断层阶区对产生超剪切地震破裂的促进作用

地震时若断层发生超剪切破裂,地震灾害会显著加剧.因此研究超剪切破裂的形成机理有着非常重要的科学意义.本文利用动力有限单元方法,模拟断层破裂从初始断层跳跃传播到另一条平行的次级断层（断层阶区）时破裂速度的变化情况,并分析断层阶区几何特征等物理参数对产生超剪切地震破裂的促进作用.计算结果表明,断层阶区的诸多物理因素（如：重叠长度、相隔距离以及摩擦系数等）都会对破裂的传播速度产生影响.在一定条件下,破裂传播速度会由在初始断层上的亚剪切波速度,转换为在次级断层上的超剪切波速度.在破裂速度转换过程中,断层间隔起着重要作用,当断层阶区中两断层垂直间隔距离小到一定程度时,破裂跳跃阶区后,破裂速度不会发生变化.所以对于分段断层（可视为一种特殊的断层阶区）,由于其断层垂直间隔为0,也就不会出现破裂速度变化的现象,模拟结果对此也进行了证实.然而,若断层间隔太大,当其距离超过一定的限度后,破裂通常无法跨越断层阶区继续传播,而是终止在初始断层上.模拟结果还表明,初始断层与次级断层之间的重叠距离也十分重要,只有当断层阶区中两平行断层之间的重叠部分达到一定长度后,断层的破裂速度才有可能发生转换.此外,计算结果显示,破裂过程中断层面上的应力变化可能是破裂传播速度发生转换的直接原因.最后,模拟还发现,当破裂跨越断层阶区发生速度转换时,破裂需要停顿一定的时间,以便积聚足够的能量来实现破裂速度的增快.

     

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。     

青海玉树M_S7.1级地震地表破裂带的遥感影像解译

2010年4月14日青海省玉树发生MS7.1级地震,造成严重的人员伤亡和重大的经济损失。除组织现场快速震害评估和地表破裂带调查外,利用高分辨率卫星影像解译是迅速给出初步震害评估和同震地表破裂的位置和展布的最佳途径。本文通过对震前、震后高分辨率SPOT卫星影像的对比,解译出了12km长的同震地表破裂带,其在影像上主要表现为线性阴影和色彩变化。地表破裂带位置和先存的断层、老破裂带位置一致,说明青海玉树地震属于原地复发型地震。同时,解译结果也得到了来自野外实地调查结果的验证,证明了遥感解译的可信性和及时性。但解译破裂长度远小于实际破裂长度,也说明了基于2.5m分辨率的SPOT卫星影像的遥感解译存在较大的局限性。     

青海玉树M_S7.1地震两个典型地点的地表破裂特征

2010年4月14日在青海省玉树县发生了MS7.1地震,形成了长达65km的地表破裂带,甘达村西D1、果庆益荣松多D2是地表破裂带上破裂特征具代表性的2个地点。这2个地点的同震地表破裂特征调查结果显示:1)破裂沿先存的断裂晚第四纪活动遗迹展布,在甘达村西主要表现为张剪切破裂呈雁列状展布,在不连续的岩桥区分布了挤压鼓包,地表破裂带主要集中在古地震坳槽中,通过测量一个错断的围墙得到该点的位错量为1.4m;2)在果庆益荣松多,山前坡积物中展布的破裂带由斜列距约30m的次级破裂右阶斜列组成,而次级破裂则由一系列斜列距3～5m的单条破裂右阶斜列组成,单条破裂主要表现为挤压鼓包-张裂缝相间排列与裂缝带等2种破裂样式,在河谷中则表现为挤压垄脊和陷落塘,实测栅栏位错量为1.3m;3)破裂整体为左旋走滑性质,未见明显垂直错动分量,破裂样式为典型的走滑破裂特征,地表破裂带沿先存断错地貌分布,反映晚第四纪活动的甘孜-玉树断裂是此次地震的发震断裂,该断裂大震活动具有原地重复发生的特点     

2010年青海玉树Ms7.1地震地表破裂特征的高分辨率遥感分析

2010年4月14日Ms7.1青海玉树地震与北西向的甘孜—玉树活动断裂的活动有关,造成了沿断裂带分布的地表破裂以及房屋建筑设施的严重破坏.本文通过Landsat ETM+影像和SPOT影像分析了甘孜—玉树断裂的第四纪活动特征,即断层崖和拉分盆地,冲沟左旋错断现象.地震后获取的高分辨率航空遥感影像解译结果显示,地震造成的...     

1738年青海玉树地震考证及其与2010年玉树7.1级地震关系探讨

2010年4月14日在青海玉树发生的Ms7.1级地震造成了严重的人员伤亡和重大的财产损失.根据现场考察结果,本次地震形成了长约51km的地震地表破裂带,性质为左旋走滑,最大水平位错约1.8m,其发震断裂为甘孜-玉树断裂的玉树段.在此之前,于1738年12月23日前在玉树附近还发生过另外一次大地震,造成全户伤亡无存或不堪...     

玉树M_S7.1地震时空破裂过程及与地表破裂带的对应关系

根据IRIS全球地震台网15个台的长周期地震仪记录的P波资料,用远场体波地震图反演震源破裂过程的方式,研究了2010年4月14日玉树MS7.1地震震源破裂,并与震后调查地表破裂带做了对比。结果表明:玉树地震在总体上是一次单侧破裂事件,破裂从初始破裂点(即震源位置)开始向东南方向展开,破裂离震源20km处开始贯穿至地表,沿走向方向延伸了约50km,最大滑移量达2m。这些结果与震后考察得到的地表破裂带的特征十分吻合。     

实际地形对2010年玉树MS7.1地震动力学破裂过程及地震动特征的影响

基于震源动力学模型,采用曲线网格有限差分法模拟了水平自由地表及实际地形条件下2010年玉树MS7.1地震的震源破裂过程及相应的地面地震动,获取了断层面上的破裂传播过程、最终滑移量分布及峰值地面速度分布,讨论了实际地形对玉树地震破裂过程及相应地震动的影响.基于本文设定的动力学模型,模拟结果显示:断层面上的高应力降是玉树地...     

2010年青海玉树Ms7.1地震近断层地面运动估计

2010年4月14日在我国青海省玉树藏族自治州发生了M_s7.1级地震.地震给当地群众的生命财产带来巨大损失,其中最严重的破坏发生在震中东南的玉树县城.我们利用反演远场地震波形得到的震源破裂模型和Crust2.0提供的当地的地壳模型,计算了近断层地面运动（速度场和位移场）,再现了地震发生时当地的地面运动图像.根据这个图像,震源的单侧破裂过程导致了明显的多普勒效应.地震波自震中向四周扩散开去,但沿着断层向东南方向传播的地震波的幅度更大、波峰更密.玉树县城恰好位于地面静态位移较大的区域,也位于较强烈的位移波和速度波穿越的地带.与实际的地面运动相比,虽然我们的计算还不够精确,但无容置疑,破裂过程导致的多普勒效应是玉树县城遭受严重破坏的主要原因.     

玉树7.1级地震断层地表破裂带应急科考

玉树7.1级地震断层同震地表破裂带由3条主破裂左阶组成,总体走向300°～320°,隆宝镇上见有约2km长的雁列式张裂缝,北侧主破裂长约16km,中间主破裂长约9km,南侧主破裂长约7km,总长约34km。各主破裂均由一系列支破裂雁列组成,支破裂表现为一系列挤压鼓包与张裂缝相间排列或雁列式张裂缝,最南端禅古寺表现为垂直位错。破裂为左旋走滑性质,最大走滑位移量位于北侧主破裂上,约1.8m。     

基于GPS观测研究2010年青海玉树MS7.1地震震后地壳形变特征及其机制

2010年4月14日青海玉树M_S7.1地震发生在青藏高原东南部甘孜-玉树地震带,在震后7~10天内,我们快速建立了由15个GPS测站组成的跨地震破裂带观测剖面,包括1个连续站,3个半连续站和11个流动站,对所有站进行了240多天的观测,获取了该次地震的震后形变时空特征.采用欧拉矢量和位错模型解算了背景速度场,并从GPS观测的形变场中扣除该分量.采用分层黏弹性位错模型计算余震引起的地表形变,结果表明余震对部分测站的位移造成不可忽视的影响.采用对数模型拟合位移时间序列,表明特征衰减时间为6.7±1.2天.利用最速下降法反演震后余滑时空分布,反演结果表明震后断层活动以左旋滑动为主,断层南盘具有少量的抬升.在空间分布上,余滑主要位于同震破裂区的两侧,西北侧的余滑几乎达到地表,而东南区的余滑基本在同震破裂区的下方,余滑最大的区域位于结古镇东南下方10~20 km的深度范围.随着震后离逝时间的增加,2个余滑区在空间上保持不变,余滑区的面积逐渐扩大.余滑的矩释放为（1.5~5.1）×10¹⁸Nm,相当于1个M_W6.1~6.4地震释放的能量.分层岩石圈黏弹性模型计算的地壳孔隙弹性反弹形变与地表观测值相差较大,不能解释观测到的震后变形.采用麦克斯维尔流变体模型计算下地壳和上地幔松弛引起的地表形变,显示出其对地表形变的贡献较小.GPS观测得到的震后形变所具有的快速衰减特征,以及余滑模型能够较好地拟合GPS地表形变,表明2010年玉树M_S7.1地震后早期阶段的地壳形变主要是由余滑机制决定的.     

玉树地震前电离层VLF信号信噪比变化

2010年4月13日23点49分38秒(世界时), 青海省玉树县发生了M_S7.1地震. 根据法国DEMETER卫星电场探测仪(ICE)实验数据, 研究震区上空半径500 km范围内电离层10—20 kHz甚低频(VLF)电场频谱信噪比发现, 玉树地震前3个不同频率的地面VLF发射站信号对应的信噪比均出现相同的变化特征, 即震前DEMETER卫星1个重访周期内的平均信噪比明显减弱, 而2009年相同时段和区域的平均信噪比并未出现相似变化趋势. 分析认为, 玉树地震孕震期信噪比衰减现象很可能是由地震-电离层耦合所致.     

Seismic relocation,focal mechanism and crustal seismic anisotropy associated with the 2010 Yushu MS7.1 earthquake and its aftershocks

The 2010 Yushu M_S7.1 earthquake occurred in Ganzi-Yushu fault, which is the south boundary of Bayan Har block. In this study, by using double difference algorithm, the locations of mainshock (33.13°N, 96.59°E, focal depth 10.22 km) and more than 600 aftershocks were obtained. The focal mechanisms of the mainshock and some aftershocks with M_S>3.5 were estimated by jointly using broadband velocity waveforms from Global Seismic Network (GSN) and Qinghai Seismic Network as well. The focal mechanisms and relocation show that the strike of the fault plane is about 125° (WNW-ESE), and the mainshock is left-laterally strikeslip. The parameters of shear-wave splitting were obtained at seismic stations of YUS and L6304 by systematic analysis method of shear-wave splitting (SAM) method. Based on the parameters of shear-wave splitting and focal mechanism, the characteristics of stress field in seismic source zone were analyzed. The directions of polarization at stations YUS and L6304 are different. It is concluded that after the mainshock and the M_S6.3 aftershock on April 14, the stress-field was changed.     

古浪大震的地质灾害及破坏特征

根据野外调查和航片解译结果,对１９２７ 年古浪８ 级大震产生的主要地质灾害———地震破裂带、滑坡和裂缝及其展布特征进行了描述,并对该次地震的破坏特征及其控制因素进行了探讨．结果表明,古浪地震的地表破坏明显受地形和岩土类型的影响     

2010年青海玉树MS7.1级地震地表破裂带和形变特征分析

通过对SPOT卫星影像上地表破裂的目视解译,以及对ALOS PALSAR卫星数据进行D-InSAR形变提取和分析,结合地震活动性、震源机制、活动构造等资料,确定了发震断层空间分布、断层性质和同震形变场分布特征.结果显示,玉树地震发生在甘孜—玉树断裂带上,总体走向约为300°,断层近乎直立.根据相干性强弱将Ⅰ区地表破裂划分为三段:北段长22 km,中段长5 km,南段长6 km,破裂带总长度约33 km.Ⅱ区内非相干带长约10 km.同震形变场分布在78 km×55 km范围内,主震所在的形变Ⅰ区断层两侧视线向相对位错约为0.78 m,转换成水平位错约为1.5 m;余震所在的Ⅱ区形变相对较小.     

2010年青海玉树MS7.1级地震地表破裂带和形变特征分析

通过对SPOT卫星影像上地表破裂的目视解译,以及对ALOS PALSAR卫星数据进行D-InSAR形变提取和分析,结合地震活动性、震源机制、活动构造等资料,确定了发震断层空间分布、断层性质和同震形变场分布特征.结果显示,玉树地震发生在甘孜—玉树断裂带上,总体走向约为300°,断层近乎直立.根据相干性强弱将Ⅰ区地表破裂划分为三段:北段长22 km,中段长5 km,南段长6 km,破裂带总长度约33 km.Ⅱ区内非相干带长约10 km.同震形变场分布在78 km×55 km范围内,主震所在的形变Ⅰ区断层两侧视线向相对位错约为0.78 m,转换成水平位错约为1.5 m;余震所在的Ⅱ区形变相对较小.     

2008年汶川大地震单侧破裂过程的动力学机制研究

2008年汶川大地震的破裂过程极其发杂,向东北方向的破裂距离长达300 km,而向西南方向的破裂长度很小,呈现出单侧破裂的主要特征.尽管汶川地震破裂呈单侧传播的现象引起许多地震学家的关注,但其物理机制至今还不是十分清楚.本文利用有限单元计算方法,模拟了汶川地震的破裂过程.模型中根据龙门山断裂带两侧（东南侧为四川盆地,西北侧为川西高原）实际的地震波速度来确定模型的介质物性参数,利用目前观测的应力环境来选定初始应力条件.模拟结果表明：破裂在汶川地震的震中处成核后,先向断层两侧自发传播,但向东北方向的传播距离明显大于向西南方向;断层面上的正应力在东北方向（破裂的正方向）随着传播距离的增大而不断减小,位错速率随着破裂的传播距离而越来越大,其脉冲变得越来越尖锐,即产生了Weertman脉冲.研究结果显示：由于这种脉冲的出现,破裂在正方向上（东北方向）能够自己放大、自己愈合、自行维持,摩擦热极小,所以破裂能够沿着东北方向一直传播,直到应力场方位发生变化,不利于破裂时才最后终止.但在西南方向,破裂过程中断层面上的正应力增大,阻碍破裂继续扩展.最后就出现了汶川地震中破裂朝东北方向单侧优势传播的基本格局.模拟结果还表明：若断层面两侧介质均匀,则破裂向两侧是对称传播,且破裂距离很短,因此这种情况无法产生像汶川大地震那样的特大地震.因此,文中的模拟结果表明龙门山断裂带两侧的物性差异是造成汶川大地震单侧传播的决定性因素.断层两侧物性差异（bimaterial contrast）影响断层破裂过程的研究对于深入认识地震动力学过程、地震灾害预测及评估等有重要的科学意义.     

2010年青海玉树MS7.1地震序列ETAS模型参数及其变化特征研究

采用时间序列的“传染型余震序列”（ETAS）模型和最大似然法对2010年4月14日青海玉树M_S7.1地震序列的参数进行了估计。为考察其结果的稳定性,设定不同的截止震级和不同的拟合截止时间分别进行序列参数估算。选用截止震级M_C=M_L1.5对玉树M_S7.1地震序列整体的参数进行拟合,计算获得α=0.948 2,p=1.059 6和b=0.817 3。与中国大陆M>7.0地震序列的平均序列参数相比较表明,玉树M_S7.1地震序列表现为触发次级余震的能力较弱,序列衰减速率较快。研究表明,截止震级M_C对α、k和p值有一定的影响。随截止震级逐渐增大,参数k值逐渐减小,α值总体上有增加的趋势,而对p值的影响较小。在地震序列的早期阶段,ETAS模型参数中的p值和α值在震后14天内随时间的变化幅度较为明显,其后各参数变化相对平稳。