汶川M_S8.0地震地表破裂带及其发震构造

震后应急野外考察表明,2008年5月12日汶川MS8.0地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上同时使北川-映秀断裂和灌县-江油断裂两条倾向NW的叠瓦状逆断层发生地表破裂。其中,沿北川-映秀断裂展布的地表破裂带长约240km,以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主,最大垂直位移6.2m,最大右旋走滑位移4.9m;沿灌县-江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km,最长可达90km,为典型的纯逆断层型地表破裂,最大垂直位移3.5m;另外,在上述两条地表破裂带西部还发育着1条NW向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带,长约6km。这一地表破裂样式是近期发生的特大地震中结构最复杂的一次逆断层型地表破裂,地表破裂的长度也最长。利用已有的石油地震剖面,结合余震分布和地表破裂带特征等资料构建的三维发震构造模型表明,龙门山推覆构造带现今和第四纪时期以地壳缩短为主,斜滑逆冲型地震表明青藏高原中东部的水平运动在华南地块与巴颜喀拉地块之间的龙门山推覆构造带上转化为地壳的缩短和隆升     

汶川MS 8.0地震地表破裂带

2008年5月12日14时28分4秒,四川省汶川县发生MS8.0大地震。发震断裂为龙门山断裂带中的映秀-北川断裂。该次地震的地表破裂可分成2条,分别出现在龙门山断裂带中的映秀-北川断裂、彭县-灌县断裂上,前者破裂长度约200km,后者破裂长度约80km。本次地震的最大垂直和右旋水平同震位移出现在都江堰市虹口乡附近的映秀-北川断裂上,分别为(5±0.2)m和(4.8±0.2)m。破裂带南段出露的地表断层产状为N32°E/NW∠76°,其上的侧伏角为S75°～80°W,反映了该次地震在南段以逆冲运动为主,兼有少量的右旋走滑分量     

汶川8级大地震的地表破裂特征及分段

2008年5月12日14时28分,四川省汶川县境内发生MS8.0地震.地表破裂多以跌水、陡坎形态发育在河流沟谷或晚新生代沉积层内,位移明显.山地受崩塌、滑坡影响,位移量较难获得.发震断裂主要有三条,即北川-映秀断裂、彭县-灌县断裂和小鱼洞断裂.北川-映秀断裂地表破裂由南向北活动性质从逆冲为主逐渐转变为走滑为主,长约220 km,平均垂直位移量约3 m,按位移量沿断裂走向的变化可以分为虹口段、北川段和南坝段;彭县-灌县断裂地表破裂以逆冲活动为主,长约82 km,平均垂直位移量约1.5 m,可以划分为白鹿段和汉旺段,断裂断距分布的几何特征与北川-映秀断裂的中南段相近;小鱼洞断裂是一条新生北西走向的次级破裂,长约5.6 km,平均垂直位移量约1.5 m,调节两侧构造单元变形差异,具有捩断层特征,活动以逆(左行)走滑为主,可划分出小鱼洞段和中坝段.姚都镇地表破裂可能说明南坝以北的地震具有不同的活动特征.活动断裂的运动方式反映区域应力场有北西西向挤压特征.     

汶川MS 8.0地震基岩中的地表破裂

在汶川MS8.0地震中,地表破裂变形带多表现为挠曲坎或断层坎,地表基岩破裂少见,作者在安县肖家桥附近基岩中发现了出露完整的地震地表破裂带。在仔细分析该破裂带变形特征和内部结构构造的基础上,结合区域上地震地表破裂特点,认为:这次地震的地表破裂主要沿先存的映秀-北川断裂发生和扩展,地震断层作用形式以右旋斜冲运动为主,安县肖家桥附近映秀-北川断裂的最大垂直同震位错为5.4m,与通过挠曲坎或断层坎测量的结果基本一致     

汶川地震震中映秀地区地表破裂特征

汶川8级大震的震中位于映秀镇,地震在映秀地区造成了多处地表破裂,如公路拱曲、地震陡坎,坡中槽新变形等,长度达300余米.经实地全站仪和GPS测量,定量分析了地表破裂的垂直分量与水平分量以及两者之间的比值,以此揭示了映秀-北川断裂的运动性质为逆冲兼右行走滑,在映秀地区逆冲分量大于走滑分量.将本次地震造成的位错数据与震前资料对比,发现汶川地震产生的地表破裂位置与地质历史上映秀-北川断裂造成的断层位错位置是相当吻合的,说明映秀地区Ⅳ级阶地上40余米的的断层陡坎可能是地质历史时期若干次大地震的结果.     

汶川Ms 8.0地震地表破裂带北川以北段的基本特征

对北川-青川间汶川MS8.0地震地表破裂的野外地质调查表明,在这一段内主要存在一条地震地表破裂带,总体沿北川-青川断裂带分布。沿黄家坝、陈家坝、桂溪、平通、南坝、石坎等地的观察显示,该段地表破裂沿走向连续分布,结构单一,破裂长度为60~90km,地表破裂没有到达青川县关庄镇。可观察到的破裂长度在北川北至石坎之间,长62km,走向总体为20°~55°,运动学性质主要为右旋走滑逆冲。地震形成的地表破裂主要表现为垂向上的地表拱曲,指示了深部断层的逆冲性质;在水平运动方向上则主要表现为右旋走滑,不存在左旋走滑分量。地震地表破裂显示的同震垂直位移从西南段黄家坝的3m左右,向东北逐渐降低至南坝、石坎的1.5m左右;右旋水平位移没有明显变化或者略有增加,一般在1.5~2.0m之间。地表破裂特征表明,引起本次汶川MS8.0地震的发震构造是映秀-北川-青川断裂带,该断裂以逆冲运动为主,兼具右旋走滑分量,逆冲方向由NW向SE     

基于GPS同震位移场约束反演2008年5.12汶川大地震破裂空间分布

2008年5月12日发生在四川汶川的大地震造成映秀—北川断裂和灌县—江油断裂同时破裂,分别形成了240多公里和70多公里的地表破裂带.本文以GPS观测获得的同震位移场为约束,反演地震破裂的空间分布.反演结果显示映秀—北川主破裂带倾向北西,沿破裂带的走向从南到北倾角逐渐变大,破裂断层的平均宽度在10~18 km左右.破裂断层的错动在南段以逆冲为主,在北段走滑分量逐步加大,右旋走滑成为断层破裂的主要特征.断层破裂最大段落错动量分别达到了7.8 m和7.4 m,恰好对应这次地震中地表破坏最为严重的映秀和北川地区.本次地震释放地震矩6.70×1020N·m,相应矩震级Mw=7.9.     

汶川Ms8．0级地震断层滑动机制研究

汶川Ms8.0级地震的发震构造为龙门山断裂带,地震地表破裂主要分布在其中的北川-映秀断裂和江油-灌县断裂上,尤其是沿前者发育了长达240 km左右的地表破裂带.通过对龙门山断裂带震后断层擦痕的测量,得到311条断层擦痕数据,利用由断层滑动资料反演构造应力张量的计算方法,得到研究区8个测点的构造应力张量数据,并获得了研究区构造应力场特征:区域现代构造应力场以近水平挤压为主,最大主应力方向(σ1)为76°～121°,平均倾角9°,应力结构以逆断型为主.受构造应力场及断层几何特征的影响,地表破裂呈现出分段性:映秀-北川段主要以NW盘逆冲为主,垂直位移明显;北川以北段为逆冲兼走滑,水平位移量与垂直位移量基本相当,或水平位移略大.     

2008年汶川M_S8.0地震多断裂破裂的近地表同震滑移及滑移分解

为深入理解汶川地震破裂的构造运动机制,我们选取典型的观测点,利用多种地质地貌标志测绘分析得到了汶川MS8.0地震发震断裂的近地表三维同震滑移矢量。结果显示,北川-映秀断裂上的白水河-高川破裂段北西盘沿88°方位角水平滑移2.58m、垂直滑移3.70m;安县-灌县断裂上的白鹿-汉旺破裂北西盘沿134°方位角水平滑移1.63m,垂直滑移2.00m;小鱼洞破裂带南西盘沿76°~79°方位角水平滑移2.15~2.71m,垂直滑移1.36~1.51m。平行的白水河-高川破裂段和白鹿-汉旺破裂段合计形成1.72m右旋走滑和3.49m垂直断裂带的NW向水平缩短,总滑移方向(106°)与断裂带整体走向(42°)呈64°夹角,整个龙门山推覆构造带处于斜向挤压的构造环境。结合震源过程反演成果的分析显示,斜滑的白水河-高川破裂段和逆冲型白鹿-汉旺破裂段可能是在汶川地震最大的一次子事件过程中以滑移分解的形式同时破裂形成的,滑移分解作用使两条断裂以斜滑与逆冲组合的力学性质产生破裂而非相同性质的斜滑破裂。小鱼洞破裂以低角度斜滑为主,可能是安县-灌县断裂与北川-映秀断裂以滑移分解形式同时破裂的纽带。小鱼洞断裂是龙门山断裂带长期处于斜向挤压的构造环境的产物,不只是逆冲断裂系中的简单捩断层。     

基于无人机倾斜航空摄影三维点云测量同震倾滑变形研究

2021年5月22日青海玛多发生M_S7.4地震,震源断层错动在地表形成了长达160 km的同震地表破裂。可靠的地震地表破裂带参数是研究震源断层活动机制和评价地震危险性的重要基础。采用无人机倾斜摄影测量技术可以获得高精度的点云数据并产出DOM和DEM数据。通过跨破裂带的地形测量,获取了玛多M_S7.4地震同震地表变形的垂直位移、水平缩短量和水平拉张量等参数。测量结果显示,玛多M_S7.4地震发震断层在不同破裂段具有不同性质和大小的倾滑分量,其中具有压扭性质的野马滩观测点断层垂直位移为0.69～1.01 m,倾向水平缩短量为0.17～0.41 m,倾滑位移为0.71～1.09 m;具有张扭性质的朗玛加合日段断层垂直位移为0.34～0.54 m,倾向水平拉张量为1.99～2.08 m。     

汶川8.0级地震发震断层的累积地震位错研究

2008年5月12日,四川省汶川县内发生MS8.0地震。此次地震沿龙门山中央断裂产生1条长达200km的同震地表破裂带。文中选择位于地震地表破裂带北段的南坝镇、凤凰村以及南段的映秀镇这3个地点,以被断层错断的河流阶地为研究对象,对多级阶地面上的地震地表破裂及断层陡坎地貌进行了野外实测工作。经过测量数据的计算和分析,得到了各级阶地上断层陡坎的高度,该值即为该阶地记录的地震断层的累积垂直位错量。若以本次地震的垂直位错量作为古地震位错量的均值,则可计算得到每级阶地累积的地震次数。研究结果表明,各点T1阶地形成以来仅经历过1次事件,即本次地震事件;T2阶地形成以来约经历了5次事件;T3阶地形成以来约经历了9～11次事件;T4阶地形成以来约经历了20次事件。在本文研究的基础上,结合前人的阶地测年数据,则可获得古地震复发间隔的可靠数据     

逆冲型断裂同震地表变形定量分析的几个问题——以汶川Ms 8.0地震为例

2008年5月12日四川汶川发生MS8.0地震,发震断裂在地表形成以逆断为主的破裂变形带。同震地表变形带的定量分析对理解地震的构造行为具有重要意义。文中以汶川地震典型调查点为例探讨了逆断型同震地表破裂变形带测量分析中值得重视并容易误解的几个问题,分析了地貌面标志和线性标志等测量数据与构造变形参数的几何关系,给出了变形参数的求解方法和相互关系。同时,就多观测点的定量数据在区域断裂几何结构变化和运动学分析中的运用进行了讨论     

THE CORRELATION BETWEEN GEOMETRIC FEATURE OF CO-SEISMIC RUPTURE AND CO-SEISMIC DISPLACEMENT

The existence of asperity has been confirmed by heterogeneously distributed seismic activities along the slipping surface associated with recent huge earthquakes, such as the M8.0 2008 Wenchuan earthquake and M9.0 2011 Tohoku-Oki earthquake. The location of asperity embedded in the seismogenic depth always corresponds to the area of high value of the co-seismic displacement and stress drop where the elastic energy is accumulated during the inter-seismic periods. Fault segmentation is an essential step for seismic hazard assessment. So far, the fault trace is dominantly segmented by considering its geometric features, such as bends and steps. But the connection between the asperity and geometric feature of the slipping surface is under dispute. Research on correlation between geometric feature of surface rupture and co-seismic displacement is of great significance to understand the relationship of seismicity distribution to geometric morphology of sliding surface. To scrutinize the correlation between the geometric feature and co-seismic displacement, we compiled 28 earthquake cases among which there are 19 strike-slip events and 9 dip-slip events. These cases are mainly collected from the published investigation reports and research papers after the earthquake occurred. All the earthquakes' magnitude is between M_W5.4~8.1 except for the M_W5.4 Ernablla earthquake. The range of the rupture length lies between 4.5~426km. Each case contains surface rupture trace mapped in detail with corresponding distribution of co-seismic displacement, but the rupture maps vary in projected coordinate system. So, in order to obtain uniform vector graphics for the following data processing, firstly, vectorization of the surface rupture traces associated with each case should be conducted, and secondly, the vector graphics are transformed into identical geographic coordinate system, i.e. WGS1984-UTM projected coordinate system, and detrended to adjust its fitted trend line into horizontal orientation. The geometric features of surface rupture trace are characterized from three aspects, i.e. strike change, step and roughness. Previous studies about the rupture geometry always describe the characteristics from the whole trace length, consequently, the interior change of the geometric characteristics of the rupture is overlooked. In order to solve this problem, a technique of moving window with a specified window size and moving step is performed to quantify the change of feature values along the fault strike. The selected window size would directly affect the quantified result of the geometric feature. There are two contrary effects, large window size would neglect the detail characteristics of the trace, and small window size would split the continuity of the target object and increase the noise component. So we tested a set of sizes on the Gobi-Altay case to select a proper value and choose 1/25 of the whole rupture length as a proper scaling. Here, we utilize the included angle value of the fitted line in the adjoining windows, Coefficient of variation and the intercept value of the PSD(Power Spectra Density)for characterizing the change of strike, step size and roughness. The rupture trace is extracted within every moving window to calculate the aforementioned feature values. Then we can obtain three sets of data from every rupture trace. The co-seismic displacement is averaged in piecewise with uniform interval and moving step along the fault strike. Then, the correlations between three kinds of feature value and the co-seismic displacement are calculated respectively, as well as the P-value of correlation coefficient significant test. We divided cases into two groups according to the slip mode, i.e. strike-slip group and dip-slip group, and contrast their results. In the correlation result list, there is an apparent discrepancy in correlation values between the two groups. The values of the strike-slip group mostly show negative, which indicates that geometric feature of the rupture trace is in inverse proportion to the displacement. In dip-slip group, the values distribute around zero, which suggests the geometric features is irrelevant to the displacement. Through the analysis of the correlation between the surface rupture and co-seismic displacement, the following conclusions can be reached:1)In comparison with the dip-slip earthquake type, the characteristics of surface rupture of strike-slip earthquakes have a higher-level of correlation with the distribution of the co-seismic displacement, which suggests that the geometric features of strike-slip active faults may have a higher reference value in the fault-segmentation research than the dip-slip type; 2)In most strike-slip events, there is a negative correlation between the geometric features and the co-seismic displacement, which implicates that the higher the feature values of the steps, strike change and roughness, the lower the corresponding co-seismic displacement is; 3)Among the three quantified features of the surface rupture trace, the ranking of relevancy between them and the co-seismic displacement is:step size > strike change > roughness.     

基于InSAR同震形变观测反演2010年新西兰南岛Mw7.1 Darfield地震同震破裂分布

2010年9月4日新西兰南岛Canterbury平原发生了M_w7.1地震,震源深度约为10 km.本次地震发生在一条震前不为人所知的断层上.我们利用覆盖整个震区的合成孔径雷达(SAR)观测资料,通过干涉处理分析获得雷达视线向(LOS)同震形变场;以此资料为约束反演了断层的几何参数以及同震破裂分布.结果显示,该地震造成四条相对独立断层的破裂.大部分的地震矩释放发生在Greendale断层(编号1-4),其错动以右旋走滑为主,最大破裂约为8.5 m.其它三条断层中,经过震源的逆冲断层最大破裂为5.1 m (编号6),位于Greendale断层以西的逆冲断层最大破裂为3.5 m (编号5),位于Greendale断层北面的走滑断层最大破裂为1.9 m(编号7).反演的Greendale断层地表滑动与地质调查得到的地表破裂在形态和数值上均吻合较好.本次地震释放的地震矩为5.0×10¹⁹N·m,矩震级为7.1.板块边界带形变场分析表明,Darfield地震的发生受边界带应变分配在该地区残留构造应力场控制,其复杂性体现了区域构造应力场的特点.地震对其周围地区的应力场影响较大,库仑应力增加区与余震分布有一定对应关系,并在2011年Christchurch 6.3级地震发震断层区域造成约0.1bar的库仑应力增加,对此地震有一定的触发作用.     

REDETERMINATION OF THE SURFACE RUPTURES CAUSED BY THE HONGYAPU,GANSU PROVINCE,M7 1/4 EARTHQUAKE OF 1609

The Hongyapu M7 1/4 earthquake in 1609 occurred on the Fodongmiao-Hongyazi fault, which is a Holocene active thrust in the middle segment of the northern Qilianshan overthrust fault zone, located in the north-eastern edge of the Tibet plateau. This earthquake caused death of more than 840 people, ruined the Hongyapu Village and had an affected area ca. 200km². Previous work provided different opinions on the length of the earthquake surface rupture zone, such as 60km from the Bailanghe western riverbank to the Fenglehe eastern river bank, and only 11km from the Hongyazi village to eastern edge of the Hujiatai anticline. And the surface rupture zone appears in the western and middle segments of the Fodongmiao-Hongyazi fault zone. Our detailed geomorphic analysis and topographic survey found that the surface rupture zone with a total length of ca 95km is present on the new geomorphic surfaces which are slightly higher than the modern allvial-dilvial fans and riverbeds, which begins from the Hongshuiba river, Jiuquan in the west extending to the Toudaodongwan, southern Gansu in the east along the Fodongmiao-Hongyazi Fault. The surface rupture zone occurred later than 0 A D, proved by the study of trenchs and chronology. Compared to the previous research on the epicenters of the historical major earthquakes in and around the study region, this surface rupture zone is considereded to be the surface rupture zone of the Hongyapu earthquake of 1609 in Gansu provice. Average vertical co-seismic displacement of the 1609 Hongyapu earthquake is 1.1m with maximum 1.8m, dominated by thrusting. The NNW striking Xiaoqun segment shows thrust with a component of dextral strike slip and the NEE-trending East Hongshancun segment is also mainly thrust but with sinistral strike slipp. The lateral movement could be caused by the local change of the fault strike direction. Based on the length of surface ruptures, the maximum coseismic displacement and fault dipping, this event is estimated to be of ca. M_W7.0~M_W7.4, close to the M7 1/4 suggested by previous studies.     

运用SDM方法研究2001年昆仑山口西MS8.1地震破裂分布:GPS和InSAR联合反演的结果

2001 年11月14日昆仑山口西M_S8.1地震是有现代仪器记录以来发生在青藏高原区域最大地震之一,对研究青藏高原的运动学模式具有重要意义.从地震发生至今,不同研究者运用不同资料和方法获取的地震破裂分布还存在一定差异.基于此,本文采用GPS和InSAR资料数据,参考最新研究成果,构建更为合理的断层几何模型,运用SDM方法反演本次地震的破裂分布.在反演中充分考虑不同数据权重的影响及InSAR数据中存在的整体偏移.结果显示本次地震断层性质以左旋走滑为主,最大破裂位错为~6.9 m,分布在35.76°N、93.40°E附近,地震较大破裂区域主要分布在地下20 km以内.同时,反演的位错分布在断层浅部与地质考察得到的地表破裂分布较为吻合.在与前人相关研究的对比中,显示本文结果的可靠性是较高的,例如,近地表破裂包络线与地表考察结果相近,地下破裂分布特征与前人提出的3次子地震事件相一致等,再一次佐证了此次地震由多次子地震事件组成的研究结论.     

2016年日本熊本地震破裂时空过程联合反演

为了深入认识2016年4月15日日本熊本地震破裂的复杂性,利用远场体波资料和同震InSAR资料联合反演了此次地震的震源破裂时空过程. 联合反演结果表明:熊本地震的震源破裂持续时间约为25 s,整个破裂过程释放的总标量矩为6.03×1019 N·m,对应于矩震级M_W7.1;同震滑动主要集中分布于浅部,破裂以右旋走滑为主,但在沿倾向0—5 km范围内,破裂呈较强的正断特征;此次地震破裂的最大同震滑动量约为4.9 m,且最大同震位错区位于背离断层走向上、距离起始破裂点约5—10 km的区域;破裂前期（0—7 s）,在倾向上向浅表发生破裂,在走向上向东北和西南两侧扩展;大约7 s后,破裂背离断层走向主要向东北方向扩展. 根据有限断层联合反演结果推测,此次熊本地震破裂可能出露至地表.      

汶川8.0级地震地表破裂带与岩性关系

2008年汶川8.0级地震沿龙门山断裂带内的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂分别形成约230 km和70 km的地表破裂带.震后地质考察研究表明,伴随地震断层出露地表的滑动面大多沿炭质泥岩和煤层发育.与1∶5万区域地质图进行对照,显示映秀—北川地震破裂带的西南段（虹口—清平段）和灌县—安县地震地表破裂带的展布与龙门山地区上三叠统须家河组煤系地层的出露范围相一致.龙门山地区的上三叠统须家河组地层中的薄煤层、炭质泥岩层以及志留系、寒武系的炭质页岩层是易于产生滑动的柔性岩层,易形成滑脱面或成岩片夹于断层带中.汶川地震产生的复杂地表破裂带是龙门山逆冲推覆构造带沿地表构造层中夹有煤层等柔性岩层的断层产生B型滑动的结果.     

芦山7级地震的同震位移估计和震源滑动模型反演尝试

利用自动经验基线校正方法,分析2013年4月20日芦山MS7.0级地震13个近场强震动台的观测资料,以估算同震位移场分布,并据此反演了震源滑动模型.经与GPS结果比较,两种不同方法给出的芦山7级地震的水平近场同震位移场幅度都不超过cm级,均显示为典型的逆冲型地震（兼有少量左旋走滑错动）.强震最大水平和垂直永久位移分别为4.9 cm和4.4 cm,分别出现在51YAM台和51QLY 台.两种资料反演的震源滑动模型虽显示多事件特征,但主要滑动均集中在第一次事件,即初始滑动点两侧的走向长约30 km、倾向长约25 km的相对集中的较小范围内,强震和GPS模型的最大滑动量分别为1.14 m和1.09 m,较为一致.其余子事件滑动量小且分布零散,不能排除其数值效应的因素.反演矩震级均在Mw6.7左右,地表破裂应该不明显.文章还讨论了目前在我国利用近场强震动记录估计Mw6~7级地震同震位移场存在的困难和问题,为今后类似工作提供参考.     

芦山7级地震的同震位移估计和震源滑动模型反演尝试

利用自动经验基线校正方法,分析2013年4月20日芦山M_S7.0级地震13个近场强震动台的观测资料,以估算同震位移场分布,并据此反演了震源滑动模型.经与GPS结果比较,两种不同方法给出的芦山7级地震的水平近场同震位移场幅度都不超过cm级,均显示为典型的逆冲型地震（兼有少量左旋走滑错动）.强震最大水平和垂直永久位移分别为4.9 cm和4.4 cm,分别出现在51YAM台和51QLY 台.两种资料反演的震源滑动模型虽显示多事件特征,但主要滑动均集中在第一次事件,即初始滑动点两侧的走向长约30 km、倾向长约25 km的相对集中的较小范围内,强震和GPS模型的最大滑动量分别为1.14 m和1.09 m,较为一致.其余子事件滑动量小且分布零散,不能排除其数值效应的因素.反演矩震级均在M_w6.7左右,地表破裂应该不明显.文章还讨论了目前在我国利用近场强震动记录估计M_w6~7级地震同震位移场存在的困难和问题,为今后类似工作提供参考.