2018年印尼帕卢MW7.5地震——一次超剪切破裂事件

利用反投影方法,使用日本密集台网Hi-net远场垂直分量568条P波资料对2018年9月28日印尼帕卢M_W7.5地震震源破裂过程进行成像,结果显示此次地震的能量释放比较集中,主要集中在10~20 s之间.破裂有两个集中区,破裂峰值分别位于12 s和19 s,最大能量释放区域位于震中南侧约0~50 km内,另一破裂集中区覆盖了帕卢市及周边区域.破裂主要向南侧延展,破裂总长度至少100 km,平均破裂速度约4.1 km·s^-1,属于一次超剪切破裂事件.     

利用多台阵压缩传感方法反演尼泊尔M_W7.9地震破裂过程

2015年4月25日,尼泊尔地区发生MW7.9地震,震中位于28.1°N,84.7°E.为了详细地研究此次破坏性极强的地震的破裂过程,本文利用多台阵压缩传感方法,使用了阿拉斯加、欧洲和澳大利亚三个台网的共计179个台站的远场P波垂直分量的数据来反演,结果表明本次地震的破裂过程是一个清晰的南东东方向的单侧破裂,破裂尺度约为105km,整体持续时间约为58s.在破裂初始的前15s,能量辐射基本围绕在震源附近,16s后破裂开始向南东东方向以1.9km·s-1的速度破裂.释放能量最大的时间为第38s,位于距震中70km处.该位置从第29秒开始破裂,并持续释放能量长达30s之久.     

2010年M_W8.8智利地震:多段触发及含频率的破裂特点

2010年2月27日智利MW8.8地震的多频率反投影结果揭示出此次地震是由具有不同滑动特征的子事件组成的。震中以南的子事件以低频(0.05～0.1Hz)释放能量,意味着滑动缓慢,且破裂速度约为0.8km/s。震中以北的2个子事件则显示出以高频(1～5Hz)释放能量的特征。其中第一个子事件似乎触发了北边第2段的滑动,并且释放了较高振幅的能量,传播速度也快,约为2.9km/s。除了这些破裂的细节之外,还观测到如下现象:在破裂前沿,高频能量释放之后紧接着产生了低频能量释放。这一发现表明:大震对应的破裂过程蕴含着断层的动态弱化,因此,它们的破裂特性并非简单地与小地震的特性相关。这些明显的滑动特点表明:有必要对宽频域各种数据进行研究,以便全面评估巨大地震的破裂过程及相关灾害。     

2021年玛多MS7.4地震前大武水温变化原因辨析

1 研究背景 2021年5月22日,青海省果洛藏族自治州玛多县发生MS7.4地震,震源深度17 km,震中位于(34.59°N,98.34°E).此次地震位于巴颜喀拉块体南边界带,发震断裂为昆仑山口—江错断裂,震源机制显示为逆冲型破裂.此为2017年九寨沟MS 7.0地震后国内发生的又一次7级以上地震.大武地震台距本次地震最近,震中距180 km,震前水温观测数据出现明显变化,对此进行综合分析,以期判断地震前兆异常的可能性.     

2018年斐济MW8.2深震:高频辐射过程和发生原因

2018年8月19日,在斐济东部海域563 km深处发生了一次M_W8.2地震.我们首先挑选位于美国阿拉斯加地区的131个宽频带台站构成台阵,选用垂直分量0.5~2 Hz的高频信号,利用广义台阵反投影技术对这次地震的破裂过程进行了成像,然后基于破裂速度对地震的辐射效率进行了估计.结果表明,这次地震总体上呈单侧破裂,破裂方位在3.0°左右,破裂总长度约51 km,持续时间22 s,平均破裂速度为2.5 km·s^-1.但能量释放有2次高峰,形成两次子事件.第一次为前10 s,峰值在7 s左右,破裂速度为2.9 km·s^-1,辐射效率为45%.第二次为10~22 s,峰值在15 s左右,破裂速度为1.6 km·s^-1,辐射效率为26%.结合震源位置、震源机制、破裂速度以及辐射效率,我们认为这次地震是由于俯冲板块前缘受到下部地幔物质上浮阻力引起的剪切失稳所致,起初板块内部的脆性破裂表现突出,致使辐射效率较高,后来震源处高温高压下的熔融耗散特征逐渐凸现,致使辐射效率下降.     

玉树地震震源区速度结构研究

2010年4月14日07时49分37秒(北京时间),我国青海省玉树县发生了Ms7.1地震.根据中国地震台网测定,震中位于33.2°N,96.6°E,震源深度14 km.此次地震造成了严重的人员伤亡和财产损失,是继汶川地震之后又一次有极大社会影响的地震事件.     

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.     

2010年玉树超剪切破裂地震破裂过程反演

为探讨玉树地震是否为超剪切破裂事件,利用Yagi的方法重新进行了此次地震震源破裂过程的反演。通过给定不同的破裂速度进行对比,发现当破裂速度为4.7km/s时,理论与实际观测结果拟合残差最小,且反演结果更符合实际。另据P波高频辐射能量包络反演,破裂传播速度在4.7～5.8km/s范围内,而该地区的剪切波速度则为3.0～3.6km/s,从而证明了此次地震超剪切破裂现象的存在。反演结果表明,此次地震在玉树段的NW和SE段形成了19和31km的地表破裂,而震中所在的中段由于隆宝湖拉分盆地的存在,造成了15km的未破裂区。超剪切破裂是造成SE段玉树县城遭受严重破坏的原因之一。     

智利M_W8.3地震与M_W8.8地震的震源过程及其引起的库仑应力特征

2015年9月17日6时54分32秒(北京时间)智利中部伊拉佩尔附近(震中31.57°S,71.67°W)发生了一次M_w8.3大地震,在此次地震震中以南约500 km处的马乌莱地区曾于2010年2月27日14时34分11秒发生过一次M_w8.8强震(震中36.12°S,72.90°W),两次地震余震分布区之间有约75 km的地震空区.本文利用远场体波与面波波形,基于有限断层模型,反演了这两次地震的震源破裂过程.结果显示这两次地震均为逆冲型大地震,2015年伊拉佩尔M_w8.3地震的平均滑动角度为107°,平均滑动量为2.43 m,平均破裂速度为1.82 km·s~(-1),标量地震矩为3.28×10~(21)Nm,95%的标量地震矩在104 s内得到了释放.最大滑动量约8 m,位于沿走向75 km,深度8 km处.2010年马乌莱M_w8.8地震的平均滑动角度为109°,平均滑动量为4.95 m,平均破裂速度1.90 km·s~(-1),标量地震矩为1.86×10~(22)Nm,95%的标量地震矩在121 s内得到了释放.最大滑动量约12.5 m,位于沿走向100 km,深度21 km处.2015年伊拉佩尔M_w8.3地震浅部更大的滑动量应该是其引起了较大海啸的一个原因.基于破裂滑动分布,我们计算了这两次地震引起的周边俯冲带上静态库仑应力变化,结果显示两次地震均显著增加了周边俯冲带上的库仑应力,2010年马乌莱地震使得2015.年伊拉佩尔地震震源区附近的库仑应力增加了(0.01~0.15)×10~5Pa,从应力积累的角度看,2010年马乌莱地震有利于2015年伊拉佩尔地震的发生,对后者的发生起到了促进作用.     

2021年玛多MS7.4地震前玉树地震台井水温异常特征

2021年5月22日青海果洛州玛多县发生MS7.4地震,震中位于( 34.59°N, 98.34°E) ,其震源机制解显示该地震为高倾角走滑型(张喆,许立生, 2021).玛多地震的发震构造为昆仑山口—江错断裂,是东昆仑断裂的一条分支断裂(王未来等, 2021).玉树地震台位于甘孜—玉树断裂附近.玛多地震震中和玉树地震台均位于巴颜喀拉次级地块内,玉树地震台位于巴颜喀拉地块的南边界.此次地震震中处于玉树地震台的NE方向,距巴颜喀拉地块北边界85 km (图1).     

2021年6月12日云南双柏MS5.1地震发震构造

1 地震发生 2021年6月10日19时46分,云南双柏发生MS 5.1地震(24.34°N,101.91°E),震源深度8 km.震区附近历史地震偏少,据统计,1900年以来震中50 km范围内共发生5级地震3次,与此次地震距离最近的为1927年3月20日玉溪新平5级地震(震中相距约28 km).据1:20万地质图及前人地震地质调查成果,震中周边30 km范围内无活动断裂发育,震中周边15 km范围内只有2条长度8—9 km长的小断层.为厘清此次地震的发震构造和孕震环境,笔者等人前往震区进行野外考察,重点调查震区构造背景.     

2022年青海门源M6.9地震矩心矩张量解

据中国地震台网中心测定,北京时间2022年1月8日01时45分,中国青海省海北州门源县发生了M6.9地震,震中位于( 37.77°N, 101.26°E),震源深度为10 km.这是2022年中国大陆第一个接近7级的强震.距离此次地震震中40 km以东,2016年曾发生过门源M6.4地震;且东北部在1927年还发生过甘...     

2022年1月8日青海门源M6.9地震的地震动强度图

引言据中国地震台网中心测定,北京时间2022年1月8日01时45分,中国青海省海北州门源县发生了M6.9地震,震中位于(37.77°N,101.26°E),震源深度为10 km。在地震发生后,作者利用震源破裂过程、仪器观测数据资料,进一步考虑局部场地效应快速计算获得了此次地震的地震动强度图结果。震后快速产出的地震动强度图科技产品能够为震后的应急反应决策和地震应急评估提供科技支撑。     

利用阿拉斯加台阵资料分析2008年汶川大地震的破裂过程

2008年5月12日,四川省汶川县发生M_S8.0地震.我们利用美国阿拉斯加区域台网的部分宽频带地震台构成广义台阵, 应用非平面波台阵技术——迁移叠加方法,获得了这次地震的高频（>0.1 Hz）能量辐射源随时间和空间变化的图像.图像表明,这次地震破裂从震中开始向北东方向扩展约300 km,震源过程至少长达90 s,平均破裂速度为3.4 km/s;整个过程可分为两大阶段,前段持续时间50 s,破裂长度约110 km,破裂传播的平均速度为2.2 km/s,后段持续时间约40 s,长度约190 km,平均破裂速度为4.8 km/s.这意味着地震过程的后期似乎发生了超S波破裂,而且后段很可能为前段动态触发所致.     

2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征

使用中国数字地震台网记录的区域宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究了2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征.基于点源的震源机制解揭示:地震发震断层面参数分别为走向342°/倾角83°/滑动角-34°,表现为一次左旋走滑型为主兼有少量正断倾滑分量的事件.质心在水平方向位于震中(103.354°E,27.109°N)东南约5.4km,最佳波形拟合的质心深度约4.4km,平均总标量地震矩M0为2.1×1018N·m,矩震级MW约6.1.破裂过程图像显示:此地震为一次不对称双侧破裂事件,破裂半径约10km,整个破裂面积为227.6km2,平均滑动量约0.16m.破裂在6s内释放了大多数能量,震后0～2s,破裂以孕震点为中心向NW和SE两侧同时扩展,2s后,破裂表现出明显的方向性,主要向SE(沿走向342°相反方向)扩展,故导致SE向多数台站视破裂持续时间总体偏小,最小值为2s.约6s后破裂基本趋于停止.推断鲁甸地震破裂在上地壳浅层集中释放了大多数能量是导致灾害严重的主要原因之一.     

1944年青海乐都瞿昙寺地震考证

通过对1944年初青海乐都瞿昙寺地震史料的搜集和现场考察、采访,获得了此次地震更加丰富的资料,进而核定了此次地震的基本参数。研究结果表明：此次地震的震中位于青海省乐都县以南的瞿昙寺附近,震中位置大致为36.3°N、102.2°E,精度2类,误差小于等于25 km,震级约5.5级,震中烈度可达VII度。此次地震位于拉脊山北麓与西宁—民和盆地的交界部位,靠近拉脊山北缘断裂带附近,地震等震线长轴方向呈近东西向,与拉脊山北缘断裂走向大体一致,综合分析认为,拉脊山北缘断裂的最新构造活动可能导致了此次地震的发生。     

基于视震源时间函数的震源过程复杂性分析新方法研究

在全面学习和了解震源破裂过程研究历史的基础上,从地震位移表示定理出发,梳理推导了地震震源时空破裂过程反演研究的基本原理、总结了地震破裂过程反演研究中惯用的约束条件、典型的视震源时间函数提取方法和已有的多种震源破裂过程反演方法,并在已有研究的基础上,尝试性地提出了两种新方法:等矩反投影方法和子事件成像方法。首先,为了提高区域(中强)地震震源过程的时空分辨能力,借助于2013年芦山M_W6.6地震和2014年康定M_W6.3以及M_W5.8地震等实际震例,我们探讨了利用经验格林函数技术从区域地震记录中提取视震源时间函数、进而利用不同视震源时间函数分析和反演中强地震震源过程的效果。其次,为了快速获取震源破裂过程信息,用于震后快速响应以及早期预警,在充分吸收了传统高频反投影方法的优点的基础上,提出了等矩反投影方法,用于对震源破裂过程激发的低频能量源的直接成像。通过多组数值实验测试了新发展的等矩反投影方法的可行性,并将该方法应用于2014年11月在我国四川省康定发生的两次(M_W6.3和M_W5.8)中强地震的震源破裂过程研究以检验新方法的实用性。结果表明,等矩反投影方法对于提取低频能量迁移的主要特征是有效的,是对高频能量反投影方法的必要补充。然后,基于等矩反投影方法的基本思想,并借鉴于传统的震源破裂过程反演方法,新发展了用于对震源破裂时间过程和同震滑动量分布进行直接成像的子事件成像方法。相较于震源破裂过程研究中传统的反演方法而言,新方法不需要事先经验性地给定最大破裂速度以及子断层滑动上升时间,故而在对震源破裂过程进行成像时,允许破裂速度发生变化,并且允许子断层发生多次破裂。同样,利用数值实验测试了新方法的可靠性,且为了检验该方法的实用性,将子事件成像方法用于2014年11月在我们四川省康定县发生的两次(M_W6.3和M_W5.8)中强地震的震源破裂过程研究。结果表明,子事件成像方法能够获取震源过程的主要破裂信息,但与视震源时间函数反演得到的结果相比,破裂尺度略小。最后,将多种方法应用于2015年4月发生的尼泊尔M_W7.8地震及其强余震,获得了这些地震的震源破裂过程图像,对比讨论了这些方法在揭示震源时空破裂过程复杂性信息方面各自的优缺点。具体讲,首先利用远场P波视震源时间函数分析了主震及其强余震的破裂方向,并利用P波波形资料和InSAR资料联合反演了这些事件的震源破裂过程;然后利用等矩反投影方法和子事件成像方法分析了这些事件的低频能量的时空迁移过程和震源破裂过程;最后对利用不同方法得到的结果进行了对比讨论。对于M_W7.8主震而言,联合反演结果表明其以单侧破裂为主,向南东东方向拓展约150km,并沿断层倾向方向向深部拓展约70km,这与利用等矩反投影方法和子事件成像方法直接成像结果得到的主要破裂特征较为一致,但破裂空间拓展尺度要略大,这可能是由于联合反演所给定的3km/s的最大破裂速度要大于直接成像获取的主震破裂速度所致;对于M_W6.7强余震而言,直接波形反演方法与等矩反投影方法和子事件成像方法得到的结果一致表明,该事件破裂主要沿断层倾向方向向深部拓展,并且利用直接波形反演方法搜索到的此次事件最大破裂速度为4km/s,与等矩反投影方法直接成像结果中获取的3.9km/s的破裂速度较为一致,均表明此次强余震可能是超剪破裂事件;对于M_W7.3强余震而言,由于融合了同震InSAR资料的缘故,联合反演结果表明,此次事件以朝向南—东南方向破裂为主,这与基于等矩反投影方法和子事件成像方法的直接成像结果中破裂以朝向南南西—南方向为主的主要破裂特征略有差别,并且直接成像结果表明此次事件破裂速度较慢。概而言之,本论文总结了震源破裂过程研究的发展历史,梳理推导了已有的方法;在此基础上提出了两种新方法,并通过必要的数值实验和对实际震例的应用,阐述了新方法的实用效果和优缺点。     

从全球长周期波形资料反演2001年11月14日昆仑山口地震时空破裂过程

利用从全球数字地震台网记录的资料中选择出的震中距小于90°且震相清晰的20个台站的长周期垂直分量P波震相, 通过反演得到了2001年11月14日昆仑山口地震的震源时空破裂过程. 结果表明, 这次地震由三次子事件构成. 第一次子事件的破裂从震中位置(35.97°N, 90.59°E)开始并向东西两侧扩展, 向西以4.0 km/s的破裂速度扩展了140 km, 向东以 2.2 km/s的破裂速度扩展了80 km, 表现为以自东向西为主的不对称双侧破裂, 形成了约220 km长的断层. 在第一次子事件的破裂开始后大约52 s, 在震中以西约220 km的地方, 第二次子事件的破裂开始. 此时, 第一次事件没有结束, 但已进入愈合阶段. 第二次子事件的破裂向东西两侧扩展, 向西以2.2 km/s的破裂速度扩展了50 km, 向东以5.8 km/s的破裂速度扩展了70 km, 表现为以自西向东为主的不对称双侧破裂, 形成了约120 km长的断层. 在第二次子事件开始后大约 12 s, 第二次子事件的破裂与第一次子事件的破裂在震中以西约140 km处发生了聚合. 在第一次子事件的破裂开始后大约56 s, 在震中以东约220 km的地方, 第三次子事件开始. 此时, 第一次事件仍未结束, 但已进入愈合阶段的尾声. 第三次子事件的破裂向东西两侧扩展, 向西以4.0 km/s的破裂速度扩展了140 km, 向东以3.7 km/s的破裂速度扩展了130 km, 基本上是一次不对称双侧破裂, 形成了约270 km长的断层. 在第三次子事件开始后大约36 s, 第三次子事件的破裂与第一次子事件的破裂在震中以东约80 km处发生了聚合. 此后, 震源过程主要是第一次子事件与第三次子事件聚合后的断层运动过程.     

汶川M_W7.9地震起始破裂断层几何结构

本文收集使用紫坪铺水库台网记录到的汶川地震主震P波波形资料,利用P波反投影叠加法获取了2008年5月12日汶川M_W7.9地震起始破裂的时空演化过程.通过分析本次大地震起始破裂阶段(0～1s)破裂点在三维空间内的分布特征,确定了本次大地震起始破裂位置及起始破裂断层几何结构模型.得到以下结果:汶川地震起始破裂点位于31.013±0.002°N、103.392±0.002°E,震源深度为8.2±0.4km,发震时刻为2008年5月12日14∶27∶58.80±0.4.汶川地震起始破裂的最佳断层面走向为NE48°,倾向NW35°,起始阶段破裂的深度范围为地下7.5～9km.     

2022年四川泸定MS6.8地震震源基本特征

2022年9月5日,在四川省甘孜州泸定县发生M_S6.8地震.本研究收集区域台网震相数据、全球地震台网(GSN)、国际数字地震台网联盟(FDSN)与德国地学中心GEOFON台网的宽频带P波数据,利用双差定位、矩心矩张量解反演、有限断层波形反演和视震源时间函数分析等方法,分析了此次地震震源的基本特征.重定位结果显示,余震分布具有丛集性,3个地震丛分别集中在震中附近以及相距30 km左右的东南端和西北端,总体上西北端地震较浅,东南端地震较深.矩心矩张量反演表明,矩心位于29.55°N,102.14°E,深度16 km,释放地震矩1.0068×10¹⁹ N·m,相当于矩震级M_W6.60,双力偶成分占88%,是一次近纯走滑的地震事件.结合余震分布可以断定,地震发生在走向163°、倾角77°(倾向西南),滑动角为-5°的断层面.有限断层反演显示,破裂区主要由两部分构成,破裂起始点及其周围是主要破裂区;另一破裂区位于其东南,总体表现为从西北向东南的单侧破裂,最大滑动量约1.4 m,位于起始破裂点附近.从矩心矩张量反演和有限断层反演得到...