1979年加州凯奥蒂湖地震序列震源机制分析:美国加州地震比中国大陆地震破裂过程简单的证据

本文详细分析了1979年美国加利福尼亚凯奥蒂湖地震序列在时间和空间之中发展的非常有序的过程.对凯奥蒂湖地震序列,在三种情况下分别做出34次地震的断层面解.分析了美国地质调查局观测报告中地震初动的可信性.论证了伯克利加利福尼亚大学的地壳模型与美国地质调查局的地壳模型对于求断层面解的等效性.与唐山地震序列相比,凯奥蒂湖地震序列表现出4个主要特点:1.震中分布呈规则的狭长条带,与断层的关系密切;2.断层面解中出现的矛盾初动少;3.断层面解之间的一致性好;4.断层面解随时间没有明显的变化.这些都表明,凯奥蒂湖地震序列比唐山地震序列特征简单,前者基本上是沿卡拉维拉斯断层发生的面破裂,而后者却是在一定震源区中发生的体破裂.唐山地震序列的特征在中国大陆是有代表性的.若凯奥蒂湖地震序列的这些特点,在加州也具有代表性,则这两个地震序列的差别,可以作为美国加州地震比中国大陆地震发生环境和发生过程都简单的一个证据.     

如何捕捉地震

研究人员急于要在他们的一个监测网内捕捉一次相当大的地震,并在它孕育着破损直到最后破裂时仔细分析断层的内在活动。说不定能根据地球的前兆迁移来甚至预报出未来地震。1979年凯奥蒂湖地震就发生在卡拉维拉斯(Calaveras)断层监测网的中部,但却没有前兆预警就发震了。破坏性的科林加地震逃脱了严密的监视,但它似乎也是在没有任何迹象表     

盈江中强地震序列震源机制及区域地壳流变特征和断层性质研究

2008年云南西部盈江地区连续发生了4次中强地震,本文运用全波形模拟的方法研究了这4次中强地震序列的震源机制解.并对4次地震序列进行了重定位.我们结合由震源机制解得到的主应力轴倾角变化情况,震源深度和重定位深度对盈江地区地壳流变特征进行了分析.分析认为盈江地区下地壳内的岩石并不是完全塑性的,而是具有一定的强度从而可以发生脆性破裂.同时,我们还根据震源机制解对这4次中强地震序列的发震断裂,北东走向的大盈江断裂和南北走向的苏典断裂的断层性质进行了初步分析.分析结果认为大盈江断裂是一主要切割上地壳的左旋走滑断裂.南北走向的苏典断裂是一右旋断裂,其北端切割地壳深度较南端浅.苏典断裂的南端切割地壳深度达到下地壳,且上地壳部分的断裂断层面较陡直,而下地壳中的断裂的断层面比较平缓.盈江位于云南西部的中缅交界地区,目前对这一区域活动断裂的研究较少.本文给出的盈江地区两条活动断裂的初步研究结果,将给关于青藏高原的研究提供来自于喜马拉雅东触角附近断层的信息.     

1976年盐源—宁蒗地震序列的破裂特征

使用地震活动图象和震源机制资料的构造分析方法，研究盐源－宁蒗地震序列的破裂特征。结果认为：６．７级地震破裂面是北北东向左旋走滑断层，５．６级６．４级地震破裂面是两条北西西向右旋走滑断层，构成以北北东向断为主干的共轭破裂组合，该序列受弥渡－木里地壳深部活动断裂带控制。     

2014年3月10日加州西北岸M_w6.9级地震震源破裂过程

2014年3月10日13时18分(北京时间)美国加利福尼亚州西北岸发生Mw6.9级地震,震中位于戈尔达板块内部.本文利用国际地震学研究联合会(IRIS)地震数据中心提供的远场体波数据,通过波形反演的方法来研究此次地震的震源破裂过程,并分析未造成重大人员伤亡及诱发海啸的原因,为该地区地球动力学的研究提供依据.选取19个方位角覆盖均匀的远场P波垂向波形记录和13个近场P波初动符号进行约束,基于剪切位错点源模型确定此次地震的震源机制解.结合地质构造背景资料,确定断层破裂面的走向.在考虑海水层多次反射效应的影响下,采用18个远场P波垂向波形数据和21个远场SH波切向波形数据,利用有限断层模型,将断层面剖分为17×9块子断层单元来模拟破裂面上滑动的时空分布,通过波形反演的方法获得此次地震的震源破裂过程.利用海水层地壳模型,剪切位错点源模型的反演结果为:走向323°,倾角86.1°,滑动角-180°,震源深度为10.6km.有限断层模型的反演结果表明,此次地震的破裂过程相对简单,主要滑动量集中于震源上方35km×9km的区域内,破裂时间持续19s左右,平均破裂传播速度约为2.7km·s-1,较大滑动量均沿着走向分布,最大滑动量为249cm.此次地震为发生在戈尔达板块内部的一次Mw6.9级的陡倾角走滑型地震.此次地震为单纯的走滑型地震,断层面接近竖直方向,且发生在洋壳底部,因此破坏力不大,不会对沿岸城市造成重大损失.陡倾角断层在走滑错动的过程中不会使海底地形发生大幅度变化,不会引起大面积水体的突然升降,因此不会诱发大规模海啸.     

唐山地震序列应力触发的粘弹性力学模型研究

根据前人对唐山地震破裂分布、地壳波速和粘性结构的研究,考虑局部应力场、孔隙流体压力和断层附近软介质的影响,计算了唐山地震产生的,投影到后续大余震断层面和滑动方向上的库仑破裂应力变化。结果表明,随后发生的滦县地震和宁河地震均发生在唐山地震产生的库仑破裂应力变化为正的区域。为研究唐山地震、滦县地震和宁河地震对后续小震的触发作用,根据前人对该地区构造应力场和地震破裂分布的研究,假定构造应力量值为10 MPa,求得了震源附近各处可能的小震震源机制。将上述3次地震产生的应力变化投影到可能的小震破裂面和滑动方向上,发现唐山地震、滦县地震和宁河地震产生的正库仑破裂应力变化的ldquo;蝴蝶rdquo;形分布与后续小震发生的空间分布具有较好的一致性,95%的余震发生在库仑破裂应力变化增加的区域,说明唐山地震序列中前面的大震对后续小震的发生起到了调制作用。该研究结果对大震后余震的危险性快速评估具有一定意义。如果大地震发生后能够快速确定详细的破裂分布和震源区域详细断层及滑动特性资料,本文方法可用来预测未来大余震的发震位置。      

唐山地震序列的构造过程

本文采用地质构造、地震活动图象、震源机制资料综合分析方法,对唐山地震序列主要的构造过程进行研究。其结果表明,唐山地震序列是一个由多条断裂参加并逐次活动的复杂构造过程。先后显示活动的断裂及其错动性质是:唐山断裂带右旋剪切、蓟运河断裂左旋剪切、滦县—乐亭断裂右旋剪切、卢龙断裂右旋剪切。北西向蓟运河断裂与唐山断裂带构成一对共轭剪切构造。沿唐山断裂带的主震破裂面由初始阶段的北北东向北东—北东东和南西方向扩展,形成不对称的“S”形曲面。与现代地壳应力场最大剪切应力方向不完全一致的先存断裂的活动和地震破裂面转向扩展,是序列震源机制解P、T轴取向离散的主要原因之一。     

唐山地震的破裂过程及其力学分析

由 P 波初动符号资料在 DJS-6机上计算了主震及17个较大余震的断层面解,并按照有限移动源模式测定了主震及三个最大余震的震源参数.主震是发生在一个近似直立的右旋走滑断层上,走向 N30°E,破裂方式为不对称的双侧破裂,以2.7公里/秒的平均速度向北东传播70公里,向南西传播45公里.测定的主震震源参数例如平均位错136厘米,地震矩1.24×1027达因·厘米,应力降12巴等.大多数M_L>5.0的余震是发生在主破裂面附近及主破裂面两端的扩展分支上,该扩展分支位于膨胀符号区并与主破裂偏离80°左右.较大余震的多数亦集中在这两个扩展分支上.本文试图从理论上分析这种断裂扩展的力学特征.对于脆性材料的复合变形情形,破裂不再沿原来平面扩展,而是与原来平面偏离一个角度的另一面内扩展.并提出一个力学模型,计算了断层扩展角,计算结果与观测事实比较吻合.根据以上结果,本文讨论了唐山地震特点及发生的力学条件,认为唐山地震不同于发生在大断层上能用粘滑机制解释的那类地震,它和海城地震类似的是,除水平应力场作用外,还可能有地下物质的变迁,由于这种变迁使局部地壳受到垂直力.它和海城地震不同的是,它发生在一个比较均匀的脆性介质内,因而能够积累能量发生大震而没有前震.      

唐山地震前后断层面解特征

收集了1976年7月28日唐山7.8(Ms)地震及震前、震后地震断层面解资料,通过分析整理认为:前震和主震具有较好的一致性;一部分强余震同主震相比具有明显的差异,这种差异在主震后一段时间表现尤为突出,主震后有明显差异的强余震发生的时间具有间歇性.因此,唐山余震为正常地震活动,唐山余震序列今后仍将延续较长时间.     

美刊载文谈加州地震知识的普及教育

美国《地震情报通报》1980年第12卷5期刊登美国地质调查局麦克卡布(MarilynP.MacCabe)写的题为《加州地震知识的普及教育》的文章,摘译如下:洛杉矶加州大学社会学系的特纳(RalPhToner)及其同事在对南加州社区进     

唐山地震序列的应力释放调整过程

本文搜集了1976年7月28日至1979年12月31日期间唐山地震序列中所有M_s≥4.0地震的初动资料。这些资料来自于68个地震台的记录图和其它14个地震台的数据。其中,167次地震得到可靠的断层面解。对这些断层面解的分析表明,震源区介质中的应力经历了一个由震前紧张平衡态,经主震后的极不稳定态,逐渐向松驰平衡态演变的释放调整过程;对于余震区的不同部分,该过程存在着细节上的差异。两种平衡态下应力主轴的空间取向基本相同,这意味着制约唐山地区构造应力场的周围环境因素没有因发生唐山地震而改变。因此,该地区的构造运动将有继承性,而地震活动将会间歇性地重现。     

在地震孕育和发生过程中共轭断层活动的作用

根据海城、唐山和松潘—平武地震的地震前兆、地震序列和地质构造资料,提出了在地震孕育和发生过程中,不仅主震断层面有明显的活动,与之共轭的另一组断层面也有重要作用。在震中区,前震和余震可能分布于一对共轭断层面上,而不只是局限于主震断层面。地震前兆的分布范围存在于比震中区更为广大的一个区域内,该区内共轭断层网络中的某些断层带常成为前兆异常分布带或集中区。其形成原因可以用区域应力场中应力集中和沿共轭剪切网络所产生的破裂及滑动来解释     

唐山地震的孕育与强震的增震作用

唐山地震的孕震构造是唐山菱形块体,在NEE向的区域应力场的作用下,最大剪应力集中在它的对角线上,正好与唐山断裂带相一致,因此成了唐山地震大破裂的始发点.唐山地震前兆演化过程中,有两个显著特点:在空间上有“震中→外围→震中+外围”的转移过程;在时间上有明显的阶段性,前兆异常频次的每一次加速都发生在外围强震发生之后,本文用强震的增、减震理论,推测外围强震的发生对唐山地震的孕育有强化作用,在一个大的区域,强地震的增、减震效应可以形成多个高应力集中区,这些高应力集中区多数都是未来发生强震的地区.     

系统科学在京津地区断层形变网络与地震关系研究中的应用.

本文用系统科学(信息论方法)的部分原理和方法,对华北地区断层形变网络与地震的关系进行了系统的分析和处理.结果证明,唐山地震前,作为与发震断层有关的京津地区断层形变网络具有明显的群体异常特征.以此特征来预测,时间在未来一年,范围在150km,震级7.0的地震具有实际意义.      

华北4次中、强地震前震源区及其附近应力场的变化

使用小震机制解资料 ,分析了 1975年海城 7 3级和 1976年唐山 7 8级强震及 1983年菏泽 5 9级和 1995年苍山 5 2级中强震前 ,震源区及其周围不同构造部位应力场的时、空变化 ,证实震前震源区附近应力场曾有某些异常改变 ,如唐山强震前震源区周围出现长达 4a多的小震机制解主应力轴一致性取向的现象 ,菏泽地震前小震机制解P轴“集中—转向” ,苍山地震前P轴偏转且一致性增强。同时还发现 ,唐山地震前应力场异常变化开始时间可能早于 1972年 ;震源区内的陡河台与源外区的昌黎台小震综合机制解反映出震前的受力差异 ;震源断层附近不同应力区内震源机制解和地震活动有时空动态差异。这些现象一定程度上提供了不同构造条件和应力背景下 ,中、强震前震源区不同构造部位力学状态的改变或地震孕育过程的信息 ,对研究不同地震的孕震过程及差异有一定意义。     

Spatial distribution of aftershocks and background seismicity in central California

We examine the spatial distribution of earthquake hypocenters in four central California areas: the aftershock zones of the (1) 1984 Morgan Hill (2) 1979 Coyote Lake, and (3) 1983 Coalinga earthquakes, as well as (4) the aseismically creeping area around Hollister. The basic tool we use to analyze these data are frequency distributions of interevent distances between earthquakes. These distributions are evaluated on the basis of their deviation from what would be expected if earthquakes occurred randomly in the study areas. We find that both background seismic activity and aftershocks in the study areas exhibit nonrandom spatial distribution. Two major spatial patterns, clustering at small distances and anomalies at larger distances, are observed depending on tectonic setting. While both patterns are seen in the strike-slip environments along the Calaveras fault (Morgan Hill, Coyote Lake, and Hollister), aftershocks of the Coalinga event (a thrust earthquake) seem to be characterized by clustering only. The spatial distribution of earthquakes in areas gradually decreasing in size does not seem to support the hypothesis of a self-similar distribution over the range of scales studied here, regardless of tectonic setting. Spatial distributions are independent of magnitude for the Coalinga aftershocks, but events in strike-slip environments show increasing clustering with increasing magnitude. Finally, earthquake spatial distributions vary in time showing different patterns before, during, and following the end of aftershock sequences.     

环渤海地震危险区的初步研究

从地震构造带的历史和现代的地震活动分析入手，并通过对邢台地震、渤海地震、海城地震、唐山地震的震例分析，对当前地震前兆趋势异常的特征进行了地质解释，认为在今后张家口－唐山－渤海地震构造带上的蓬莱－铜井断裂，芝罘－威海断裂，海西头－俚岛断裂发生的可能性最大。     

Retrospection on the Conclusions of Earthquake Tendency Forecast before the Wenchuan M_S8.0 Earthquake

The reason for the failure to forecast the Wenchuan M_S8.0 earthquake is under study, based on the systematically collection of the seismicity anomalies and their analysis results from annual earthquake tendency forecasts between the 2001 Western Kunlun Mountains Pass M_S8.1 earthquake and the 2008 Wenchuan M_S8.0 earthquake. The results show that the earthquake tendency estimation of Chinese Mainland is for strong earthquakes to occur in the active stage, and that there is still potential for the occurrence of a M_S8.0 large earthquake in Chinese Mainland after the 2001 Western Kunlun Mountains Pass earthquake. However the phenomena that many large earthquakes occurred around Chinese Mainland, and the 6-year long quietude of M_S7.0 earthquake and an obvious quietude of M_S5.0 and M_S6.0 earthquakes during 2002～2007 led to the distinctly lower forecast estimation of earthquake tendency in Chinese Mainland after 2006. The middle part in the north-south seismic belt has been designated a seismic risk area of strong earthquake in recent years, but, the estimation of the risk degree in Southwestern China is insufficient after the Ning’er M_S6.4 earthquake in Yunnan in 2007. There are no records of earthquakes with M_S≥7.0 in the Longmenshan fault, which is one of reasons that this fault was not considered a seismic risk area of strong earthquakes in recent years.     

Visco-elastic stress triggering model of Tangshan earthquake sequence

We calculated the Coulomb failure stress change generated by the 1976 Tangshan earthquake that is projected onto the fault planes and slip directions of large subsequent aftershocks.Results of previous studies on the seismic fail-ure distribution,crustal velocity and viscosity structures of the Tangshan earthquake are used as model constraints.Effects of the local pore fluid pressure and impact of soft medium near the fault are also considered.Our result shows that the subsequent Luanxian and Ninghe earthquakes occurred in the regions with a positive Coulomb fail-ure stress produced by the Tangshan earthquake.To study the triggering effect of the Tangshan,Luanxian,and Ninghe earthquakes on the follow-up small earthquakes,we first evaluate the possible focal mechanisms of small earthquakes according to the regional stress field and co-seismic slip distributions derived from previous studies,assuming the amplitude of regional tectonic stress as 10 MPa.By projecting the stress changes generated by the above three earthquakes onto the possible fault planes and slip directions of small earthquakes,we find that the "butterfly" distribution pattern of increased Coulomb failure stress is consistent with the spatial distribution of follow-up earthquakes,and 95% of the aftershocks occurred in regions where Coulomb failure stresses increase,indicating that the former large earthquakes modulated occurrences of follow-up earthquakes in the Tangshan earthquake sequence.This result has some significance in rapid assessment of aftershock hazard after a large earthquake.If detailed failure distribution,seismogenic fault in the focal area and their slip features can be rapidly determined after a large earthquake,our algorithm can be used to predict the locations of large aftershocks.