地震震源与灾害评估分析:中国四川2008年5月12日Ms 8.0汶川地震

汶川5月12日8.0级地震在构造上起因于印度板块与欧亚板块以每年约5 cm的速度聚敛,并因此而引起青藏高原的地壳物质向四川盆地及中国东南大陆运移.主震震源及余震活动集中于以龙门山为中轴的一条长约350 km、宽约100 km的地震活动带.震源深度一般分布丁地壳脆性-韧性转换边界以上约10～20 km区间的地壳震源层之中,属浅源构造地震.主要震源机制与龙门山构造运动方式密切相关,以其地壳厚度向西急剧加厚、重力梯度带、高波速比(Vp/Vs～2.2)等深部异常及逆冲断层兼具走滑性质的地质构造为特征.在震源辐射、路径传播和场地效应研究的基础上,分别计算并比较了岩石和土壤条件下的地震响应谱,特别强调了土壤条件下的场地放大效应;同时对与地震安全性有关的一些问题如地质灾害、地震频谱设计、地震早期预警系统及中、长期至短期地震预报等进行了探讨;特别提供了一个由加权平均计算、以岩石条件下震波衰减模式为基础的地震频谱设计参考实例.地震构造与动力学研究可融人工程地质与环境工程等学科发展.经历汶川地震考验的一些新近设计和建设的工程项目可为今后改进工程建筑规范与标准提供重要而有益的参考.地震预报是当今一大难题,但需探索研究,不可懈怠.地震减灾与预防足目前比较切合实际的安全举措.     

仿真地震图

运用动力有限元方法得到一种数值模拟的地震图。动力有限元方法在计算中涉及时间,因此它不同于传统的静态有限元方法,也不同于后来有人用过的伪动态模拟（一系列时间的静态结果,连接起来看,在一定程度上反映变化趋势）;动力学有限元是考虑了加速度和惯性影响的。借鉴理论地震图思想,提出仿真地震图概念,采取非线性动力学有限元方法,得到地学模型的仿真地震图,运用反演方法,通过对比仿真地震图与实际地震图,得出地球介质或者震源的物理图景。考虑燕山断层带、太行山山前断层带、郯庐断层带以及海岸线,建立中国中、中北部地壳有限元模型,地壳底部采用无反射边界,相当于无限延拓。在对应唐山的单元（节点）上加载一个爆炸源,在对应于兰州、西安、上海地震台的单元（节点）上,得到应力随时间变化的时间历程,也就是数值模拟的地震图。在示例中,按照反演步骤,调整了地壳模型的物理参数,并由此提出仿真地震图的原理。较之理论地震图,仿真地震图物理上更加真实。     

壳内低速层与地震活动关系

本文根据华北、扬子地台、青藏高原等地区的速度结构、介质特征、地震活动分布等特征,认为地壳中的低速层是在地壳中的弱化层,它与壳内低阻或高导层相对应,在地质构造上反映中地壳大型层间韧性剪切带,与地震活动的层状分布深度范围相对应,粘滑机制是壳内地震活动非常重要的机制,反映了岩石变形呈脆韧性过渡状态。     

基于GIS的中国区域地壳稳定性评价

在上世纪90年代杜东菊等人编制的“中国区域稳定工程地质图”的基础上,开发了中国区域地壳稳定性数据库,数据库存入了历史地震、活动断裂、地壳形变、活火山等大量内动力地质作用的信息。介绍了该数据库开发的方法,提出了加权信息量法评价模型,在GIS数据库平台上实现了用该模型对中国区域地壳稳定性进行评价。根据评价结果,按稳定、基本稳定、次不稳定、不稳定4个级别对中国陆域范围进行了地壳稳定性分区,作出了分区图,分区结果与实际吻合。     

青藏高原板内地震震源深度分布规律及其成因

青藏高原板内地震以浅源地震为主, 下地壳基本上没有地震, 地震震源多集中在15~40 km的深度范围, 主要在中地壳内, 呈似层状弥散分布.其中30~33 km深度是一个优势层, 与壳内分层有关.总体上青藏高原南、北部的震源面略呈相向倾斜特征.70~100 km深度区间出现了比较集中的震级较小的地震, 可能与壳幔过渡带的拆离作用有关.高原内部的正断层系与板内地震密切相关, 是板内浅源地震的主控构造.总之, 青藏高原地震震源沿着活动的上地壳脆性层与软弱层之间的脆-韧性过渡带分布.这些板内地震活动属于大陆动力学过程, 与板块碰撞和板块俯冲无关.初步认为青藏高原浅层到深层多震层的成因分别是韧性基底与脆性盖层、韧性下地壳与脆性上地壳、韧性下地壳与脆性上地幔的韧-脆性转换、拆离和解耦的产物.      

南北地震带南段震源空间分布特征及其构造意义

大陆浅源地震震源空间分布可以看作是一种地球物理特征,大量震源的空间位置数据可用来刻划大陆地壳结构。通过研究南北地震带南段震源的空间分布特征,发现研究区震源深度分布在横向上的疏密变化与地质构造特征相对应。剖面震源分布等密度图显示,中、下地壳不同深度广泛分布着多震层。多震层的分布与地壳低速、低阻层具有相关性,多震层一般位于低速、低阻层的上方。中地壳层次的低速、低阻层很可能是壳内滑脱层,是韧性下地壳与脆性上地壳发生拆离解耦的构造层次;下地壳低速、低阻层是部分熔融、含流体的韧性流变层;壳内多震层的构造属性应是上地壳硬的脆性层,容易发生突然破裂,产生地震。低速、低阻层是大陆板块内部上地壳脆性层构造过程的主控因素,包括对大陆内部浅源地震的控制;因此,在低速、低阻层之上往往形成多震层,越是活动性强的低速、低阻层,其上多震层震源密度越高。南北地震带南段不同层圈和块体之间的差异运动控制了其地壳层次的构造活动,包括大量地震的发生,其中,下地壳流层与上地壳脆性层的差异运动在中地壳层次发生剪切拆离是最重要的因素。     

东昆仑、玉树、汶川地震的发生规律和形成机理:兼论大陆地震成因与预测

青藏高原东北部东昆仑、汶川、玉树等强震的同震地表破裂不对称发育,伴随余震有规律地分别向东、南东和北北东方向迁移,很可能是源于恒河盆地流经亚东、当雄、安多、库赛湖、治多、玉树、甘孜、汶川的弧形下地壳“热河”的流速和流向变化形成的,下地壳热流物质正在向云南及邻区汇聚形成下地壳“热海”,导致长时间跨季度构造热干旱,其影响超过大气环流的作用。地表破裂不一定受断层控制,震源也不在断层面上,下地壳流动导致中地壳发震并进一步影响上地壳形成同震脆性破裂系统。大陆板内盆山过渡带地震密集,大陆板内地震是在下地壳层流的热动力作用下导致活动地壳分层变形的产物。在大陆盆山耦合、圈层耦合的非线性开放系统中,从大洋底部的软流圈层流进入大陆底部使得地幔软流圈加厚,底辟上升为大陆下地壳流动,为地震活动提供了巨量热能;热软化的下地壳缓慢的韧性流动孕育了大陆板内地震;中地壳韧 脆性剪切带易于积累能量,发生热能与应变能的转化,产生地震,形成震源层;上地壳脆性断层活动和地表破裂是地震释放深部能量的载体和方式之一。地壳稳定性评价的依据应当是地壳的活动性而不是断层的活动性。大陆活动构造区地震活跃期与平静期交替实际上是下地壳地震能量的聚散过程,体现在下地壳热主导的韧性流动构造与上地壳应力主导的脆性破裂构造之间的相互作用。下地壳热软化物质流动过程中流速、流向等突然改变触发地震,并产生共振波。大陆下地壳流层在厚度、温度、粘度、流速、流向上的变化产生一定程度的温度异常、流体异常及与其相关的大气层、电场、磁场、重力场、地球化学场、应力场、应变场、生物场等异常。合理布置天空网、地面网、地下网,综合立体监测有效的地震前兆,系统地开展长期、中期和短临地震预测,能够不断地提高地震预测水平。     

辽宁西部地区地壳结构及其稳定性的初步研究

本文利用现有各种地球物理资料、地震地质资料,探讨了重磁场特征、地壳结构、活动断裂与地震的关系,进而总结出地震震中在地壳介质中的空间分布规律。在此基础上建立了地壳稳定性评价分级指标,并对本区的地壳稳定性进行了评价。     

大陆板内地震的发震机理与地震预报——以汶川地震为例

大陆板内地震主要产于新生代厚壳造山带或高原,在平面上呈弥散状分布,在剖面上震源沿中地壳成层分布,为浅源地震.盆山活动断层系统呈规律性组合,盆山挤压边界为逆冲型压性发震断层;盆山走滑转换边界为走滑型扭性发震断层;造山带内部主要是伸展型张性发震断层.大陆板内地壳分层流变作用制约了板内地震的构造物理过程.大陆下地壳韧性流层为地震活动提供了热能,热软化和热融化介质发生缓慢的韧性流动,是孕震构造;中地壳韧-脆性剪切带发生热-应力转换,聚积应力和应变,为蕴震构造;当下地壳流动在中地壳积累的应变超过上地壳特定构造部位介质的应力-应变极限时,上地壳形成脆性发震断层,产生地震.震源出现在上地壳脆性断层与中地壳脆-韧性剪切带的交汇部位,青藏高原的震源深度通常为12～35 km.目前地震预报是世界科学难题,然而,大陆动力学和板内地震的理论突破可能为短临预报提供了新思路.如果大陆下地壳热动力作用是中地壳产生地震和上地壳发生地震的根源,那么上地壳脆性断层活动会释放出地壳深部的热流体和热气体,引起局部的地温异常、水文异常和大气异常.建议从大气到地表再到地下系统地监测活动断层带及邻区的地下水、地表水、大气的温度异常和成分变化,结合观测下地壳流层厚度、地应力-应交变化、重力异常、磁异常、地电异常等,综合评价地壳活动性和发震可能性.2008年5月12日发生的里氏8.0级汶川地震处于龙门山造山带与四川盆地的构造边界上,是典型的大陆板内地震,震源处于映秀-北川断层上,震源深度为12 km.350 km长的地表破裂带呈右行左阶雁行排列在具有逆冲和右行走滑性质的汶川-茂县-青川、映秀-北川和江油-都江堰3条断层带上.下地壳的韧性流动伴随中地壳韧-脆性剪切带应力和应变的积累,产生上地壳脆性活动断层,并控制地表破裂带和滑坡的分布.     

关于隐伏活断层横跨断层形变测量中的问题

一、引言地震成因研究表明,绝大多数地震属于构造地震,而构造地震的发震构造主要是活动断层.因此对于活动断层进行跨断层形变测量,是地震预测、预报和地壳稳定性评价的常用监视手段之一.目前在地震带、构造活动区的一些活动断层上布设了跨断层测量的点、站,进行水准和基线测量,其中有些点、站设在隐伏断层上.为了提高测量效果,在满足     

日本本州地震活动特征和新构造之间的关系

本文从地震活动与新构造关系的观点对日本本州及其周围地区地震发生的特征进行了研究。日本本州岛由两个大的地壳块体构成:一是日本东北部地块,另一是日本西南部地块,这两个块体的结合部是在大深沟的北部,横穿本州岛中部地区。据认为,引发西南日本内带浅源地震的地壳中的构造应力是通过这个结合部从日本东北部传递过来的。由于这种构造力的传递,在日本西南内带的地震活动,显示出一些重要特征,即与日本东北部主要的地震活动存在着密切的关系。特别是沿着日本海东部边缘发生的大震提供了这方面的清晰证据。沿着日本海东部边缘大的地震发生以后,日本西南部的某些地区地震活动增强了。随后几年之内,大深沟地区北部地震活动也增加了。地震活动的这些证据表明,日本本州岛的地壳块体中存在着从东到西的应力传递过程。     

北淮阳及其邻接区地壳稳定性研究

运用多学科、多技术相结合的研究方法,从现今构造应力场特征、现代地壳形变特征、主干断裂构造以及区域断裂活动性分析、新构造运动、地震活动、数值模拟等方面入手,对北淮阳及其邻接区地壳稳定性进行了全面而系统的研究,指出本区地震活动受走滑活动断裂控制,中、强地震集中于区内东南部和西北部NW向与NE向断裂交汇处;第四纪无大规模差异升降运动;数值模拟等综合分析表明,信阳地区的区域构造稳定性高,现代地壳形变量小,应力平缓,地震活动少且弱。     

珠江三角洲地壳稳定性分区及其特征

分析研究珠江三角洲地区的新构造运动、活动断裂、地壳厚度、地壳沉降、地热分布、地震活动等资料，其呈现出比较明显的空间分异。认为珠江三角洲区域稳定性划分为稳定区和次稳定区，区域地壳稳定性活动程度中等，次稳定区主体在地质构造区划上属于珠江三角洲断陷区及三角洲沿海区域，次稳定区范围之外的相对隆起地带为稳定区。     

北京地区区域应力场及地壳稳定性研究

作者根据北京地区的地震、地质构造、挽近地壳活动等特征,建立了数学模拟模型,并从研究现代地震活动的构造力学条件入手,计算了北京地区现今构造应力场及区内断裂活动性增加时现今构造应力场的调整值,在此基础上建立综合调整影响场。最后根据综合调整影响场分析和比较了北京地区区域地壳的相对稳定程度和北京市地壳的相对稳定程度,指出南口—孙河断裂活动性增加对北京市的地壳稳定性具有较大的影响。     

天山与阴山─燕山造山带的深部结构和地震

天山与阴山-燕山是中国北部两个重要山系,它们几乎位于同一纬度。天山造山带是一个著名的地震活动带,而阴山-燕山断隆带历史上不但没有大地震发生,小地震也不多见,是一个地震空白区。这两个造山带地震活动性的差异与它们在时、空域中的构造环境相联系：中国的西部处于强烈的挤压环境,而东部为一伸展与走滑环境。天山造山带是中、新生代造山带,目前构造活动水平较高;而阴山-燕山造山带新生代以来已经成为东北稳定块体的一部分,其构造活动的鼎盛期已经过去,目前构造活动水平较低。地震的孕育、发生与深部构造环境密切相关。天山地震带的地壳内部,发育壳内高导层与低速层,地壳结构复杂;阴山-燕山造山带下面没有发现壳内高导层与低速层,整个地壳结构比较简单。壳内低速层、高导层的存在表明地质构造活动强烈,是地震带的重要标志之一,也是地震孕育、发生的深部动力学条件。     

天山与阴山─燕山造山带的深部结构和地震

天山与阴山-燕山是中国北部两个重要山系,它们几乎位于同一纬度。天山造山带是一个著名的地震活动带,而阴山-燕山断隆带历史上不但没有大地震发生,小地震也不多见,是一个地震空白区。这两个造山带地震活动性的差异与它们在时、空域中的构造环境相联系：中国的西部处于强烈的挤压环境,而东部为一伸展与走滑环境。天山造山带是中、新生代造山带,目前构造活动水平较高;而阴山-燕山造山带新生代以来已经成为东北稳定块体的一部分,其构造活动的鼎盛期已经过去,目前构造活动水平较低。地震的孕育、发生与深部构造环境密切相关。天山地震带的地壳内部,发育壳内高导层与低速层,地壳结构复杂;阴山-燕山造山带下面没有发现壳内高导层与低速层,整个地壳结构比较简单。壳内低速层、高导层的存在表明地质构造活动强烈,是地震带的重要标志之一,也是地震孕育、发生的深部动力学条件。     

郯庐断裂带中段地震活动性与深部地壳电性结构关系的探讨

郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带)中段地震活动强度大、频率高,是中国东部一条重要的地震活动带。强震沿该断裂带中段局部发生,弱震不均匀分布,一些部位为无震区。本文利用5条大地电磁测深剖面,对该断裂带中段地震孕育的深部背景进行了对比分析。结果表明,该断裂带切穿整个地壳,地壳电性结构显著不均一,但普遍出现陡立的低阻带与高阻带相间排列的现象,从而成为强烈的新构造活动带。该断裂带上3处≥Ms7级强震的地壳电性结构实例显示,带内上地壳中、下部出现刚性高阻层连接旁侧或两侧刚性高阻体时才会出现大的应力积累,从而成为强震发生必要的深部结构条件。而该断裂带弱震区显示全地壳尺度陡立软弱低阻带与刚性高阻带相间排列现象,其中的高阻带内只能积累有限应力而诱发弱震。该断裂带无震区上地壳出现了巨厚的异常软弱低阻层,成为极易蠕滑带,旁侧的刚性高阻体完全无法积累应力而诱发地震。上述实际对比分析表明,大型活动断裂带内上地壳的电性结构和流变学与地震活动性密切关联。     

郯庐断裂带中段地震活动性与深部地壳电性 结构关系的探讨

郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带）中段地震活动强度大、频率高,是中国东部一条重要的地震活动带。强震沿该断裂带中段局部发生,弱震不均匀分布,一些部位为无震区。本文利用5条大地电磁测深剖面,对该断裂带中段地震孕育的深部背景进行了对比分析。结果表明,该断裂带切穿整个地壳,地壳电性结构显著不均一,但普遍出现陡立的低阻带与高阻带相间排列的现象,从而成为强烈的新构造活动带。该断裂带上3处≥Ms7级强震的地壳电性结构实例显示,带内上地壳中、下部出现刚性高阻层连接旁侧或两侧刚性高阻体时才会出现大的应力积累,从而成为强震发生必要的深部结构条件。而该断裂带弱震区显示全地壳尺度陡立软弱低阻带与刚性高阻带相间排列现象,其中的高阻带内只能积累有限应力而诱发弱震。该断裂带无震区上地壳出现了巨厚的异常软弱低阻层,成为极易蠕滑带,旁侧的刚性高阻体完全无法积累应力而诱发地震。上述实际对比分析表明,大型活动断裂带内上地壳的电性结构和流变学与地震活动性密切关联。     

松辽盆地油井水压致裂应力测量研究

一、引言松辽盆地毗邻华北断块区,但这两大构造单元的现今地震活动却截然不同。由于后者现代强震活动频繁,使得地震工作者有可能对华北断块区的地壳应力场进行略为详细的研究。与之相比,松辽盆地的现今地震活动十分微弱,地壳应力场的测量与研究近乎空白。因此,开展松辽盆地深部地壳应力场的测量与研究,揭示这两大构造单元在地壳应力场方面的差异,进行对比分析,具有重要意义。在文献中,已经报道了松辽盆地最大水平主应力方向的测量结果,本文将对主应力大小进行研究,并对松辽盆地的深部地壳应力场进行初步分析。     

中国西北地区新构造运动特征及地壳稳定性分析

在分析我国西北地区大地构造背景的基础上,笔者结合前人的研究成果,对区内新构造期以来地壳差异升降、断层活动、地震活动和GPS观测结果等进行了综合研究,认为阿尔金山、祁连山、天山等地区作为古板块边界或陆内造山带发生了大规模的陆内碰撞和造山作用.这些地区断层活动和地震活动频繁,显示其所处位置的地壳相对不稳定;而在古板块内部,地震、断层等活动较弱,地壳相对稳定.根据地壳稳定性分析,将研究区划分为地壳相对稳定区、相对不稳定区和过渡区,为核废处置库选址提供参考依据.