青藏高原西北部区域地壳形变、构造地貌与孕震构造模型研究——以2008年与2014年新疆于田7.3级地震为例

为了清晰认识发生于青藏高原西北部2008年与2014年的两次于田MS7.3地震发震构造环境与构造地貌特征,本文利用DEM(数字高程模型)数据分析"喀喇昆仑—西昆仑—康西瓦地区"的地形地貌特征,结合区域活动断裂研究资料、相对于塔里木盆地的两期GPS速度场资料和区域运动学特征等讨论两次MS7.3地震所处的青藏高原西北部区域构造环境和地壳运动学特征,分析喀喇昆仑断裂、阿尔金断裂康西瓦段、龙木错-邦达错断裂及贡嘎错断裂所围限的西昆仑地块的地质构造背景、阿尔金断裂西南端发震断裂活动性及孕震环境等发震构造基本条件;进而利用"地形剖面"方法及断裂分布特征分析震源区的地形地貌特征,给出晚第四纪以来的地貌形态与发震构造的关系,从区域构造地貌学和GPS地壳运动学的角度探讨中上地壳变形特征及孕震过程;最后讨论区域孕震构造、克尔牙张性裂谷演化过程和地球动力学背景等。通过地形剖面及区域地貌综合分析新疆于田2008年MS7.3拉张型发震构造和2014年MS7.3走滑拉张型地震的发震构造特点的区别,认为2014年发生的地震可能与2008年MS7.3地震同震库伦应力变化、触发过程及震后变形过程密切相关,并且青藏高原西北部地区存在明显的东西向拉张性构造单元,可能与青藏高原10~15 Ma以来的地壳减薄过程有关。     

岷县漳县6.6级地震前区域地壳运动变形背景与断层形变异常特征

利用甘肃岷县漳县6.6级地震区所在的青藏块体东北缘地区的区域水准、GPS、流动重力和跨断层短测线等地形变监测资料,结合地质构造、动力环境和已往的研究结果,分析了不同类型资料反映的震前区域性地壳变形背景、断层形变异常特征和可能的机理.结果认为：（1）岷县漳县6.6级地震前西秦岭、六盘山等构造区不同程度地存在着GPS水平挤压闭锁高应变积累、垂直隆升异常高梯度带和重力升、降差异剧烈变化等中长期背景;（2）震前到震时发震断裂附近及其外围相关构造区域断层形变异常在空间和时间上的起伏波动变化显著,尤其是汶川地震以来的波动变化在一定程度上反映了与本区构造比邻的龙门山断裂带剧烈右旋错动对本区的影响,与本次岷县6.6级地震过程有关;（3）本区有地形变监测资料积累以来缺乏6级以上震例,虽然存在不同程度的中长期形变背景异常,但何时进入短期-短临阶段确实很难把握,需要不断积累总结和探索提高.     

2013年甘肃岷县漳县M_s6.6地震前地壳形变特征研究

基于2013年岷县漳县M6.6地震震源区及其邻区1999年以来的GPS观测资料,通过应变率动态特征分析、多期次GPS剖面分析和基线变形速率的分析讨论了地震的震前变形特征.GPS速度场和块体应变率表明,汶川地震的发生导致了柴达木地块运动与变形状态发生明显调整,但由于西秦岭北缘等深大断裂的存在,岷-秦地块对其响应不明显;GPS连续应变率显示,在汶川地震引起的区域地壳变形调整过程中岷县漳县地震震源区附近的应变积累速率有减缓的迹象;GPS剖面显示,平行于岷县漳县主破裂带的运动分量对汶川地震响应显著,汶川震后表现为剪切变形速率的增强,而垂直于主破裂带的运动分量则对汶川地震响应不明显;震中周边GPS基线变形速率表明,基线伸缩变化率总体呈现NW向拉张、NE向压缩状态,且拉张量明显小于压缩量.上述地壳变形动态特征表明西秦岭北缘断裂及其附近地区的应变积累水平和断层闭锁程度可能处于较高水平,在岷县漳县地震前该区表现出局部“硬化”迹象.     

基于地震学资料探讨2013年岷县漳县6.6级地震发震构造

应用速度和Q值成像方法以及小震精定位方法获得了2013年岷县漳县6.6级地震震源区的深部结构和余震序列的空间分布图像。结果表明:发震断层为一隐伏断裂,走向NW,倾向SW,逆冲兼左旋走滑,在地表距临潭-宕昌断裂岷县段约20km,在深部可能与临潭-宕昌断裂交汇在一起,向南组成一条NW向的断裂带。2003年11月13日岷县MS5.2、2004年9月7日岷县-卓尼MS5.0和本次MS6.6地震的发震断层可能属同一发震断层,位于漳县南部块体的西南边缘;该块体为次级块体(三角形),近几年来块体西南边界强震活跃,其它两边平静。     

岷县漳县6.6级地震震害特征及其启示

通过对2013年7月22日甘肃岷县漳县6.6级地震的发震构造、房屋和生命线工程震害、次生地质灾害的现场科学考察,系统介绍了本次地震发震构造、宏观地震烈度分布特征、不同烈度区房屋震害特点及破坏机制,并对地震中突出的黄土滑坡震害开展了深入的分析,进而总结归纳了此次地震中的断层效应、山体放大作用和边坡效应等震害特征。在此基础上提出了针对灾区灾后重建和今后我国的抗震设防工作的几点启示。     

2013年甘肃岷县漳县M_S6.6地震及其余震序列重定位

使用甘东南地区三维速度模型,利用三维网格搜索法和双差地震定位法对2013年7月22日甘肃岷县漳县MS6.6地震及其震后三天的余震序列进行了精确定位,结合地质构造资料对本次地震的发震构造进行了初步研究。其结果显示:主震的震中位置为34.54°N,104.189°E,震源深度13.5km;余震震中呈NW或NWW方向分布,与临潭-宕昌断裂的走向基本吻合,主要分布于5～20km的深度,震中在深度剖面上呈SW向;发震断裂为倾向SW的隐伏断层,位于临潭-宕昌断裂NE方向,距临潭-宕昌断裂约20km。     

青藏块体东北缘断层形变综合指标异常与岷县漳县6.6级等强震关系

采用截至2013年底青藏块体东北缘的跨断层短水准流动观测资料,基于灰色关联度计算,提炼了祁连山—海原—六盘山、西秦岭主要构造断裂及分段的正逆断垂向活动综合指标,对强震尤其是2013年甘肃岷县漳县6.6级震前中短期异常,及与周边大震孕育—发生或影响的可能关系进行了研究。结果表明:(1)6级左右地震前相关构造及其附近中短期异常明显;综合指标对与周边8级特大地震孕育—发生可能存在一定关联、大尺度区域构造应力场的变化也有一定程度反映。(2)2013年甘肃岷县漳县6.6级震前西秦岭构造北—西部至六盘山断裂综合指标异常显著且集中,发震的西秦岭构造短期变化幅度较大。     

2013年7月22日岷县漳县6.6级地震震源机制解

利用甘肃"十五"数字地震台网的波形资料,采用CAP方法反演了2013年7月22日岷县漳县6.6级地震的震源机制解。结果显示:本次地震的震源性质为逆冲兼走滑型,矩震级MW6.1,震源矩心深度为7km。最佳双力偶节面Ⅱ走向304°,倾角64°,滑动角44°,其走向与附近的临潭-宕昌断裂的走向一致;倾角和滑动角,表现为左旋走滑的特性与临潭-宕昌断裂的性质相符合,判定该节面代表了主震的发震断层面。分析认为岷县漳县6.6级地震的发生与该断裂的活动密切相关。     

青藏高原东北缘M_s≥6.0强震活动特征及未来形势研究

2013年7月22日甘肃岷县漳县6.6级地震打破了青藏高原东北缘地区自2003年以来近十年的6级平静,该地震的意义及该区未来震情发展受到了地震学家的关注.本文运用Morlet小波变换分析了1875-2013年青藏高原东北缘MS≥6.0强震活动的周期特征,结果表明该区强震存在2～3年、8～10年、25～30年等尺度的显著周期;1977年以来青藏高原东北缘地区强震活动频度虽然正常但活动强度处于一个相对较低的阶段.在讨论了岷县漳县6.6级地震的发震背景基础上,认为该地震在青藏高原东北缘强震活动长时间较弱的背景下发生,可能是该区强震活动强弱的一个拐点,未来该区强震活动的频度与强度有增加的趋势.研究结果对该区震情跟踪工作有一定的参考价值.     

岷县、漳县交界6.6级地震长波辐射异常分析

本文通过涡度方法、时频分析等方法,研究了岷县漳县6.6级地震前,震中区域(102.50°E~105.50°E,33.50°N~37.50°N)红外遥感OLR时空分布特征,结果显示:(1)岷县漳县6.6级地震前震中区域涡度场存在显著增强的异常现象;(2)震中区格点OLR涡度值时序曲线一般情况下随机波动,但在震前存在明显异常变化,其时频结果也显示在地震前存在能量密度增强现象,异常期间谱结构不断变化。     

2013年甘肃岷县漳县MS6.6地震跨断层形变异常研究

通过对2013甘肃岷县漳县交界发生MS6.6强震的发震构造区在地震前后跨断层形变研究发现:四店、麻界滩和毛羽沟场在震前出现形变异常,3个场地临震单期形变是往期平均值的2～7倍;3个场地震前形变异常持续时间不超过4个月,震后4个月除毛羽沟场地外其余场地基本恢复到往期平均水平;四店场地临震形变△V(5.5 mm)约是麻界滩和毛羽沟的2倍,产生这种形变差异的原因可能是由于岷县地震主要动力来源是西秦岭北缘断裂的活动产生,因此主断裂上的形变异常大于分支断裂;临潭—宕昌断裂具有差异性活动特征,断裂中东段活动性强于西段,岷县漳县地震的复发周期约为(220±40)a,震级为6～6.6级.     

临潭-宕昌断裂新活动特征与岷县漳县M_s6.6地震关系研究

2013年7月22日7时45分,在甘肃省定西市岷县和漳县交界（34.5°N,104.2°E）发生了一次MS6.6地震,震源深度20 km.截至7月29日8时,甘肃岷县、漳县MS6.6地震共记录到余震1 034次,其中3.0级以上余震9次,包括5.0～5.9级1次,4.0～4.9级1次,3.0～3.9级7次.其中最大余震为发生在7月22日9时12分的MS5.6地震.地震造成95人死亡,1 366人受伤.震区地处青藏高原与西秦岭陇南山地接壤区,黄土覆盖较厚,地形起伏较大,山坡陡峭,沟壑纵横,地震引发了黄土滑坡、崩塌和塌陷等次生灾害.另外,震区经济发展较为落后,房屋结构差,土木结构房屋所占比例较高,抗震性能差,是这破坏较重的主要原因.受灾范围涉及定西市、白银市、天水市、陇南市、甘南藏族自治州和临夏回族自治州等6个市（州）13个县,面积约1万多km2.甘肃天水、兰州、陇南、白银,陕西的宝鸡、汉中、咸阳、西安及四川成都、绵阳等地都有震感.地震发生后,中国地震局迅速组织地震现场考察队赶赴灾区,进行震情监测、烈度评定、震害损失评估和科学考察等工作,并于7月24日14时发布了甘肃岷县漳县6.6级地震烈度图.本次地震宏观震中位于岷县梅川镇永光、永星村和禾驮乡的拉路村一带,极震区烈度为Ⅷ度.烈度长轴走向为北西向,与区域构造线相一致.本文归纳总结了岷县、漳县MS6.6地震的基本参数、烈度分布、震害特征和发震构造背景等基本特征.本次地震发生在青藏高原东缘的甘东南地区,该区是南北地震带与昆仑山—秦岭断裂带等活动构造交汇部分部位,也是北西西向的东昆仑断裂与西秦岭北缘断裂之间的构造转换区.地震发生在靠近临潭—宕昌断裂一侧.通过野外地质调查,发现通过极震区有一条断层,即禾驮乡断层为活动断层,为晚更新世活动断层.包括滑坡、地裂缝、地震陷坑和喷沙冒水等地表破坏现象沿断层成带状分布.在震源机制解方面,且震源机制解也与该断层相吻合.中国地震局地球物理研究所给出节面Ⅱ走向为320°,与禾驮乡断层相一致.中国地震局地质研究所给出的是301.3°,也基本与其吻合.两个单位所给出的滑动面倾向为51°和57.3°,皆为向北东倾,与禾驮乡断层倾向也相一致.另外发现安家山滑坡长约310m,宽约30 ～ 35 m,沿断层谷地呈长舌形向北西做水平滑动,滑动面上擦痕侧俯角为12°～23°,主滑动面走向与断层走向相一致.说明禾驮乡断层为此次地震的发震断层,该断层属于区域上临潭—宕昌断裂的次级断层,该断裂历史上在本区内曾发生过3次6级以上强震,近期又发生过2003年11月13日岷县5.2级地震和2004年9月7日岷县—卓尼5.0级地震.此次地震是临潭—宕昌断裂进一步活动的结果.     

甘东南重力、b值异常与岷县-漳县M6.6地震关系探讨

利用甘东南测网2010—2014年的流动重力观测数据,分析2013年7月22日甘肃岷县—漳县M6.6地震前后1a尺度的重力场变化,并结合地震b值图像和GNSS结果进一步分析甘东南重力、b值异常与岷县—漳县M6.6地震的关系,结果表明:(1)测区重力异常经历了由"区域重力负值变化→持续负值变化→转折上升正变化—发震→震后恢复变化"的时空演化过程;(2)岷县—漳县M6.6地震前后b值曲线出现"低值—高值—回落发震"的变化特征;(3)岷县—漳县M6.6地震发生在重力变化高梯度带上、"0"等值线附近和低b值区域。     

中国大陆井水位观测网对甘肃岷县漳县6.6级地震同震响应特征分析

基于全国地下流体前兆台网数据库的统计,本文了整理中国大陆井水位观测网中对甘肃岷县漳县6.6级地震水位同震响应的台站特征.分析结果是：（1）岷县漳县6.6级地震烈度Ⅵ度区的1.5倍的范围内主要由静态应变引起的水位同震变化仅有一个台站,水位同震阶升幅度仅1.5 cm,静态应变触发地震的可能性不大;（2）震中距大于1 000 km的远震响应均为水位阶升,但是其同震变化幅度小于0.3 cm,为含水层被压缩引起;（3）该地震引起的水位同震变化的观测井较少,分布范围大,整体上以水位同震阶升占据主体,其分布主要在静态应力变化引起的范围之外,并且与构造带的对应关系无规律可循,此次地震静态应变范围内的应力应该已经得到释放.     

地貌参数指示的临潭-宕昌断裂带最新构造隆升差异与地震活动

2013年7月22日,甘肃岷县漳县MS6.6地震发生在青藏高原东北缘的临潭-宕昌断裂带上。为了研究该断裂的最新构造隆升的差异性,基于ASTER GDEM数字高程模型数据提取了流域盆地及水系,并以此为基础,计算了面积高程积分及河道坡度指数。2个地貌参数的分析结果表明,临潭-宕昌断裂不同部位的最新隆升呈现不均匀性。其中,断裂的最新逆冲活动在临潭以西及以岷县附近明显强于其他各段。上述地貌参数所指示的断裂抬升强度还与历史及现今地震发震位置较好地匹配,体现了定量化地貌分析对断裂活动强弱的指示作用。临潭-宕昌断裂受区域NE-SW向挤压构造应力作用影响,其活动的差异可能与晚第四纪以来巴颜喀拉块体NE向扩展背景下的局部应力集中有关。     

余震信息在岷县漳县6.6级地震震后应急救援重灾区快速判定时作用探讨

利用震后可以快速获取的余震信息,迅快速判定出地震重灾区的范围,为震后快速应急救援提供决策服务是十分重要的。本文利用甘肃岷县漳县6.6级地震后12小时余震分布,以1小时为单位,分时段绘制余震空间分布图,结合居民点的空间分布、发震断层走向和地形地貌条件,与实际考察得到的烈度图进行比较,初步得出以下认识:震后3小时左右余震分布集中的区域可能是破坏最严重的地区;沿余震展布方向需要考虑震区地形地貌和降雨等次生灾害因素所引起的破坏;由余震分布范围来确定重灾区时,长轴方向需要参考发震断层的走向进行调整;依据震区居民点分布密度调整重灾区位置;考虑各种致灾因素的影响,综合判定重灾区的范围。     

甘肃东南地区构造活动与2013年岷县—漳县MS6.6级地震孕震机制

位于南北地震带中北段的甘东南地区,其构造变形和构造活动特征与青藏高原向北东方向的扩展密切相关,该地区复杂的构造几何形态主要受控于东昆仑断裂和西秦岭北缘断裂,区域新构造运动主要动力来源于青藏高原向北东的扩展.近年来,甘东南地区中强地震频发,本文主要通过对该地区构造活动特征、历史地震等资料的综合分析讨论,结合地球物理、地震学和野外调查等资料,认为青藏高原东北部东昆仑断裂的向北挤压和向东的运动是该地区构造应力集中的主要原因,也是该地区中强地震的主要孕震环境和机制,而西秦岭北缘断裂的走滑及向南北两侧逆冲“花状构造”是临潭—宕昌断裂带上中强地震频繁发生的一个重要动力因素.2013年7月22日发生在甘肃岷县—漳县的M_S6.6级地震正好位于临潭—宕昌断裂带中东段上,是该断裂分段不均匀活动的结果.     

2013年甘肃岷县M_S6.6地震矩张量反演及发震构造初探

使用甘肃省测震台网记录的三分向宽频带长周期数字波形资料在时间域反演了2013年7月22日甘肃岷县MS6.6地震的矩张量解,并与Harvard大学CMT解进行了比较。最后结合该地区的地质资料和构造背景分析了岷县地震发震成因,对可能的发震断层进行了讨论。     

2013年岷县漳县6.6级地震前地震b值异常特征研究

本文利用1990年以来的甘肃测震台网资料,计算获得2013年岷县漳县6.6级地震前邻区地震ｂ值和Δｂ值的空间图像。结果表明,该6.6级地震发生在甘东南地区显著低ｂ值异常区域的边缘,且震前邻区地震Δｂ值异常显著。从岷县漳县6.6级地震与低ｂ值空间分布关系来看,该地震的发生并未降低该区域的强震危险性。     

2013年7月22日岷县漳县6.6级地震序列震源机制解及其特征分析

针对2013年7月22日甘肃岷县漳县发生的M_s6.6地震序列,采用CAP(Cut and Paste)方法反演了岷县漳县6.6级地震及部分强余震的震源机制解。结果显示,6.6级主震最佳双力偶解节面I走向189°,倾角51°,滑动角142°;节面II参数走向305°,倾角61°和滑动角46°,主震为逆冲兼走滑型,矩心震源深度均为7km;8次M_s≥3.0余震震源机制解向NE倾的节面II的优势倾角约为52°,表现出逆冲分量大的特性。结合震区的活动构造、余震及烈度分布,判定节面II代表了相应地震的发震断层面,地震序列震源机制的特性反映了与临潭一宕昌断裂带相似的活动特征,分析认为,岷县漳县6.6级地震的发生与临潭-宕昌断裂的活动可能存在一定的相关性。