2011年新西兰Mw6.1地震震源过程及强地面运动特征初步分析

2011年2月21日新西兰南岛发生M_w6.1地震,震中位置43.58°S,172.70°E,震源深度约5.0 km,发震断层为新西兰第三大城市克赖斯特彻奇(Christchurch)南约9 km一条近东西走向的未知隐伏断层,为逆冲断层机制.地震已经造成163人遇难,Christchurch城内多处建筑物严重损毁,距震中约1 km的Heathcote Valley Primary School (HVSC)台站强地面运动峰值加速度(PGA)高达2.0g.针对新西兰M_w6.1地震近场强地面运动偏高这一现象,利用HVSC台站的强震观测记录,计算地震震源谱参数,应用Brune圆盘模型估算其近场强地面运动的理论值,并建立动态复合震源模型进行模拟计算.研究结果表明,新西兰M_w6.1地震近断层强地面运动偏高的主要原因为复杂震源破裂过程中有效应力降(动态应力降,Δσ_d)过高造成的.未来工作中,需要加强对可能发生的、距离城市较近的中小型地震的重视,防止地震对城市的加强型破坏.     

2013年芦山MS7.0地震震源参数特征 及近断层强地面运动初步估计

2013年4月20日在我国四川省雅安市芦山县发生了M_S7.0地震, 破坏最严重的宝兴、 芦山等极震区烈度达到Ⅷ—Ⅸ度. 该文针对芦山M_S7.0地震震源参数的特征, 结合相关经验关系, 对本次地震的震源特征进行了初步分析. 结果表明, 芦山M_S7.0地震为断层动态摩擦过程中的应力下调模式. 进一步应用Brune圆盘模型对芦山M_S7.0地震近场强地面运动的理论值进行估算, 并基于加速度和速度的估算结果计算极震区的最大烈度, 约为Ⅷ—X度, 与实测的极震区最大烈度Ⅸ度较为接近. 选取宝兴和芦山为特征计算点, 构建动态复合震源模型, 对近断层区域内宝兴和芦山两个特征点进行了模拟计算. 模拟结果显示, 近断层区域强地面运动呈现持续时间短、 高频成分多等特征.      

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.      

2015年尼泊尔Mw7.8地震震源机制InSAR反演及强地面运动模拟

2015年4月25日,在尼泊尔中部发生了M_w7.8地震.本文利用ALOS-2和SENTINEL-1A宽幅数据获取了该地震大范围的同震形变场,并反演了该地震断层破裂的几何特征及运动机制,继而以此为约束资料反演地震强地面运动.InSAR结果显示本次地震造成了巨大的地表形变,LOS向最大抬升量达到1.3 m,最大下沉量达到0.7 m.震源机制反演得到的最优的滑动分布模型表明,断层的走向为291°,倾角为7.6°,倾滑主要分布在深度为12~18 km范围,主倾滑分布范围在长度上达到了140 km,该范围内的平均倾滑角为95°.本次地震最大倾滑量达到5.3 m,位于深度15 km处.累计释放地震矩达 6.5×10²⁰N·m,约合矩震级M_w7.8.该地震发生在印度与欧亚板块俯冲逆冲界面之间,发震构造推断为主喜马拉雅逆冲断裂,属于典型的喜马拉雅型——低角度逆断层型强震.以该滑动分布模型参数为基础利用随机振动的有限断层模型进行尼泊尔地震的强地面运动模拟,结果显示最大地震烈度为Ⅸ度,烈度分布的范围及烈度等级与USGS模型结果对比具有很高的符合度.     

1975年海城MS7.3地震强地面运动模拟

地震强地面运动预测对工程的抗震设计,地震危害性分析以及减轻特定地区可能发生的大地震所造成的灾害具有重要的作用.本文根据辽宁省海城地区的地质资料和发生于1975年2月4日辽宁省海城市的M_S7.3地震资料,分别构造了海城地区的地下速度结构和海城地震的震源模型,并且使用可以准确描述地形起伏的曲线网格有限差分方法计算了海城地震的波场传播过程.通过对计算得到的波场快照、合成理论地震图以及地震烈度的分析表明：（1）震源模型、地下的速度结构和地形起伏对海城地震的波场传播模拟具有重要的影响,它们所产生的近断层效应、方向性效应和盆地效应明显;（2）通过计算得到的海城地震的理论烈度分布与通过震后调查得到的烈度分布大体符合,验证了本文所构造的震源模型和速度结构的合理性.

     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震强地面运动模拟及烈度分布估计

2022年1月8日青海省海北藏族自治州门源回族自治县发生M_S6.9地震。门源地震序列的重定位结果认为门源地区还存在一定的应力积累,未来该地区具有发生强震的可能。本文结合震源区地形数据、三维速度结构,根据门源地震震源破裂过程的初步结果,采用曲线网格有限差分方法模拟了门源地震的波场传播过程,得到烈度分布。结果表明:沿平行断层走向方向的地震动衰减明显小于垂直断层走向方向;门源地震的最大烈度为Ⅷ度,位于震源破裂起始点附近区域,理论烈度与野外调查的地震烈度分布基本一致;受强地面运动方向性效应和起伏地表的影响,地震灾害主要沿发震断层的WNW方向和ESE方向集中分布。      

应用动态复合震源模型模拟汶川Mw7.9地震强地面运动

2008年5月12日中国汶川地区发生Mw7.9地震,震中位置103.4°E,31.0°N.主要发震断层空间展布长达300多公里,由南西方向到北东方向呈现明显的分段性,汶川—映秀段逆冲为主兼有少量的右旋走滑分量;安县—北川段为逆冲-右旋走滑的断层错动;青川段以右旋走滑为主兼有少量逆冲分量.采用改进后的复合震源强地面运动预测模型,建立了长为320 km,宽为20 km的断层破裂运动学模型,实现了断层分段、空间倾角、滑动方向连续变化的动态设定.数值模拟结果给出了近断层两侧(上、下盘)的地面加速度的分布特征,并同卧龙、郫县走石山及绵竹清平强震观测记录进行了对比分析.模拟加速度时程曲线无论在波形、持续时间、频率分量、峰值大小同观测记录都具有较好的相似性.利用现有83个已知经纬度台站的强震实测数据及数值模拟的结果同Boore等的新一代衰减关系(NGA)进行比较,对比模拟与实际观测水平峰值加速度的一致程度.近断层峰值加速度分布特征则进一步显示了在汶川、北川和青川附近明显的高值分布区域,同野外地质调查相一致.进一步的分析结果也表明,汶川—映秀段逆冲为主的断层上盘的运动量远大于断层下盘,在距离断层地表出露位置5 km处,峰值加速度N-S、E-W及UP方向分量的比值分别为1.72∶1、2.5∶1及1.77∶1.本文中给出的动态复合震源模型和近断层区域强震模拟的计算方法,对大震强地面运动的预测及实现近实时强地面运动分布特征的圈定(Shaking Map)有着重要的实际意义.     

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.     

Ground motion attenuation of MS8.0 Wenchuan earthquake

The great M_S8.0 Wenchuan earthquake has been the most destructive earthquake since 1949 in China. The earthquake occurred no more than half a year after the establishment of the National Strong Motion Observation Network System (NSMONS) of China; what is more, the epicenter was located in the area with dense strong motion observation stations so that a large number of strong motion records of the main shock were obtained. In this paper, 501 strong motion records from 167 observation stations are utilized to establish the ground motion attenuation relations in three directions in the range of fault distance less than 600 km. The result shows the difference of seismic motion attenuation in two horizontal directions is insignificant. It is the first time that strong-motion records are used to establish the ground motion attenuation relations of the M_S8.0 earthquake in China.

     

2016年3月21日金塔县M_S 4.7地震强震动记录分析

2016年3月21日11时29分甘肃省酒泉市金塔县发生M_S 4.7地震,甘肃省强震动台网中心收集到5组三分向加速度记录,常规处理后得到15条零基线校正后的三分向峰值加速度(PGA),选取土层台基类型的62XID台站加速度记录(PGA数值最大)进行分析,绘制校正后的加速度、速度和位移时程曲线及加速度反应谱,为中国西部工程震害调查提供参考资料。     

基于汶川MS8.0地震强震动记录的山体地形效应分析

2008年汶川M_S8.0地震中, 固定和流动地形影响台阵记录到大量主余震记录, 本文通过对其均方根加速度、 相对持时、 频谱等要素进行分析, 讨论了山体地形效应的特征及其影响因素. 对于自贡西山公园地形台阵各测点的分析结果显示: 该台阵山脚基岩位置地震动的均方根加速度和相对持时明显低于山体周边土层场地和山体基岩测点; 随着高程的增加, 山体基岩测点的均方根加速度逐渐变大, 相对持时则变化不大, 傅里叶谱形状也大体一致, 在2.0—5.0 Hz频段内有所放大; 山体周边土层场地和山体地形对于相同地震动输入中不同频段内地震动能量的放大水平不同, 从而导致二者的地表地震动强度产生显著差异, 且前者对地震动持时的增加更加显著.      

2014年新疆于田MS7.3地震强地面运动模拟及震动图预测

基于地震动的时空衰减规律和传播特征,采用邻近地震监测台站地震动时程对1 km×1 km尺度的网格点进行近实时插值计算,同时结合场地效应对震区地震动参数进行修正,并以2014年2月12日新疆于田M_S7.3地震为例,计算震区格网内各点的地震时程,同时以8 s为时间间隔绘制出地震动峰值等值线图并将其连续播放,得到了于田M_S7.3地震峰值地震动(PGV,PGA)的空间分布.结果表明,于田县东部至民丰县北部地区受场地条件影响,震区震害在软弱地基土层及浅地下水位等因素作用下对震区地震动具有明显的放大效应,预测的地震动特征与现场宏观调查结果是一致的.在当前强震台网分布不均匀的情形下,本文方法能较好地描述震区地震动特征,较客观地反映灾区的强地面运动特征.      

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.

     

2016年阿克陶MS6.7地震震源复杂性与烈度

2016年11月25日在我国新疆克孜勒苏州阿克陶县发生M_S6.7地震（阿克陶M_S6.7地震）.我们收集国内外地震资料,对主震及4级以上余震进行了重新定位和震源机制反演,对434次余震进行了双差定位,对主震震源过程进行了反演确定和复杂性分析,并基于反演确定的有限动态源模型估计了此次地震的烈度分布.结果表明：这次地震发生在当地一个近乎东西向展布的小型盆地内,很可能由一条新断层或隐伏断层的活动所致.发震断层近乎直立,近东西向展布,总体上表现为右旋走滑.破裂首先向西扩展,紧接着向东,随后向东西两个方向同时扩展,然后西侧破裂首先停止,东侧破裂继续,最后破裂在东侧停止,整个过程持续~20 s,释放地震矩1.08×10¹⁹N·m,相当于M_W6.6.破裂过程最终形成两个位错高值区,分别位于初始破裂点的东西两侧,西侧高值区规模较小,东侧区规模较大.根据烈度估计,烈度椭圆长轴方向与主震破裂方向以及余震展布方向一致,最大烈度约为Ⅸ度,主要集中在震中以东很小的区域,Ⅷ度区呈纺锤形,分布于震中东西两侧,Ⅴ至Ⅶ度区呈椭圆形,总体上东侧烈度大于西侧.

     

2016年熊本MJ7.3地震的工程地震动参数模拟及分布特征分析

本文选取2016年4月16日日本熊本县M_J7.3 （M_W7.0）地震近场区域内K-net地震台网的47个强震台站所记录的加速度数据,运用经验格林函数法模拟分析此次地震主要的工程地震参数并给出了各工程参数的空间分布。通过对比分析得到结论如下:① 地震动时程的基本频谱的模拟结果较好,尤其是1—15 Hz的高频段内;② 在震源距小于50 km范围内,峰值加速度和阿里亚斯强度的观测值与模拟值拟合较好,二者在近场区域均以椭圆形向周围扩散衰减,且阿里亚斯强度的模拟值整体大于观测值;③ 卓越周期拟合整体较好,但在局部区域存在较大差异,模拟结果难以表征场地环境的复杂性。      

the faulting characteristics of 2008 wenchuan ms8.0 earthquake and its relation with strong ground motion

The 2008 M_S8 Wenchuan earthquake occurs on a high angle listric thrust fault. It is the first time that the near and far field strong ground motion was observed for such special type thrust earthquake. This paper jointly interprets the distribution of peak acceleration of ground motion data with seismogenic structure and slip propagating process to investigate how high angle listric thrust fault controls the pattern of strong ground motion. We found that the distribution of peak acceleration of strong ground motion during the Wenchuan earthquake has four distinctive features: 1)The peak acceleration of ground motion inside the Longmenshan fault zone is large, that is, nearly twice as strong as that outside the fault zone; 2)This earthquake produces significant vertical ground motion, prevailing against horizontal components in the near field; 3)The far field records show that the peak acceleration is generally higher and attenuates slower versus station-fault distance in the hanging wall. It is doubtful that the attenuation of horizontal components also has the hanging wall effect since no evidence yet proving that the unexpected high value at long distance need be omitted; 4)As to the attenuation in directions parallel to the source fault(Yingxiu-Beichuan Fault), the far field records also exhibit azimuthal heterogeneity that the peak acceleration of horizontal components decreases slower in the north-northeastern direction in which the co-seismic slip propagates than that in the backward way. However, the attenuation of vertical component displays very weak heterogeneity of this kind. Synthetically considered with shallow dislocation, high dip angle, and prevailing vertical deformation during co-seismic process of the Wenchuan earthquake, our near and far field ground motion records reflect the truth that the magnitude of ground motion is principally determined by slip type of earthquake and actual distance between the slipping source patches and stations. As a further interpretation, the uniqueness of high angle listric thrust results in that the ground motion effects of the Wenchuan earthquake are similar to that due to a common thrust earthquake in some components while differ in the others.     

2019年西藏墨脱MS6.3地震震源参数及其构造意义

北京时间2019年4月24日04:15,西藏自治区林芝市墨脱县发生了M_S6.3地震,该地震位于印度板块与欧亚板块俯冲碰撞的东北犄角地区,构造背景十分复杂.本研究基于我们在东喜马拉雅构造结地区架设的宽频带地震台站记录的近震波形数据,结合中国和国际地震台网的波形和到时资料,对该地震的震源位置、震源机制解和破裂过程进行了重新确定.结果显示,此次墨脱6.3级地震发生在（94.56±0.01°E,28.41±0.01°N）,震源深度为地表以下13.3±1.6（或海平面以下11.5±1.6）km.震源机制解走向/倾角/滑移角分别为202°/17°/20°,震源破裂较大的位置主要集中在初始破裂点NNE侧约5 km附近.结合其他地球物理和地质学资料,我们推测该地震位于主喜马拉雅逆冲断裂发生近90°突然偏转的大拐弯地区,桑构造结相对于其西侧南迦巴瓦构造结的西向俯冲和北向推挤是该地震发生的主要构造背景.