雅安芦山2013年MS 7.0地震与2022年MS 6.3地震前热红外异常对比分析

<正>1 研究背景为完成申报中国“震情会商技术方法”必需流程,西安市地震局在中国地震局地震预测研究所业务指导下,2022年2月11日起,对卫星热红外均线差值振幅增强比分析方法(以下简称本方法)进行在线测试,每周五定时向该研究所报送测试报告。在测试过程中发现,2022年6月1日雅安市芦山M_S 6.3地震(30.38°N,102.93°E)前约2月,出现与2013年4月20日雅安芦山M_S 7.0(30.3°N,103°E)地震前相似的卫星热红外异常。2 研究内容及方法选用四川省地震局提供的TERRA卫星MODIS遥感传感器亮温数据,数据区域范围为(100°—130°E,30°—45°N)。     

2013年芦山MS7.0地震的震前及临震应变异常

距离芦山地震震中70 km的姑咱地震台YRY四分量钻孔应变仪2013年4月16—19日记录到8次幅度达到十倍固体潮幅的张性应变阶跃, 这在该仪器6年多运行期间尚属首次. 这些应变异常与芦山地震在时间、 空间上相关; 应变异常的主压应力方向与震前宝兴水压致裂地应力测量主压应力方向相近, 并与震前5个月中长达3个月的应变异常主压应力方向一致; 应变阶跃起始与远震震波同时到达. 综上认为, 4月16—19日的应变异常有可能是芦山地震发震断裂在破裂错动前地层蠕滑的反映.      

芦山MS7.0地震长波辐射异常现象

以静止卫星长波辐射资料为数据源, 应用功率谱相对变化法对芦山M_S7.0地震进行分析研究. 结果表明, 芦山地震前在龙门山断裂带上及其西北地区出现了明显的长波辐射功率谱信息异常现象, 芦山地震发生在功率谱增强范围区的边缘. 临震时功率谱相对变化率幅值达到近几年来的相对极值, 约为平均值的8倍, 功率谱幅值(相对变化率)大于平均值2倍的持续时间约为65天, 功率谱幅值最大时大于平均值6倍的异常面积达12万km2. 短临异常信息表现特征与之前的中国大陆M_S≥6.5地震研究结果基本一致. 强震长波辐射功率谱信息特征幅值极值、 功率谱增强持续时间等短临异常特征识别较为容易, 且长波辐射资料可实时更新, 未来可将其应用于监测地震重点危险区, 特别是监测能力较差的强震多发区.      

2013年芦山MS7.0地震同震地磁变化分析

同震地壳应力变化能够引起地磁场的变化。文中利用成都地磁台连续观测资料分析了芦山M_S7.0地震前后的地磁场变化特征,并根据芦山M_S7.0地震的同震破裂模型和岩石磁化强度-应力的线性模型,计算了芦山M_S7.0地震同震引起的稳定地磁场变化。分均值分析结果显示成都地磁台观测的同震稳定地磁变化非常微弱,以武汉台和兰州台为参考,同震稳定地磁变化分别为+0.09nT和+0.04nT;秒观测值分析结果显示同震稳定地磁场变化为+0.02nT。压磁效应计算结果显示,断裂带下盘磁场垂直分量以向下变化为主,断裂带上盘磁场垂直分量以向上变化为主,水平分量的变化则比较散乱。当应力响应系数为1×10^-3MPa^-1、岩石磁化强度为1A/m时,计算得到震中稳定地磁场总强度变化达5nT,而距离震中约15km处为1nT,在距离震中99km的成都地磁台处为+0.007nT。以上结果为同震地磁变化研究提供了新的数据。     

芦山MS7.0地震前远、 近场形变 时空演化特征研究

应用芦山M_S7.0地震震中附近跨断层及连续形变观测资料, 分析了芦山地震前不同阶段地形变变化的特点, 讨论了震中附近区域异常时空演化过程. 结果表明: ① 自2013年1月起, 沿鲜水河断裂带一些跨断层基线观测到显著的加速转折变化, 沿安宁河、 则木河断裂带个别场地的跨断层水准基线, 2010年以来出现的巨幅异常等是突出的场兆变化; 沿龙门山断裂带一些水准观测在汶川M_S8.0地震后持续的调整变化具有近震源区变形特征. ② 鲜水河、 龙门山和安宁河3条主要断裂围成的三叉口地区, 地倾斜、 应变、 重力及断层水准和蠕变观测临震前均未有显著的异常变化, GPS水平、 垂直位移年速率最小, 该地区是形变变化或形变异常分布的“空区”. ③ 在对近场与远场多种连续形变数据通过傅里叶变换提取年周期成分后发现, 临震前2—3年近震源区域的地倾斜、 重力年变化幅度不是增大, 而是减小. 芦山M_S7.0地震前观测到的形变前兆现象特征与汶川M_S8.0地震等震前的前兆现象较为接近. 因此, 芦山地震前近震源区及外围形变异常分布特征不是个别的现象.      

芦山MS7.0地震建筑结构震害特征

基于2013年4月20日四川芦山M_S7.0地震灾区的房屋建筑震害调查资料, 初步分析了这次地震中建筑结构的震害特征. 结合典型建筑结构震害案例, 从抗震概念设计和抗震构造措施的角度对震害机理进行了探讨, 总结了结构抗震设计方面的经验和教训并给出了相关的建议. 分析表明, 农村自建的砖木和土木结构房屋的抗震能力普遍较差; 砖混结构和砌体-框架混合结构的抗震性能需要严格的抗震构造措施给予保证, 包括合理设置钢筋混凝土构造柱和圈梁, 合理设置承重墙的数量以及承重墙上开洞的数量和位置; 由于鞭梢效应造成的突出屋顶的楼梯间和加层的破坏需引起重视.      

2013年芦山MS7.0地震和2008年汶川MS8.0地震井水位同震变化的比较分析

以芦山、汶川地震震中为中心,选择了8个井点,对2个地震引起的井水位同震变化进行了比较,重点分析了3口同震变化反向的井点,即重庆的荣昌华江井、北碚柳荫井和四川的泸沽湖井。为使对比研究结果可靠,进一步收集了2011年3月11日日本9.0级地震、2012年4月11日苏门答腊北部海域8.6级地震引起的井水位同震变化资料。对汶川、芦山地震引起的同震体应变的计算结果显示：汶川地震时,荣昌华江井、北碚柳荫井和泸沽湖井水位同震变化与井点位置处的同震体应变一致,即位于同震体应变压缩区的井水位上升,位于体应变膨胀区的井水位下降;芦山地震时,3口井的水位同震变化与同震体应变不一致,表现出与日本、苏门答腊地震时相似的同震变化特征。     

基于泰勒多项式拟合模型研究芦山MS 7.0地震地磁场异常演化特征

<正>1引言电磁学方法是国内外公认的有良好发展前景的地震监测预测方法之一。震前电磁信号异常已被越来越多震例记录到（范莹莹等,2010;刘奕君等,2014;Zhang et al,2017）,这为地震预测提供了一种可能。地震电磁异常是指伴随地震孕育过程而产生的电磁辐射源释放的某种电磁信号,由于电磁辐射是直接来自震源的信息,电磁波的趋肤深度大于震源深度,且趋肤深度取决于频率和介质电性结构,因此震前观测到的地下电磁异常源于孕震区的概率较大,且一般该异常又在地震孕育后期出现（李琪等,2008;张建国等,2013）。因此,电磁信号异常具有临震预测的应用前景。     

2013年四川芦山MS7.0地震 强地面运动模拟

运用经验格林函数法模拟2013年4月20日芦山M_S7.0地震的近场强地面运动. 在拟合过程中, 首先参考前人远场反演结果给出的滑动量分布特征和主震波形的包络线特征, 确定强震动生成区的大致范围和数量; 然后利用Somerville等提出的地震矩与凹凸体面积的经验关系式确定强震动生成区细小划分的初值, 继而利用遗传优化算法确定以上二者的最优值及其它震源参数. 将数值模拟波形与实际地震观测记录在时间域和频率域分别进行比较, 结果显示, 在所选取的30个观测台站中, 多数台站的数值模拟结果与实际观测结果符合得很好, 特别是大于1 Hz的高频部分. 断层面上有两个强震动生成区, 其位置与前人反演的滑动量集中分布区相一致, 而且强震动生成区规模比Somerville等获得的标度率估计值要小.      

2013年芦山MS7.0地震序列S波分裂特征

本文测定了2013年4月20日芦山M_S7.0地震震源区及其附近台站的S波分裂参数,包括快波偏振方向和慢波延迟时间,最终得到了40个台站的S波分裂结果．结果显示:在地震主破裂区内观测到的快波优势取向为NE向,与余震分布的长轴方向一致;位于双石—大川断裂以西台站的快波偏振优势方向为NW向,与区域最大主压应力轴方向一致;位于荥经断裂附近台站的快波偏振优势方向为NW向,与该断裂走向一致．快波偏振优势方向随时间的变化结果显示:主震前位于地震破裂区附近的TQU和BAX台站的快波偏振优势方向均呈NE向;主震后TQU台站的快波偏振优势方向为近EW向,而BAX台站的快波偏振优势方向则不突出,反映出芦山地震主震前快波偏振方向受控于龙门山断裂带,而主震后受构造应力场的作用更加明显．此外,各台站的慢波延迟时间为1.25—5.40ms/km,在余震覆盖密集区域,台站的慢波延迟时间均大于3.0ms/km,反映出震源区的各向异性程度较强．芦山主震后,各台站的延迟时间随时间变化持续减小,反映出震源区地壳应力随余震活动逐渐减小．      

2013年芦山MS7.0地震前后姑咱台四分量钻孔应变时频特征分析

2013年4月20日芦山M_S7.0地震前, 四川省姑咱台四分量钻孔应变仪再度记录到类似于2008年汶川M_S8.0地震前的高频应变畸变信号. 为了对该畸变信号各频率成分的时频演化特征进行细致分析, 讨论应变异常的可信度及其与芦山地震的相关性, 本文利用S变换方法对应变数据进行了处理. 结果表明, 研究时段内时频域中共出现两簇高能量异常, 一簇开始于2012年10月并持续了约4个月, 另一簇则开始于芦山M_S7.0地震前数天. 同时段远震的影响及施工干扰并不能构成该异常的主体, 因此该异常可信度较高. 异常中包含了周期由数分钟至数小时的信号成分, 其中较短周期的信号成分震前出现较晚, 震后衰减较快. 震后异常信号的整体能量开始逐步衰减, 异常信号成分减少, 至2013年8月末应变观测记录已基本恢复至正常状态, 整个应变异常显示的时频演化过程与芦山M_S7.0地震具有较高相关性.      

芦山地震前龙门山断裂带闭锁程度 与变形动态特征研究

利用1999-2007和2009-2011年中国大陆GPS水平速度场数据, 采用DEFNODE(反演计算弹性岩石圈块体旋转、 应变和块体边界断层闭锁或同震滑动的Fortran程序)负位错反演程序估算了芦山地震前龙门山断裂带的三维闭锁程度, 并结合剖面结果分析了断层深浅部变形特征. GPS反演结果表明, 1999-2007年, 龙门山断裂中北段(闭锁比例为0.99)处于强闭锁(本文将闭锁比例大于0.97的称为强闭锁)状态; 龙门山断裂南段地表以下深度16 km内为强闭锁, 深度16-21 km处闭锁比例降低为0.62, 深度21-24 km处整条断裂逐渐转变为蠕滑状态. 2009-2011年, 即汶川地震后, 龙门山断裂中北段处于震后蠕滑状态; 龙门山断裂南段深度16-21 km处闭锁比例降低为0.45, 其它位置闭锁程度保持不变. GPS剖面结果显示, 2009-2011年, 即汶川地震后, 龙门山断裂中北段为逆冲兼右旋走滑运动; 而南段断层不能自由滑动、 变形宽度较大. 综合分析认为, 汶川地震时, 龙门山断裂南段并没有发生破裂, 一直处于较强的闭锁状态, 汶川地震的发生又加速了芦山地震的孕育进程; 由于龙门山断裂带南段的闭锁深度较中北段浅, 因此芦山地震较汶川地震强度低、 震级小、 破裂范围窄.     

2013年Ms7.0芦山地震的动力学破裂过程及其影响因素

2013年4月20日在四川芦山发生了Ms7.0地震,震源运动学反演结果给出了此次地震的破裂过程和同震滑动分布.为了更好地理解造成芦山地震破裂过程的力学原因,本文综合野外地质调查、余震定位、深地震反射剖面等结果,构建芦山地震铲型断层模型,以震源运动学反演结果为约束,将震源参数与震源附近的构造应力场结合,建立断层面上滑动量...     

芦山MS 7.0与岷县—漳县MS 6.6强震前跨断层形变亚失稳前兆

正地震预报要取得防灾减灾实效,关键在于短—临预报。亚失稳是断层失稳前区域应力由积累为主转变为释放为主的关键阶段,也是断层从稳定到失稳的最后阶段。马瑾等(2012,2014)讨论了震前应力积累、应力—时间过程中偏离线性、峰值后亚失稳态3个阶段的不同特点,总结失稳错动是由断层各部位独立活动向协同化活动的转化过程,     

芦山7.0级地震近断层地震动的方向性

基于芦山7.0级地震中断层距小于100 km自由场台站的强震动记录观测数据,研究此次地震近断层地震动的方向性特性,并探讨方向性特性与震源破裂机制、断层距离和空间方位的关系.研究结果表明：（1）与距断层较远记录不同,近断层地震动在不同的观测方向上表现出显著的强度差异,存在明显的极大和极小作用方向.在不同的方向上,最大加速度反应可达最小值的4倍以上;（2）这种方向性差异在T=1.0 s以上的长周期段更为明显,在T=0.1 s以下的短周期段,地震动随方向变化的差异较小.地震动强度随方向变化的差异随周期增大而增大,不同方向上的加速度反应谱值的最大值与最小值之比从周期T=0.01 s时的约1.7增大到周期T=10 s时的约2.4;（3）在距离断层约35 km以内,地震动具有明显方向性,地震动卓越方向具有垂直断层走向的特征,随断层距的增大,这种方向性不明显.从不同方向上地震动强度的差异来看,随断层距增大,地震动强度在不同方向上的差异在减小,表现为各个周期的最大值/中值和最大值/最小值比值均随断层距离增大缓慢减小;（4）近断层地震动的方向性特性主要受断层上、下盘的相对运动所控制,其在长周期的卓越方向与水平同震位移方向一致,且该卓越方向上的地震动强度绝对大小与地震破裂造成的静态位移明显相关,表现为地震动强度随水平同震位移的增大而增大.

     

九寨沟M_S7.0地震地电阻率变化时空演化分析

本文应用归一化变化速率(NVRM)方法,研究了2017年九寨沟M_S7.0地震周边800km范围内25个地电阻率台站2012—2018年的连续观测数据,分析了震中区周围的地电阻率时、空演化过程.结果显示:(1)25个台站中共有14个台站在震前出现了地电阻率变化,结合本次地震震源机制等分析其时空变化,认为邻近地震破裂带的临夏、通渭、武都和宝鸡台地电阻率在震前出现了下降—折返回升型的变化,符合前人已总结的强地震前地电阻率的变化过程.(2)地震发生前震中区周围大区域内出现了地电阻率负异常变化,且以震中区为中心呈条带分布,异常区的长轴方向与地震断裂带走向或地震烈度分布的长轴方向几乎垂直,与地震主压应力轴方向吻合.本文认为九寨沟M_S7.0强震发生之前,震中区周围出现的区域性地电阻率异常空间丛集现象是很好的中期和短临前兆;地电阻率震前异常动态演化、各向异性等特征对认识本次强震发震断层活动以及震源区应力场分布有启示意义.     

基于小波变换的2013年芦山MS7.0地震前姑咱台钻孔应变异常时频分析

2013年4月20日芦山M_S7.0地震前,四川省姑咱台四分量YRY-4型钻孔应变仪记录到显著的高频应变畸变信号。为了避免该畸变信号的高频部分在时频演化过程中发生频率混叠现象,同时便于讨论同一研究频段内震前更早记录到的弱应变异常时段与显著应变异常时段的相关性,本文对2012年1月1日至2013年4月20日期间姑咱台的钻孔应变数据进行了时频分析,并使用时域分段的小波变换方法,在局部时频谱中提取了应变异常,分析了各应变异常的频率相关性。结果表明,研究频段内存在两个峰值频率,峰值频率附近频段内弱应变异常时段与显著应变异常时段的相关系数为0.85,统计出的无震时段与其显著应变异常时段之间的相关系数只有?0.007,且已排除远震以及外界环境带来的干扰,因此该峰值频率作为异常频率的可信度较高,由此推测四分量钻孔应变仪所记录到的两种不同程度的应变畸变信号的演化过程可能与芦山M_S7.0地震相关。      

Upper crustal anisotropy observed around the Longmenshan fault in the 2013 MS7.0 Lushan earthquake region

Based on the shear wave splitting analysis of the seismic recordings at 17 temporary stations and three permanent stations, we measured the shear wave splitting parameters (i.e., the polarization direction of fast shear wave and the time delay of slow wave) to perform a systematic analysis of the crustal seismic anisotropy around the Longmenshan fault in the 2013 M_S7.0 Lushan earthquake region. We observed apparent spatio-temporal characteristics in the shear wave splitting parameters. The spatial distribution of fast polarization directions showed a clear partitioning in the characteristics from northwest to southeast in the focal region, which changed from NW-SE to NE-SW. In the northwest of the focal region, the fast polarization direction was oriented to NW-SE, which was parallel to the maximum horizontal compressive stress direction. However, the NE-SW fast polarization direction in the southeast of the focal region was parallel to the Longmenshan fault strike. For station BAX on the Central fault in the middle of the focal region, the distribution of fast polarization directions showed a bimodal pattern, with one dominant in the NE-SW direction and the other in the NW-SE direction. With regard to the temporal variation, the time delays were large in the initial stage after the mainshock but then gradually decreased over time and tended to be stable in the later period. This indicated that stress in the focal region increased to a maximum when the main shock occurred, with the stress release caused by the mainshock and aftershock activity, and the stress gradually decreased after a period of time. The scatter of fast polarization directions was large after the main shock, but over time the scatter gradually decreased, indicating that the Lushan earthquake caused a large perturbation in the local stress field. As the stress gradually decreased and was adjusted by the aftershock activity, the perturbation gradually weakened.