Doppler effect of the rupture process of the great MW7.9 Wenchuan earthquake

In this study we performed a classical spectrum analysis of seismic waveforms recorded at far field stations of the great M_W7.9 Wenchuan earthquake to observe the shifts of the corner frequency with azimuth due to the Doppler effect. Our results show that this damaging great earthquake had a dominating rupture propagation direction of 64.0°. The equivalent radius of the fault rupture surface was estimated to be 33 km, yielding the rupture area of about 3 500 km². Thus the length of the rupture fault surface is about 230 km if the depth (or width) extent is 15 km. The computer program developed in this study can quickly provide the information about the source of a future large (damaging) earthquake, which could be very useful for predicting aftershocks and planning the rescue operations.

     

1976年M_S7.8唐山地震断层动态破裂及近断层强地面运动特征

采用美国南加州地震委员会(SCEC)Steven Day博士提供的三维有限差分断层瞬态破裂动力学模型(3D-FDM),以1976年唐山M_S7.8地震为例,从简化的断层双侧破裂模式出发,对该地震发震断层的动态破裂过程及近断层地表运动特征进行了仿真模拟和计算.研究区域为围绕发震断层200 km×140 km×40 km(深度)的长方形块体组成,模拟计算的空间分辨率和时间分辨率分别为200 m和0.012 s,形成的空间网格节点数为1051×701×201.在DELL小型上作站上,我们实现了对源程序的移植和并行计算.同时,通过引进计算机可视化技术,对模拟数据进行了3D/4D解释分析.另外,在对源程序修改过程中,实现了对京津唐地区三维地壳速度结构的嵌入,在一定程度上增强了对地震波传播以及地面运动模拟的真实性,并讨论了地震破裂的方向性对近断层地表运动的影响.最后根据初步研究结果结合京津唐地区活动断层构造特征,对唐山M_S7.8级主震后随之而来的1976滦县M_S7.1级余震及宁河M_S6.9级余震的动态触发机制提出了新的解释.由于受主震破裂方向性作用的影响,使得主震对后续两个较大余震产生的动态应力变化的峰值在断层的走滑方向上较大,为2～3 MPa,在逆冲方向上较小,为0.1～0.2 MPa.即唐山主震的发生使得其周边的应力场有一个瞬态的应力调整,唐山主震对后续余震的发生有促发作用.     

2008年10月6日当雄Ms6.6级地震破裂过程

2008年10月6日16时30分(北京时间),西藏自治区拉萨市当雄县发生M_s6.6级地震.震中位于亚东-谷露近南北向裂谷带北段,是该活动构造带近年来发生的一次较大地震.我们利用中国地震台网中心(CENC)和美国地震学联合研究所(IRIS)提供的宽频带地震记录资料,基于点源和有限断层模型,通过波形拟合反演了该地震的震源过程.结果表明,本次地震的发震断层面走向为183.3°,倾角为49.5°,滑动角约为－115°,最大滑动量达130 cm,地震震源的深度为9.6 km,地震的标量地震矩为2.85×10¹⁸ N·m,破裂持续时间约10 s.根据地震破裂的几何学和运动学特征,推测该地震主要发生在亚东-谷露南北向裂谷活动构造带内的一个高角度西倾断层上,是一个以拉张为主且有一定的右旋分量的破裂事件,这与青藏高原现今GPS测量所揭示的该地区地壳运动特征基本一致,暗示了青藏高原南部从西向东地表运动从北北东向到南东东向的运动学转变所导致的地壳在近东西方向上的拉张变形特征.     

2010年2月27日智利地震破裂过程快速反演

运用地震破裂过程快速反演方法,在2010年2月27日智利地震发生后,采用全球地震台网(GSN)的宽频带地震资料,反演了这次地震的破裂过程,在震后约3.5小时得到了这次地震破裂过程的反演结果.结果表明,这次智利地震的破裂过程具有如下基本特征:①矩震级为MW8.6;②地震破裂持续时间约为150s;③包括4个滑动量集中分布区域,最大滑动量约为8m,最大滑动速率约为0.8m/s;④这次地震总体上是一次不对称的双侧破裂事件,破裂从破裂起始点(震源)开始,同时向南北两个方向扩展,但以向北扩展的破裂为主.     

汶川M_S8.0地震绵竹县汉旺镇周边地表破裂带展布方式及其震害意义

2008年5月12日汶川MS8.0地震的震中烈度为Ⅺ度,但位于地震烈度为Ⅹ度区边缘的绵竹县汉旺镇,无论是房屋毁坏情况还是遇难和失踪人员的数目,均高出周边地震烈度Ⅰ度,接近极震区的破坏程度。文中从汉旺镇周边地表地震破裂带展布方式的角度讨论了这种震害加重现象的原因,介绍了位于汉旺镇北面和南面出现的2条相距1.5km呈左阶斜列展布的地表破裂带。其中,位于汉旺镇北侧的地表破裂带,垂直位移1.4m,水平右旋位移0.44m;位于汉旺镇南侧的地表破裂带,垂直位移量由西向东递减,为3.0～0.2m。尽管这2条地表破裂带没有从汉旺镇中心通过,但汉旺镇正位于这2条地表破裂带夹持的左阶阶区,致使阶区内建筑物除遭受来自震源的振动外,又受到阶区内的挤压,由此加重了汉旺镇建筑物的破坏,也显示出地表破裂带对建筑物破坏形式的多样性。汉旺镇汶川MS8.0地震震害实例表明,地表破裂带的阶区,也是遭受地震时破坏加重的特殊构造部位     

A Simple Model for Earthquake Instability

Based on the heterogeneity of fault plane strength,the macro rupture process of a fault plane can be treated as the rupture accumulation process of local micro-elements in the fault surface.Assuming that the strength of the local micro-elements follows the Weibull probability distribution,the macro-fault constitutive relationship of the complete load-deformation process is derived from a statistical mechanics viewpoint.Applying a one-dimensional earthquake mechanics model and using far-field displacement a as the control variable,the problem of earthquake instability is investigated by employing the stability theory.The results show that the system stiffness ratio(stiffness ratio of fault to surroun-ding rock) β is the important parameter that affects the occurrence of earthquakes.Earthquake instability occurs only when β < 1,and the sudden stress jump appears at the displacement turning point of the equilibrium path curve.The expression of three important parameters for earthquakes(fault half-dislocation distance after earthquake,earthquake stress drop and elastic energy release) is also given.When β≥1,the earthquake does not occur and the fault only slips slowly without an earthquake.     

玛多—甘德断裂甘德段晚第四纪活动特征

玛多—甘德断裂是巴颜喀拉块体内部的一条活动断裂。 通过野外调查发现, 在玛多-甘德断裂的甘德段保留有一条较好的地震地表破裂带。 破裂带整体走向NW向, 长约为50 km。 野外获得的最大左旋水平位移7.6 m, 最大垂直位移4 m。 沿破裂带有大量地震活动的遗迹, 地表破裂类型十分丰富。 通过对各种地质地貌现象的调查与分析, 认为该破裂带形成时代较新。 断裂带在地貌上发育有线性排列的垭口、 断层三角面、 断层陡坎、 断层泉、 断错水系、 山脊扭错、 断塞塘、 鼓包等现象。 根据野外考察并结合现有资料分析, 该破裂带可能是该区域内历史上一次较为强烈地震的产物。 据此推断, 巴颜喀拉块体内部的玛多—甘德断裂晚第四纪以来可能有过强烈的活动并至今活跃。     

场地地震地表破裂危险性估计

摘要：地震地表破裂是强地震活动中沿发震断层在地表形成的位移,它是包括震源因素、传播途径因素、场地地质条件因素等多种复杂因素的综合作用产物。地震地表破裂可以定量地加以描述。在假定基岩介质具有各项均匀刚性的前提下,对于一般的场地,地震地表破裂的危险性（概率P）大致可以确定为场地地震危险性（P1）、断层（P2）、场地第四系覆盖层（P3）的函数,即P=3Пi=1Pi.Pi值的确定可以通过多种途径来实现,本文在Pi值的确定过程中,以场地所在潜在震源区震级上限（Mu）为指标,P1=1．5874（Mu-6）-1;P2表示为断层发育状况、活动程度和断层最新活动性质的概率指数,P2=3Пi=1P2i.P3=nПi=1kiwi,wi为分解的第i均质土层（i=1,2,…,n）对地震破裂的衰减系数,ki为破裂通过第i均质土层（i=1,2,…,n）与其下土层临界面的破裂传播折射损耗率。通过上面的计算可以得到一般场地条件下地震地表破裂的危险性估计,这一估计是相对保守的估计。     

三维地震断层动力破裂的显式并行有限元解法

本文在近场波动有限元的基础上,根据断层动力破裂的摩擦模型,详细地推导出了断层面节点在破裂的不同时刻的计算公式,提出了一种模拟断层动力破裂的显式并行有限元方法,利用此方法,可以模拟断层的破裂过程、地表破裂及由此产生的地面运动。     

Inversion of near-field waveform data for earthquake source rupture process (I): Method and numerical test

In seismological study, most of the earthquake source rupture processes are inverted via matching the waveforms. The hypocenter location and fault parameters (such as strike direction, dip angle, etc.) are assumed firstly, and the fault is divided into a …