新疆塔什库尔干塔吉克自治县地震极灾区地震烈度遥感快速评估研究

2017年5月11日,新疆维吾尔自治区喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县发生M_S5.5地震。为快速了解灾区灾情,本文基于无人机遥感技术获取的地震极灾区高分辨率影像数据,结合地震现场震害调查进行建筑物震害遥感解译,采用地震烈度遥感定量评估方法,进行极灾区地震烈度遥感评估。结果表明:灾区房屋结构类型主要包括土石木结构、砖木结构、砖混结构、框架结构,倒塌和局部倒塌的房屋均为土石木结构房屋,安居富民房屋无一倒塌,遥感评估的塔县地震极灾区地震烈度为Ⅷ~Ⅸ度,比中国地震局公布的地震烈度略高,今后需根据新疆实际情况修正模型,为新疆地震烈度遥感快速评估工作服务。     

1994年沐川5.7级地震烈度分布与震灾评估

１９９４年１２月３０日四川沐川县发生的５．７级地震，宏观震中经考察位于杨村乡硝坝村，震中烈度为Ⅶ度，极震多呈北东向椭圆形，长轴并径４．１千米，短轴半径２千米，面积约２５平方千米。地震造成的总经济损失达３１８１万元。     

2013年4月20日四川芦山Ms7.0地震灾害特点分析

2013年4月20日8点02分在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震,震源深度13.0km,造成了196人死亡,中国地震局启动地震应急一级响应.在芦山地震中,人员伤亡损失远低于同等规模但人口远少于芦山的玉树地震.全部地震灾区都处于汶川地震的老震区,汶川地震震后受损房屋多数采取了加固或拆除措施,新建农村民居普遍采用多种抗震措施,当地新建房屋比例很高,很好地提高了房屋的抗震性能.在地震中,新建民居极少完全倒塌,这是此次地震伤亡较少的重要原因.但是,由于新建民居多数没有严格按照汶川地震后国家下发的抗震设防民居建设要求进行建设,因此破坏依然十分严重.芦山地震人员伤亡少是防震减灾第1阶段减少人员伤亡目标的体现.然而,芦山地震中抗震措施不达标的农居破坏十分严重,防震减灾实现减轻人民财产损失的目标依然任重道远.     

尼泊尔8.1级地震建筑物震害遥感提取与分析

2015年4月25日尼泊尔发生的8.1级地震,造成重大人员伤亡与经济损失。在地震前、后灾区高分遥感影像分析处理基础上,结合现场实地调查,对灾区房屋建筑及其震害程度进行了遥感解译,编制了地震灾区房屋建筑震害分布图。结果分析表明:尼泊尔地震灾区影像上显示的建筑物震害分布与该区域房屋结构类型、主余震位置和区域活动构造分布密切相关。其中,房屋较为严重倒塌区域主要分布在8.1级主震和7.5级余震震中附近,但这两个区域并没有相连;居民点建筑物个别倒塌的居民地则连成一个区域。影像上显示的建筑物倒塌区域,与多数8级巨大地震比较,总体上极震区震害偏轻,但在南南西(垂直于破裂方向)上展布较宽。这一特征与引发该地震的印度与欧亚大陆板块边缘活动断裂在深部呈近似于平行地表的低角度断层面破裂引起的地震动能量在地表相对较宽而低的分布特征是一致的。     

2013年4月20日四川芦山M7.0级地震介绍

2013年4月20日四川芦山M7.0级地震发生在龙门山断裂带南段,震源机制解为逆冲型.震后3天震区已发生3000多次余震,其中M5级余震4次,最大余震是4月21日17时05分芦山、邛崃交界M5.4级地震,余震区长轴约45 km,短轴约20 km.芦山M7.0级地震与2008年5月12日汶川M8.0级地震均位于龙门山断裂带,但汶川地震发生在该断裂带中-北段,两个地震的余震区存在约45 km的间隔,芦山M7.0级地震不是汶川地震的余震,但两者密切相关.     

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.     

基于综合震害指数的玉树地震烈度遥感评估研究

本文概述了地震烈度遥感评估的思路和方法,给出了遥感综合震害指数、地面等效震害指数计算的模型和地震烈度估计方法。利用2010年青海玉树7.1级地震发生后获取的主要地震灾区玉树县城区结古镇高分辨率航空遥感影像及其遥感震害解译结果和震后地震现场震害遥感比对科学考察成果,进行了结古镇的地震受灾程度和地震烈度的遥感评估。综合分析表明,玉树县城区遥感评估的地震烈度为IX度,与地面调查确定的地震烈度一致。文章最后对结果进行了讨论,表明遥感方法对应急烈度评估具有实用价值。     

基于震前高分影像和震害仿真的建筑物震害快速评估：以四川泸定6.8级地震为例

精细化的建筑物震害评估,对震后应急救援和烈度评估具有重要的意义.为解决因震后高分辨率影像缺乏导致无法快速开展建筑物震害评估的实际需求,以四川泸定6.8级地震为例,提出基于震前高分影像和震害仿真的建筑物震害快速评估方法.首先通过深度学习技术提取灾区建筑物空间信息,在收集实际地震动记录的基础上,结合精细化的建筑物震害仿真方法,对震中部分村镇的建筑物震害及地震烈度进行了快速评估,并与震后获取的无人机影像解译结果、现场调查烈度及余震等进行验证.结果表明震中附近的磨西镇烈度估计达到Ⅸ度,其他地点的估计结果与发布的烈度图进行比较,其衰减较为一致,且与余震发生空间较为重合,进一步证明该方法可作为震后大范围影像缺失的“盲区”的建筑物震害快速评估的有效方法,为现场应急、灾害调查和烈度评定提供信息支撑.     

芦山7.0级强烈地震建筑结构震害调查

继2008年汶川8.0级特大地震后,2013年4月20日8点02分在四川省雅安市芦山县又发生了7.0级强烈地震,震源深度13公里,造成大量房屋严重破坏或倒塌.根据不同的结构类型、不同烈度区,文中对应急调查评估的603栋各类房屋结构进行了详细的统计归纳总结,得到了各类结构在不同烈度下的破坏比.在此基础上,主要对钢筋混凝土结构、砌体结构、砖木结构和木结构的震害特征进行了深入剖析,此外还对一栋大跨空间结构和一栋隔震结构的破坏特征进行了分析,最后针对各类结构在地震中尚存在的主要问题,提出了一些改进建议.     

芦山M_S7.0与九寨沟M_S7.0地震灾区房屋震害特征对比研究

通过实地调研“4.20”芦山7.0级地震灾区和“8.8”九寨沟7.0级地震灾区建筑物破坏情况,对灾区内框架结构、砖混结构和简易结构三种类型的建筑物震害特征进行了对比。结果表明:两次地震中相同结构类型的建筑物在同级别地震作用下其破坏程度不同,其中砖混结构和简易结构震害特征差异性较大,分析认为除地震本身作用外,灾区房屋的抗震性能不同也是造成两次地震建筑物震害特征差异较大的原因。最后提出了建议以供灾区恢复重建、农村民居安全建设等借鉴和参考。     

2013年四川芦山MS7.0地震近断层强地面运动模拟及烈度分布估计

2013年4月20日在我国四川省发生了芦山M_S7.0地震,地震给当地群众的生命财产安全带来了巨大的损失,其中最严重的破坏发生在震中附近的芦山、宝兴等地区.根据地震发生的快速反演结果,及发震断层面上滑动位移的分布情况,构建有限断层模型,对近断层区域的强地面运动进行初步计算,并基于强地面运动的模拟结果给出震区烈度分布的初步估计.模拟结果显示：模拟烈度图显示极震区的烈度在IX级左右,VI级烈度影响范围大致为16000 km²,该结果与中国地震局于4月27日给出的震区实测烈度图一致程度较高.强烈地震发生后,基于近断层强地面运动模拟计算的结果,可以给出相对合理的地震烈度分布情况估计,对震区震情判定及救灾工作具备较高的现实意义.     

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.     

深反射剖面揭示的芦山7.0级地震发震构造

芦山地震发生在龙门山断裂带前缘.关于芦山地震的发震断层,有的认为是前山断裂——双石—大川断裂,有的认为是山前断裂——大邑断裂拟或其他隐伏断裂,发震断裂究竟是哪条断裂以及芦山地震是不是汶川地震的余震?目前仍存在较大争议.震后穿过芦山地震区完成了一条长近40km的深地震反射剖面,以确定芦山地震的发震构造.反射剖面显示浅部褶皱和断裂构造发育,在上地壳存在6条逆冲断裂,下地壳存在一条非常明显的变形转换带,在深度16km左右还存在一个滑脱层,浅部的6条断裂最终都归并到该滑脱层上.参考主余震精定位结果,芦山地震的发震断裂应该是位于双石—大川断裂和大邑断裂之间的隐伏断裂F4,F2和F3断裂受控于发震断裂而活动,形成剖面上"Y"字型余震分布现象.隐伏断裂F4属山前断裂,不是前山断裂,因此芦山地震不是汶川地震的余震.     

基于经验模型和物理模型研究2013 M_S7.0芦山地震余震序列

基于中国地震台网中心2013 MS7.0芦山地震余震数据我们首先确定了余震空间分布范围并根据G-R关系计算了主震后半小时内的完备震级Mc=3.5,并且得到了ML≥3.5和ML≥3.0的地震在2001年至芦山地震前的背景场地震发生率.通过Omori-Ustu经验定律和两种Dieterich模型对芦山地震余震发生率的拟合,我们发现阶梯型Dieterich模型只能模拟p=1的情况,从而造成了模拟曲线与观测数据的差别;前人研究表明震后滑移同样是产生余震的原因,如果假设余震序列由主震静态剪应力Δτ和震后滑移共同作用所产生,我们数值模拟得到的对数型Dieterich模型能够较好地推断余震发生率R随时间t增加而衰减的趋势,能够从物理机制上解释MS7.0芦山地震余震序列衰减指数大于1这一现象.通过对数型Dieterich模型的拟合并结合Andrews的方法,我们还得到MS7.0芦山地震Aσ约为0.155 MPa,ta约为8.4年,这一值与前人研究结果十分接近.     

MS8.0汶川地震对MS7.0芦山地震成核失稳的影响

依据速率-状态依赖性摩擦本构关系,并结合中下地壳和上地幔的黏弹性松弛效应,以震后库仑破裂应力变化和同震动态库仑破裂应力变化的计算为基础,模拟了两种应力变化对芦山地震断层的失稳发震时间的影响,研究了2008年M_S8.0汶川地震与2013年M_S7.0芦山地震之间的触发关系.计算得到,汶川地震在芦山地震震源断层面上产生的动态应力变化的峰值为0.127 MPa;此外,经过近5年中下地壳和上地幔的黏弹性松弛效应,芦山地震震源断层面上受到的震后应力变化值为0.025 MPa.结果表明,芦山地震的震源断层在应力积累逐渐接近临界状态的某一特定时期内,受到了汶川地震产生的动态应力变化、静态应力变化以及黏弹性松弛效应造成应力变化的共同触发作用,且动态应力的延迟触发作用可能更为显著.最后对芦山地震之后研究区域的应力变化场进行了初步探讨.     

利用宽角反射/折射地震剖面揭示芦山M_S7.0地震震区深部孕震环境

2013年4月芦山地震发生后,中国地震局迅速成立了芦山地震科学考察指挥部,要求查明芦山地震的深部构造环境和孕震背景.为此,中国地震局地球物理勘探中心于2013年9月至11月在芦山震源区布设了一条长约410km的人工地震高分辨宽角反射/折射探测剖面,获得了信噪比较高的人工地震探测数据,采用地震射线走时正演拟合构建了该区的地壳及上地幔二维P波速度结构模型,结果显示:扬子块体和松潘—甘孜块体显示出迥异的速度结构特征,地壳厚度由南向北逐渐加厚.沉积盖层在四川盆地厚达7.8km,而进入松潘—甘孜块体沉积层最薄处只有几百米厚,几乎出露地表;在中上地壳,扬子块体平均速度比松潘—甘孜块体高0.2km·s-1,在盆地与高原耦合部位(构造转换带)以北深度大约20km左右有一厚度为8.0km的软弱层(低速层),该层内的速度为5.80km·s-1,明显低于周围介质的平均速度6.00~6.10km·s-1;构造转换带内,震相显示紊乱、不清晰、不能连续对比,由地表至上地幔顶部壳内界面不连续、速度结构异常紊乱且呈现低速异常特征;在中下地壳,沿剖面速度呈现正梯度垂向增大变化;壳内界面在扬子块体内部起伏变化不大,但在构造转换带以北呈现急速加深的趋势,特别是Moho界面起伏变化较为明显,界面深度在距离50km范围内由扬子块体的36.2km迅速变化至松潘—甘孜块体下方的45.8km,形成一陡变带.芦山MS7.0级地震震源位置位于二维速度结构异常紊乱和界面起伏变化的地带,研究表明,壳内界面及速度结构差异、起伏变化的特征与该区域的地震活动性关系密切.     

利用sPn震相测定芦山MS7.0级地震余震的震源深度

利用南北地震带南段密集流动地震台阵的观测数据,采用波形互相关方法拾取Pn波走时,应用滑动时窗相关法识别sPn震相,通过sPn与Pn震相之间的走时差测定了芦山地震序列中28个M_L4.0级以上余震的震源深度.结果表明,震源深度集中在10~20 km范围内,垂直余震带的北西-南东向震源深度剖面揭示,余震分布表现出西深东浅的特点,倾角大约为39°.这些余震在空间上具有较好的线性分布特征,推测可能发生在与主震有关的破裂面上或邻近位置,由此推测主震的破裂面倾角大约为39°.根据余震的空间分布特征,认为芦山地震的发震断层并非双石-大川断裂,可能是其东侧的一条隐伏断层.     

Field survey around strong motion stations and its implications on the seismic intensity in the Lushan earthquake on April 20, 2013

The Ms7.0 Lushan earthquake on April 20, 2013 is another destructive event in China since the Ms8.0 Wenchuan earthquake in 2008 and Ms7.1 Yushu earth- quake in 2010. A large number of strong motion recordings were accumulated by the National Strong Motion Obser- vation Network System of China. The maximum peak ground acceleration （PGA） at Station 51BXD in Baoxing Country is recorded as -1,005.3 cm/s2, which is even larger than the maximum one in the Wenchuan earthquake. A field survey around three typical strong motion stations confirms that the earthquake damage is consistent with the issued map of macroseismic intensity. For the oscillation period 0.3-1.0 s which is the common natural period range of the Chinese civil building, a comparison shows that the observed response spectrums are considerably smaller than the designed values in the Chinese code and this could be one of the reasons that the macroseismic intensity is lower than what we expected despite the high amplitude of PGAs. The Housner spectral intensities from 16 stations are also basically correlated with their macroseismic intensities, and the empirical distribution of spectral intensities from Lushan and Wenchuan Earthquakes under the Chinese scale is almost identical with those under the European scale.