汶川8.0级地震及余震破裂的地质构造特征

汶川8.0级地震是发生在龙门山断裂带上的大地震,文中应用地震地表破裂调查资料、余震分布和震源机制资料,论述了该次地震的主破裂、次级破裂、触发破裂等方面的地质特征.认为该次地震的主破裂长约200 km,分为南、北两段.南段以逆冲破裂为主,由两条破裂带构成,并引起上盘多条近平行的次级断裂带的破裂;北段以右旋逆冲破裂为主,由单条破裂带构成;在主破裂的东北方向,触发了长约100 km的余震活动.汶川8.0级地震的破裂特征,对研究龙门山断裂带其他段落的强震危险性具有重要意义.     

Relocation of the M 8.0 Wenchuan earthquake and its aftershock sequence

We relocated M8.0 Wenchuan earthquake and 2706 aftershocks with M⩾2.0 using double-difference algorithm and obtained relocations of 2553 events. To reduce the influence of lateral variation in crustal and upper mantle velocity structure, we used different velocity models for the east and west side of Longmenshan fault zone. In the relocation process, we added seismic data from portable seismic stations close to the shocks to constrain focal depths. The precisions in E-W, N-S, and U-D directions after relocation are 0.6, 0.7, and 2.5 km respectively. The relocation results show that the aftershock epi-centers of Wenchuan earthquake were distributed in NE-SW direction, with a total length of about 330 km. The aftershocks were concentrated on the west side of the central fault of Longmenshan fault zone, excluding those on the north of Qingchuan, which obviously deviated from the surface fault and passed through Pingwu-Qingchuan fault in the north. The dominant focal depths of the aftershocks are between 5 and 20 km, the average depth is 13.3 km, and the depth of the relocated main shock is 16.0 km. The depth profile reveals that focal depth distribution in some of the areas is characterized by high-angle westward dipping. The rupture mode of the main shock features reverse faulting in the south, with a large strike-slip component in the north. Supported by the Basic Research Project of Institute of Geophysics, China Earthquake Administration (Grant No. DQJB08Z03)     

Spatio-temporal variation and focal mechanism of the Wenchuan MS8.0 earthquake sequence

Based on abundant aftershock sequence data of the Wenchuan M_S8.0 earthquake on May 12, 2008, we studied the spatio-temporal variation process and segmentation rupture characteristic. Dense aftershocks distribute along Longmenshan central fault zone of NE direction and form a narrow strip with the length of 325 km and the depth between several and 40 km. The depth profile (section of NW direction) vertical to the strike of aftershock zone (NE direction) shows anisomerous wedgy distribution characteristic of aftershock concentrated regions; it is related to the force form of the Longmenshan nappe tectonic belt. The stronger aftershocks could be divided into northern segment and southern segment apparently and the focal depths of strong aftershocks in the 50 km area between northern segment and southern segment are shallower. It seems like 'to be going to rupture' segment. We also study focal mechanisms and segmentation of strong aftershocks. The principal compressive stress azimuth of aftershock area is WNW direction and the faulting types of aftershocks at southern and northern segment have the same proportion. Because aftershocks distribute on different secondary faults, their focal mechanisms present complex local tectonic stress field. The faulting of seven strong earthquakes on the Longmenshan central fault is mainly characterized by thrust with the component of right-lateral strike-slip. Meantime six strong aftershocks on the Longmenshan back-range fault and Qingchuan fault present strike-slip faulting. At last we discuss the complex segmentation rupture mechanism of the Wenchuan earthquake.     

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     

汶川8.0级地震地表破裂带宽度调查

根据汶川8.0级地震地表破裂带的实地调查,龙门山断裂带的中央断裂与前山断裂地表破裂带宽度自北向南一般<40m。在Ⅹ—Ⅺ度极震区,沿断裂延伸方向破裂带之上及其两侧,各类房屋建筑无论何种结构均绝大部分倒塌损毁。考虑到逆断层作用引起的"地壳缩短"以及各种不确定性,并结合以往历史强震地表破裂带的宽度统计,提出汶川8.0级地震灾后重建时,极震区地震断层两侧的"避让带"宽度为25m。在"避让带"之内,只能建造高于抗震设防标准的2层以下的建筑物,应明确禁止兴建学校、医院等公共建筑     

汶川8级大地震的地表破裂特征及分段

2008年5月12日14时28分,四川省汶川县境内发生MS8.0地震.地表破裂多以跌水、陡坎形态发育在河流沟谷或晚新生代沉积层内,位移明显.山地受崩塌、滑坡影响,位移量较难获得.发震断裂主要有三条,即北川-映秀断裂、彭县-灌县断裂和小鱼洞断裂.北川-映秀断裂地表破裂由南向北活动性质从逆冲为主逐渐转变为走滑为主,长约220 km,平均垂直位移量约3 m,按位移量沿断裂走向的变化可以分为虹口段、北川段和南坝段;彭县-灌县断裂地表破裂以逆冲活动为主,长约82 km,平均垂直位移量约1.5 m,可以划分为白鹿段和汉旺段,断裂断距分布的几何特征与北川-映秀断裂的中南段相近;小鱼洞断裂是一条新生北西走向的次级破裂,长约5.6 km,平均垂直位移量约1.5 m,调节两侧构造单元变形差异,具有捩断层特征,活动以逆(左行)走滑为主,可划分出小鱼洞段和中坝段.姚都镇地表破裂可能说明南坝以北的地震具有不同的活动特征.活动断裂的运动方式反映区域应力场有北西西向挤压特征.     

2017年九寨沟MS7.0地震对周围地区的静态应力影响

基于九寨沟M_S7.0地震的破裂模型及均匀弹性半空间模型,本文计算了该地震在周围主要活动断层上产生的库仑应力变化、在周围地区产生的应力场和位移场和同震库仑应力变化对余震的触发.结果表明：（1）九寨沟地震造成虎牙断裂中段库仑破裂应力有较大增加,已经超过0.01 MPa的阈值,虎牙断裂北段、塔藏断裂中段和岷江断裂北段北部的库仑破裂应力有较大降低,因此尤其要注意虎牙断裂中段的危险性.（2）水平面应力场在该地震震中东西两侧增加（拉张）,张应力起主要作用.在震中南北两侧降低（压缩）,压应力起主要作用.从水平主压和主张应力方向来看,均呈现出条形磁铁的磁场形态.从剖面上的应力场来看,在上盘的面膨胀区域内,大部分点的主张应力方向与地表是垂直的,在其他区域内,主张应力和主压应力均以震中为中心,向外呈辐射状.（3）从地表水平位移场来看,震中东西两侧物质朝震中位置汇聚,南北两侧物质向外流出,在震中处的最大水平位移量达43 mm.从地表垂直位移场来看,震中南北两侧出现明显的隆升,隆升最大值达56.8 mm.震中东西两侧出现明显的沉降,沉降最大值达74.5 mm.从剖面的位移场来看,九寨沟地震为左旋走滑地震,且有一定的正断成分.由分析可以推测该断层破裂在大致22~26 km的深度上就截止了.并推测下盘物质运动的动力来自震源北东东方向（四川块体）深度在6~30 km的下盘下层物质,上盘物质运动的动力来自震源北西西方向（巴颜喀拉块体）深度在0~6 km的上盘上层物质.（4）通过计算不同深度上主震对余震的触发作用可知,主震后的最大余震受到了主震的触发作用,多数其他余震也受到主震的触发作用.主震的发生促使了库仑应力增加地区余震的发生,抑制了一部分库仑应力减少地区余震的发生.

     

龙门山高倾角逆断层结构与孕震机制

针对汶川8.0级地震的主破裂面是否以陡立倾角延伸至地壳深部的争议,我们的研究旨在明确发震断层形态随深度分布的二维结构特征, 即断层的倾角及相应段落的深度, 并在此基础上分析发震断层的孕震和发震机理. 利用子空间置信域非线性反演方法, 通过拟合近场的同震水准变形, 获得了分别对应于清平—北川和南坝—青川发震断层的二维弹性位错模型. 结果显示, 此次龙门山中央断裂带的发震断层系统存在明显的南北分区特征. 以北川—南坝为过渡带, 北川以南至清平的发震构造为二元结构, 包括两部分:一是浅部高倾角的逆断层, 倾角在70°~80°以上, 底部深度可达10~15 km, 同震位错主要发生在10 km以上深度, 平均位错超过6 m;二是深部缓倾角的逆断层, 反演得其倾角约25°, 底部可达30 km深度, 位错主要分布于断层的顶部和底部, 平均位错约4 m. 南坝以北的发震断层为单一结构的逆断层, 倾角约60°~70°, 逆断层位错分布于10 km深度以上, 平均位错小于2 m.余震分布和主震震源机制也支持清平以南发震断层为二元结构的推论. 有限元模拟显示,在二元结构的逆断层系统中, 通过提高断层面上正的库仑应力, 深部缓倾角的逆断层活动对浅部高倾角逆断层有明显的促震作用. 模拟还显示地壳缩短不是现今松潘地块地表垂直变形的主要原因, 垂直变形更可能反映了青藏高原东缘相对四川盆地的差异抬升. 对高倾角逆断层的库仑应力作用显示, 差异抬升对龙门山逆断层活动有重要的促进作用.     

The 2010 M w 7.2 El Mayor-Cucapah Earthquake Sequence, Baja California, Mexico and Southernmost California, USA: Active Seismotectonics along the Mexican Pacific Margin

The El Mayor-Cucapah earthquake sequence started with a few foreshocks in March 2010, and a second sequence of 15 foreshocks of M?>?2 (up to M4.4) that occurred during the 24?h preceding the mainshock. The foreshocks occurred along a north?Csouth trend near the mainshock epicenter. The M _w 7.2 mainshock on April 4 exhibited complex faulting, possibly starting with a ~M6 normal faulting event, followed ~15?s later by the main event, which included simultaneous normal and right-lateral strike-slip faulting. The aftershock zone extends for 120?km from the south end of the Elsinore fault zone north of the US?CMexico border almost to the northern tip of the Gulf of California. The waveform-relocated aftershocks form two abutting clusters, each about 50?km long, as well as a 10?km north?Csouth aftershock zone just north of the epicenter of the mainshock. Even though the Baja California data are included, the magnitude of completeness and the hypocentral errors increase gradually with distance south of the international border. The spatial distribution of large aftershocks is asymmetric with five M5+ aftershocks located to the south of the mainshock, and only one M5.7 aftershock, but numerous smaller aftershocks to the north. Further, the northwest aftershock cluster exhibits complex faulting on both northwest and northeast planes. Thus, the aftershocks also express a complex pattern of stress release along strike. The overall rate of decay of the aftershocks is similar to the rate of decay of a generic California aftershock sequence. In addition, some triggered seismicity was recorded along the Elsinore and San Jacinto faults to the north, but significant northward migration of aftershocks has not occurred. The synthesis of the El Mayor-Cucapah sequence reveals transtensional regional tectonics, including the westward growth of the Mexicali Valley and the transfer of Pacific?CNorth America plate motion from the Gulf of California in the south into the southernmost San Andreas fault system to the north. We propose that the location of the 2010 El Mayor-Cucapah, as well as the 1992 Landers and 1999 Hector Mine earthquakes, may have been controlled by the bends in the plate boundary.     

基于SAR影像偏移量获取汶川地震二维形变场

本文以ALOS卫星PALSAR影像为数据源,采用强度图像偏移量方法获得的整个汶川地震地表二维形变场显示,整个映秀-北川地表破裂带全长约240 km,从西南端的虹口往北东方向一直延伸到青川县附近,在虹口及北川县城所在地为两个形变量最大区域,偏移量可达4~6 m,局部更是达到了6~8 m.在高川乡附近出现一斜列拉分阶区,宽约8~10 km.在映秀-北川断层的地表破裂迹线南侧约12 km处还有一条汉旺-白鹿次级破裂带,从漩口镇一直延伸到秀水镇,长度大约100 km,在白鹿附近形变量较大,可达3~4 m.另外在小鱼洞附近可见一个NW 走向、长宽约10×5 km、形变幅度达3~4 m的连接以上两条破裂带的地表破裂带,性质为逆冲兼具左旋走滑.研究表明,利用SAR影像偏移量法能够获取近场几米量级的大形变量及客观揭示断层破裂迹线的真实形态和分段特征,可以成为野外观测、InSAR等手段的有益补充,综合以上几种观测手段,优势互补,我们可以构建更为真实的断层模型,进而对汶川地震的复杂破裂过程有更深入的了解.     

基于ASAR影像亚像元匹配技术研究汶川地震同震形变特征

利用汶川地震前后的ENVISAT ASAR影像,采用交叉相关性方法对影像进行了亚像元级别的配准,获取了沿卫星斜距向和方位向上的同震形变图,对地震地表破裂带的分布及断层运动特性进行了分析.提取了沿北川-映秀断裂分布的长230 km的地震地表破裂带,以及沿灌县-江油断裂分布的长约65 km的地震地表破裂带.通过对两个方向地...     

汶川M_S8.0地震地表破裂带及其发震构造

震后应急野外考察表明,2008年5月12日汶川MS8.0地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上同时使北川-映秀断裂和灌县-江油断裂两条倾向NW的叠瓦状逆断层发生地表破裂。其中,沿北川-映秀断裂展布的地表破裂带长约240km,以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主,最大垂直位移6.2m,最大右旋走滑位移4.9m;沿灌县-江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km,最长可达90km,为典型的纯逆断层型地表破裂,最大垂直位移3.5m;另外,在上述两条地表破裂带西部还发育着1条NW向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带,长约6km。这一地表破裂样式是近期发生的特大地震中结构最复杂的一次逆断层型地表破裂,地表破裂的长度也最长。利用已有的石油地震剖面,结合余震分布和地表破裂带特征等资料构建的三维发震构造模型表明,龙门山推覆构造带现今和第四纪时期以地壳缩短为主,斜滑逆冲型地震表明青藏高原中东部的水平运动在华南地块与巴颜喀拉地块之间的龙门山推覆构造带上转化为地壳的缩短和隆升     

汶川地震序列早期特征及成因探讨

地震序列的特征和震型判定工作有助于抗震救灾工作的开展,对其发生成因的研究是解决地震预报难题必须面对的科学问题。汶川8．0级地震序列的初步研究表明：①余震沿龙门山断裂带分布于宽100km,长约330km的带状区域内,并侧向于主震震中的北侧;②序列发展初期有2个快速衰减过程;③序列类型为主震一余震型,最大强余震6．4级;④序列的空间演化过程,强余震震源机制结果和地震精确定位结果分析表明,序列具有分段特征;⑤8．0级地震的发震构造是龙门山断裂带,发震构造在剖面上呈现出“犁形”或“铲形”。地球物理勘探和壳、幔结构反演结果表明,自青藏高原穿越龙门山到四川盆地存在地幔阶梯,上地幔阶梯的阻挡作用使得物质东移速率减慢,并蕴积了汶川8．0级地震所需能量。地震的产生正是东西向应力平衡被打破的结果,余震沿龙门山断裂的分布是高原地壳在印度板块的推挤作用下向北北东方向的运动得以继续的表现。整个龙门山断裂带都参与了活动,龙门山断裂带北端作为断裂带的止裂端与南段同期活动。     

5·12汶川地震地表破裂基本参数的再论证及其构造内涵分析

地震地表破裂基本参数是反演地震破裂过程的基本约束条件和预测其他活动断层地震危险性不可缺少的物理量.以野外地表破裂带重要观测点全站仪或差分GPS仪实测数据为基础,结合高分辨率遥感资料解译、先存断层陡坎构造地貌标志的识别、以及地形测绘资料的考证等,重新论证了5·12汶川地震地表破裂带展布样式、长度、最大同震位移值等基本参数.结果表明,地震地表破裂带长度可达240 km,最大垂直位移为6.5±0.5 m,最大右旋走滑位移4.9 m,基于倾角向下变缓逆断层模型推测汶川地震在龙门山推覆构造带中段产生了最大~7 m的地壳缩短量,说明青藏高原东缘横向逆断层为将高原内部东向水平运动转换为高原隆升的转换构造,这一研究结果有助于深化认识青藏高原东缘隆升机理.     

汶川Ms 8.0地震地表破裂带白沙河段破裂及其位移特征

2008年5月12日14时28分,四川省汶川县发生MS8.0特大地震。这次地震在地表形成2条地表破裂带,主破裂沿龙门山中央断裂发育,长约240km;次级破裂沿龙门山前山断裂发育,长约72km。白沙河破裂带位于中央主破裂带的南端,沿都江堰市北约11km的白沙河河谷展布,长14km。该破裂带几何结构复杂,多条短小破裂或斜列或平行或斜交组成破裂带,总体走向N50°E,但几乎每条次级小破裂走向都不与平均走向一致,在0°~90°之间变化。同震位移沿该破裂带也同样表现出复杂性和多样性,总体以NW盘逆冲为主,最大垂直位移为6.5m,局部存在反冲断层挠曲坎;走向滑动以右旋为主,最大水平位移为4.8m,局部存在左旋位移,而且同震位移分布特征与白沙河破裂带的几何展布特征密切相关。该破裂带北段出露的地表断层产状为40°/NW∠76°,其上的擦痕有2组,侧伏角分别为75°SW和80°SW,不仅反映了该次地震在此段以逆冲运动为主,兼有少量的右旋走滑分量,还反映了该次特大地震包括了2次破裂事件。分析破裂几何和同震位移分布特征得出如下认识:1)破裂面从震源深度的低角度逐渐向地表转化为高角度,迫使垂直断层走向的水平缩短转化为隆起的垂直位移     

四川芦山7.0级地震及其与汶川8.0级地震的关系

2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生M7.0级地震.根据四川省台网资料和收集的国内外相关资料,我们分析了芦山地震的基本参数、余震分布、序列衰减等特征.结果表明:芦山地震位于龙门山断裂南段,其震源力学机制显示为纯逆冲性质,与龙门山断裂构造特征相符合;芦山地震的余震较丰富,震后15天震区已发生7800多次余震,其中,5级以上余震4次,最大余震是4月21日17时5分芦山、邛崃交界M5.4级地震;余震分布形成的图形显示其长轴走向与龙门山断裂构造走向一致,余震分布显示密集区长轴约40 km,短轴约20 km.与汶川M8.0级地震在震源力学机制、破裂过程、余震空间展布以及地表破裂等对比分析后表明:芦山地震与汶川地震的震源错动类型、破裂过程、地表破裂以及余震活动等特征存在明显差异;芦山地震与汶川地震震中位置相距90 km,两次地震的余震密集区相距50 km;汶川8.0级地震造成龙门山断裂中北段较充分破裂,芦山7.0级地震则展布于龙门山断裂南段且破裂尺度有限;两者有发震构造上的联系,但两次地震是相对独立的地震事件.     

2008年于田Ms7.3地震地表破裂带特征及其构造属性讨论

新疆于田M<‘s>7.3地震发生在西昆仑块体与昆仑-柴达木-祁连块体之间的阿尔金断裂西南端NE向张剪切段邻近区域,也是阿尔金断裂、康西瓦断裂和昆仑断裂带西端玛尔盖茶卡断裂等交会部位,对理解青藏高原的变形及其动力学演化过程具有十分重要的作用.高分辨率卫星影像解译和野外考察表明,于田地震在阿什库勒火山群南部玉龙喀什河源头近...     

2013年4月20日四川芦山7.0级地震震源破裂特征

2013年4月20日四川芦山发生7.0级地震.本文运用反投影远震P波的方法研究了中心频率为1 Hz的芦山地震震源破裂特征.研究结果显示2013年芦山7.0级地震破裂长度约为20 km,震源破裂时间约为26 s.本文认为在芦山地震的开始阶段(0~4 s)震源的破裂是向震中位置两侧进行的.而芦山地震破裂的第二阶段(5~26 s)是单侧破裂.芦山地震最大能量释放区域位于震中以北.本文对比了运用相同方法研究的发生在同一断裂带上的2008年汶川地震震源破裂特征.发现2013年芦山地震和2008年汶川地震有三点相似之处,即,破裂主要沿北东走向的龙门山断裂带发展;最大能量释放区域没有位于震中;能量都是通过多次子事件来释放的,且第二次能量释放是最大能量释放.对比两次地震破裂区域,可以看出芦山地震的破裂区域是在2008年汶川地震破裂区域的西南端发展的.两次地震的破裂区域占了整个龙门山断裂带的三分之二.     

新疆精河M_W6.3地震产生的静态应力变化研究

利用精河M_W6.3地震有限断层破裂模型,计算了精河地震产生的位移场、应力场、周围主要断层上的静态库仑应力变化以及主震对余震的触发作用。结果表明:(1)精河地震产生的地表隆升最大值约为6.6cm,沉降最大值约为1.8cm;水平位移方向呈现震中南北侧向震中汇聚、震中东西侧向外"流出"的特点。(2)精河地震产生的水平面应力场展布南北侧物质主要受到指向震中的拉张力作用,东西两侧物质主要受到因震中过剩物质东西向排出而导致的东西向挤压力作用。(3)震中西侧距震中约20km的库松木契克山前断裂中段和震中东北部距震中约50km的四棵树-古尔图南断裂西段的库仑应力加载均大于0.01MPa,即2处为地震危险区。(4)在震源深度为8~12km的余震事件中,约有85.5%处于库仑应力加载区,即受到主震的的触发作用;在深度为4~8km的余震事件中,约有87%受到主震的应力触发作用。     

汶川8.0级地震发震断层的累积地震位错研究

2008年5月12日,四川省汶川县内发生MS8.0地震。此次地震沿龙门山中央断裂产生1条长达200km的同震地表破裂带。文中选择位于地震地表破裂带北段的南坝镇、凤凰村以及南段的映秀镇这3个地点,以被断层错断的河流阶地为研究对象,对多级阶地面上的地震地表破裂及断层陡坎地貌进行了野外实测工作。经过测量数据的计算和分析,得到了各级阶地上断层陡坎的高度,该值即为该阶地记录的地震断层的累积垂直位错量。若以本次地震的垂直位错量作为古地震位错量的均值,则可计算得到每级阶地累积的地震次数。研究结果表明,各点T1阶地形成以来仅经历过1次事件,即本次地震事件;T2阶地形成以来约经历了5次事件;T3阶地形成以来约经历了9～11次事件;T4阶地形成以来约经历了20次事件。在本文研究的基础上,结合前人的阶地测年数据,则可获得古地震复发间隔的可靠数据