2022门源MS6.9地震地表破裂带震害特征调查

2022年1月8日,青海省海北藏族自治州门源县发生M_S6.9地震,震中位于青藏高原东北缘地区祁连—海原断裂带的冷龙岭断裂和托勒山断裂构造转换区域(37.77°N,101.26°E)。震后野外现场考察结果表明,此次地震形成的同震地表破裂带总长度约为26 km,整体走向NWW向,破裂性质以左旋走滑局部逆冲为主。断层错动造成的破坏形式以雁列式组合的张裂隙、张剪裂隙、挤压鼓包、断层陡坎等为主。其中,道河至硫磺沟段地表破裂最为强烈,规模大且连续性好,造成的震害最为显著,地表破裂规模向东、西两端逐渐衰减。破裂带穿过区域内多条河流,造成显著的冰面破裂变形,并沿河岸形成一系列的边坡崩塌、滚石等地质灾害。综合破裂带及震害规模分析,宏观震中位于道河至硫磺沟地区。     

结合野外考察的2022年门源MS6.9地震地表破裂带的高分七号影像特征

2022年1月8日,青海省门源县发生了M_S6.9地震。为及时全面了解地震同震地表破裂带的空间分布并准确判定发震构造,文中通过对震后高分七号遥感影像进行解译判读,综合野外考察核实,获得了门源M_S6.9地震同震地表破裂带的展布情况,并识别出多种典型的同震破裂地貌,总结了多种同震地貌的影像特征。结果表明,此次地震产生了2条主要的地表破裂带,呈左阶斜列展布。北支主破裂带分布于冷龙岭断裂西段,长约22km,走向100°N～120°E;南支次级破裂带分布在托莱山断裂东段的局部段上,长约4km,走向为N90°E, 2条破裂带总长约26km;沿破裂带形成了一系列典型左旋走滑同震地貌,如张裂隙、张剪裂隙、挤压脊、挤压鼓包、左旋纹沟、左旋断错路基等;在此基础上,文中还对冷龙岭地区典型左旋地貌的累积位错进行了测量,并与前人的测量结果作对比研究,得到了较为准确的测量结果。文中基于高分影像对断裂沿线典型的断错地貌开展研究,不仅可为高分七号卫星数据的地质应用积累实例,所得结果也可为未来构造地貌研究提供强有力的数据支撑。     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震地表破裂带特征与发震机制

2022年1月8日01时45分, 在青海省海北州门源县(N37.77°, E101.26°)发生了M_S6.9地震, 震源深度约10km.震后现场考察确认, 本次地震震中位于祁连—海原断裂带中段的冷龙岭断裂与托勒山断裂之间的构造转换部位, 上述断裂均为全新世活动的左旋走滑断裂.地震形成了两条地表破裂带, 总长度约31km.其中, 北侧主破裂带主要沿冷龙岭断裂西段分布, 东起硫磺沟脑, 向西穿过道沟, 至下大圈沟止, 长度约22km, 野外测量并经无人机高分辨率影像校核后, 最大水平位错量约2.6±0.3m, 并向两端逐渐衰减, 宏观震中位于硫磺沟大拐弯至道沟以东一带.南西侧的次级破裂带分布在托勒山断裂东段上, 东自大圈窝, 断续向西过羊肠子沟, 至大西沟止, 长度约9km, 最大水平位错量约1.0±0.1m, 二者之间呈左阶斜列, 最小阶距约1.0km.本次地震地表破裂习性以左旋走滑为主略具逆冲分量, 各次级破裂呈左旋左阶拉张或左旋右阶挤压的雁列式组合, 形成了典型的走滑断错地貌, 如左旋断错纹沟、河床、牧区铁丝网围栏、道路路基、车辙、便道和动物脚印等, 同时还形成了典型的挤压脊或鼓包、张性裂隙和断层陡坎等, 其走滑破裂样式典型而丰富.综合本次地震地表破裂展布和余震活动所反映的深部构造特征表明, 其发震构造应以冷龙岭断裂西段为主, 托勒山断裂东段参与, 在其构造转换部位形成不连续的Y字型分叉的地震地表破裂图像.这次地震是继1986年门源M_S6.4和2016年门源M_S6.4地震沿冷龙岭北侧次级断裂活动之后, 发生在冷龙岭主干活动断裂带上的一次强烈地震, 未来应重点关注祁连—海原断裂带尤其是西段的大震活动.

     

2022年门源MS6.9地震震区三维速度与发震机制研究

2022年1月8日,青海省门源县发生M_S6.9地震。使用青海、甘肃等区域数字台网所观测到的2009年1月1日—2022年2月8日间青海门源及周边地区(36°～39°N,101°～104°E)14 869次地震事件的地震观测资料,基于双差成像(TomoDD)方法进行重定位分析,结果表明：门源及周边地区地震震源深度较浅,主要集中在5～15 km深度范围,其中10 km附近分布最多。推断该深度区域为门源及周边地区的主要孕震区。基于地震重定位结果和主震区三维速度结构分别对2016年门源M_S6.4地震和此次地震序列的发震机理进行分析对比,发现两次地震都位于高速异常体边缘,速度结构与断裂、地震序列吻合较好。2022年门源地震位于高速体的西端末梢位置,是该高速体受青藏高原东北缘顺时针应力作用导致的滑动产生的走滑型地震。     

2022年青海门源MS6.9地震地表破裂特征分类及震害分析

为了深入分析2022年1月8日青海门源M_S6.9地震引发的不同类型地表破裂特征及震害现象,本文依据沿此次地震地表破裂带进行的野外实地考察和无人机航拍解译,将破裂带沿线的典型同震地表破裂特征归纳为:(1)多种典型几何细结构,包括雁列状次级破裂、左旋左阶拉张区、左旋右阶挤压区以及树枝状、网状破裂等;(2)多种地貌标志物水平位错,包括牧区围栏、车辙印、动物脚印和冲沟冰面的左旋断错等;(3)多种类型垂直破裂,如逆冲型地震陡坎和正断型地震陡坎;(4)多种类型挤压破裂,如挤压脊和挤压鼓包;(5)不同类型张性裂缝带,如纯张性裂缝带和张剪性裂缝带.将地震引发的地质及工程震害现象归纳为:(1)跨地震断裂带的边坡垮塌失稳;(2)跨地震断裂带的公路、桥梁和隧道损坏;(3)地震断裂带附近区域的冰面鼓包、公路裂隙等形变现象.此外,对上述现象的展布特征和成因机制进行了分析讨论,并强调了加强跨活动断裂带时工程抗断及近断层强地面运动的抗震设防的重要性.     

2022年门源MS6.9和2016年门源MS6.4地震序列比较分析

2022年1月8日青海省海北州门源县发生M_S6.9地震,震中距离2016年1月21日门源M_S6.4地震震中约33km,两次门源地震均发生在冷龙岭断裂附近,但在震源机制、主发震断层破裂过程及地震序列余震活动等方面显著不同。针对两次门源地震序列的比较分析,对研究冷龙岭断裂及其附近区域强震序列和余震衰减特征等具有重要研究意义。通过对比分析2022年门源M_S6.9地震和2016年门源M_S6.4地震余震的时空演化特征,发现二者在震源过程和断层破裂尺度上存在明显差异,前者发震断层破裂充分,震后能量释放充分,余震丰富且震级偏高;而后者发震断层未破裂至地表,余震震级水平偏低。综合分析两次门源地震序列表现出来的差异性,认为其可能与地震发震断层的破裂过程密切相关,且同时受到区域构造环境的影响。     

玉树MS7.1 级地震地表破裂与历史大地震

野外地质调查发现金沙江断裂带北段麦宿断裂附近发育长约50 km的地震地表破裂带,其最大垂直位移为2 m。基于该地震地表破裂带周围架设的密集地震台阵于2020 年 12 月至 2022 年 7 月期间记录到的连续波形数据,采用双差定位方法对（31.55°N—31.85°N,98.31°E—98.98°E） 区域内的578个地震事件进行定位,并利用基于P波初动的HASH方法对定位得到的地震事件进行震源机制解反演,获得了37组震源机制解,最后使用基于震源机制解的阻尼区域应力场反演方法对研究区域的应力环境进行了分析。精定位结果显示：研究区内沿地震地表破裂带分布着一条长约40 km的WNW−ESE向地震密集条带,震源密集分布在3—10 km深度范围内,深度剖面向北陡倾;同时还存在一条长约30 km的NNW−SSE向地震密集条带,震源密集分布在3—11 km深度范围内,深度剖面向西陡倾。震源机制解结果显示,研究区内地震的震源机制解以走滑型为主,占所获震源机制解的51.4%,同时也存在少量逆断型和正断型。震源机制解P轴的优势方位为近 NW−SE 向,与最大主压应力 σ₁ 方向 323°相近。P 轴、T 轴、最大主压应力σ₁ 以及最小主压应力σ₃ 的倾角总体上较小,表明研究区内应力处于近 NW−SE 向的水平挤压状态;应力结构为走滑型,与地震定位和震源机制解结果相同;应力形因子R＝0.57,表明最大主压应力σ₁、中间主压应力 σ₂和最小主压应力σ₃的本征值基本呈等差数列排列,其中σ₁和σ₃均为确定值。WNW−ESE向的地震密集条带具右旋走滑兼有正断和逆断分量,NNW−SSE向的地震密集条带具左旋走滑特征,表现为共轭断层特征。综合认为研究区曾发生过一次M＞7.0 地震,近NW−SE向水平挤压的应力状态与北部NW−SE向甘孜—玉树—鲜水河断裂带强烈左旋走滑有关。

     

2022年青海门源MS6.9地震地表破裂带宽度调查与启示

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层“避让带”和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层“避让带”提供了有利条件.2022年门源M_S6.9地震在青藏高原东北缘冷龙岭与托莱山断裂阶区部位产生了显著的左旋走滑型地表破裂带.基于震后获取的高精度无人机正射影像和数字高程模型,文中在门源地震地表破裂带全段精细解译的基础上,沿走向间隔100 m测量了251个宽度数据,R1破裂带最大宽度为209.78±14 m,平均宽度为42 m, R2破裂带最大宽度为115.31±15.72 m,平均宽度为26.14 m.宽度沿走向具有差异性,这主要受控于同震变形强度、破裂带几何结构以及地表第四系松散层发育状况;具体表现为同震位移量大、阶区等复杂几何结构以及穿过第四系松散层区段的破裂带比同震位移量小、平直段以及基岩区段的破裂带要宽.通过对去除离散值后的破裂带宽度数据统计分析,计算出95.4%和68.2%置信区间的有效宽度分别是70或50 m.在工程抗震设防中,若...     

青海门源MS6.9地震震前OLR异常与InSAR同震形变关联性分析

对比分析利用涡度距平法提出的2022年1月8日青海门源 M_S6.9 地震震前射出长波辐射(OLR)短期异常分布和震后InSAR技术提取的门源地震同震形变空间分布,结果显示,震前红外辐射增强区与InSAR同震破裂形变区的空间位置基本吻合,扩展形式基本相似(同震破裂形变区分布在红外辐射异常区内部)。在震前的全国范围OLR空间分布上,仅青海德令哈—西宁—甘肃武威一带出现了呈“哑铃”状近WE向展布的OLR热辐射增强区,空间可辨识度高,OLR异常时空演化过程遵循了岩石应力加载破裂过程中的热异常规律,显示热异常变化与应力变化存在关联; InSAR技术提取的同震形变同样位于肃南—祁连断裂(俄堡段)、托莱山断裂和冷龙岭断裂的交汇区。InSAR同震形变结果揭示了地表形变以水平方向为主,断层运动具有典型的走滑变形特征。InSAR同震形变结果为红外遥感反映地震形变提供可检验的地质实体监测证据,验证了门源地震前辐射增强异常是地震构造地应力强度变化的遥感物理参量反映。     

利用大地电磁技术揭示2016年1月21日青海门源MS6.4地震隐伏地震构造和孕震环境

2016年1月21日01时13分在青海省海北州门源县发生了M_S6.4地震,震中位置位于青藏高原东北缘地区祁连造山带内的祁连—海原断裂带冷龙岭断裂部分附近,震源深度约11.4 km,震源机制解显示该次地震为一次纯逆冲型地震.我们于2015年7—8月期间完成了跨过祁连造山带紧邻穿过2016年1月21日青海门源M_S6.4地震震中区的大地电磁探测剖面（DKLB-M）和古浪地震大地电磁加密测量剖面（HYFP）.本文对所采集到的数据进行了先进的数据处理和反演工作,获得了二维电性结构图.结合青藏高原东北缘地区最新获得的相对于欧亚板块2009—2015年GPS速度场分布特征,1月21日门源M_S6.4地震主震与余震分布特征以及其他地质与地球物理资料等,探讨了门源M_S6.4地震的发震断裂,断裂带空间展布、延伸位置,分析了门源M_S6.4地震孕震环境与地震动力学背景等以及祁连山地区深部构造特征等相关问题.所获结论如下：2016年门源M_S6.4地震震源区下存在较宽的SW向低阻体,推测冷龙岭断裂下方可能形成了明显的力学强度软弱区,这种力学强度软弱区的存在反映了介质的力学性质并促进了地震蠕动、滑移和发生;冷龙岭北侧断裂可能对门源M_S6.4地震主震和余震的发生起控制作用,而该断裂为冷龙岭断裂在青藏高原北东向拓展过程中产生的伴生断裂,表现出逆冲特征;现今水准场、重力场、GPS速度场分布特征以及大地电磁探测结果均表明祁连—海原断裂带冷龙岭断裂部分为青藏高原东北缘地区最为明显的一条边界断裂,受控于青藏高原北东向拓展和阿拉善地块的阻挡作用,冷龙岭断裂附近目前正处于青藏高原北东向拓展作用最强烈、构造转化最剧烈的地区,这种动力学环境可能是门源M_S6.4地震发生的最主要原因,与1927年古浪M_S8.0地震和1954年民勤M_S7.0地震相似,2016年门源M_S6.4地震的发生同样是青藏高原北东向拓展过程中的一次地震事件.     

门源6.9级地震前地应变加卸载响应比异常分析

基于2022年1月8日门源6.9级地震各项测震学指标分析发现,此次地震前后加卸载响应比呈现明显异常现象,具有短期异常趋势变化。采用类比归纳方法分析青藏高原东北部地区祁连山构造带冷龙岭断裂带6级以上地震的异常特征,认为其加卸载响应比(LURR)通常在1左右浮动,在显著地震发生前2个月逐渐上升至峰值,但强震并不发生在峰值点,而是在降低回落到1左右滞后一段时间(通常是10天,甚至需要更长时间)发生地震,且震级越大,滞后时间相对越长。该区域强余震具有类似特征。加卸载响应比的这种特征可以对震中周边区域及构造带特征相似区域的地震预测及震后趋势判断提供参考价值。     

RESEARCH OF SEISMOGENIC STRUCTURE OF THE MENYUAN MS6.4 EARTHQUAKE ON JANUARY 21, 2016 IN LENGLONGLING AREA OF NE TIBETAN PLATEAU

On January 21 2016, an earthquake of M_S6.4 hit the Lenglongling fault zone(LLLFZ)in the NE Tibetan plateau, which has a contrary focal mechanism solution to the Ms 6.4 earthquake occurring in 1986. Fault behaviors of both earthquakes in 1986 and 2016 are also quite different from the left-lateral strike-slip pattern of the Lenglongling fault zone. In order to find out the seismogenic structure of both earthquakes and figure out relationships among the two earthquakes and the LLLFZ, InSAR co-seismic deformation map is constructed by Sentinel -1A data. Moreover, the geological map, remote sensing images, relocation of aftershocks and GPS data are also combined in the research. The InSAR results indicate that the co-seismic deformation fields are distributed on both sides of the branch fault(F₂)on the northwest of the Lenglongling main fault(F₁), where the Earth's surface uplifts like a tent during the 2016 earthquake. The 2016 and 1986 earthquakes occurred on the eastern and western bending segments of the F₂ respectively, where the two parts of the F₂ bend gradually and finally join with the F₁. The intersections between the F₁ and F₂ compose the right-order and left-order alignments in the planar geometry, which lead to the restraining bend and releasing bend because of the left-lateral strike-slip movement, respectively. Therefore, the thrust and normal faults are formed in the two bending positions. In consequence, the focal mechanism solutions of the 2016 and 1986 earthquakes mainly present the compression and tensional behaviors, respectively, both of which also behave as slight strike-slip motion. All results indicate that seismic activity and tectonic deformation of the LLLFZ play important parts in the Qilian-Haiyuan tectonic zone, as well as in the NE Tibetan plateau. The complicated tectonic deformation of NE Tibetan plateau results from the collisions from three different directions between the north Eurasian plate, the east Pacific plate and the southwest Indian plate. The intensive tectonic movement leads to a series of left-lateral strike-slip faults in this region and the tectonic deformation direction rotates clockwise gradually to the east along the Qilian-Haiyuan tectonic zone. The Menyuan earthquake makes it very important to reevaluate the earthquake risk of this region.     

2022年青海门源MS6.9地震后冷龙岭断裂未来强震的水平位错量评估

2022年1月8日青海门源发生Ｍ_S6.9地震,该地震造成冷龙岭断裂西端错断了兰新铁路大梁隧道,导致铁路长期停运,经济损失巨大。制定隧道修复方案时,需对冷龙岭断裂未来强震的水平位错量进行评估。结合近年来冷龙岭断裂的最新研究进展,同时采用确定性方法和概率断层位错危险性分析方法评估冷龙岭断裂未来强震的水平位错量。考虑不确定因素影响,同时采用3名研究者提供的震级与最大位错量经验关系式进行估算。结果表明,不同经验关系式会对评估结果产生显著影响,其中根据确定性方法得到的冷龙岭断裂未来强震的水平位错量为2.32～4.36 m,均值为3.57 m。概率断层位错危险性分析结果随着超越概率的降低而增大,50年超越概率2%、100年超越概率2%和100年超越概率1%的结果均值分别为1.82 m、3.17 m、4.61 m。相较于确定性方法,概率断层位错危险性分析可提供不同超越概率水平下的位错参数,以供不同抗震设防要求的建筑采用。此外,对于地震活动性强的断裂,可采用低超越概率下的概率断层位错危险性分析结果,该结果可能会大于确定性方法评估结果。