2014年鲁甸6.5级地震成因、破裂特征和余震分布特征的库仑应力作用

根据2014年鲁甸M_S6.5地震的区域构造和余震共轭分布特征,本文首先计算了1733年小江断裂带北段M7.75地震,1850年则木河断裂带M7.5地震和1974年马边M_S7.1地震对鲁甸M_S6.5地震震源机制解两个节面的黏弹性库仑应力作用,结果显示NNW向发生主破裂的包谷垴-小河断裂受到这3次地震,尤其是1850年M7.5地震明显的库仑应力作用,我们认为则木河断裂的高速左旋走滑运动以及7级以上强震的重复发生对于包谷垴-小河断裂的强震孕育和断裂演化方面具有促进作用;然后分析了鲁甸6.5级地震的共轭破裂与余震分布特征,并分别计算了两个共轭破裂面单独破裂对另一破裂面的库仑应力作用,结果显示NEE向破裂促进NNW向破裂的发生,而NNW向破裂后则阻碍了NEE向破裂的进一步发展,最终发展成以NNW向破裂为主的共轭破裂事件;最后计算了共轭破裂产生的库仑应力变化对余震的影响,认为位于NEE向破裂面西侧的余震集中分布主要是由于应力触发作用而形成.     

2013年川滇交界香格里拉—得荣震群序列的重新定位、震源机制及发震构造

2013年8月28日和31日四川得荣县与云南德钦县、香格里拉县交界地区分别发生MS5.2和MS5.9地震.这两次主震连同截至2013年12月31日发生的589次M≥1.5余震,构成香格里拉—得荣震群序列.该序列的震区位于青藏高原东南隅横断山脉的三江构造带地区,地处川滇菱形块体西边界,当地有多组交错的活动断裂.为了了解这一震群序列的震源构造特征以及震区的构造动力环境,我们利用区域地震台网的数字波形资料以及中国地震台网中心的有关震相数据,建立了分区速度结构模型;使用Loc3D(川滇走时表定位软件)重新测定该震群序列中10次MS4.0地震的位置,利用双差法对该序列中的更小地震进行重新定位;同时,采用地震矩张量的时间域反演方法获得10次MS4.0地震震源机制的矩张量解.重新定位结果显示:香格里拉—得荣震群序列的绝大部分地震发生在NW向德钦—中甸—大具断裂中段7~15km深度的基底层,整个序列的震源分布长度约17km,横向宽度约7km;震源分布在横剖面表现为负花状构造的断裂带内,其中,NE倾向的主干活动断裂及其北东侧一条SW倾向的次级断裂分别控制该负花状构造的两个侧边.本研究反演得到的震源机制解显示:该序列所有MS4.0地震均是德钦—中甸—大具断裂中段在近S-N向—NNE-SSW向拉张作用下的正断层作用的结果,右旋走滑作用并不明显.这与该断裂晚第四纪活动的地质地貌特征—右旋走滑为主、正断倾滑为辅—并不吻合.这种不一致可能暗示震区的现今构造运动与以往有所不同,为进一步研究青藏亚板块东南隅与缅甸亚板块以及印度板块交界地区的现今构造动力学提出了问题与线索.     

基于InSAR和GPS观测数据的尼泊尔地震发震断层特征参数联合反演研究

利用日本ALOS-2和欧空局Sentinel-1A卫星获得的尼泊尔地震同震形变场,结合GPS同震位移数据,联合反演了断层滑动分布特征和空间展布.结果表明:尼泊尔地震的同震形变场主要集中在150km×100km的范围内,且分为南北两个相邻的形变中心,南形变中心的视线向抬升量约为1.2m,北形变中心的视线向沉降量约为0.8m,均位于发震断层上盘.位于形变抬升区的KKN4和NAST两个GPS站,抬升量和南向运动量均达到了m级,而远离震区的其他GPS台水平和垂直观测量均在1cm以内.联合反演得到的断层位错分布主要集中在沿走向150km,沿倾向70km的范围内,最大滑动量为5.59m,平均滑动量为0.94m.断层面倾角在浅部约为7°,随着深度增加,倾角逐渐变大,到垂直深度20km时倾角接近12°;5月12日MW7.2级余震位于主震破裂区的"凹"型滑动缺损区域;主震破裂区的上边界与MBT空间位置十分吻合,主震破裂区主要集中的MBT以北50~60km处,垂直深度为8~9km,倾角为9°,继续向北时主震破裂面以10°~12°的倾角向深延伸,在18~20km可能与MHT交汇.因此,初步判定MBT为此次地震的发震断层.     

An isolation system for limited seismic gaps in near‐fault zones

The ability of a recently proposed seismic isolation system, with inherent self‐stopping mechanism, to mitigate or even eliminate seismic pounding of adjacent structures is investigated under severe near‐fault earthquakes. The isolation system is referred to as roll‐in‐cage (RNC) isolator. It is a rolling‐based isolator that provides in one unit the necessary functions of vertical rigid support, horizontal flexibility with enhanced stability, hysteretic energy dissipation, and resistance to minor vibration loads. In addition, the RNC isolator is distinguished by a self‐stopping (buffer) mechanism to limit the bearing displacement under excitations stronger than a design earthquake or at limited seismic gaps, and a linear gravity‐based self‐recentering mechanism to prevent permanent bearing displacement without causing vertical fluctuation of the isolated structure. A previously developed multifeature SAP2000 model of the RNC isolator is improved in this paper to account for the inherent buffer mechanism's damping. Then, the effectiveness of the isolator's buffer mechanism in limiting peak bearing displacements is studied together with its possibly arising negative influence on the isolation efficiency. After that, the study investigates how to alleviate or even eliminate those possibly arising drawbacks, due to the developed RNC isolator's inner pounding as a result of its buffer activation, to achieve efficient seismic isolation with no direct structure‐to‐structure pounding, considering limited seismic gaps with adjacent structures and near‐fault earthquakes. The results show that the RNC isolator could be an efficient solution for aseismic design in near‐fault zones considering limited seismic gaps. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

中条山北麓断裂中南段全新世地震事件的初步研究

通过对中条山北麓断裂进行探槽研究,揭露了全新世以来,断裂中段和南段的3次古地震事件,包括1次发生在8 570~8 010a BP、贯通断裂中段和南段的8级以上特大地震,以及4 800~6 010a BP和2 110~320a BP发生的2次7级左右的大地震,地震复发间隔约为3 500a。研究表明,中条山北麓断裂的南段和中段在全新世发生过多次活动,活动性较强。     

褶皱陡坎中相关断层在缩短量计算中的作用——以东秋里塔格背斜为例

通过对东秋里塔格背斜地区内与褶皱陡坎伴生的次级断层进行的地质调查,确定了该次级断层属于伸出向斜的逆冲断层,也给出了次级断层的发生时间晚于褶皱作用起始时间的1个变形实例。褶皱陡坎中发育的次级断层使得陡坎上盘地层沿断层面整体向上迁移,不仅次级断层使得阶地面发生掀斜并增大褶皱陡坎的坡度,而且直接影响了区域缩短增量计算的真实性。计算结果显示,当不考虑次级断层对褶皱陡坎高度的影响时,计算所得缩短增量为51.42m,考虑次级断层对褶皱陡坎高度的影响时,计算得到的地壳缩短量为45.23m。二者相差6.19m,偏差占总缩短增量的13.7%,是一个不可忽视的量值。东秋里塔格背斜北翼和南翼的褶皱陡坎发育于相同岩性的基岩中而且具有相同的形成机制。但是背斜北翼在水平距离不足300m的范围内发育了3级褶皱陡坎,这表明北翼相对于南翼,其活动枢纽带更为紧闭。这是由于北翼存在更加强烈的挤压应力及更加快速的隆升作用。因此,次级断层的研究对于正确认识区域构造演化、了解褶皱与断层相互作用关系具有重要意义。但是仍存在很多问题:1)受观察剖面范围有限、次级断层分布不连续和断距沿延伸方向不断增大等因素的制约,次级断层对缩短增量造成的影响可能被低估,计算结果应为缩短量的最小值。2)次级断层增加的陡坎高度与断层的断距、倾角具有怎样的定量关系?3)若次级断层只发育于活动枢纽带内,又会产生怎样的影响?这些问题还需更多的研究实例来进行更加深入的研究。     

significance of high-resolution loess stratification based on grain size and magnetic susceptibility analysis to paleo-earthquake study: a case study of dongyugou loess section,at hongtong,shanxi province

As an important technology to paleoseismologic research, trenching has been used to identify paleo-earthquakes recorded in strata, combined with dating technology. However, there have been some bigger uncertainties and limitations. For instance, subtle strata in loess sediment cannot be interpreted only by naked-eye, which seriously affects identifying paleo-earthquake horizon and time. Therefore, how to improve the accuracy and reduce the uncertainty of paleo-earthquake identification is the important problem we are currently facing. Dongyugou loess section, located in the northeastern corner of Linfen Basin, Shanxi Province, cuts across the Huoshan piedmont fault. The section exposes not only the well-developed loess sequence, but also several obvious faulting events. Thus, this loess section is a better site to make a high resolution study to improve the accuracy and reduce the uncertainty of paleo-earthquake identification. Based on the high-resolution grain size and magnetic susceptibility analysis, and associated with visual interpretation by naked-eye, we made a high-resolution stratification of Dongyugou loess section, including high-resolution thickness of each stratum and its upper and bottom boundaries. Based on the high-resolution stratification and their comparison between two fault walls, we identified three earthquake events, which occurred after formation of u5-7, u4 and u2, corresponding to their stratification depth of 7.1m, 4.7m and 2.9m in hanging wall. Based on results of OSL dating and average sedimentation rate of hanging wall, we estimated that the three events occurred around 45.8ka(between (48.1±1.5)～(43.2±2.5)ka), 32.8ka(between (35.0±2.4)～(30.6±1.3)ka) and 23.3ka(between (26.4±0.8)～(20.9±0.7)ka). According to the thickness difference of three loess-paleosol sedimentary cycles between two fault walls, we calculated the coseismic vertical displacements of the three events as 0.5m, 0.4 and 1.3m, respectively. Compared with other segments of the Huoshan piedmont fault zone, we found the southernmost segment is the weakest, with longer recurrence interval of about 11ka and lower vertical slip rate of 0.048mm/a. The high-accuracy grain size and magnetic susceptibility analysis offers an effective method for reducing the uncertainties of the paleo-earthquake research in loess area.     

铅垂断层向错引起的地表重力变化

利用直立长方体组合模型以及坐标旋转理论,对铅垂断层向错引起的重力变化进行数值模拟,分别计算深度为1、5、10 km的铅垂断层在单一方向上、两个方向上向错引起的地面重力变化。结果表明,当断层在单一方向产生向错时,以左端点为基点的W1、W2向错引起的地面重力变化场均呈现以断层为轴线的对称分布|以中点为基点的W3向错引起的地面重力变化场构成四象限反对称分布。当断层在两个方向上同时产生向错时,以左端点为基点的W1W2向错引起的地面重力变化场呈现以断层为轴线的对称分布,整体显示W2向错起主导作用|以中点为基点的W2W3向错引起的地面重力变化场呈现非对称分布,整体也显示出W2向错起主导作用,断层附近的扭错现象为W3向错的作用。随着断层深度的增加,断层向错引起的地面重力变化值递减,但影响范围逐渐扩大。     

向错-位错组合模型模拟渭河盆地地壳水平变形特征

基于向错-位错组合模型模拟渭河盆地内主要断层的滑动与转动运动变形,通过数值计算获得断层滑动及转动变形引起的地表水平位移,并与盆地内实测GPS水平位移进行了对比。结果表明:采用向错-位错组合模型能够完整地描述断层实际的滑动与转动运动变形状态,组合模型模拟断层滑动与转动引起的地表水平位移与实测GPS水平位移,无论在量级或是运动趋势上均具有较好的一致性特征。     

怀安盆地北缘断裂东段土壤气体地球化学特征

活动断裂带的土壤气体地球化学测量在活动断裂危险性评价方面起着重要作用。 本文讨论了怀安盆地北缘断裂东段的土壤气体地球化学特征及其构造意义。 我们于2012年7月和2013年6月在怀安盆地北缘断裂东段的羊窖沟以及张家窑两地现场测量了土壤气体组分的浓度和通量。 测量结果表明: ① 断裂带土壤气H₂、 Rn、 CO₂和Hg浓度空间分布曲线呈现双峰模式, 且断裂下盘土壤气的Rn、 CO₂和Hg浓度较上盘的高; H₂、 Rn、 CO₂和Hg浓度平均值分别是4.61 ppm、 4.81 k Bqm^-3、 0.38%和9 ngm^-3; 土壤气Rn和CO₂的通量平均值分别是6718 Bqm^-2d^-1和49.83 gm^-2d^-1; ② 土壤气Rn和CO₂在两个测区脱气强烈, 羊窖沟地区土壤气CO₂、 Rn和Hg浓度平均值以及土壤气Rn和CO₂通量值较张家窑地区高。 这些结果可能是两个测区断裂活动性差异引起的。