2013年4月20日芦山大地震中期预测的初步回顾和评述

在2013年4月20日四川雅安芦山地震发生前,有多个中期预测,文中介绍和评述其中几个预测意见。它们预测的时间和震级与芦山地震都符合得相当好。它们预测地区在图1中标出,由邓志辉等提出的预测地区的北缘距芦山地震震中大约40 km。这样一来,从中期预测角度来看,芦山地震可作为被成功预测的一个范例。许多科学工作者认为：由于对地震的宏观和微观形成过程了解很少,从而对许多经验性成功地震预测震例应采取否定的态度。芦山地震中期预测的成功震例表明上述悲观论调的依据不足。这说明,细心和智慧地使用已有的数据组合,可以得出成功的预测意见,正如立足于“大数据”兴起的新思维所主张的那样。     

2013年芦山地震序列震源机制与震源区构造变形特征分析

基于四川区域地震台网记录的波形资料,利用CAP波形反演方法,同时获取了2013年4月20日芦山M7.0级地震序列中88个M≥3.0级地震的震源机制解、震源矩心深度与矩震级,进而利用应变花（strain rosette）和面应变（areal strain）As值,分析了芦山地震序列震源机制和震源区构造运动与变形特征.获得的主要结果有：（1）芦山M7.0级主震破裂面参数为走向219°/倾角43°/滑动角101°,矩震级为M_W6.55,震源矩心深度15 km.芦山地震余震区沿龙门山断裂带走向长约37 km、垂直断裂带走向宽约16 km.主震两侧余震呈不对称分布,主震南西侧余震区长约27 km、北东侧长约10 km.余震分布在7~22 km深度区间,优势分布深度为9~14 km,序列平均深度约13 km,多数余震分布在主震上部.粗略估计的芦山地震震源体体积为37 km×16 km×16 km.（2）面应变As值统计显示,芦山地震序列以逆冲型地震占绝对优势,所占比例超过93%.序列主要受倾向NW、倾角约45°的近NE-SW向逆冲断层控制;部分余震发生在与上述主发震断层近乎垂直的倾向SE的反冲断层上;龙门山断裂带前山断裂可能参与了部分余震活动.P轴近水平且优势方位单一,呈NW-SE向,与龙门山断裂带南段所处区域构造应力场方向一致,反映芦山地震震源区主要受区域构造应力场控制,芦山地震是近NE-SW向断层在近水平的NW-SE向主压应力挤压作用下发生逆冲运动的结果.序列中6次非逆冲型地震均发生在主震震中附近,且主震震中附近P轴仰角变化明显,表明主震对其震中附近局部区域存在明显的应力扰动.（3）序列整体及不同震级段的应变花均呈NW向挤压白瓣形态,显示芦山地震震源区深部构造呈逆冲运动、NW向纯挤压变形.各震级段的应变花方位与形状一致,具有震级自相似性特征,揭示震源区深部构造运动和变形模式与震级无关.（4）不同深度的应变花形态以NW-NWW向挤压白瓣为优势,显示震源区构造无论是总体还是分段均以NW-NWW向挤压变形为特征.但应变花方位与形状随深度仍具有较明显的变化,可能反映了震源区构造变形在深度方向上存在分段差异.（5）芦山地震震源体尺度较小,且主震未发生在龙门山断裂带南段主干断裂上,南段长期积累的应变能未能得到充分释放,南段仍存在发生强震的危险.     

以形变观测为约束的芦山M_S7.0地震孕震机理数值模拟研究

本文以2013年4月20日芦山MS7.0地震前后在震中附近开展的形变观测研究结果为约束,利用震区天然地震成像、大地电磁测深、人工地震探测剖面、余震精确定位、震源破裂过程、地质考察、GPS观测、构造应力场等结果,建立了芦山地震震中及邻近地区的深浅部构造二维有限元数值模型,探讨了青藏高原向东挤出运动、区域地形特征、地壳内低速带和滑脱面、震区主要断裂带活动等可能因素对芦山地震孕育和破裂的控制作用.模拟结果显示,汶川地震后的青藏高原东部物质相对四川盆地运动速率增大是引发或加快芦山地震发生的主要动力学控制因素,龙门山断裂带西侧上中地壳内部低速带和滑脱面的存在是控制芦山地震震源位置的重要条件,其他因素则是控制龙门山断裂带长时间尺度区域构造活动的动力学因素;同时本文给出了主震破裂为复杂"y"型双破裂面的同震位移,模拟计算的地表垂直位移与观测结果一致,进一步支持了余震精确定位提出的主震为"y"型破裂面的推测.     

基于GPS、水准和强震动观测资料联合反演2013年芦山7.0级地震同震滑动分布

为了更好理解2013年四川芦山M_S7.0级地震的发生过程及其与发震构造和地表多种观测资料的动力学关联,本文综合重新定位的余震分布与地质、地球物理信息构建3D发震构造模型,采用水平层状介质模型,并以震区GPS、水准、强震动等同震位移/形变观测资料为约束,联合反演了芦山主震的同震滑动分布.其中,断层解译结果表明震源区包含5条相关断层F1-F5,通过对所有可能的断层组合模型进行反演分析,显示采用F1+F3+F4+F5的组合模型反演效果相对最好,是最可能的发震断层模型.反演得到的芦山主震矩震级为M_W6.5,其中同震滑动主要分布在NW倾的主断层F1的断坡周围,最大值为0.86 m,滑动角92.88°,纯逆冲型;F1上方反倾的次级断层F3上最大滑动量为0.37 m,滑动角119.92°,表现出以逆冲为主兼右滑的斜向反冲作用;而沿另一条反倾的次级断层F4的最大滑动量为0.40 m,滑动角97.98°,几乎为纯逆冲作用.此外,震区还存在一个NW缓倾深度为5~8 km的浅部滑脱面F5,它分隔了浅部沉积盖层与深部变质基底,限制了其下方F1、F3及F4等断层的同震破裂继续向更浅部扩展.主震时深部F1和F3断层夹持的冲起构造发生了上冲运动,除了使浅层和地表产生响应运动及变形外,还引起冲起构造顶面即F5底面的NE段和SW段分别产生了NE和SWW向调节滑动,最大值0.25 m.总之,基于文中构建的F1+F3+F4+F5的发震断层模型,反演结果能很好拟合地表多种观测资料,还能解释地表GPS观测的同震"左旋"运动与地震学观测的震源断层逆冲运动的"不协调性".     

基于地方作为主体的芦山地震灾后重建规划组织管理

“4.20”芦山地震灾后重建借鉴了“5.12”汶川地震的经验教训,建立了以地方作为主体的组织管理新机制。据此,基层政府展开了规划建设领域组织管理模式的多元探索,积累的有效经验包括开展规划编制全覆盖,实施城乡规划总牵头,进行灾区空间总管控;在项目建设上实行“五总”管理新模式;针对农房重建这一薄弱环节,通过加强现场监管、建立技术系统、强化公众参与等方式,探索出改进农房建设管理新机制。     

利用深度震相确定芦山地震主震及若干强余震的震源深度

通过收集芦山地震主震的远震波形记录,利用pP深度震相的动校正叠加法对主震的震源深度进行了确定,不同窗长的计算结果显示该地震震源深度在(16±1)km处,与目前主流结果 (14~18 km)一致;同时,利用"区域深度震相建模"(Regional Depth Phase Modeling,RDPM)方法对4次MS4.0以上强余震进行了震源深度的确定。通过对波形的比对,选择LTA台和PmP-sPmP震相对。为确保结果的可靠性,使用远震接收函数的H-k叠加结果修改了初始速度模型的莫霍面深度及波速比,并使用CAP方法计算了这些事件的震源机制解。结果显示,由RDPM得到的震源深度与利用区域直达波震相获得的精确定位结果几乎一致;4个事件中有3个的深度范围与CAP的结果相近,有2个与台网快报相差无几。事实证明,利用远震深度震相和区域深度震相都能对震源深度有很好的约束,对于台站稀疏的地区来说,深度震相提供了一种相对准确的震源深度确认途径。     

芦山7.0级地震前川滇地区中等地震密集活动

通过分析川滇地区12组4~5级地震密集活动及其对应强震的时空关系,研究结果表明:中等地震密集活动中的最大地震震级与后续强震震级不相关;对应地震与密集活动的时间间隔多在半年内;利用4、5级地震密集活动作为M≥6.7地震1年尺度的预报异常,预报效能R值为0.258 5;在云南地区,强震多发生在密集地震集中区,而四川的强震多发生在4、5级地震不活跃区。     

芦山7级地震的同震位移估计和震源滑动模型反演尝试

利用自动经验基线校正方法,分析2013年4月20日芦山MS7.0级地震13个近场强震动台的观测资料,以估算同震位移场分布,并据此反演了震源滑动模型.经与GPS结果比较,两种不同方法给出的芦山7级地震的水平近场同震位移场幅度都不超过cm级,均显示为典型的逆冲型地震(兼有少量左旋走滑错动).强震最大水平和垂直永久位移分别为4.9cm和4.4cm,分别出现在51YAM台和51QLY台.两种资料反演的震源滑动模型虽显示多事件特征,但主要滑动均集中在第一次事件,即初始滑动点两侧的走向长约30km、倾向长约25km的相对集中的较小范围内,强震和GPS模型的最大滑动量分别为1.14m和1.09m,较为一致.其余子事件滑动量小且分布零散,不能排除其数值效应的因素.反演矩震级均在Mw6.7左右,地表破裂应该不明显.文章还讨论了目前在我国利用近场强震动记录估计Mw6~7级地震同震位移场存在的困难和问题,为今后类似工作提供参考.     

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.