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.     

芦山与汶川地震震区地壳上地幔结构及深部孕震环境

雅安芦山Mw6.6级地震,是汶川7.9级地震之后龙门山地区的又一次强震,给当地的社会经济发展和生态环境带来了巨大的破坏.本文借助全国地震台网连续波形数据,使用背景噪声层析成像方法和远震接收函数分析方法,获得了震区及其周边地区精细的S波速度结构和地壳厚度、泊松比分布情况,进而分析了龙门山断裂带及邻区深部孕震环境.研究结果发现:(1)龙门山断裂带两侧剪切波速度和地壳厚度有非常显著的差异;(2)芦山和汶川地震均位于地壳厚度和波速结构变化剧烈之处,断层的破裂面和余震的分布均处于地震波横向速度梯度和地壳厚度的横向梯度跳变的地区;地震深度处于从均匀波速结构向非均匀波速结构过渡区域;(3)汶川地震及其余震发生在泊松比较低的地区,而芦山地震及其余震发生在高泊松比的地区.我们推测,横向的显著速度变化,以及地壳厚度和地形高度的巨大差异所产生的重力势能等作用可能在一定程度上构造成了龙门山断裂系上大地震的孕震环境,而龙门山断裂带南北段岩石泊松比的差别,可能是导致汶川地震余震空间分布和芦山地震延后5年发生的原因.     

2008年5月12日汶川8.0级地震孕震机理研究

本文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.     

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,     

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.     

从汶川地震到芦山地震

本文概述作者在龙门山断裂带中、小地震精确定位、地震活动性以及2008年汶川MW7.9(MS8.0)地震和2013年芦山MW6.7(MS7.0)地震破裂过程等方面所做的研究工作.这些工作表明,青藏高原东缘的龙门山断裂带不但是一条规模宏大的断裂带,也是一条非常活跃的地震带.通过对地震构造、地震活动性、地震矩释放"亏空"区以及余震活动规律的分析,作者在汶川地震后提出了龙门山断裂带西南段宝兴-小金一带存在发生MW6.7～7.3地震的潜在危险性的地震趋势估计.芦山地震的发生初步验证了这一估计.芦山地震发生后作者进一步做的分析结果表明,芦山地震的发生并没有显著地缓解龙门山断裂带西南段的地震危险性,该地段整体上仍存在发生MW7.2～7.3地震的潜在危险性;特别是,其北段(即邛崃大邑西-宝兴北-汶川南一带)存在发生MW6.8地震的潜在危险性;其南段(即天全-荥经-泸定-康定一带)存在发生MW7.2地震的潜在危险性.作者认为,应当强化对上述具有潜在地震危险性区域的监测与多学科综合研究.     

统计物理,孕震过程及地震危险性（三）

2 在地震危险性估计中的应用至今我们已经集中讨论了如何解释地球上大范围的地震现象和孕震断层现象这一基本问题。在这一部分中,我们将考虑     

统计物理,孕震过程及地震危险性（一）

地震活动的标度性表现出与统计物理中处于临界点及附近的其他复杂系统的显著的相似性。这导致了作为临界现象的孕震过程的各种物理模型的发展,包括由大量离散单元组成的物质中存在的局部非线性动力机制,表现出不稳定性和雪崩式过程的简化的流变性。特别是有人认为,地震可作为“自组织临界现象”的一个例子,类似于沙堆在持续地从顶部供应砂粒的情况下自然形成临界角的情况。在这个处于稳定边缘的状态下,雪崩能量的分布满足幂律,等价于古登堡-里克特频度-震级定律,并且其动力学行为对于动力学细节相对不敏感。在此我们回顾了以下几种不同尺度的模拟孕震过程的复杂物理模型的结果:(1)断层上的动态滑动;(2)断层扩展;(3)断层形成。每个物理模型都具有一些共同的特性,比如在常应变率构造加载作用下的动态能量流、强烈的局部相互作用和由动态的或固定的物体不均匀性产生的涨落。但是它们在假定的动力机制细节上和数值方法上差异显著。然而,所有这些模型都存在临界或近临界特性,定量上具有与所观测的脆性断层及地震的分维或多分维标度律相吻合的性质,包括古登堡-里克特频度-震级定律。有些结果对于动力机制细节很敏感,因此不是自组织临界性的严格例子。不过,这些不同的物理模型的结果具有一些普遍的统计特性,类似于在许多临界现象中所见的普适性。这些普适性在地震危险性概率评估的实际问题中具有重要意义。尤其是,各种自组织临界性(或近临界性)概念为在地震危险性评估中作为第一步的“稳态”的假定提供了一个科学基础。无论是在观测中还是在模型中,古登堡-里克特定律(能量或地震矩的幂律)只适用于有限尺度范围。相应地,频度-震级分布可以用能量或地震矩分布的伽玛函数来表示(其中包括了一个幂律和一个指数衰减的尾)。这允许频度-震级分布的外推和由所测地震矩或构造矩释放率来估计最大可信震级。对提出的其他问题的回答不太清晰,例如在有强烈局域相互作用的系统中预先作泊松过程假定有何影响,以及用光滑的多边形对多分维的震中分布进行分区的影响。有些模型的结果给出了可以作为主震前兆的地震活动性的预警图象。然而,无论在理论上还是在实践上,对于可靠的中期预测的可能性及有关问题,仍没有达到共识。     

统计物理,孕震过程及地震危险性（二）

1 统计物理和孕震过程在这部分,我们将评析作为临界现象或自组织临界现象的孕震过程的许多物理模型的一些结果。在此之前,很值得讨论一下“模型”的含义。将自然物质中发生的     

汶川M_S8.0地震孕震机制及同震影响研究

2008年5月12日14点28分,汶川发生了震惊全球的Ms8．0特大地震。汶川地震震前各种可识别的异常仅20多项,而1975年2月4日海城Ms7.3地震前可识别异常达1500多项。如此大的差异是什么原因造成的？这么大的地震震前为什么没有发现非常明显的背景异常？为什么这一地区地壳年应变积累率并不很高却能发生如此大的地震？是认识的问题还是监测手段的问题？还是地震根本就无法预报呢？     

几种仪器烈度算法在汶川地震与芦山地震中的可靠性比较

破坏性地震发生后, 特别是在通信中断的情况下, 利用仪器烈度快速估计地震动强度(烈度)的分布情况, 可为开展最有效的地震应急救援提供决策依据. 该文介绍了现有的几种仪器烈度算法, 并利用汶川地震与芦山地震中获得的强震加速度记录对各种算法的可靠性进行了比较. 结果表明, 在这两次地震中只利用地震动峰值参数确定仪器烈度的算法可靠性较低, 而考虑反应谱特性的算法可靠性更高. 在未得到更多强震数据的检验前, 建议采用袁一凡提出的仪器烈度算法, 或利用谱烈度值确定仪器烈度的算法, 或利用加速度反应谱值确定仪器烈度的算法.     

汶川和芦山地震之间地震空区综合研究进展

为了探索汶川与芦山地震之间的地震空区的深部结构,探讨该地区的物质运移方式及动力学模式,评价区域断层的地震活动性,本研究小组于2015年5月至今共开展了2期共约3年的地震观测.前期得到的主要结论包括：（1）地震空区两端应力状态差异显著,且存在沿断裂带的横向应力差;（2）接收函数分析发现一个平行于马尔康断裂的Moho面上隆,泊松比较高的条带状结构从地震空区延伸到龙日坝断裂,可能是下地壳撕裂和部分熔融的结果;（3）地震空区以下,上地壳速度相对偏低,在下地壳存在明显的部分熔融体,这可能是地震能量不能积累的原因之一;（4）地震空区完整性震级M_c=0.2以上的地震的活动性仍然很低;基于密集的监测台阵（约70台地震计）的走时定位也初步显示了龙门山断裂带的地震空区段仍然很平静,但是其东边的断裂带（包括大邑断裂等以及一些隐伏断裂）上地震活动比较活跃.判断这些断裂可能是该区域应力积累的主要断裂,值得进一步关注;（5）提出了地震空区产生的机制：空区北东-南西两端水平应力差导致空区地壳的撕裂,地幔物质上涌,产生部分熔融,空区地壳抬升以塑性形变为主,穿过空区段的龙门山断裂带地震活动性低,地表地形较平滑.     

Stress changes on major faults caused by 2013 Lushan earthquake and its relationship with 2008 Wenchuan earthquake

On April 20, 2013, an Ms7.0 earthquake occurred in Ya’an-Lushan region, Sichuan Province, China, killing and injuring morethan one thousand people. Therefore, it is critical to outline the areas with potential aftershocks before reconstruction andre-settlement as to avoid future disasters. Based on the elastic dislocation theory and multi-layered lithospheric model, we calculate the co-and post-seismic stress changes caused by the Wenchuan and Lushan earthquakes to discuss the relationshipbetween Mw7.9 Wenchuan earthquake and Ms7.0 Lushan earthquake, the influences on the distribution of aftershock caused bythe Lushan earthquake, and the stress changes on major faults in this region. It is shown that the Coulomb failure stress increment on the hypocenter of Lushan earthquake caused by the Wenchuan earthquake is about 0.0037-0.0113 MPa. And the possible maximum value (0.0113 MPa) is larger than the threshold of stress triggering. Therefore, the occurrence of Lushanearthquake is probably effectively promoted by the Wenchuan earthquake. The aftershock distribution is well explained by theco-seismic stress changes of Lushan earthquake. By the two ends of the rupture of Lushan earthquake with increased Coulombfailure stress, a lack of aftershock recordings indicates the high seismic hazard. The stress accumulation and correspondingseismic hazard on the Kangding-Dafu segment of the Xinshuihe fault, the Beichuan-Yingxiu fault, the Pengxian-Guanxianfault, and the Ya’an fault are further increased by the Lushan earthquake and post-seismic process of Wenchuan earthquake.     

2008年汶川MS8.0地震和2013 年芦山MS7.0地震震源特征比较分析

2013年4月20日四川芦山发生了MS7.0地震,芦山地震震中距离2008年5月12日汶川MS8.0地震震中约85km,距离其余震密集分布区约60km。汶川地震和芦山地震均发生在龙门山断裂带上,震源机制均以逆冲为主,针对二者震源特征的比较分析,对解释龙门山地区强震特征意义显著。本文基于地震波辐射能及视应力与应力降的关系,对比讨论汶川地震和芦山地震的动态破裂过程,初步研究结果显示,汶川地震属于应力上调模式,而芦山地震则属于应力下调模式,通常应力上调模式的震后能量释放较为充分,应力下调模式则对应震后能量释放相对不够充分,余震空间分布相对集中。     

Seismogenic mechanism of the Lancang and Gengma earthquakes

Ｓｅｉｓｍｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌａｎｃａｎｇ　ａｎｄ　Ｇｅｎｇｍａ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ（俞维贤）（周瑞琦）（候学英）（周光全）ＳｅｉｓｍｏｇｅｎｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅＬａｎｃａｎｇａｎｄＧｅｎｇｍａｅａｒｔｈ...     

汶川地震失稳机制的数值模拟研究

考虑断层的软化特性,建立垂直于龙门山断裂带并包含四川盆地和川西高原在内的汶川地震不稳定性地震力学模型.采用有限元方法计算得到了描述整个岩石力学系统稳定性状态和过程的平衡路径曲线.在此基础上,采用稳定性理论研究了汶川地震从孕育到发生的过程,讨论了断层倾角和断层材料参数对地震失稳的影响.数值模拟结果显示,系统只存在稳定的断层无震滑动和不稳定的地震失稳2种状态.断层倾角、初始内摩擦系数、初始黏聚力和强度曲线形状参数的增加会导致系统趋向不稳定的地震失稳状态.而强度曲线胖度参数的增加有助于系统进入稳定的断层缓慢无震滑动状态.地震失稳前,在平衡路径曲线的应力峰值点和失稳点之间,断层错动加速,应变能开始释放并且应力开始减小,是失稳的前兆.最后在失稳点发生应力突跳,地震发生,其间伴随应变能的急剧释放、应力降和断层突然错动.无论是稳定的断层无震滑动还是不稳定的地震失稳,系统重新进入应力和应变能增加状态后,应力和应变能的增速由远场加载速度、岩石力学系统的结构和围岩材料属性决定,与断层软化特性参数无关.

     

2008年汶川大地震震源机制的时空变化

本文提出了一种基于恒定破裂速度和固定子事件震源时间函数的假定、利用远场地震波形资料获取大地震震源机制的时空变化图像的线性反演方法,并利用这种方法及全球范围内48个台站的长周期波形资料反演建立了2008年汶川MS8.0地震的震源机制随时间和空间变化的图像.根据这个图像可知,汶川大地震断层的西南端震源机制接近于逆冲,随着破裂向东北方向延伸,震源机制的走滑分量逐渐增大,走滑分量超过逆冲分量的转折点在震中东北大约190 km的位置.为了检验反演方法的有效性和反演结果的可靠性,我们特别设计了一个数值试验对反演结果进行了检验.检验结果表明,我们在本文中提出的反演方法是有效的,关于汶川大地震的反演结果也是可靠的（除长周期信号较弱的一段外).通过比较发现,反演结果与震后野外考察的结果也相当吻合.     

深反射剖面揭示的芦山7.0级地震发震构造

芦山地震发生在龙门山断裂带前缘.关于芦山地震的发震断层,有的认为是前山断裂——双石—大川断裂,有的认为是山前断裂——大邑断裂拟或其他隐伏断裂,发震断裂究竟是哪条断裂以及芦山地震是不是汶川地震的余震?目前仍存在较大争议.震后穿过芦山地震区完成了一条长近40km的深地震反射剖面,以确定芦山地震的发震构造.反射剖面显示浅部褶皱和断裂构造发育,在上地壳存在6条逆冲断裂,下地壳存在一条非常明显的变形转换带,在深度16km左右还存在一个滑脱层,浅部的6条断裂最终都归并到该滑脱层上.参考主余震精定位结果,芦山地震的发震断裂应该是位于双石—大川断裂和大邑断裂之间的隐伏断裂F4,F2和F3断裂受控于发震断裂而活动,形成剖面上"Y"字型余震分布现象.隐伏断裂F4属山前断裂,不是前山断裂,因此芦山地震不是汶川地震的余震.     

芦山地震断层的滑动分布与汶川地震断层的关系

本文利用2013年芦山M_S7.0级地震同震GPS数据反演了芦山断层几何与断层滑动分布,结果表明：芦山地震发震断层具有南陡北缓、上陡下缓的特征,低倾角的区域位于发震断层北段且靠近映秀断层的一侧;滑动分布模型的最大滑动量为0.82 m,其深度为13.67 km与小震发生集中平均深度12.5 km接近.我们选取1998-2014年龙门山断裂带区域地壳形变观测数据,拟合获得了龙门山断裂带走向方向上的速度分量,发现在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震之间宽度约30 km破裂空区,龙门山断裂带西南段与东北段的形变分量以破裂空区为界方向相反.断裂带东北段（汶川地震主要发震断层）的形变分量方向与断层右旋走滑运动方向一致,而在断裂带西南段（芦山地震发震断层）的形变分量方向与断层左旋走滑运动方向一致.芦山地震走滑方向与汶川地震走滑方向相反是因为该断裂带构造运动在特有几何构造下受青藏高原东南向挤压,遇龙门山中段岩石圈楔状构造的阻挡,在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震间的地震空区,形成了构造运动向其两侧分流的结果.

     

汶川地震对芦山地震及周边 断层发震概率的影响

大震后区域静态库仑应力变化常常被用于解释区域地震活动性速率的变化、 主震断层外余震的发生以及即将失稳断层的地震发生概率的变化. 2013年4月20日芦山M_S7.0地震的发生重新引起了对2008年5月12日汶川M_S8.0大地震的热议. 利用含(滑移)速率和状态的摩擦定律, 结合汶川大地震前后的地震活动性水平, 定量化计算了汶川地震后雅安地区发震概率的变化, 并着重解释了芦山地震发震的可能根源. 此外, 还对库仑应力明显增加的鲜水河断层和熊坡断层进行了发震概率的定量化计算, 计算结果与中国地震台网中心的地震目录基本符合. 鲜水河断层从汶川地震后至今近5年来未发生M>6.0地震, 而M>6.0的发震概率已约为60%; 熊坡断层自汶川地震以来尚未发生M>4.0地震, 芦山地震后M>4.0的发震概率已接近90%. 所以, 我们认为鲜水河断层附近将成为M>6.0地震的重点防范地区, 熊坡地区将来仍旧存在发生中强地震的危险性.