M_L3.0左右地震分布为主,显示该部分可能受到主震的触发作用.于田地区曾发生的2008年3月21日M_S7.3地震的震源机制解为正断型,距这次地震约100 km;2012年8月12日发生的M_S6.2地震的震源机制解为正断型,距这次地震约10 km.该地区的发震构造背景是:在NE向阿尔金断裂带尾端向SW方向延伸过程中,左旋走滑作用逐渐转换为拉张作用,形成多条左旋走滑兼具拉张作用的断裂. 2014年于田M_S7.3地震的发震模式表现为:左旋走滑的阿什库勒断裂北段与南段因速率差异而产生的小型构造盆地,在区域拉张作用力下顺时针旋转;2008年M_S7.3张性地震后区域的伸展作用增强,导致盆地南侧的苦牙克断裂发生2012年M_S6.2张性地震,该地震引起2014年M_S5.4前震,两者激发其后在盆地北侧阿什库勒断裂发生了2014年M_S7.3主震.      

2017年精河MS6.6地震的断层参数和破裂过程

利用远震资料、近场强震资料和合成孔径雷达干涉同震形变资料确定了2017年8月9日精河M_S6.6地震的断层面参数及震源破裂细节。为得到可靠的断层几何参数,发展了一套基于InSAR数据滑动分布反演的三维格点搜索流程,对本次地震断层面的走向、倾角和震源深度进行了格点搜索。结果显示,地震断层面走向为95°,倾角为47°,震源深度为14 km。基于搜索得到的断层模型进行破裂过程联合反演的结果显示:精河M_S6.6地震为一次单侧破裂事件,最大滑动量约为0.8 m,滑动区域集中在断层面上震源以西5—15 km,沿倾向15—25 km,破裂主要发生在10 km深度以下区域。断层面上的平均滑动角为106°。整个破裂过程释放的标量地震矩为3.6×1018 N·m,对应矩震级为M_W6.3。破裂过程持续约9 s,期间的破裂速度约为2.1—2.6 km/s。由于地震破裂主要集中在10 km以下,未来可能需要关注该区域0—10 km发生潜在地震的可能性。      

2011—2014年3次于田MS≥5.0地震序列重定位及其发震构造

基于新疆区域数字地震台网震相观测报告,采用双差定位方法对2011—2014年阿尔金断裂带西南端NE向张性剪切段附近的3次于田M_S≥5.0地震序列进行了重定位,并对其余震分布及发震构造等进行了分析． 结果表明: 2011年于田M_S5.5地震的发震构造为阿尔金断裂,该地震同时触发了阿尔金山前普鲁断裂的中小震活动,地震序列呈近NS向长条带状分布; 2012年于田M_S6.2地震序列沿NNE向分布,发震构造为苦牙克断裂; 2014年于田M_S7.3地震序列沿NE和NNE方向展布,其中NE走向的余震序列沿阿尔金断裂走向有3处余震丛集分布,由此推测该余震低活动区是由于断层内存在一较大凹凸体,终止了破裂的传播所致,发震构造为阿什库勒断裂和苦牙克断裂． 此外,地震序列截面特征显示,2011—2014年3次于田M_S≥5.0地震序列基本贯通了阿尔金断裂带西南端的次级断裂和普鲁断裂．      

2011年M_W9.0东日本大地震动力学破裂过程的数值模拟

力学上,地震可以看作在应力场作用下由于断层带介质的突然损伤或软化导致的断层带失稳事件.本文基于这个地震动力学模型,利用一种可以模拟断层大位错的有限元方法,研究了2011年MW9.0东日本大地震(Tohoku-Oki)的动力学破裂过程.比较了无障碍体和具有不同刚度障碍体的断层带模型产生的断层位移、位错和应力降.主要结果表明,障碍体的存在并不明显地改变障碍体区域的初始构造应力场.对有障碍体情形,准静态结果显示断层上盘最大逆冲位移和最大剪切位错分别为51m和58m,均发生在海底表面海沟处,与无障碍体的结果(最大剪切位错约55m)相比差别不大;下盘最大倾向位移(-10m)并不与上盘最大值出现在同一位置,而是在障碍体处.障碍体处剪应力降(约11 MPa)大于周围非障碍体区域.障碍体处正应力降的最大值约为3 MPa.模拟结果似乎不支持海山是导致本次地震异乎寻常大位错的原因,而倾向于断层带剪切刚度在地震过程中极度损伤或软化.     

2014年8月3日云南鲁甸6.5级地震序列破裂过程研究

本文利用主地震相对定位法,对2014年鲁甸MS6.5地震序列中的8月3日—9月30日地震进行了重新定位,借助于时空图像分析方法,对本次地震破裂过程进行了分析,得到如下结果:(1)2014年鲁甸MS6.5地震主要沿NW向破裂,存在沿NE向破裂的成分,但是NE向破裂并不明显;(2)地震破裂时,主要从主震震中处往ES方向传播,破裂带长度大约为10km,破裂面近乎直立;(3)余震活动主要集中于主震上方区域,震源深度大于主震的余震稀少.根据上述结果,结合当地的地震构造情况和本次地震的震源机制解,分析表明,本次地震的破裂面为NW向,其发震断层为包谷垴—小河断裂的可能性很大.