2022年青海门源MS6.9地震后冷龙岭断裂未来强震的水平位错量评估

2022年1月8日青海门源发生Ｍ_S6.9地震,该地震造成冷龙岭断裂西端错断了兰新铁路大梁隧道,导致铁路长期停运,经济损失巨大。制定隧道修复方案时,需对冷龙岭断裂未来强震的水平位错量进行评估。结合近年来冷龙岭断裂的最新研究进展,同时采用确定性方法和概率断层位错危险性分析方法评估冷龙岭断裂未来强震的水平位错量。考虑不确定因素影响,同时采用3名研究者提供的震级与最大位错量经验关系式进行估算。结果表明,不同经验关系式会对评估结果产生显著影响,其中根据确定性方法得到的冷龙岭断裂未来强震的水平位错量为2.32～4.36 m,均值为3.57 m。概率断层位错危险性分析结果随着超越概率的降低而增大,50年超越概率2%、100年超越概率2%和100年超越概率1%的结果均值分别为1.82 m、3.17 m、4.61 m。相较于确定性方法,概率断层位错危险性分析可提供不同超越概率水平下的位错参数,以供不同抗震设防要求的建筑采用。此外,对于地震活动性强的断裂,可采用低超越概率下的概率断层位错危险性分析结果,该结果可能会大于确定性方法评估结果。     

马边地震带发震构造背景的初步研究

北北西向的马边－盐津隐伏深断裂是马边地震带形成的主要条件，尤其被东西向甘洛－沐川深断裂和盐津－叙永深断裂转限的段落是强震多发段。地壳表层有北北西向马边－盐津断裂组和地面微隆起带，但地表断裂与陷伏深断裂并不连通，且地表断裂走向与结构复杂多变，这是造成马边地震带强震地面破坏效应及地震影响场特点的基本原因。     

更新模型在缺少大震离逝时间的活动断裂强震发生概率计算中的应用研究

利用更新模型计算未来几十年内发生强震的条件概率需要给出上一次大震的离逝时间T,而很多活动断裂上缺少历史大震的记载,若采用泊松模型则可能会低估强震发生的概率.针对这种缺少大震离逝时间的活动断裂,本文提出一种以记载完整的强震平静期长度Ts为参数的条件概率计算方法.以东昆仑断裂带塔藏段为实例,利用本文给出的条件概率计算方法得到该段未来50年发生强震的可能性为0.064 9.     

用断裂动力学制定地震烈度区划初探

根据第一作多年来从事用断裂动力学的解析解来表示强震地面运动的振幅、速度、加速度,所得的结果与两次名强震地面运动的记录进行了比较,二符合较好,故提出应用断裂动力学的研究成果来制定确定性的地震烈度区划方法的初步探讨意见。     

更新模型在缺少大震离逝时间的活动断裂强震发生概率计算中的应用研究

利用更新模型计算未来几十年内发生强震的条件概率需要给出上一次大震的离逝时间T, 而很多活动断裂上缺少历史大震的记载, 若采用泊松模型则可能会低估强震发生的概率.针对这种缺少大震离逝时间的活动断裂, 本文提出一种以记载完整的强震平静期长度T_s为参数的条件概率计算方法. 以东昆仑断裂带塔藏段为实例, 利用本文给出的条件概率计算方法得到该段未来50年发生强震的可能性为0.0649.      

鄂尔多斯地块北缘主要活动断裂晚第四纪强震复发特征

对鄂尔多斯活动地块北边界主要活动断裂的古地震研究、强震复发特征及异常分析,得到了晚第四纪的62次古地震,其中全新世期间33次.段落、断裂和断裂带3个层次的古地震复发特征有所差别,独立段落的强震序列多数遵循长短间隔复发的特征,而断裂和断裂带的随机或丛集特征更明显。“移动窗口测试”结果表明,色尔腾山山前断裂和乌拉山南缘断裂,随机偶合产生“异常接近/异常长间隔”的概率分别为64.4％和70％,各断裂的段落之间相互作用不明显;而整个断裂带,其概率为26.8％,断裂之间的相互作用明显。这种复发特征可能意味着地块整体运动对强震复发的影响。另外,色尔腾山山前断裂的乌句蒙口-东风村段和大青山山前断裂的土左旗-乌素图、呼和浩特段等3个段落离逝时间已超过平均重复间隔时间,是未来强震最可能发生的地点。     

强震地面运动的解析解

本文用具有非线性Ｒａｙｌｅｉｇｈ阻尼的断裂动力学的控制方程组或方程来研究水平强震地面运动或垂直强震地面运动，并得出其解析解，数值计算结果显示，本文得出的结果与任意选择的两个强震记录是很相似的。     

巴颜喀拉块体周缘强震间应力作用与丛集活动特征初步分析

巴颜喀拉块体是近年来青藏高原内部板内强震高发地带,对于该块体强震发生时空模式的研究可为大范围板内地震的深入研究提供基础;而断层间的相互作用在强震发生模式中的意义也需要深入研究。文中使用了黏弹性库仑应力模型,计算了1893年以来巴颜喀拉块体边缘和内部7级左右及以上历史地震破裂之间的黏弹性库仑应力相互影响,并使用强震所在断层的滑动速率将这一应力影响值转换为影响时间,并在历史地震发生时间中减去该影响值,比较历史地震影响值对于丛集现象的影响情况,从而分析历史地震间的相互作用对于巴颜喀拉块体内部历史地震丛集特征的影响。从结果看,巴颜喀拉块体的强震自1893年以来存在着前期相隔16a左右的准周期活动,然后经过相对较长时间平静后大约在1997年后发生丛集现象,目前巴颜喀拉块体仍然位于这一强震丛集活动中,仍存在着发生强震的危险;计算出的未来30a强震发生条件概率显示,危险程度较高的断层包括玛沁断裂、玛曲断裂、阿万仓断裂、塔藏断裂罗叉段、鲜水河断裂带磨西段、当江断裂,其他破裂段也存在发生MS7.0左右强震的危险。     

强震环境下建筑复合节能墙体抗震性能评估模型

现阶段针对建筑复合节能墙体的抗震性能评估主要根据强震发生后墙体损毁程度实现,评估结果精确度低,因此构建强震环境下建筑复合节能墙体抗震性能评估模型,根据复合节能墙体构件的强度和刚度退化系数,描述强震环境下建筑复合节能墙体损伤情况;在此基础上,采用动态增量分析法(IDA)在不同强度地震动输入条件下,根据建筑复合节能墙体结构响应参数和地震动强度参数构建2种参数的关系曲线——IDA曲线,利用R-O单一函数曲线规则化IDA曲线,获取IDA概率分位曲线,并将50%概率分位曲线斜率用于描述墙体结构损伤的变化,该曲线斜率则为墙体结构损伤指数,依据该指数准确评估强震环境下建筑复合节能墙体抗震性能。实验结果表明,所构建模型可准确分析不同峰值地面加速度时建筑复合节能墙体结构的位移变化,且模型随地震等级不断提升,评估建筑复合节能墙体抗震性结果精度逐渐提高,是一种适合强震环境的建筑复合节能墙体抗震评估模型。     

主干断裂上地表破裂的危险性分析及避让估计

通过分析国内外3种强震地表破裂或避让风险方法及模型,提出了主干断裂强震地表破裂危险性及主干断裂建筑物避让距离危险性分析方法及公式,将其应用于华北地震区的4个潜在震源区进行计算,所得结果可靠,危险性分析评估方法可取代宏观定性评估方法。     

板内逆断层地震破裂的基本特征及分段标志研究

通过对１６ 个板内逆断层地震的基本类型、构造环境、地震地表破裂尺度、几何形态、运动学特征及余震分布图像的研究分析,较系统地归纳了板内逆断层地震破裂的基本特征及分段标志．研究表明：（１） 逆断层破裂往往沿走向延伸较短,常表现为二维面状分布形态;（２） 地震断层未出露地表或仅有部分出露地表;（３） 逆断层地震破裂较走滑断层和正断层产生的地震破裂更为复杂,不仅表现在构成整体破裂带的各个单条破裂的力学性质差异方面,而且表现在几何结构方面．     

CyberShake: A Physics-Based Seismic Hazard Model for Southern California

CyberShake, as part of the Southern California Earthquake Center??s (SCEC) Community Modeling Environment, is developing a methodology that explicitly incorporates deterministic source and wave propagation effects within seismic hazard calculations through the use of physics-based 3D ground motion simulations. To calculate a waveform-based seismic hazard estimate for a site of interest, we begin with Uniform California Earthquake Rupture Forecast, Version 2.0 (UCERF2.0) and identify all ruptures within 200?km of the site of interest. We convert the UCERF2.0 rupture definition into multiple rupture variations with differing hypocenter locations and slip distributions, resulting in about 415,000 rupture variations per site. Strain Green Tensors are calculated for the site of interest using the SCEC Community Velocity Model, Version 4 (CVM4), and then, using reciprocity, we calculate synthetic seismograms for each rupture variation. Peak intensity measures are then extracted from these synthetics and combined with the original rupture probabilities to produce probabilistic seismic hazard curves for the site. Being explicitly site-based, CyberShake directly samples the ground motion variability at that site over many earthquake cycles (i.e., rupture scenarios) and alleviates the need for the ergodic assumption that is implicitly included in traditional empirically based calculations. Thus far, we have simulated ruptures at over 200 sites in the Los Angeles region for ground shaking periods of 2?s and longer, providing the basis for the first generation CyberShake hazard maps. Our results indicate that the combination of rupture directivity and basin response effects can lead to an increase in the hazard level for some sites, relative to that given by a conventional Ground Motion Prediction Equation (GMPE). Additionally, and perhaps more importantly, we find that the physics-based hazard results are much more sensitive to the assumed magnitude-area relations and magnitude uncertainty estimates used in the definition of the ruptures than is found in the traditional GMPE approach. This reinforces the need for continued development of a better understanding of earthquake source characterization and the constitutive relations that govern the earthquake rupture process.     

场地条件对地震动参数影响的关键问题

场地条件对地震动的影响很大,在地震动幅值（如峰值加速度）和频谱特性（如反应谱特征周期）的变化上均有体现,而我国现行抗震设计规范没有考虑不同场地条件下地震动峰值加速度和加速度反应谱平台值的变化。本文介绍了我国现行抗震设计规范中场地类别的划分方法、场地对地震动参数值的规定和存在的问题。详细分析了土层结构、覆盖层厚度等场地条件对地震动峰值加速度和反应谱的影响,以及已经取得的研究成果。最后,就场地分类、影响地震动参数的场地条件、地震动参数随场地条件调整的方法等,提出了有待进一步研究的问题。     

关于芦山7.0级地震在龙门一带是否存在同震地表破裂的讨论

4.20芦山地震后,有学者在芦山县龙门乡发现一系列的线性裂缝和砖块的旋转变形等"地震地表破裂迹象",由此推测芦山—龙门一线存在隐伏逆断裂,并认为该断裂有可能是此次地震的发震断裂。因此,进一步探讨芦山—龙门一线是否存在潜在的发震断裂,无论是对研究芦山7.0级地震的发震断裂,还是对灾区的重建指导都十分重要。在龙门乡开展了地质灾害调查、跨谷地的地质剖面实测,槽探和人工地震勘探等工作。结果显示:至少在800m深度范围内,不存在芦山-龙门隐伏断裂。此带上的地裂缝等现象不是由断层位错引起,而更可能是地震动在阶地陡坎附近造成的地基或边坡效应所致。     

澜沧7.6级地震形变带

澜沧7.6级地震形变带主要以地震裂缝带的形式出现,未发现有类似耿马7.2级地震的地震断层。裂缝主要沿木戛断裂带和大塘子断裂带分布,构造地裂缝的性质有左旋和右旋。对构造地裂缝实测资料及现场的综合分析认为:澜沧7.6级地震的主压应力方向应为近南北向至北北东向,地震时断层活动主要以右旋为主,左旋地裂缝是在断层突发性的右旋错动下的产物     

地震地表破裂发育特点及环境条件分析

通过已有震害实例分析，总结出了地震地表破裂的发育特点，在此基础上，结合震源破裂的深、浅部环境条件和形成力学机制、震源破裂和地震地表破裂的相互关系，讨论了地震地表破裂形成的环境条件。认为其所处的地震地质区特点是影响地震地表破裂发育的宏观环境条件，而场地第四系松散地层是影响地震地表破裂发育的微观环境条件。第四系地层对地震地表破裂的影响主要取决于第四系地层的土动力学性状、不均匀性和土层厚度等因素。     

Influence of regional background stress fields on the spontaneous rupture of the major faults around Xiluodu dam,China

Simulations of the spontaneous rupture of potential earthquakes in the vicinity of reservoir dams can provide accurate parameters for seismic resilience assessment, which is essential for improving the seismic performance of reservoir dams. In simulations of potential spontaneous ruptures, fault geometry, regional stress fields, constitutive parameters of the fault friction law, and many other factors control the slip rate, morphology, and dislocation of the rupture, thereby affecting the simulated ground motion parameters. The focus of this study was to elucidate the effects of the background stress field on the nucleation and propagation of spontaneous ruptures based on the factors influencing potential M > 7 earthquake events on the Leibo Middle Fault (LBMF) and the Mabian-Yanjing Fault (MB-YJF) in the Xiluodu dam (XLD) region. Our simulation results show that the magnitude of the regional background stress field plays a decisive role in whether a destructive earthquake exceeding the critical magnitude will occur. We found that the direction and magnitude of the regional stress significantly affect the range of rupture propagation on the fault plane, and fault geometry affects the spatial distribution of the rupture range. Under the same regional stress field magnitude and orientation, a more destructive, high-magnitude earthquake is more likely to occur on the LBMF than on the MB-YJF.     

青海玉树地震(M_s=7.1)产生超剪切破裂过程的动力学机制研究

由于2010年玉树地震(Ms=7.1)产生了超剪切地震破裂,所以地震灾害特别严重.国内外地球科学家对该地震产生超剪切破裂过程的物理机制一直非常关注,但至今没有给出满意的解答.为此,文中根据玉树地震发震断层的实际几何构建有限单元数值模型,模型中的断层由2个断层段构成,它们之间有约10°的夹角,形成断层拐折.模拟结果表明,玉树地震的破裂由2个子事件组成;当破裂在震源所在的断层上成核后,先在第一个断层段上传播,其速度为亚剪切波速度;当破裂一旦越过断层拐折,在第二个断层段上传播时,破裂速度就立即转变为超剪切波速度.计算结果显示,当断层发生超剪切破裂时,断层上的位错幅度、破裂产生的地震波速度及加速度都会显著增大,从而造成地震灾害大大增加,这很可能是玉树地震的震害特别严重的重要原因.从模拟实验中还看到,若是模型中的断层没有发生拐折,在模型的其他参数都保持不变的情况下,破裂速度不会发生变化.但是,若初始应力场的方位与断层之间的夹角发生变化,这时断裂系统中尽管存在断层拐折,也不是一定能产生超剪切破裂.只有当初始应力方位与断层之间的夹角以及断层走向变化的偏角二者之间的关系恰到好处时,断层拐折才有可能促使断层破裂由亚剪切转化为超剪切破裂.所以,玉树地震之所以能产生超剪切地震破裂,恰恰是发震断层几何与初始应力场方位之间的关系达到某种"最佳状态"的结果.这也可能是天然地震中超剪切破裂事件稀少的原因之一.因此,研究超剪切地震破裂过程的动力学机制,对于深入研究地震震源过程、地震灾害评估等有着非常重要的科学意义.     

1927年古浪8级大震地表破裂特征及形成机制

野外考察结果表明,１９２７年古浪８级大地震造成了６段不同规模、不同方向、不同力学成因、不同等级的地表破裂,构成了呈面状分布的复杂地震破裂带,与我国西部地区由走滑断层运动形成的破裂带相比具有较大差异。其中的４段破裂与极震区及余震分布的位置相重合,主体散布在冬青顶北麓一带,沿皇城－双塔活动断裂的东段和武威－天祝活动断裂北段分布,是１９２７年古浪地震的主破裂带。其余两段分别分布在Ⅸ度区内的皇城－双塔断裂中段和西山堡－滴水崖断裂带上,是高烈度区内的次级破裂。４段主破裂是在统一构造应力场作用下形成的产物,具有统一变形机制。其中冬青顶张性破裂带是发育在山前下方寨－严家新庄逆断层上盘的次级张性破裂,而主破裂是由逆断层运动在寺儿沟滩等处的山前洪积台地上产生的     

In situ stress state and seismic hazard in the Dayi seismic gap of the Longmenshan thrust belt

Science China Earth Sciences - In the Longmenshan thrust belt, the Dayi seismic gap, an area with few earthquakes, is located between the ruptures of the 2008 Wenchuan Earthquake and the 2013...