一种低频地震事件的检测方法在汶川地震和芦山地震前的初步应用

本文发展了一种单台检测低频地震事件的方法, 并用其检测2008年汶川M_S8.0地震、 2013年芦山M_S7.0地震震前的低频事件。 使用汶川地震、 芦山地震前周边的宽频带台站数月的垂直向连续波形, 经过2~8 Hz带通滤波、 窗长为10 s的包络平滑、 窗长为20 min的中值滤波, 去除近场天然地震及远场大震与低频噪声的影响后, 发现这两个大地震前有少数台站在连续数天的时间内, 出现持续时间长(数十分钟到数小时)、 包络中值明显大于背景噪声的现象, 其波形记录及包络特征与非火山震颤(NVT)的波形记录及包络特征具有较好的相似性, 我们认为这是汶川地震和芦山地震前的疑似慢地震事件。 初步应用表明, 本文所用的方法对于从宽频带连续波形资料中提取NVT信号是可行的。     

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.     

芦山地震和汶川地震中空心砖填充墙震害反思

空心砖砌体填充墙框架结构是我国现阶段应用广泛的建筑结构形式之一。2008年四川汶川地震和2013年四川芦山地震中,不同地震烈度区均有大量填充墙框架结构发生不同程度的震害。基于广泛且深入的现场调研,系统介绍了空心砖填充墙的震害特征,并探讨了其震害原因。研究发现,空心砖砌体填充墙在地震中极易发生破坏,即使在地震烈度相当于或低于设防烈度的地区,空心砖砌体填充墙的震害亦非常普遍。空心砖砌体强度低、门窗洞口或墙内管线对填充墙的削弱、以及楼梯间形成的抗震薄弱部位等都是造成空心砖填充墙极易发生震害的原因。现行规范所规定的拉结筋、构造柱和水平系梁等抗震构造措施,对防止地震中填充墙整体平面外坍塌有一定的贡献,但不能有效改善填充墙自身平面内的拉压承载能力。空心砖填充墙发生严重破坏时,框架梁柱可能仍完好无损。建议抗震设防类别为甲类、乙类和装修标准很高的丙类建筑,不宜采用空心砖砌体填充墙。     

四川芦山MS7.0和汶川MS8.0地震前地电场变化研究

应用四川芦山M_S7.0和汶川M_S8.0震中周围部分地电场观测台站的资料,主要利用地电场波形比较和极化方位变化两种方法,并结合观测台站的工作日志,对两次地震前地电场观测资料进行了分析研究,并得出:芦山M_S7.0和汶川M_S8.0地震前部分台站地电场波形出现变异现象,主要表现为两种形式:日变波形的畸变(如盐源台和泸沽湖台)和相应时段地电场频谱特性出现变化,这些变异基本上出现在震前1~2个月内;利用两次地震前地电场观测的日均值计算了部分观测台站的地电场极化方位,发现在震前地电场的极化方位出现了大幅变化,最大变化幅度达160°,最小变化幅度也有10°;初步研究还发现,两次地震前夕,震中周围部分台站极化方位的正向或反向延长线,相汇集的区域与地震的震中有一定联系;对于研究所得结果,从地震电信号的产生机制和震源特性方面进行了尝试性理论解释.     

芦山地震、汶川地震与龙门山地区水汽异常

对龙门山地区水汽动态的分析研究表明,在2013年芦山MS7.0地震和2008年汶川MS8.0地震前,龙门山地区大气相对湿度异常频次都出现了先逐年下降,然后快速回升的过程;下降时间较长,10a以上,上升时间较短,1~2a;震中位于异常频次相对下降和上升幅度都是最大的中心或邻近区域。在地震孕育中期阶段发生水汽异常趋势变化的原因可能是由于岩层裂隙的张合、地下流体的运动和地热能的变化,影响地面温度和潜热交换的速度所致。在地震孕育的中长期阶段(10a~几a),地壳岩石受压缩变形,孔隙、裂隙不断闭合或减少,由地下释放的热水、热汽减少,潜热交换速度也随之降低,相对湿度异常频次表现为逐年下降的趋势。在地震孕育的中短期阶段,地壳岩石变形进一步加大,可能导致微破裂不断扩展,由地下释放的热水、热汽由减少转为增加,潜热交换速度由降低转为迅速增加,相对湿度异常频度也表现出由逐年下降转为突发的快速上升。     

汶川地震和芦山地震的孕震机理及震前中长期地震危险性研究

运用非连续变形分析法与三维有限元法相结合的方法,以GPS资料作为位移速率和震源机制的约束条件,通过数值模拟研究了青藏高原及其东侧邻区构造地块的运动、变形、相互作用及其与近30年来发生于该区的大地震之间的关系。研究中引入了以应力与摩擦强度的比值定义的断层“失稳危险度”,通过数值模拟计算得到了研究区地壳块体边界断层的失稳危险度分布。结果表明,失稳危险度高的地段与近期该区发生的M_S≥7.0地震所在的位置基本一致,其中龙门山断裂带上包括汶川和芦山大地震的发震断层均为失稳危险度最高值地区。计算得到的应变率强度分布图显示,青藏高原东部边缘整条地带均为应变率强度的陡变带,特别是以龙门山断裂带上的陡变最为明显,其西侧应变率强度为东侧的近4倍,而且,这个带位于宽度相同、走向与龙门山断裂带走向相一致的高应变能密度带中,表明这两次大地震前,作为其发震断层的龙门山断裂带已积累了相当高的应变能,失稳危险度高,处于力学上的不稳定状态。模拟计算得到在上地壳层中,2001年昆仑山口西M_S8.1地震引起汶川、芦山地震发震断层的库仑破裂应力增加约0.016 MPa,相当于龙门山断裂带约两年的应力积累,也就是说,使汶川、芦山地震发震断层的失稳破裂提前了约两年。 此外,关于2008年汶川M_S8.0地震的模拟计算表明,汶川地震的发生也使包括芦山地震发震断层的龙门山断裂带西南段和东昆仑断裂带东南端的库仑破裂应力增大,应变能积累增强,这说明汶川M_S8.0地震的发生对已处于失稳危险度较高状态的2013年芦山地震和2017年九寨沟地震发震断层的提前失稳破裂起到了促进作用。      

汶川8.0级和芦山7.0级地震前卫星热红外异常现象对比

针对2008年汶川M_S8.0地震、2013年雅安芦山M_S7.0地震和2017年九寨沟M_S7.0地震前后出现的热红外现象,对MODIS卫星1 km高分辨率亮度温度的原始数据进行均线差值振幅波动水平分析发现：①这3次地震前在震中附近区域均出现显著的差值振幅变化异常,先为低值异常,低至历史平均水平的50%以下,后又演变为高值异常,高值异常峰值均大于历史平均水平3倍以上;②汶川地震、雅安芦山地震、九寨沟地震分别在高值异常峰值的55天、35天、22天后发生;③异常优势分布区域并不在震中区域：汶川地震震前异常区主要位于震中西北区域的柴达木块体,雅安芦山地震、九寨沟地震震前异常区域位于震中西部的巴颜喀拉块体,其中,汶川地震震前异常区域面积远远大于后者。     

用接收函数方法研究汶川和芦山地震之间未破裂段的地壳结构

芦山与汶川地震之间存在约40 km的地震空区.震源区和地震空区的深部构造背景的研究对深入了解中强地震的深部孕育环境及地震空区的地震活动性具有重要科学意义.利用本小组布设的15个临时观测地震台以及21个芦山科考台站和21个四川省地震局固定台站记录的远震数据,用H-κ叠加方法得到各个台站的地壳厚度和平均泊松比,并构建了接收函数共转换点（CCP）偏移叠加图像以及反演得到台站下方的S波速度模型.我们的结果揭示了震源区和地震空区地壳结构特征差异：（1）汶川震源区的地壳平均泊松比为~0.28;芦山震源区为~0.29;而地震空区处于泊松比变化剧烈的区域;（2）汶川地震与芦山地震的震源区以西下方的Moho面呈现深度上的突变（这与前人的研究成果基本一致）,分别从~44 km突变到~59 km,~40 km突变到~50 km,而地震空区地壳平均厚度呈现渐变性变化;（3）地震空区Moho面下凹且具有低速的上地壳.综合一维S波速度结构和H-κ以及CCP的初步结果,这可能显示汶川地震的发震断裂在深部方向上向西倾斜并形成切割整个地壳的大型断裂;芦山地震则可能是由于上、下地壳解耦引起的;而地震空区处于两种地震形成机制控制区域的过渡带中.

     

汶川和芦山地震前后巴颜喀拉地块中东段红外亮温分析

基于MODIS卫星遥感红外数据,用小波方法提取并分析了汶川和芦山地震前后巴颜喀拉地块中东段红外亮温低频信息。结果显示,1在汶川8级地震前,巴颜喀拉地块中东段红外亮温升温异常多次出现(5次),震后近5年无升温异常出现,在芦山7级地震前2个月再次出现升温异常;2汶川地震前升温异常的高值区在空间上有逐渐往龙门山断裂带方向迁移的特点;3在全部6次升温异常中,只有2008年4~6月和2013年2月~4月19日2次临近地震的异常,巴颜喀拉地块中东段内部亮温出现大幅度均衡升温,这可能是该地区强震的临震信号。     

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。     

南北地震带近期地壳水平运动变化分析

对2009、2011及2013年3期陆态网络流动GPS观测资料进行了处理,获得了2009~2011及2011~2013年两个时间段南北地震带地壳水平运动速度图像。参考1999~2007年网络工程流动GPS速度场结果,分析了南北地震带近期地壳水平运动场与应变场变化特征,认为近期地壳运动变化受汶川地震震后影响较大。2013年芦山7.0级地震和岷县漳县6.6级地震是2008年汶川8.0级地震震后应力场调整触发的结果。     

芦山4.20地震破裂过程及其致灾特征初步分析

采用全球地震台网的远震地震波数据快速反演了2013年4月20日雅安芦山地震(芦山4.20地震)的破裂过程,在震后3小时得到并发布了相关测定结果.结果显示这次地震的震级约MW6.8,包括两次破裂子事件,但都发生在断层面上震源(破裂起始点)附近,整个地震没有表现出明显的破裂方向性.雅安芦山地震的破裂没有大规模出露地表,主要地震灾害集中在断层上盘,位于芦山县和宝兴县一带.     

不同加固方式对混凝土梁柱节点抗震性能的影响

在简要分析了汶川地震中钢筋混凝土框架结构的震害后,通过芳纶布(AFRP)加固钢筋混凝土框架节点的抗震性能试验,研究了不同加固方式对混凝土梁柱节点抗震性能的影响。研究结果表明:采用AFRP加固后的梁柱节点,极限承载力和抗震性能得到了显著改善,破坏形式由脆性破坏变为延性破坏。     

Damage and Seismic Intensity in the Meizoseismal Region of the M_S8.0 Wenchuan Earthquake,Sichuan,China

This paper presents the damage in the meizoseismal region of the Ms8.0 Wenchuan earthquake, Sichuan, China, and the seismic intensifies determined according to "the Chinese Seismic Intensity Scale", and discusses briefly the types of earthquake-generating faults and some features of seismic damage.     

地震安全性评价中时程的包线与设定地震

"设定地震"概念的提出已有一段时间,但鲜见在我国地震安全性评价中应用。同时,概率方法在地震危险性评价中,由于时程包线函数的确定源于震级-距离组合的不确定性而带有较大的任意性。本文建议在考虑潜源概率贡献的基础上,引入设定地震的期望震级和期望距离组合,用以控制包线函数。通过修改危险性分析椭圆模型的软件,可以进行计算并给出了算例。     

基于MapReduce的地震波形数据并行解压缩算法研究

近年来各省级地震台网SEED文件数据量急增。在数据处理过程中,利用原有的串行解压缩算法批量解压缩地震波形数据时存在操作繁琐、耗时较长的问题。本文引入了MapReduce并行编程模型,根据该编程模型思想结合原有串行解压缩算法,提出了一种并行解压缩地震波形数据的算法,并给出了算法的设计与实现。本文从正确性、运行效率以及可扩展性三个方面进行了对比实验,验证了使用并行算法解压缩数据的效率较高,并且能够一次实现批量地震波形数据的解压缩,且操作简单。     

Preliminary results of strong ground motion simulation for the Lushan earthquake of 20 April 2013, China

The earthquake occurred in Lushan County on 20 April, 2013 caused heavy casualty and economic loss. In order to understand how the seismic energy propagates during this earthquake and how it causes the seismic haz- ard, we simulated the strong ground motions from a rep- resentative kinematic source model by Zhang et al. （Chin J Geophys 56（4）：1408-1411, 2013） for this earthquake. To include the topographic effects, we used the curved grids finite difference method by Zhang and Chen （Geophys J Int 167（1）：337-353, 2006）, Zhang et al. （Geophys J Int 190（1）：358-378, 2012） to implement the simulations. Our results indicated that the majority of seismic energy con- centrated in the epicentral area and the vicinal Sichuan Basin, causing the XI and VII degree intensity. Due to the strong topographic effects of the mountain, the seismic intensity in the border area across the northeastern of Boxing County to the Lushan County also reached IX degree. Moreover, the strong influence of topography caused the amplifications of ground shaking at the moun- tain ridge, which is easy to cause landslides. These results are quite similar to those observed in the Wenchuan earthquake of 2008 occurred also in a strong topographic mountain area.     

Envelope Functions of Time Histories in Seismic Safety Evaluation and Scenario Earthquakes

It has been a period of time since the concept of scenario earthquake was proposed, but this concept has rarely been used in seismic safety evaluation in China since then. Meanwhile, because of the uncertainties of magnitudes-distances pairs, there is large arbitrariness while determining the envelope function of time histories in seismic hazard analysis. In this paper, we describe a method to control the envelope functions of the time histories by introducing the most-likely combinations of magnitude and distance of the scenario earthquakes based on a probabilistic method, revise the software of the ellipse model for seismic hazard analysis, and give a computation example.