Rock Damage Structure of the South Longmen-Shan Fault in the 2008 M8 Wenchuan Earthquake Viewed with Fault-Zone Trapped Waves and Scientific Drilling

This article is to review results from scientific drilling and fault-zone trapped waves(FZTWs) at the south Longman-Shan fault(LSF) zone that ruptured in the 2008 May 12 M8 Wenchuan earthquake in Sichuan, China. Immediately after the mainshock, two Wenchuan Fault Scientific Drilling(WFSD) boreholes were drilled at WFSD-1 and WFSD-2 sites approximately 400 m and 1 km west of the surface rupture along the Yinxiu-Beichuan fault(YBF), the middle fault strand of the south LSF zone. Two boreholes met the principal slip of Wenchuan earthquake along the YBF at depths of 589-m and 1230-m, respectively. The slip is accompanied with a 100-200-m-wide zone consisting of fault gouge, breccia, cataclasite and fractures. Close to WFSD-1 site, the nearly-vertical slip of ~4.3-m with a 190-m wide zone of highly fractured rocks restricted to the hanging wall of the YBF was found at the ground surface after the Wenchuan earthquake. A dense linear seismic array was deployed across the surface rupture at this venue to record FZTWs generated by aftershocks. Observations and 3-D finite-difference simulations of FZTWs recorded at this cross-fault array and network stations close to the YBF show a distinct low-velocity zone composed by severely damaged rocks along the south LSF at seismogenic depths. The zone is several hundred meters wide along the principal slip, within which seismic velocities are reduced by ~30–55% from wall-rock velocities and with the maximum velocity reduction in the ~200-m-wide rupture core zone at shallow depth. The FZTW-inferred geometry and physical properties of the south LSF rupture zone at shallow depth are in general consistent with the results from petrological and structural analyses of cores and well log at WFSD boreholes. We interpret this remarkable low-velocity zone as being a break-down zone during dynamic rupture in the 2008 M8 earthquake. We examined the FZTWS generated by similar earthquakes before and after the 2008 mainshock and observed that seismic velocities within fault core zone was reduced by ~10% due to severe damage of fault rocks during the M8 mainshock. Scientific drilling and locations of aftershocks generating prominent FZTWs also indicate rupture bifurcation along the YBF and the Anxian-Guangxian fault(AGF), two strands of the south LSF at shallow depth. A combination of seismic, petrologic and geologic study at the south LSF leads to further understand the relationship between the fault-zone structure and rupture dynamics, and the amplification of ground shaking strength along the low-velocity fault zone due to its waveguide effect.     

基于多尺度分析方法的近断层地震动特性分析

近断层长周期地震动是一类较特殊的破坏性地震动.为了深入探讨近断层地震动的低频分量组成及其脉冲特性,基于小波理论中的多尺度分析方法提出了一种地震动分量分解方法,据此可将一条地震动分解成频率各不相同的多条分量.首先从频域、时域以及动态响应三个方面阐述了该分解方法的有效性和精确性.进而采用这种方法对近期12次大地震中的53条典型近断层地震动进行了分解,共获得266条地震动分量.分析了近断层地震动中的长周期分量随场地、断层距等影响因素的变化特征;再以卓越分量作为最大脉冲的简化模型,探讨了速度幅值和脉冲周期随震级、断层距的变化关系.结果表明：近断层长周期地震动主要由周期为0.2~2 s的分量组成;近断层土层场地地震动中的长周期分量比岩石场地多;在0~15 km的近断层区域,随断层距的增加,地震动中长周期分量的比重明显减小;卓越分量的速度幅值PGV_p约为原始地震动速度幅值PGV的0.6倍,且两者之间具有明显的线性关系;PGV_p随断层距的增大而减小,随震级的增大而增大;卓越分量周期T_p随震级的增大呈对数线性增大趋势.     

震源破裂过程反演方法研究现状及展望

介绍了震源破裂过程反演方法研究的必要性及意义,简要回顾了震源破裂过程反演研究的历史,详细阐述了现在几种主要的震源破裂过程反演方法,分析了它们各自的优势和不足。展望了震源破裂反演的发展方向,指出地震波数据同其他多类数据尤其是大地测量数据(InSAR和GPS)联合进行反演是未来震源破裂过程反演的发展趋势。     

2013年7月22日甘肃岷县-漳县M_S6.6地震震源破裂过程

2013年7月22日,在甘肃岷县漳县交界处发生MS6.6地震,地震震中位置靠近临潭—宕昌断裂.本文通过构建有限断层模型,利用国家强震动台网中心提供的12条强地面运动三分量资料,通过波形反演方法来研究这次地震的震源破裂过程.结果显示这次地震是发生在甘东南地区岷县—宕昌断裂带东段附近的一次MW6.1级逆冲兼具左旋走滑破裂事件,最大滑动量约为80cm.发震断层走向及滑动性质与岷县—宕昌断裂吻合,推断本次地震与东昆仑断裂向北的扩展和推挤密切相关,是岷县—宕昌断裂进一步活动的结果.     

2014年云南鲁甸M_W6.1地震:一次共轭破裂地震

烈度与余震分布显示2014年云南鲁甸MW6.1(MS6.5)地震的发震构造较复杂.为深入了解鲁甸地震的发震断层与破裂特征,本文考虑了单一断层破裂和共轭断层破裂的情况,对震中距250km范围内的近震资料(宽频带资料和强震资料)和远震体波资料进行了反演,得到了鲁甸地震的破裂过程,探讨了滑动分布与余震分布之间的关系.根据反演得到的滑动分布、震源时间函数和波形拟合,认为鲁甸地震是一次在北西向主压应力与北东向主张应力的统一应力场下发生的两条共轭断层先后破裂的一次复杂地震事件.在破裂开始后0~2s,破裂主要发生在ENE—WSW向(近东西向)的断层上,随后NNW—SSE向(近南北向)断层开始破裂,释放了大部分的地震矩.由于近南北向断层南段(即震中以南)的破裂规模较大,且以左旋走滑为主,对近东西向断层的西段起到了一定程度的解锁作用,可能是震中以西无明显主震破裂但存在密集余震分布的主要原因.     

2014年3月10日加州西北岸M_w6.9级地震震源破裂过程

2014年3月10日13时18分(北京时间)美国加利福尼亚州西北岸发生Mw6.9级地震,震中位于戈尔达板块内部.本文利用国际地震学研究联合会(IRIS)地震数据中心提供的远场体波数据,通过波形反演的方法来研究此次地震的震源破裂过程,并分析未造成重大人员伤亡及诱发海啸的原因,为该地区地球动力学的研究提供依据.选取19个方位角覆盖均匀的远场P波垂向波形记录和13个近场P波初动符号进行约束,基于剪切位错点源模型确定此次地震的震源机制解.结合地质构造背景资料,确定断层破裂面的走向.在考虑海水层多次反射效应的影响下,采用18个远场P波垂向波形数据和21个远场SH波切向波形数据,利用有限断层模型,将断层面剖分为17×9块子断层单元来模拟破裂面上滑动的时空分布,通过波形反演的方法获得此次地震的震源破裂过程.利用海水层地壳模型,剪切位错点源模型的反演结果为:走向323°,倾角86.1°,滑动角-180°,震源深度为10.6km.有限断层模型的反演结果表明,此次地震的破裂过程相对简单,主要滑动量集中于震源上方35km×9km的区域内,破裂时间持续19s左右,平均破裂传播速度约为2.7km·s-1,较大滑动量均沿着走向分布,最大滑动量为249cm.此次地震为发生在戈尔达板块内部的一次Mw6.9级的陡倾角走滑型地震.此次地震为单纯的走滑型地震,断层面接近竖直方向,且发生在洋壳底部,因此破坏力不大,不会对沿岸城市造成重大损失.陡倾角断层在走滑错动的过程中不会使海底地形发生大幅度变化,不会引起大面积水体的突然升降,因此不会诱发大规模海啸.     

2014年8月3日云南鲁甸MW6.1（MS6.5）地震破裂过程

2014年8月3日云南鲁甸（M_W6.1,M_S6.5）地震是一次规模不大、但灾害严重的走滑型地震事件.受走滑型地震辐射图型的影响,远震地震资料在特定方位上信噪比不高,给此次地震发震断层面的确定造成了一些干扰.本文概述了鲁甸地震发生后2.4小时发布的作为地震应急响应的破裂过程快速反演工作,以及随后对反演结果的修订工作.修订结果中,两个双力偶节面的反演都显示破裂方向朝地表和走向方向扩展.结合现有的烈度分布和余震精确定位结果,根据破裂方向和烈度与余震分布的优势方向的一致性,确定鲁甸地震是发生在走向162°,倾角86°的近乎垂直于地面的以左旋走滑为主的断层面上的一次破裂事件.根据破裂过程反演得到的震源时间函数,大部分地震矩在破裂开始后2~5 s内集中释放. 比较集中的地震矩释放过程可能是此次地震面波震级明显高于矩震级,且造成严重地震灾害的原因之一.     

破裂角的确定及其对土压力计算的适用性分析

在使用朗肯或库伦理论设计挡土墙土压力计算时,都涉及到一个非常重要的因素,即土体破裂角的确定,破裂角的确定对挡土墙土压力分析和计算具有十分重要的意义。依据在长期地质灾害治理工程设计中总结的经验,结合常用挡土墙设计中遇到的几种不同情况,以实例剖析解释了破裂角的概念,分析和探论了破裂角的确定及其对挡土墙土压力设计的适用性,提出了在挡土墙设计中,根据不同场景条件确定防护土体破裂角的方法。     

1979年加州凯奥蒂湖地震序列震源机制分析:美国加州地震比中国大陆地震破裂过程简单的证据

本文详细分析了1979年美国加利福尼亚凯奥蒂湖地震序列在时间和空间之中发展的非常有序的过程.对凯奥蒂湖地震序列,在三种情况下分别做出34次地震的断层面解.分析了美国地质调查局观测报告中地震初动的可信性.论证了伯克利加利福尼亚大学的地壳模型与美国地质调查局的地壳模型对于求断层面解的等效性.与唐山地震序列相比,凯奥蒂湖地震序列表现出4个主要特点:1.震中分布呈规则的狭长条带,与断层的关系密切;2.断层面解中出现的矛盾初动少;3.断层面解之间的一致性好;4.断层面解随时间没有明显的变化.这些都表明,凯奥蒂湖地震序列比唐山地震序列特征简单,前者基本上是沿卡拉维拉斯断层发生的面破裂,而后者却是在一定震源区中发生的体破裂.唐山地震序列的特征在中国大陆是有代表性的.若凯奥蒂湖地震序列的这些特点,在加州也具有代表性,则这两个地震序列的差别,可以作为美国加州地震比中国大陆地震发生环境和发生过程都简单的一个证据.     

金沙江断裂带新活动和巴塘6.5级地震震中的确定

作者通过对区域地质调查资料的分析研究和实地考察,对金沙江断裂带的展布范围进行了划分,认为金沙江断裂带是川西规模巨大的断裂带,从地震活动、断裂地貌特征、水系扭曲、第四纪地层形变和温泉沿断裂分布等表明它是一个活动断裂带。通过对历史地震实地访问调查,获得了1923年巴塘6.5级地震的震害情况,并发现了这次地震在地表所产生的地裂缝,从而确定了这次地震的宏观震中位置,探讨了地震与断裂的关系。无疑对金沙江断裂带活动性的认识、地震预报和地震烈度区划工作具有现实意义。