芦山MS7.0地震前水平位移和同震水平位移研究

本文利用“中国地壳运动观测网络（二期）”多个GPS连续观测站观测数据处理结果,将2013年4月20日四川芦山MS7.0地震区域参考框架同震水平位移与全球参考框架同震水平位移进行比较,结果表明两组框架解一致,说明两种参考框架均可当作位错参考框架,也即全球参考框架同震水平位移也可视为区域参考框架同震水平位移．区域参考框架下GPS连续观测站地震前的水平位移和同震水平位移结果表明,震前数年,SCTQ站西侧的GPS站构造运动十分显著,而该站水平位移却很小,即出现反常的闭锁．但该站的同震水平位移使其弹性回跳至正常构造水平位移水平,因此SCTQ站震前的位移闭锁是水平位移空间分布中的异常,是芦山MS7.0地震的前兆．水平位移时空变化表明,该站震前和震时位移完全符合里德的弹性回跳理论．区域参考框架中位移时间系列和同震水平位移的综合研究有助于对芦山地震地壳运动前兆的认识和解释．尽管本文未能直接采用其它GPS连续观测站的资料,但结合本文和其它研究结果可以证实,震中附近其它站地震前后的变化与SCTQ站类似．基于芦山地震前水平位移和同震水平位移及其与前兆关系的研究,本文进一步讨论了GPS监测网的布设、 数据处理和分析等问题．      

芦山M_S7.0地震与Northridge M_W 6.7地震地表变形场对比研究

2013年四川芦山"4·20"M_S7.0地震和1994年美国Northridge M_W6.7地震的近场同震位移均表现出破裂未达地表的特征,利用1999~2007年GPS资料对比分析了2次地震的震前变形特征与同震位移的关联性。结果显示,芦山震源区存在较为显著的挤压应变积累(挤压应变率方位角约为284°),沿芦山地震破裂节面剪切变形不明显;芦山地震的同震位移场表现为逆冲兼少量左旋特征,反映了整个孕震周期的应变积累特性,可能表明震前10余年的观测并不能代表整个孕震周期特征。Northridge地震前,地表变形表现为右旋-挤压特征,同震以逆冲破裂为主,近场表现出类似"圆屋顶形"的东西两侧水平运动和垂直向上运动,GPS观测到的震前变形与同震释放的变形存在一定程度的不一致性。相同震中距测点结果表明:Northridge地震的同震地表位移幅度明显大于芦山地震,前者震前挤压应变积累速度显著大于1999~2007年芦山地震震源区的应变积累背景。     

2014年新疆于田MS7.3地震同震位移及位错反演研究

利用于田震中300 km范围内的1个GPS连续站和12个GPS流动站数据,解算得到了2014年新疆于田M_S7.3地震地表同震位移,并反演了发震断层滑动分布,探讨此次地震对周边断裂的影响.地表同震位移结果显示,GPS观测到的同震位移范围在平行发震断裂带的北东-南西向约210 km,垂直发震断裂带的北西-南东方向约为120 km,同震位移量大于10 mm的测站位于震中距约120 km以内;同震位移特征整体表现为北东-南西方向的左旋走滑和北西-南东方向的拉张特征,其中在北东-南西方向,I069测站位移最大,约为32.1 mm,在北西-南东方向,XJYT测站位移最大,约为28.1 mm;位错反演结果表明,最大滑动位于北纬36.05°,东经82.60°,位于深部约16.6 km,最大错动量为2.75 m,反演震级为M_W7.0,同震错动呈椭圆形分布,以左旋走滑为主并具有正倾滑分量,两者最大比值约为2.5：1,同震错动延伸至地表,并向北东方向延伸,总破裂长度约50 km,地表最大错动约1.0 m;同震水平位移场模拟结果显示贡嘎错断裂、康西瓦断裂和普鲁断裂等不同位置主应变特征具有差异性,这种差异特征是否影响断裂带以及周围区域的应力构造特征,值得关注.     

GPS测定的四川九寨沟MW6.6地震同震形变

2017年8月8日四川阿坝州九寨沟发生M_W6.6地震,震源机制解显示该地震为左旋走滑型地震。对震中周围的GPS连续站观测资料进行处理,获得高频GPS动态形变和静态同震水平位移。震中100km范围内四川松潘和甘肃武都站观测到1 Hz动态形变。距离震中约69km的松潘站观测的同震水平位移为7.4mm。根据少量的GPS静态同震位移反演的同震破裂模型显示本次地震的最大滑动量为376mm,地震矩为7.25×1018 N·m,等效矩震级为M_W6.6。正演计算的同震三维形变场显示本次地震的最大水平位移可达4~5cm,垂直位移呈四象限分布,最大可达1.5cm,区域内10个流动GPS站可观测到同震形变。     

GPS测定的2020年阿拉斯加MW7.8地震震时地表动态变形及永久同震形变场

以UNAVCO公布的阿拉斯加地区GPS 1 Hz和30 s采样观测数据为基础,采用双差定位方法分别对两种采样率的数据进行处理分析,获得2020年7月22日阿拉斯加M_W7.8地震震时地表动态变形及同震三维形变场。结果显示,震中270 km范围内高频GPS震时波形明显,最大振幅达600 mm。根据各个GPS站的动态形变波形振幅及响应时间认为,其振幅和响应时间受地震的破裂传播方向和场地效应影响较大。静态同震位移矢量指向震中,同震位移大小基本符合随震中距离增大而减小的特征,除站点AC13外,其中距离震中最近站点的最大水平位移达26.7 cm。GPS测定的同震形变表明,2020年阿拉斯加地震是发生在阿拉斯加阿留申俯冲大断裂的一次逆冲型地震。     

GPS测得的汶川大地震同震位移

2008年汶川8.0级地震是建国以来破坏最惨重的大地震,是发生在地震前后GPS观测资料最多,震中在连续观测网中部及非连续观测站相当密集的地区.许多GPS连续观测站测得汶川地震同震位移.同震位移具有突变性和时间上的同步性以及变化幅度的显著性,是最确凿的与地震直接相关的地壳运动现象.震区外GPS连续观测站位移时间序列表明,此次大地震同震水平位移范围大,远离震中的许多地区观测到同震水平位移,与震前位移对比表现为弹性回跳.GPS连续观测站震前水平位移和同震水平位移过程揭示了此次地震震前大范围有显著变化的观测站水平位移与地震孕育过程的联系.但华北及邻近地区无明显同震水平位移.震中区外均未观测到明显的同震垂直位移.震区GPS站观测到的同震位移则主要为永久形变,不仅有大幅度的水平位移,也有幅度相对较小的垂直位移.本文研究了汶川地震同震位移的特点与机制,并由此进一步讨论此次大地震的成因、前兆地壳运动特征及其复杂性.     

中国大陆GPS连续观测站测得的日本9.0级地震同震位移与震前变化

利用中国大陆GPS连续观测站资料, 获取了2011年3月11日日本9.0级地震造成的连续站同震位移。 计算结果表明, 位于我国东部尤其是东北地区的台站在水平方向都有明显的同震位移, 且离震中越近同震位移量越大, 其中绥阳站的水平同震位移量最大, 达到33 mm。 通过对时间序列分析发现, 有明显同震位移的连续站, 震前水平方向的运动速度都有放缓的趋势, 可能是一种形变前兆现象。 这些GPS观测到的同震位移及震前运动速度异常, 对于进一步研究前兆地壳运动、 地震动力学特征以及精化中国大陆地壳运动速度场都有重要意义。     

2014年于田MS7.3级地震近场地表运动和同震位移的初步分析结果

基于2014年于田Ms7.3级地震周边地区的GPS连续观测站数据,得到了此次地震的近场地表运动和同震位移,分析了此次地震的地壳形变特征.结果表明,此次地震引起的地表运动显著,GPS记录到的最大位移振幅远超过最终的同震位移,其中距离震中约60km的XJYT站记录到了西向74.7mm和北向39.9mm的最大位移振幅,同震位移为西向20.0mm和北向9.8mm.2008年于田Ms7.3级地震在一定程度上触发了此次地震.     

2014年鲁甸6.5级地震GPS同震位移及反演分析

本文综合GPS流动和连续观测结果,并利用最速下降法（SDM）反演方法,给出并分析了2014年鲁甸6.5级地震同震位移、断层面滑动位移分布特征.GPS同震位移结果表明：此次地震沿北西方向表现出左旋应变释放特征、沿北东向表现出拉张应变释放的同震特征,并且随着离开断裂带距离的增加,拉张变形衰减;受包谷垴—小河断裂控制的左旋剪切应变释放的位移在莲峰、昭通—鲁甸断裂附近较弱,说明该断裂可能没有完全切割昭通—鲁甸断裂,不属于该区域主干断裂;昭通—鲁甸断裂带有一定的右旋应变释放,而逆冲应变释放不明显,表明该断裂带处于受南东向挤压的强闭锁状态.SDM反演结果表明,鲁甸地震以左旋走滑为主并兼有拉张性质,地震矩震级为M_W6.3左右.综上所述,并结合其他研究成果,我们认为莲峰、昭通—鲁甸断裂带仍存在强震危险性.     

2016年12月8日新疆呼图壁MS6.2地震发震构造初步研究

2016年12月8日呼图壁县发生M_S6.2地震,由于初始定位误差较大,余震序列分布离散,对呼图壁地震的发震断层尚不清楚。本研究采用CAP方法反演主震及余震中M_S ≥ 3.5地震的震源机制解,并采用双差定位方法对余震进行重定位,得到了637个地震的震源参数。结果显示,呼图壁地震主震的最佳双力偶节面解为：节面Ⅰ走向82°,倾角18°,滑动角61°;节面Ⅱ走向292°,倾角74°,滑动角98°。其中节面Ⅱ为本次地震的破裂面。重定位后,主震的震源位置被重定为（86.36°E,43.79°N）,震源深度14 km,根据余震的分布特点、震源机制解特征和区域构造特征,呼图壁地震的发震断层并不是南倾的准噶尔南缘断裂,而是在其北边的霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁断裂带上的一个反冲断层。在北天山区域内,由于构造反转的作用,存在诸多倾角在45°~55°之间的北倾的断层。根据GPS的资料显示,天山北部地区的应力在新生代晚期已开始积累,这增加了天山北部前缘的发震概率。     

COSEISMIC DISPLACEMENT FIELD OF THE WENCHUAN EARTHQUAKE DERIVED FROM STRONG MOTION RECORDS AND APPLICATION IN SLIP INVERSION

The development of high-rate GNSS seismology and seismic observation methods has provided technical support for acquiring the near-field real-time displacement time series during earthquake. But in practice, the limited number of GNSS continuous stations hardly meets the requirement of near-field quasi-real-time coseismic displacement observation, while the macroseismographs could be an important complement. Compared with high-rate GNSS, macroseismograph has better sensitivity, higher resolution(100~200Hz)and larger dynamic range, and the most importantly, lower cost. However, baseline drift exists in strong-motion data, which limits its widespread use. This paper aims to prove the feasibility and reliability of strong motion data in acquiring seismic displacement sequences, as a supplement to high-rate GNSS. In this study, we have analyzed the strong-motion data of Wenchuan M_S8.0 earthquake in Longmenshan fault zone, based on the automatic scheme for empirical baseline correction proposed by Wang et al., which fits the uncorrected displacement by polynomial to obtain the fitting parameters, and then the baseline correction is completed in the velocity sequence. Through correction processing and quadratic integration, the static coseismic displacement field and displacement time series are obtained. Comparison of the displacement time series from the strong motions with the result of high-rate GPS shows a good coincidence. We have worked out the coseismic displacement field in the large area of Wenchuan earthquake using GPS data and strong motion data. The coseismic displacement fields calculated from GPS and strong motions are consistent with each other in terms of magnitude, direction and distribution patterns. High-precision coseismic deformation can provide better data constraint for fault slip inversion. To verify the influence of strong-motion data on slip distribution in Wenchuan earthquake, we used strong motion, GPS and InSAR data to estimate the stress drop, moment magnitude and coseismic slip model, and our results agreed with those of the previous studies. In addition, the inversion results of different data are different and complementary to some extent. The use of strong-motion data supplements the slip of the fault in the 180km segment and the 270~300km segment, thus making the inversion results of fault slip more comprehensive. From this result, we can draw the following conclusions:1)Based on the robust baseline correction method, the use of strong motion data, as an important complement to high-rate GNSS, can obtain reliable surface displacement after the earthquake. 2)The strong motion data provide an effective method to study the coseismic displacement sequence, the surface rupture process and quick seismogenic parameters acquisition. 3)The combination of multiple data can significantly improve the data coverage and give play to the advantages of different data. Therefore, it is suggested to combine multiple data(GPS, strong motion, InSAR, etc.)for joint inversion to improve the stability of fault slip model.     

日本熊本MW7.0地震同震位移场和震源滑动模型反演

利用2016年4月16日日本熊本M_W7.0地震震中周围94个近场强震动台的观测资料和新近改进的强震经验基线校正方法SMBLOC,尝试解算并绘制了一个内陆M7左右走滑型地震的同震位移场全貌,并反演了其震源滑动模型.与日本国土地理院(GSI)公布的该地震57个GPS同震位移结果的比较显示,两种完全不同资料、不同解算方法给出的水平同震位移场的最大幅值均为100 cm左右,均呈右旋走滑为主兼具部分正断分量的震源机制.强震最大水平和垂直永久位移分别为104.5 cm和58.0 cm, 分别出现在震中东北侧的KMMH162台和KMM005台.两种资料单独以及联合反演的震源滑动模型均表明,此次地震为北东侧破裂为主并呈双事件特征,且主要滑动均不在初始破裂点附近, 而是集中于第二次事件周围,即距离初始破裂点东北侧约20 km处的走向长约40 km、倾向宽约20 km的范围内.基于强震和GPS模型所得的最大滑动量分别为5.10 m和5.87 m,量级一致,反演矩震级均为M_W7.1左右;主破裂区近地表滑动量比野外调查结果略微偏大,可能与数值效应有关.此外,还利用不同方法得到的解算结果比较了熊本地震特有的12组台间距在3 km以内的GPS-强震台站对各自的三分量同震位移,其结果表明对于M7左右的地震而言,SMBLOC方法解算同震位移时方向和幅值的可靠性下限约为2 cm.      

吉林通化地震台四分量钻孔应变在日本9.0级地震前后的变化特征

基于通化地震台四分量应变观测,通过K-L最佳直线拟合及傅立叶滑动去年周期对数据进行处理,进一步分析日本9.0级地震前后应变变化特征。结果表明,K-L最佳直线拟合和傅立叶滑动去年周期,可以较好地消除通化台应变观测中的长趋势变化项和年变成分,使应力应变的微动态变化更加显著地表现出来;通化台四分量应变在日本9.0级地震前的压性变化与同一构造带的另外两个台站分量应变观测的大幅压性变化一致;日本9.0级地震使通化台面应变出现持续约8个月左右的扩张变化,变化性质与由GPS计算得到的同震位移结果较为一致。     

高承台下自由桩长对双薄壁墩连续刚构桥地震响应的影响

为探究高承台下自由桩长对双薄壁墩连续刚构桥地震响应的影响,基于OpenSees程序建立了实桥有限元模型并进行弹塑性时程分析,通过对比不同自由桩长模型的时程曲线、峰值响应及滞回特性,分析了自由桩长对桥梁地震响应的影响.结果表明:自由桩长增加会减小桥梁刚度;地震作用下,随自由桩长增加,主梁、支座及自由桩顶的水平位移增大,且...     

基于PSInSAR的2008年汶川MS8.0地震震后形变场特征

2008年5月12日汶川M_S8.0地震造成了巨大的同震形变, 地表破裂带分布广泛。 为了研究汶川地震震后形变的分布特征, 收集了震后2008年5月28日至2010年9月15日的多时相ENVISAT ASAR数据, 该数据包括两个相邻条带, 能够覆盖震后形变区域。 使用基于单一主图像的PSInSAR处理技术分别对两个条带进行处理并拼接, 获得了震后时序形变图和年平均形变速率图。 研究结果显示, 龙门山断裂带两侧的震后形变分布特征明显不同, 断裂带西北盘形变量表现为LOS向隆升, 最大累积形变约为26 mm, 最大形变速率约为17±7 mm/a; 断裂带东南盘形变表现为LOS向沉降, 形变量较小, 最大累积形变约为-10 mm, 最大形变速率约为-5 mm/a。 汶川地震后的形变特征反映了龙门山断裂在此段具有逆冲为主兼有走滑分量的活动性质, 本文研究结果与震后GPS观测结果在形变趋势和量级方面具有较好的一致性。