南美西海岸(智利)地震科学研究回顾及其对地震监测预报的启示

智利俯冲带是全球地震活动最为活跃的地区之一,2010年以来已经发生了3次8级强震。本文在调研了该地区地震地质、历史地震、运动学特征等方面研究成果的基础上,梳理了其中与地震预测预报有关的观测现象,总结了相关科学问题的研究进展和认识过程。结果显示:(1)智利俯冲带历史地震记录丰富,基于现代大地测量的断层震间闭锁研究深入,近年来多次8级地震均发生在历史地震破裂空段和滑动亏损较大的强闭锁区;(2) 2010年Maule M_W8.8地震和2014年Iquique M_W8.1地震震前均有不同程度的前兆变化,Maule M_W8.8地震前主要是"一类空区"和"二类空区"的嵌套;而Iquique M_W8.1地震前还伴有b值持续降低,前震活动频繁,GPS时间序列瞬态变化等一系列短临异常变化;(3)同震位错和震间闭锁的空间分布显示智利俯冲带断层摩擦性质复杂;(4)孕震物理力学机制复杂,不同学者不同方法之间还存在一些认识争议。     

西北太平洋地区的一些深震震源的研究

利用波形拟合方法和剪切破裂源模型，研究了发生于西北太平洋地区的mb5.5，h＞400 km的13个深震，并得到其震源参数:震源深度，地震断层面，滑错角，破裂扩展速度，破裂长度，破裂扩展方向角及地震矩．发现这些深震均可用剪切破裂源表示，且具有简单的震源时间函数，大多数深震的断层面走向与俯冲带走向一致，特别是在俯冲带深部，有使俯冲带倾角变小的趋势，利用分布点源模型可以使波形拟合结果更好，但由分布点源得不到与单侧剪切破裂源相一致的总体性的破裂传播方向．      

2020年阿拉斯加两次MW>7.5地震的应力触发关系研究

地震应力触发理论认为,相邻的大地震之间存在应力触发关系。2020年在阿拉斯加俯冲带发生了两次M_W>7.5地震,分别为7月22日M_W7.8地震和10月19日M_W7.6地震,为研究“双震型”大地震的触发作用提供了机会。利用近场的GPS同震位移和远场的地震波形资料,采用不同的断层参数,反演了M_W7.8地震的4个滑动破裂模型,并结合初始破裂模型,计算了在M_W7.6地震震中位置引起的库仑应力变化。研究结果显示,在5个模型中有4个计算出的应力变化都远远超过了触发阈值0.01 MPa,表明前一个地震对后一个地震有明显的触发作用。根据M_W7.6地震发震断层两侧的闭锁程度变化,以及该区域板块俯冲速率,估算M_W7.8地震使M_W7.6地震提前32年发生。     

南海海槽西部俯冲带日向滩地区俯冲九州—帕劳洋脊的成像

为了研究九州—帕劳洋脊(KPR)俯冲部分与同震破裂扩展、地震活动性和浅部甚低频地震的关系,对南海海槽西部俯冲带日向滩地区进行了三维地震层析成像。结合岸上和近海记录的主动源和被动源地震数据,成像了从该海槽轴附近到海岸地区的深部板块。我们的结果表明,俯冲的九州—帕劳洋脊为西北—东南向的低速带,向下扩展到约30km的深度。在这个深度,我们认为俯冲的九州—帕劳洋脊与板块分离,成为上覆大陆板块的底座。由于过去大地震的同震滑动地区没有延伸到俯冲的九州—帕劳洋脊,我们认为九州—帕劳洋脊可能阻碍了破裂的扩展。俯冲的九州—帕劳洋脊的内部在很宽的深度上分布有活跃的板内地震活动。浅部甚低频地震在俯冲的九州—帕劳洋脊上部连续发生,而在俯冲的九州—帕劳洋脊的东北部却是间歇地出现。因此,俯冲的九州—帕劳洋脊看来是这个地区同震破裂扩展和地震现象的一个重要因素。     

南海海槽西部俯冲带日向滩地区俯冲九州-帕劳洋脊的成像

为了研究九州-帕劳洋脊（KPR）俯冲部分与同震破裂扩展、地震活动性和浅部甚低频地震的关系,对南海海槽西部俯冲带日向滩地区进行了三维地震层析成像。结合岸上和近海记录的主动源和被动源地震数据,成像了从该海槽轴附近到海岸地区的深部板块。我们的结果表明,俯冲的九州-帕劳洋脊为西北-东南向的低速带,向下扩展到约30km的深度。在这个深度,我们认为俯冲的九州-帕劳洋脊与板块分离,成为上覆大陆板块的底座。由于过去大地震的同震滑动地区没有延伸到俯冲的九州-帕劳洋脊,我们认为九州-帕劳洋脊可能阻碍了破裂的扩展。俯冲的九州-帕劳洋脊的内部在很宽的深度上分布有活跃的板内地震活动。浅部甚低频地震在俯冲的九州-帕劳洋脊上部连续发生,而在俯冲的九州-帕劳洋脊的东北部却是间歇地出现。因此,俯冲的九州-帕劳洋脊看来是这个地区同震破裂扩展和地震现象的一个重要因素。     

2011年日本MW9.0地震相关研究综述

2011年3月11日, 日本海沟发生的9级地震造成重大人员伤亡, 受到社会普遍关注, 本文基于此次日本9级地震相关研究结果, 尝试从不同侧面分析此次地震的观测、 现象和认识, 主要包括如下几点: ① 此次地震发生在太平洋板块西北边界上日本海沟俯冲带上, 同震破裂可能存在深浅两个位错集中区, 较深的位错集中区位错量相对较小, 但历史上7级地震多发; 而较浅的位错集中区位错较大, 但历史上强震活动相对较弱; ② 基于GPS观测资料为约束的相关断层运动研究结果表明, 日本海沟断层运动背景以大范围稳定闭锁为主(闭锁区空间尺度与同震破裂尺度相当), 自2003年日本北海道8级地震后日本海沟地区断层运动开始出现扰动, 2008年以后有几次7级左右地震震后余滑分布明显比主震位错量要大, 之后分别于2008年和2011年观测到显著慢滑移事件, 最后分别于2011年3月9日和3月11日发生7级前震和9级主震, 震前日本海沟俯冲带断层运动变化过程比较清楚; ③ 可能是由于监测的原因, 传统上的前兆观测并未出现显著异常, 其震前异常主要为: 部分地震活动参数表明强震震源区震前应力状态相对较高、 区域地表运动速率的短期异常等; ④ 对于震源区物理性质的分析引起了更多的科学问题, 例如, 震源区介质物性是否与周边存在显著差异、 断层摩擦性质是否决定了发震能力和破裂过程、 震前断层运动是否存在预滑、 震前深部流体是否影响到震源区断层运动等。 他山之石可以攻玉, 希望本文对地震预测预报基础研究工作能起到抛砖引玉的作用。     

重力卫星在地震循环过程中的应用

正本文回顾了重力卫星在地震研究中的作用,并对未来下一代重力卫星资料在地震孕育、发生方面的应用研究做出展望。一般而言,地震循环分为震间、震前、同震和震后等物理过程。重力卫星GRACE能够检测到全球俯冲带特大地震(如2006年苏门答腊M_W9.3、2008年智利M_W8.8和2011年日本东北M_W9.0)的同震破裂和震后地幔黏弹性松弛引起的大尺度地球质量迁移。对于一次M9地震,经过350 km空间平滑后,同震重力最大减小超过10μgal,且能够被位错理论     

日本俯冲带地震发生过程的数值模拟研究

了解地震发生的动力学机制是研究地震发震原因的关键,而数值模拟的方法是高速、有效的手段.2011年3月11日日本东北部宫城县发生9.0级大地震,文中以该次大地震所在的日本俯冲带为研究对象,通过使用黏弹性有限元数值模拟,并引用接触对,建立了研究区二维数值模型,模拟俯冲带与上覆板片之间的滑动、黏滞到再滑动的过程,亦即断层失稳发生地震的过程.模拟结果显示,随着太平洋板块不断俯冲,在俯冲带上自发出现了断层闭锁、解锁到再闭锁的黏滑过程,且这种过程呈现一定的准周期性,大事件主要集中分布在20~30 km的深度范围内.根据俯冲带可能在俯冲过程中角度的变化,建立了不同的模型,进行模拟对比研究,结果表明,俯冲带的几何形态,以及俯冲角度变化所在的不同深度,对模拟的结果有不同的影响.     

快速演变的三板块边界上的一次大地震破裂

2007年4月1日,一次大海啸地震(MW8.1)使得所罗门群岛俯冲带在一个三联点处破裂。在这个三联点上,澳大利亚板块、所罗门海-伍德拉克盆地板块在不同滑动方向上同时向太平洋板块俯冲。大地震过程中,相关的滑动方向突变使得太平洋板块上部收敛滞弹性变形,这就产生了Simbo俯冲断层之上弧前的局部隆起,潜在地放大了局地海啸振幅。地震周期过程中的弹性形变似乎主要通过上冲的太平洋弧前来调节。这次地震显示了极其年轻的俯冲大洋岩石圈的孕震潜力和横贯坚实地质边界的破裂能力,也显示了引起隆起和海啸的复杂同震滑动的后果。     

考虑俯冲带潜在震源区的地震危险性算法研究及在中国海域的应用

本文研究了俯冲带潜在震源区离散化方法及考虑俯冲带高震级地震震源破裂面和震源深度的场点地震动计算方法,推导了俯冲带潜在震源区地震危险性计算公式,并使用中国海域及邻区地震危险性模型进行地震危险性试算.结果表明,本文建立的考虑俯冲带潜在震源区的地震危险性算法能够实现场点地震危险性计算时对俯冲带高震级地震震源破裂面和震源深度的...     

关于1937年菏泽7级地震成因的探讨

本文以三维空间角度，从菏泽地震的地震构造环境、构造应力场、震源闭锁形式和地震玻裂机制等方面探讨了菏泽地震的成因。提出了断裂空间交汇闭锁模式和共轭破裂发震机制，分析了菏泽地震发生在聊考断裂的东侧、濮阳——开封上地幔隆起东翼的原因。     

我国东北地区地震时空演变特征及其动力学研究

本文分析了我国东北地区中强地震空间分布特征和地震构造及震源机制特点,探讨了日本海俯冲带大地震迁移方向对中国东北地区中强地震空间分布的影响。结果表明:东北地区中强地震发震构造以NW向为主,Ms≥5 0的地震NW向发震构造约占67%,Ms≥5 8的地震NW向发震构造约占91%;日本海俯冲带大地震迁移方向对中国东北地区浅震的空间分布产生重要影响,当迁移方向与郯庐断裂带夹角较大时(α≥70°),地震主要发生在松辽盆地及其周边;当迁移方向与郯庐断裂带夹角较小时(α<70°),地震主要发生在郯庐断裂带附近。     

中国东北地区地震活动特征及其与日本海板块俯冲的关系

分析中国东北地区深震 (mb≥ 6 .0 )及浅震 (MS≥ 5 .0 )的成组性活动特征 ,研究了深震“强震组”与浅震“强震组”的时、空相关性。着重探讨了西太平洋板块与欧亚板块碰撞带的地震分布特征及其与西太平洋俯冲带形态的关系 ,并着重分析了西太平洋板块对欧亚板块地震活动的影响。结果表明 :西太平洋板块俯冲倾角小的地区 ,板块碰撞带地震活动强烈 ,板块俯冲对欧亚大陆的影响也较强 ,俯冲带处于较强的挤压应力状态 ;西太平洋板块俯冲倾角大的地区 ,板块碰撞带地震活动较弱 ,板块俯冲对欧亚大陆的影响也较弱 ,深部俯冲带引张应力增强。分析认为 ,未来 10年中国东北地区将进入浅震“强震组”活动时段 ,期间可能发生MS≥ 5 .0地震 6次左右 ,应加强东北地区的地震监测预报工作     

马尼拉俯冲带缺失中深源地震成因初探

马尼拉俯冲带是整个南海地震活动多发区,地震成因与南海的形成和构造演化关系密切.对马尼拉俯冲带地震数据和层析成像结果进行了深入分析.结果表明:马尼拉俯冲带的地震活动主要为密集的浅源地震,缺失中深源地震.进一步分析揭示:①脱水和榴辉岩的形成在南海洋壳到达软流圈前就基本停止.马尼拉俯冲带南部在较浅的深度就转变为塑性变形,并停...     

地震活动性层次结构分析及危险区预测方法

对地震活动性进行层次结构分析可划分出不同的地震区带,中国大陆的地震活动可分为9个地震区带,分析各个区带的地震活动性可作出某一活跃期强震发生主体地区的判别,对某一个地震区带的地震活动进行层次结构分析可作出地震危险区预测。用震源面投影图代替点投影的震中分布图可更合理地解释一个构造带上强震的发生过程,更清楚地勾画出未来强震的孕震范围。对强震破裂区闭锁段、背景空区、孕震空区的关系用实测震例进行了解释。     

2018年12月1日美国阿拉斯加MW7.0地震 震源参数及破裂过程

文中对2018年12月1日发生在美国阿拉斯加州的MW7. 0地震开展了震源参数以及破裂过程的反演研究,并综合研究结果探讨了此次地震发生的动力学背景。震源机制反演结果表明,此次地震为拉张型正断地震,矩心相对于初始震中位置向NE偏移约10km。破裂过程反演的结果显示此次地震的滑动量分布比较集中,主要发生在长30km、宽20km的区域内,最大滑移量达3. 6m。此外,破裂并非简单地以震源为中心对称分布。此次地震的破裂方向和余震分布均呈NE向延伸的趋势,发震断层的西南段则出现地震空区,由此可初步判断该地震是一次发生在太平洋板块与北美板块俯冲碰撞带后缘的弧后拉张环境中的典型正断型地震事件。由于太平洋俯冲板块在向N俯冲的过程中受高温高压作用影响,造成太平洋板片的俯冲角度变陡、向后弯曲变形,由此在碰撞带的后缘形成拉张环境,造成此次阿拉斯加MW7. 0地震的发生。     

2015年尼泊尔Gorkha M_W7.9地震与Kodari M_W7.3地震InSAR数据反演及其应力触发分析

根据喜马拉雅断裂系的构造形态,采用缓倾角反铲型断层模型模拟MHT上地震破裂部分的坡坪式发震构造。利用Alos-2及Sentinel-1获取的InSAR数据,反演获得了2015年尼泊尔Gorkha地震及其最大余震Kodari地震的同震滑动分布模型。与单独利用Alos-2或Sentinel-1 InSAR数据的反演结果相比,利用Alos-2和Sentinel-1 InSAR数据联合反演能够提供Gorkha地震破裂的更多细节信息,尤其对深部信息的约束更加明显。联合反演得到的破裂深度最大可达24km,穿过了该区域的闭锁线,到达了闭锁和蠕滑的转换区域。反演的断层模型倾角在3°~10°之间,最大滑动量出现在地下17km处,约4.5m。Gorkha地震和Kodari地震发震性质相似,都是发生在MHT断层上的低角度逆冲型地震,其中Gorkha地震略带右旋分量。反演结果还显示,Gorkha地震与Kodari地震的破裂滑动在空间上存在互补性,Kodari地震就发生在Gorkha地震的破裂空区内。通过计算Gorkha地震对Kodari地震发震断层的库仑破裂应力加载,发现Kodari地震震中恰位于库伦破裂应力正负交界区域,库仑破裂应力加载达0.4MPa,表明Kodari地震可能受到了Gorkha地震的触发。     

卡斯凯迪亚孕震区板块界面成像:近海接收函数的新约束

正0引言在卡斯凯迪亚俯冲带,胡安·德富卡(JdF)板块向北美板块下方俯冲,有证据表明此处发生过震级约为9.0的强逆冲型古地震(Nelson et al,1995;Goldfinger et al,2003)。然而,事实上并没有用仪器记录到逆冲带地震,因此我们只能间接地推测发震带的位置和特性。有研究提出温度是控制地震发生深度的因素,闭锁区从海沟或150℃等温线沿倾向延伸至350℃等温线,其过渡     

断裂的空间闭锁与地震

本文从三维空间的角度,提出了断裂空间闭锁的概念,给出了六种断裂空间闭锁的力学模型;分析了断裂空间闭锁的条件和原因,提出了纵向构造应力场的概念,并对构造应力场作了详细分类;利用断裂空间闭锁模式,讨论了地震成带性和成层性、宏观震中与微观震中、地表破裂与震源破裂、多重破裂地震和多破裂地震序列等问题;最后指出了研究断裂空间闭锁的途径和方法。     

2011年东日本大地震:位移延伸至海沟轴

2011年3月11日日本地震(Mw9.0)后发生的大海啸被认为是由延伸至日本海沟处一条俯冲带浅部的断层破裂所致.这是不同的地震和大地测量反演程序所揭示的结果[1-2];然而,精确的同震位移逆倾斜向上极限值仍然没有被明确界定.在此,我们介绍了地震前和地震后穿越破裂带内的海沟重复进行的多波束水深测量结果,以估算其逆倾斜向上极限值,并量化海底位移.