2017年四川九寨沟MS7.0地震及余震精定位研究

2017年8月8日21点19分四川省九寨沟县发生M_S7.0级强震,本文应用对相对位置和绝对位置都有较好约束的hypoRelocate精定位方法,对8月15日前M_L大于1.5的854个余震重新定位.重定位使用了6178个Pg走时、3363个Sg走时、158929个地震对的相对走时差以及74个M_L大于3.5的34个地震构造的SH尾波互相关走时.定位结果显示,余震区呈NW向分布,长度约35 km、宽度约12 km.以主震为中心,余震形成西北和东南两个丛集区,其中西北区的余震展布较东南区宽,发震断层近似垂直,与主震的震源机制解吻合.余震深度主要集中在5~15 km,主震深度为16 km.从沿断层走向的垂直剖面可见,主震周围一直延伸到地表的区域,余震相对稀少,出现明显空区,这种现象可能与主震发生时该区域的滑动位移较大,应力得到充分释放有关.另外,我们还发现震后60 h之后余震的深度明显变浅,且西北向的深度明显浅于东南向.通过对比分析流动台站布设前后余震深度的分布特点,我们认为这种时空演化差异主要是由流动台站陆续布设和使用造成的,对余震的主要分布特征影响不大.     

2019年6月17日四川长宁MS6.0地震早期序列参数分析及强余震概率预测

2019年6月17日四川长宁发生M_S6.0地震, 之后发生了一系列的强余震, 为更好地分析此次地震的序列特征以及强余震的可预测属性, 采用国际上对复杂序列拟合相对较好的“传染型余震序列”(ETAS)模型以及基于Reseanberg-Jones(R-J)模型发展的Omi-R-J模型, 通过连续滑动、 拟合和余震发生率预测, 对地震序列的模型参数稳定性、 预测结果进行了比较研究, 并利用N-test、 T-test检验方法对预测结果进行了效能评估。 结果表明, 相比于其他中强震序列参数, 此次长宁M_S6.0地震序列参数中反映激发能力的αETAS较其他序列明显偏小, 而反映衰减能力的pORJ值和应力累积水平的bORJ值相对较小, 与此次余震序列丰富、 持续时间相对较长相吻合; ETAS和Omi-R-J模型对于复杂序列在[3.0, 3.5, 4.0]三个震级档的强余震仍具有一定的预测能力; 总体的“每个地震的信息增益”(IGPE)计算结果显示, ETAS模型略优于Omi-R-J模型, 前者或更适合复杂地震序列的余震预测。     

对2017年九寨沟MS7.0地震的预测分析

2017年8月8日四川九寨沟发生M_S7.0地震。震前我们实验室主要做出以下预测：（1）根据我国强震的空间分布有序性规律,在2015年曾做出预测：甘肃省东南部、四川交界处将来可能会发生8级地震;（2）根据44年周期和7年周期,2016年预测四川区域在2017年会有7.5级地震发生;（3）依据地磁仪器观测到的数据异常,2017年7月28日认为近期将有6~7级地震发生。九寨沟地震发生后,经综合分析我们的三次预测,以及6—7月在四川茂县出现的多次滑坡事件,认为若将这些因素结合起来,将会是一个很好的短临预测方式。     

两种短期概率预测模型在2017年九寨沟7.0级地震中的应用和比较研究

本文选用"传染型余震序列"（ETAS）模型和Reasenberg-Jones（R-J）模型,分别对九寨沟MS7.0地震序列的模型参数稳定性、余震发生率预测和余震概率预测进行了比较研究,并利用"地震信息增益"（IGPE）、N-test和T-test检验方法对预测效果进行了评价.研究结果表明,ETAS模型和R-J模型的序列参数分别在震后t2=2.0天和t2=1.50天后趋于稳定,此次九寨沟MS7.0地震序列的衰减较为正常;对未来1天的余震发生率预测和余震概率连续滑动预测表明,ETAS模型给出的余震发生率和余震概率数值均低于R-J模型预测结果;IGPE结果显示,ETAS模型在95%的置信区间上预测效果明显优于R-J模型;统计检验结果表明,在序列参数较不稳定的震后早期阶段,ETAS模型预测失效而R-J模型预测效果较好,在序列参数稳定阶段,ETAS模型预测效果较好而R-J模型预测失效.根据上述分析,在与此次九寨沟MS7.0地震类型相同的地震的余震预测策略上,如可在序列参数不稳定的震后早期阶段使用R-J模型、在此后使用ETAS模型,或可取得较好的预测效果.     

2017年九寨沟MS7.0地震余震危险性概率分析

本文介绍了余震危险性概率分析的概念,完整列出其相关公式的解析表达式并阐述了余震危险性概率分析的具体方法。以2017年九寨沟M_S7.0地震为例,首先,求得该地震余震序列的相关参数,结果显示:九寨沟M_S7.0地震余震序列理论最大余震震级约为M_L5.3;b值约为0.784 1,明显低于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震区应力水平相对较高;p值约为1.109 7,明显高于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震序列随时间衰减较快。其次,计算此次地震余震与主震释放能量的比例关系,结果显示:在九寨沟M_S7.0地震事件中,截止到10月22日约99.69%的能量为主震所释放,0.31%的能量为余震所释放。最后,利用九寨沟M_S7.0余震序列参数结果并结合衰减关系,分别计算了主震后0—1天、1—10天、10—30天和90—100天内不同断层距内不同水平的峰值加速度和峰值速度的超越概率,结果显示:随着断层距增加,在相同时间间隔内超越概率的值呈下降趋势;在震后第一天内余震危险性最高,随着震后时间增加,相应的超越概率值呈现出明显下降趋势,表明九寨沟M_S7.0地震余震危险性主要来自早期余震。本文的相关成果可以为震后地震危险性分析提供参考,并为短时间内应急救援及灾后重建提供辅助决策意见。      

2017年四川九寨沟MS7.0地震前区域重力场变化

利用南北地震带2014-2017年期间的流动重力观测资料,系统分析了区域重力场变化及其与2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震发生的关系.结果表明：① 区域重力场异常变化与北西西向塔藏断裂和南北向岷江断裂带在空间上关系密切,反映了沿控震断裂在2013-2017年期间发生了引起地表重力变化效应的地壳变形和构造活动.② 九寨沟地震前,测区内出现了大空间范围的区域性重力异常,而震源区附近产生了局部重力异常,沿塔藏断裂带形成了重力变化高梯度带,其中,甘肃玛曲、迭部、青海河南蒙古族自治县、四川若尔盖、九寨沟一带重力差异变化达100×10^-8m·s^-2以上;这些可能反映九寨沟地震前,区域及震源区附近均产生与该地震孕育、发生有关的构造运动或应力增强作用.③ 九寨沟地震震中位于重力差异运动剧烈的鞍部等值线附近,与断裂走向基本一致的重力变化高梯度带零值线上,这一观测事实进一步佐证了重力场动态变化图像对强震地点预测具有重要的指示意义.

     

2017年九寨沟MS7.0级地震震源过程反演与烈度估计

2017年8月8日,在我国四川省九寨沟县发生一次M_S7.0级地震.在快速响应的基础上,重新筛选远场地震波形资料并收集覆盖震中区的InSAR资料对主震的震源破裂过程重新进行了反演分析,收集震后约13 h的余震震相数据对余震进行了双差定位,并基于此对发震断层的复杂性进行了讨论,提出了有待进一步研究的问题.最后,利用反演得到的有限动态破裂模型对地震烈度进行了估计.

     

2022年门源MS 6.9地震序列特征及强余震判定

2022年1月8日青海门源发生M_S 6.9地震,基于青海地震台网对此次地震序列时空演化特征进行分析。结果表明,门源地震序列的空间展布整体上呈西段NWW、东段SE向的带状分布,且序列衰减较缓慢。另外,基于同一构造历史地震类比、h值、等待时间法等进行分析,认为门源M_S 6.9地震序列为主—余型;根据祁连地震带中东段5级以上地震最大余震发震时间统计和震级差特征分析认为,门源M_S 6.9地震的最大余震已经发生,即2022年1月12日18时20分的M_S 5.2地震。     

中国大陆强震的早期余震概率预测效能评估与制约因素

为系统地考察中国大陆地区强震之后的早期余震概率预测效能及制约因素,以期开展适合板内地震活跃地区的"可操作"强余震概率预测,服务震后抗震救灾、应急救援等工作,本文采用充分利用震后早期小震信息的Omi-R-J模型对中国大陆的86个强震序列进行系统性的预测效能评估.通过连续分段滑动、拟合和余震发生率预测,对地震序列的早期模型参数、余震预测限度及其制约因素进行了讨论,并利用N-test检验方法开展了分级分段分档预测结果的效能评估.通过对比1天和30天数据拟合参数的相关性发现,b、k、c具有较强的相关性,差别较小,而p值的相关性较弱,这或许和p值表示余震活动在长期内的衰减特性有关,Omi-R-J模型可在震后早期记录相对不完整的阶段更早的获得较为稳定的序列参数;利用Omi-R-J模型对中国大陆强震序列的预测结果显示,Omi-R-J模型对中国大陆早期的强余震具有较好的预测能力,总的预测有效率为81.16%,平均预测有效率为83.82%,预测过少的比例大于预测过多的比例,早期序列发育较差或监测能力有限的区域,其预测效果受到很大制约;地震序列参数k是影响地震数目的关键因素,而地震序列发育程度可能是影响震后0.05天地震预测效率的重要因素之一.     

2017年四川九寨沟MS7.0地震及余震定位研究

采用特定震源台站校正定位方法对九寨沟M_S7.0地震及其余震进行了精定位研究,结果显示九寨沟地震主震深度为19km左右,余震主要分布于5~15km深度范围;与单事件定位方法相比,其余震展布和断层的线性特征更吻合,更具有平面特征;与双差定位法相比,精定位事件覆盖范围更广。精定位结果显示,断层整体为虎牙断裂西北向的延伸,根据余震分布和特定震源区的校正项分布,认为此发震断层应分南、北两段;余震区长度为40km左右,西北段宽度为10km左右,东南段宽度为6.5km左右。     

应用地震干涉法定位四川九寨沟7.0级地震震源位置

利用地震干涉法对2017年8月8日九寨沟M7.0主震及部分余震进行定位.地震干涉法在可控源地震勘探领域有着广泛应用,但由于震源机制和震源辐射花样的复杂性,在天然地震研究中,地震干涉震源成像应用较少.本研究将地震干涉震源成像技术应用到了天然地震定位中,通过计算原始地震波形记录的特征函数,消除了由于震源辐射花样不同而引起的初动方向不一致性.通过对干涉波形进行偏移叠加,选择互相关型和卷积型两种偏移核函数,分别对震源水平位置和深度进行偏移成像,确定了九寨沟M7.0主震及11次M > 3.5余震的震源位置参数.结果显示,这次地震发生在一个之前未被关注的无名断裂（现已命名为树正断裂）上,研究分析推测,树正断裂与虎牙断裂存在连接的可能性.

     

余震的序列参数稳定性和余震短期发生率预测效能的连续评估——以2014年云南鲁甸6.5级地震为例

为考察目前国际上广泛使用、对真实地震序列描述最好的"传染型余震序列模型"(ETAS)在主震后的序列参数拟合、余震短期发生率预测的效能,本研究以2014年云南鲁甸MS6.5地震序列为例,采用滑动连续拟合与预测的方式,考察了ETAS模型参数的动态变化和余震短期发生率预测的实际效能.连续滑动拟合结果表明,在主震发生后的早期阶段,α值有明显的不稳定变化,在震后5.10天稳定在1.6~2.0;p值在震后25.00天内由1.07逐渐下降至0.78左右,其后稳定在0.72~0.85;b值在震后35.00天内逐渐由0.80增加至0.95,其后稳定在0.93~0.97.对连续滑动预测结果的N-test检验表明,余震发生率预测会出现部分失效现象,1天预测时间窗失效比例约为12%、3天预测时间窗失效比例为6%.建议可在震后早期采用1天的较短预测时间窗,而在序列参数较为稳定时段采用较长的3天预测时间窗.     

2017年九寨沟MS7.0地震对周围地区的静态应力影响

基于九寨沟M_S7.0地震的破裂模型及均匀弹性半空间模型,本文计算了该地震在周围主要活动断层上产生的库仑应力变化、在周围地区产生的应力场和位移场和同震库仑应力变化对余震的触发.结果表明：（1）九寨沟地震造成虎牙断裂中段库仑破裂应力有较大增加,已经超过0.01 MPa的阈值,虎牙断裂北段、塔藏断裂中段和岷江断裂北段北部的库仑破裂应力有较大降低,因此尤其要注意虎牙断裂中段的危险性.（2）水平面应力场在该地震震中东西两侧增加（拉张）,张应力起主要作用.在震中南北两侧降低（压缩）,压应力起主要作用.从水平主压和主张应力方向来看,均呈现出条形磁铁的磁场形态.从剖面上的应力场来看,在上盘的面膨胀区域内,大部分点的主张应力方向与地表是垂直的,在其他区域内,主张应力和主压应力均以震中为中心,向外呈辐射状.（3）从地表水平位移场来看,震中东西两侧物质朝震中位置汇聚,南北两侧物质向外流出,在震中处的最大水平位移量达43 mm.从地表垂直位移场来看,震中南北两侧出现明显的隆升,隆升最大值达56.8 mm.震中东西两侧出现明显的沉降,沉降最大值达74.5 mm.从剖面的位移场来看,九寨沟地震为左旋走滑地震,且有一定的正断成分.由分析可以推测该断层破裂在大致22~26 km的深度上就截止了.并推测下盘物质运动的动力来自震源北东东方向（四川块体）深度在6~30 km的下盘下层物质,上盘物质运动的动力来自震源北西西方向（巴颜喀拉块体）深度在0~6 km的上盘上层物质.（4）通过计算不同深度上主震对余震的触发作用可知,主震后的最大余震受到了主震的触发作用,多数其他余震也受到主震的触发作用.主震的发生促使了库仑应力增加地区余震的发生,抑制了一部分库仑应力减少地区余震的发生.

     

2017年九寨沟MS 7.0地震震源深度测定

为了更好地确定2017年8月8日九寨沟M_(S )7.0地震震源深度其发震机理,利用四川、甘肃和青海区域地震台网的观测波形数据,采用多种方法研究了此次地震的震源深度。首先,采用gCAP方法反演了九寨沟M_(S )7.0地震的震源机制解和矩心深度,结果显示,节面Ⅰ走向243°/倾角87°/滑动角-158°,节面Ⅱ走向151°/倾角68°/滑动角-3°,矩震级为M_(W )6.5,矩心深度为8 km;然后,采用ISOLA近震全波形方法反演了此次地震的震源机制解,反演结果与gCAP方法结果相差不大,矩心深度为7 km;最后,通过sPn震相与Pn震相之间的走时差测定此次地震初始破裂震源深度,结果显示深度约为12 km。研究表明,九寨沟M_(S )7.0地震的矩心深度为7—8 km,初始破裂深度约为12 km。     

2017年四川九寨沟7.0级地震前地震应变场分析

以地震应变场作为地震活动的变量,通过自然正交函数展开方法,计算2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震前的地震应变场,提取出震前时间因子的异常变化。计算结果发现应变场前4个时间因子在震前1~3年的中短期异常并不显著,只有第2个和第4个时间因子震前有小幅度的异常变化,分析其原因,时间因子可能受到2008年汶川8.0级地震和2013年岷县漳县6.6级地震前大幅度异常的影响。与时间因子对应的空间等值线形成局部应变高值异常危险区,可能是2013年岷县漳县6.6级地震和2017年九寨沟7.0级地震空间异常的中短期特征。再对比九寨沟7.0级地震前后与松潘-平武7.2级双震的空间异常随时间演变,分析异常发展变化模式的差异,最后应用地震资料的累积频次从物理角度解释异常形成的机制。