利用主动震源监测地下介质衰减特性变化

监测地下介质物性动态变化对于研究地震的孕育发生过程具有重要意义.汶川地震发生后,在汶川地震主断裂带东北端的陕西省宁强县,建立了一套主动震源观测系统,利用电动落锤作震源对断裂带开展了近一个月的连续监测实验.利用主动震源激发波形的高度可重复性,用谱比法计算了浅层地下介质衰减参数t*随时间的变化,并与波速和大气压变化进行了对比分析.结果显示,由未固结的沉积层和破碎岩石组成的断裂带地震波衰减强,品质因子为10左右;衰减参数t*与大气压的变化有很好的相关性,并与波速随大气压的变化趋势一致,可能是由于大气压变化导致浅层介质的裂隙密度变化引起的;强余震引起显著的t*的同震变化及震后各接收台站的不同变化趋势.野外实验表明,主动震源是一种监测地下介质物性变化的有效方法.     

汶川MS8.0地震余震震源机制时空分布特征

本文利用CAP波形反演方法,获取了汶川M_S8.0地震序列中312个具有较高信噪比波形资料的4级以上余震的震源机制解和震源深度. 基于震源深度空间分布与震源机制时空分布,分析了主震后余震区断层行为特征与应力场时空变化,并对龙门山断裂带中北段的发震断层面几何形态进行了初步探讨. 获得的主要认识如下:(1)余震震源深度分布存在显著的空间分段差异. 绵竹以西的余震区南段与平武以东的北段余震深度范围大于中段(绵竹-平武段),但深度小于5 km的5级以上超浅源地震主要分布在明显偏离龙门山断裂带走向的理县NW向分支与余震区北端NNE向分支,而中段余震主要分布在7~19 km深度. (2)余震机制类型存在明显的时空差异. 余震区中段逆冲型地震占绝对优势,理县NW向分支余震则以走滑型为主,机制类型随时间变化不显著. 沿龙门山断裂带走向的余震区南段,早期(2008年8月底前)逆冲型地震比例高于走滑型、晚期走滑型地震比例显著升高并超过逆冲型;而余震区北段早期走滑型地震占绝对优势、晚期逆冲型地震比例大幅上升且超过走滑型. 南、北两段余震机制类型比例的显著变化,可能是余震区两端断层调整性运动的表现. (3)节面走向及P轴方位优势方向均存在显著的空间差异. 南段NWW向P轴方位与区域应力场一致,中段及理县NW向分支P轴优势方向NEE,而北段具NWW和NEE两个优势方向,这种差异反映了余震活动除了受区域应力场控制外,还受到主震引发的局部应力场的控制. 节面走向的多方位分布则反映不同走向的构造参与了主震后的余震活动. (4)沿龙门山断裂带走向,余震区南段具深部缓倾角、浅部高倾角的铲形断面特征;中段深部倾角均值较稳定、浅部倾角均值随深度减小而增大;北段倾角均值相对稳定,显示其断面几何形态相对简单. 上述不同区段倾角均值随深度的变化揭示龙门山断裂带中北段断层面几何形态复杂.     

四川汶川8.0级地震震源过程

2008年5月12日在青藏高原与四川盆地交界的龙门山山脉发生了M_s8.0级强烈地震,引发山体滑坡等地质灾害,造成了巨大的人员伤亡和经济损失.本文利用远场体波波形记录结合近场同震位移数据,根据地质资料和地震形成的地表破裂轨迹,构造了一个双“铲状”有限地震断层模型,利用反演技术重建地震的破裂过程.结果显示汶川大地震主要是沿龙门山构造带的映秀-北川断裂和灌县-江油断裂发生的逆冲兼右旋走滑破裂事件.断层面上的滑动分布显示两个高滑动区先后发生在地震破坏最为严重的映秀和北川地区,最大滑动量高达1200～1250 cm,且破裂过程也显示一定的复杂性.地震破裂的平均走滑量略大于平均倾滑量,与多种观测资料获得的震前龙门山断裂带构造变形相一致,推断是由于长期区域应力场作用和龙门山地区特殊的物质组成和结构孕育了这次千年尺度的强烈地震.     

汶川余震震源机制变化的原因

2008年5月12日,汶川M8.0主震是一个主压应力轴NW-SE的逆倾滑型的地震,而之后的余震震源机制解有的与主震震源机制解一致,有的发生了明显变化,由南至北逐步变成走滑型地震.主震和同主震震源机制解一致的部分余震,在构造应力场直接作用下,龙门山推复体向四川地块逆冲,致使在逆断层的上下盘之间的断层面上产生粘滑而发生逆倾...     

利用主动震源直达波互相关时延检测技术监测小江断裂带浅层地震波波速变化

为了监测云南小江断裂带附近地震波波速的连续变化,2006年4月在小江断裂带以西10 km布置了一条长235 m的主动震源浅勘测线,进行为期1个月的连续观测实验。采用前后互相关技术对直达波进行了高精度波速变化测量,分析得到以下结果和结论:(1)实验期间,实验点地下介质存在相对波速变化δv/v≈10-3~10-2;(2)波速变化随震中距增加迅速减小,这可能反映了较浅层波速变化与较深层相比更剧烈;(3)波速变化和大气压变化有很好的相关性,相对波速变化对大气压的敏感系数为10-6Pa-1量级;(4)降雨会显著影响波速与气压的关系,降雨前相对波速变化随气压增加而增加,而降雨后相对波速则与气压呈负相关。     

利用地震走时计算波速与震源深度

利用青海台网记录清晰的P波震相资料,根据单层地壳模型地震走时方程,计算了P波速度和震源深度,得到直达波速度正态分布置信区间为5.96~6.09 km/s,首波波速度置信区间为7.69~8.06 km/s,震源深度置信区间为5.6~5.8 km。     

汶川8.0级地震及其强余震引起的唐山井水位同震响应特征分析

统计了汶川8.0级地震及其强余震引起的唐山井水位同震变化的幅度参数（最大振幅、阶变量）和时间参数（最大振幅时刻,同震持续时间）,以及邻近的陡河台记录的地震波的体波和面波的到时．计算分析了同震参数与震级（ML,MS和MW三种震级）、井-震距、震源深度的相关方程及同震参数间的相关关系．结果表明,同震变化量与MS震级的相关性最好,与震源深度和井-震距相关性较弱;同震最大幅度与同震阶变量、同震持续时间相关性很高,水位同震振荡和阶变均来自地震波引起的动应变;水位同震振荡的最大振幅发生在S波至瑞利波时段,水位同震响应是地震波与水文地质环境等多种因素共同作用的结果．      

用余震确定2008年汶川M_w7.9地震的震源位置与发震时刻

利用同一地点的2个地震在相同台站记录的P波到时差是一个常数这一原理,找到了与汶川主震位置相近的余震,并利用台站距震中近,且记录波形清晰、完整的优势,对余震进行了定位,依此确定了汶川主震的位置和发震时刻.结果是震中位于31°1.26′N、103°22.50′E;震源深度7.9km;发震时刻(北京时间)为2008年5月12日14时27分58.80秒.     

气枪震源地震波走时变化影响因素分析及地震相关的走时变化

云南省地震局在程海断裂以西10 km的大银甸水库处建成了气枪震源发射台, 在水库丰水期内进行连续激发观测。 2014年8月21日、 24日气枪震源附近分别发生M_S4.2、 M_L4.1和M_L4.0地震。 本文利用宾川气枪震源附近的钟英台、 黄坪台等10个台站2014年9月8日至2015年2月28日观测数据, 使用波形互相关方法提取这些台站气枪信号的走时变化, 使用射线追踪的方式正演研究了气压、 水库水位、 潮汐应力等因素对波速变化的影响。 排除上述影响后, 认为3次4级左右地震可能是2014年9月台站气枪信号走时增大0.04~0.05 s的原因。     

利用P波初动资料求解汶川地震及其强余震震源机制解

通过查阅国家地震台网、各省区域地震台网和流动地震台网,以及IRIS数据中心给出的一些国际台站的数字波形记录,读取P波初动方向,利用格点尝试法计算了2008年5月12日汶川8.0级（MS）特大地震以及其后发生的部分强余震（44次）的震源机制解.这组震源机制解是对哈佛大学已公布的9个地震的最佳双力偶解的很好补充.     

汶川地震滑坡与影响因素

通过结合对汶川地震Ⅶ～Ⅺ烈度区内30 000多平方公里的研究区内中大型滑坡遥感解译,利用地震烈度分区、发震断裂展布等影响因素构建了多个GIS图层,分析了地震滑坡的空间分布与影响因素的相关关系,建立了基于GIS手段的最临近程度方法地震滑坡危险性分析模型。研究表明:⑴整体和每一类型的滑坡频度都随着地震烈度而指数增加,而且面积在10 000～100 000 m2的地震滑坡在各个烈度区都是发生频度最大的;⑵地震滑坡在距离发震断裂较近的地方更为集中,但是在垂直和平行于发震断裂的两个方向上地震滑坡频度的衰减是不相同的,垂直方向较平行方向衰减更快;⑶地震滑坡主要发生在25°～40°坡度范围;⑷地震滑坡主要发生在1.0～1.5 km高程内,约占研究区内滑坡总数量的42%;⑸地震滑坡主要集中在东、东南和南三个方向,约占地震滑坡总数的一半。通过最临近程度方法进行建模对研究区地震滑坡进行危险性分析,结果与实际情况基本相符。     

汶川8.0级地震中汶川县城房屋震害及其加固情况分析

依据5.12汶川地震中汶川县城(威远镇)11个区域共522栋房屋的房屋安全鉴定报告,深入统计分析房屋的震害情况及特点。结果表明,县城房屋倒塌较少,但破坏程度较重。破坏多集中在低层房屋以及砌体结构和木结构,而钢筋混凝土框架及高层房屋破坏较轻。结合房屋的破坏情况,对县城房屋的维修和加固情况进行分类统计,分析维修加固中出现的问题,并提出了相应建议。     

利用近场高频GPS、 强地面运动和远场地震波形数据联合反演2008年汶川MS8.0地震的震源时空破裂过程

联合近场GPS测站1-Hz运动学位移、 强震仪加速度波形和全球台站P震相波形作为约束, 以时空滑动分布约束条件和ABIC模型参数选择方法, 结合先验的滑动方向变化范围, 反演2008年汶川M_S8.0地震的震源时空破裂过程, 给出了能够综合反映震源破裂过程的统一模型。 结果表明, 汶川地震总体上存在4个主要的破裂区, 最主要的一个破裂区位于震源东北40~120 km, 断层面上的最大位错量约为10 m, 主体滑动分布在2~20 km深度范围, 破裂达到地表; 第二个主体破裂区位于断层破裂带南段, 最大滑动量达到6 m; 另外2个主体滑动区位于断层破裂带北段, 但滑动破裂量小于断层南段破裂区的滑动量, 滑动破裂值最大值为4 m, 超过1 m的区域在走向上超过70 km。 反演得到的断层滑动模型的地震矩为9.5×10²¹ Nm, 相应的矩震级为M_W7.95。 汶川地震破裂表现为单侧破裂, 起始破裂在汶川下方16 km深度, 向东北方向一致性地传播, 过程持续~120 s。 在地震发生后0~10 s内, 破裂集中在震源起始破裂区, 滑动破裂值为~1.0 m, 之后破裂向东北方向扩展, 震后20~40 s是主要的破裂时段。 在40~60 s, 破裂跨越断层南段和北段。 在80~90 s破裂最大值开始下降, 在100~110 s时, 下降为~0.5 m, 在110~120 s时, 下降为~0.1 m。 加入近场GPS测站1-Hz 波形数据与近场强震仪波形和远场长周期体波联合反演, 提高了震源破裂模型的空间分辨率, 特别是浅部滑动破裂区的分辨率, 反演的最大滑动破裂值比不用1-Hz 波形数据反演的结果增大, 表明近场1-Hz GPS波形数据对于揭示汶川地震的时空破裂过程具有重要的作用。     

汶川地震烈度分布与震源过程相关性的初步研究

汶川地震造成了靠近发震断层附近地区的工程结构的严重破坏,由此导致了巨大的人员伤亡和财产损失。汶川地震后,虽然目前还没有得到完整的强震记录,但是作为震害宏观描述的地震烈度,在一定程度上反应了汶川地震近断层地震动与震源过程之间的相关性,如近断层地震动的方向性效应和上盘效应。本文对此做了一些定性的分析,认为高烈度区的分布与震源机制和破裂过程存在一定的相关性,并且在近断层地区很可能存在着较为显著的方向性效应和上盘效应。更详细的研究还需要在得到足够的强震记录后才能进行。     

汶川地震序列动态跟踪与甘肃震情动态判定的预报实践感悟

在汶川地震序列的动态跟踪与甘肃震情的动态判定过程中,本文作者成功地把握了甘肃震情、一定程度上把握了汶川地震序列的动态发展变化,并对5月18日四川江油发生的6.0级地震作出了成功预测。这一预测实践使本文作者更加深刻地感悟到,地震预报虽然是一个十分复杂的没有被攻克的世界性难题,但对于一个特定的地区,如果预报思路和方法得当,要实现一次乃至数次成功的预报是可能的。这对地球科学家们如何认识地震预报问题有一定的意义。     

Exploration of Suspected Surface Ruptures of the M_S8.0 Wenchuan Earthquake at Frontal Areas of Longmenshan Using Shallow Seismic Reflection

The great M_S8.0 Wenchuan earthquake on May 12,2008 was generated by abrupt faulting in the Yingxiu-Beichuan fault along the Longmenshan fault zone. The earthquake not only produced surface ruptures along the Yingxiu-Beichuan and Guanxian-Jiangyou faults,but also surface ruptures,arching of highway pavement,sand-boils and waterspouts in various degrees in areas such as Shifang and Mianzhu on the Chengdu Plain. To understand the shallow geological structures under the surface rupture zone,a 6350m long high-resolution shallow seismic reflection profile in near-EW direction was performed. This profile is located at Shigu town,Shifang city,where a suspected earthquake surface rupture zone was discovered. In this study,a group interval of 3m,shotpoint interval of 18m,and a 300-channel 25-fold observation system were used. In consideration of both near-surface reflections and dipping interface imaging,we adopted the split-spread geometry and asymmetrical zero-offset receiving technique. To better suppress random-noise and raise the signal-to-noise ratio of seismic data,30 times vertical stacking of vibrator signals was made for each common-shot gather after correlation of individual records. By using the above work method and spread geometry,we obtained high-resolution images of structures in the depth range of 15m～800m after data processing. The result shows the existence of buried thrust faults thrusting to the plain area and back-thrust faults under the surface rupture zone. It also shows that the activity of the buried thrust faults may be the main cause for folding and deformation in near-surface strata and coseismic surface rupturing.     

2008年汶川Ms8.0地震在2013年芦山Ms7.0地震和2014年康定Ms6.3地震破裂区引起的库仑破裂应力

2008年5月12日四川汶川发生M_S8.0地震发生之后, 先后于2013年4月20日和2014年11月22日分别在汶川M_S8.0地震震中西南约80 km的芦山县和约178 km的康定县发生了M_S7.0和M_S6.3地震。 芦山地震位于龙门山前主边界处, 康定地震位于鲜水河断裂带上。 芦山地震发生前有几位作者先后计算了汶川M_S8.0地震引起的库仑破裂应力, 分析了其对周围断层的影响。 本文对这些研究结果进行了简要回顾, 并根据芦山地震和康定地震的实际发震断层面参数, 计算了汶川M_S8.0地震在芦山地震和康定地震震源深度处的水平面上以及其发震断层面上产生的库仑破裂应力, 还给出了其震中处库仑破裂应力随深度的变化。 结果表明, 汶川M_S8.0地震发生使芦山地震震源断层面上有利于其错动发震的应力大面积增加而使康定地震震源断层面上有利于其错动发震的应力大面积减小。 在芦山地震初始破裂点处引起的库仑破裂应力达0.245 MPa, 在康定地震初始破裂点处引起的库仑破裂应力为-0.00063 MPa。 因此, 汶川M_S8.0地震的发生对芦山地震具有明显的促进作用, 而对康定地震的作用不明显。 在目标断层面参数已知的情况下, 根据库仑破裂应力在目标断层面上的分布, 可能为未来地震发生的地点提供线索, 进而对地震发生的危险性进行预测。 若一次地震的发生使目标断层面上有利于其错动发震的应力大面积显著增加, 这种情况下库仑破裂应力对未来地震具有预测意义。     

由精密控制人工震源观测到的绵竹5.6级地震前后波速变化

地震危险区断层的应力状态变化及其精确测量一直是地球物理学关注的热点问题之一,主动震源探测技术的发展为解决上述问题带来了可能.汶川大地震后,结合汶川地震断裂带科学钻探,在四川省绵竹市九龙镇--跨越龙门山断裂带前山断裂,利用10 t精密控制人工震源进行了连续监测试验,在试验观测期间的2009年6月30日凌晨2时3分,当地发生了M_s5.6级地震,地震前后观测数据的对比分析表明,该地震发生前后,穿过断裂带的直达S波走时发生了时延为5~9 ms的微弱变化,射线路径上的平均波速相对下降了约0.3%,该时延主要是由地震同震效应引起的断裂带内应力调整和物性变化造成的.所使用的精密控制人工震源性能稳定,适于开展断层监测.这一结果对于发展断裂带主动震源动态监测技术具有重要意义.     

川滇地区7级大震前中强震震源机制变化

分析了 70年代以来 ,川滇地区发生的 8次 7级大震前 5年内 ,发生在大震孕震区和震源区内的中强震震源机制解时空分布。结果表明 ,最早中强震发生在大震震源区或其附近 ,其发震应力场与区域构造应力场一致 ,与大多数大震发震应力场一致或接近。大多数中强震震源破裂特征与大震明显不同。之后有多次中强震发生在距大震震源区较远的大震孕震区内其他地方 ,它们的发震应力场往往经历了与区域构造应力场和大震应力场一致与不一致的多次交替变化。大震前最后 1个中强震也发生在距大震震源区较近的地方 ,其发震应力场与大震发震应力场明显不一致 ,偏转了 30°～ 5 0° ,或更多 ,大多数也与区域构造应力场不一致 ,有的中强震发震断裂破裂特征与大震不一致。大震前中强震震源机制的变化 ,反映了大震孕育过程的不同阶段 ,区域构造应力场的时空调整变化和增强过程 ,以及由此引发的构造断裂异常活动 ,揭示出与大震发生有关的应力场和震源破裂特征信息