贵阳钻孔应变观测记录地震特征及典型大震同震效应分析

通过分析贵阳地震台钻孔应变观测记录的地震特征和同震应变波阶变情况,说明钻孔应变观测记录地震分量阶变变化与震源物理机制存在一定关系。     

日本9.0级地震引起的应变阶分析

利用93个钻孔应变台站记录的日本9.0级地震的观测资料,计算出各个台站记录的面应变的应变阶,通过同震应变阶的张压性变化显示,日本9.0级地震可能对华东、华北和东北地区的影响以张性变化为主.利用稳定时段的观测资料进行理论固体潮标定,得到实际应变阶,利用同震应变阶分析中国大陆主要活动断裂可能受到日本9.0级地震的影响程度时...     

基于钻孔应变观测资料分析远震造成的动态库仑应力变化

已有证据充分证明了大地震远震触发作用的存在.为认识其机理,需要深入探究大地震产生的远场动态应力对断层面应力及断层地震活动性的影响.四分量钻孔应变仪作为超宽频地壳应力监测的重要手段,可以直接记录地震波传来时造成的动态水平应变和应力,这些资料对动态库仑应力变化及其影响的研究有着重要意义,而迄今尚未得到足够重视和应用.本文通过对高台、通化台的四分量钻孔应变仪记录到的2018年太平洋地区4次大地震事件数据进行分析,识别出了P波、S波和面波等不同震相,运用应力花瓣方法分析了它们的特点,计算了它们各自引起的动态应力变化,展示了利用钻孔应变实际观测资料定量研究不同震级大小、不同震中距离的远震地震波在台站位置处的地壳造成动态应力变化的可行性.研究发现,台站位置处动态应力变化的主应力轴方向大体与震中方位角一致,并讨论了对台站附近断层面上动态库仑应力的影响.定量计算结果表明,这4次地震在高台、通化台附近断层面产生的动态库仑应力变化峰值在数百帕量级,低于一般认为的动态触发阈值,也的确没有观测到被动态触发地震活动.但是本文的思路和方法,对今后更大远震可能产生的触发效应提供了研究基础.     

地震造成远距离应力阶变的观测实例

地震应力触发和应力影研究是当前地震科学中的一个前缘课题,但目前缺少同震远距离应力变化的实测资料。利用昌平台站钻孔四分量应变仪对1998年1月10日M_w6.3和1999年3月11日M_w5.8张北两次地震阶跃变化观测结果,计算得出地震阶跃应变达10~(-8),即应力阶跃达10~(-4)MPa。虽然该测值高于线弹性理论计算值,但四分量应变仪多组观测结果可以互相校验,证明观测结果是可靠的。     

2010智利Maule特大地震的同震效应

2010年智利Maule大地震是人类有观测记录以来第六大地震,基于高性能并行有限元方法,建立含地表地形和Moho面起伏的大规模非均匀椭球地球模型,计算了该地震同震效应,并根据库仑应力变化分析周围断层地震活动性和主震对余震的触发关系.结果表明:对于2010年Maule地震,地球曲率和层状结构对同震水平位移影响不可忽略,如果不采用球面分层模型,在低纬度远场可能会造成位移和应变量值均被低估,在高纬度远场可能会造成位移被夸大而应变被低估.如果不考虑介质横向不均匀和地形,同震应力降被显著低估,近场同震东西向应力变化误差最高95.4%,南北向应力变化误差最高90.8%.Illapel地区库仑应力变化约10 kPa,相当于15年构造积累,Maule地震加速了2015年Illapel地震发生.以最优破裂方向投影得到库仑应力变化,经统计70.9%余震落在库仑应力变化量值大于10 kPa区域.本次特大地震触发了Pichilemu附近M_w6.9和M_w7.0两次正断型余震.     

青海地区钻孔应变观测及资料分析

介绍了青海地区"十五"期间架设的6个YRY-4型分量钻孔应变仪台站和仪器基本情况,对产出的数字化钻孔应变观测资料的动态特征进行了分析,总结出了同震变化的记录特征;探讨了地震时应力应变运动与构造断层间的微弱错动现象.     

观测应变阶在地震应力触发研究中的应用

对中国钻孔应变台网观测到的昆仑山口西MS8.1大地震的应变阶资料的研究结果表明:① 很多观测值与静力位错理论计算值不符合；② 北方地震较活跃地区的很多台站观测到异常大的应变阶，而南方构造运动较不活跃地区的台站虽然也观测到地震波动，但是应变阶不明显. 由此推断，地震的触发（可能是动态触发）作用对远场的实际地震应变变化具有重要影响. 也就是说，远场的构造活动（可能是断层活动）是否曾被地震触发，可能决定当地的应变场变化的主要特征. 进一步对昌平台1999年3月11日张北地震与1999年11月1日大同地震的观测资料对比分析表明:断裂带的分布情况对实际地震应变变化有直接影响. 这证明观测到的异常大的地震应变阶可能是地震触发了当地的断层活动的表现.      

地震的应变张量观测与应用前景

地震发生时的动态应变场,在研究地震触发、地震破裂、地面破坏、水文和岩浆变化等方面都具有重要应用意义.地震的应变张量观测和现有的惯性地震仪观测的物理量不同.前者可以直接记录到地震发生时震源辐射的应变(应力)波,而后者记录到的是位移、速度或加速度.地震频率的应变测量在地震学中的应用前景主要表现在:①测量震源机制解理论预言的辐射4象限分布;②测量库仑应力变化;③换算成动态应力以评估地震烈度;④测量地震波的能量密度;⑤测量地震断层形变加速和形变局部化过程.用惯性地震仪的记录虽然在理论上也可以解算出动态应变值,然而种种原因导致计算结果的误差很大,往往不可接受.应变张量地震仪若能与现有的惯性地震仪配套起来,形成大规模台阵,则有可能推动应变地震学的诞生,在地震观测和地震学科领域引起重大革新.     

均匀弹性分层介质模型中的同震位移、应变以及应力

地震发生时产生的同震位移、应变以及应力变化,特别是同震应力的变化,在地震触发等问题的研究中有着重要的意义.本文进一步发展了基于均匀弹性水平层状介质,利用广义反射透射系数矩阵和离散波数计算同震位移的方法,使之可以计算相应的应变、应力以及同震库仑应力变化.可适用于多种情况,接收点可以位于地表以及地表以下,震源类型可以是剪切位错源以及拉张位错源.通过与半无限介质的解析解相比较,结果一致,验证了方法的可靠性以及计算精度,可以用于计算地震之后库仑应力变化,为判断余震分布提供参考.在计算同震位移时,使用了梯形积分与Filon积分相结合的积分方式,即提高了同震位移计算的速度,又保证了计算精度,有利于反演问题研究.     

基于断层虚位错模式讨论2008年汶川MS8.0地震前视电阻率变化

2008年汶川M_S8.0地震前,距震中450km范围内有7个视电阻率台站运行,震前记录到了不同形态和幅值的变化。本文采用断层虚位错模式,在模型中将汶川地震同震滑动位移按大小相等但方向相反的方式进行加载,计算震前产生这些同震位错所需积累的应力应变分布。计算结果表明：在100m深度,震前正应力和剪切应力主要积累区域位于龙门山断裂带两侧约100km范围内,最大应力变化量为0.5MPa;体应变积累区域与应力积累区域基本一致,最大应变值为10^-5,显示这些区域在震前存在较高的挤压应力应变积累,而在这些区域外,应力应变积累程度较低。成都台和江油台位于震前主要的应力应变挤压积累集中区域,视电阻率观测数据均为震前下降-准同震阶跃-震后回升,与震前应力应变积累-震后释放的变化形式一致,这2个台站震前的异常变化与汶川地震关系密切;而甘孜台、武都台、冕宁台、小庙台和天水台位于应力应变积累较弱的区域,其视电阻率变化与汶川地震的关联性较弱。     

滇黔地区钻孔应变观测记震能力研究

使用2008~2011年MW6.0以上地震目录资料,统计滇黔地区贵阳、昭通、永胜、腾冲和丽江5个地震台的钻孔应变观测资料记录同震效应的情况,进行记震能力统计分析,给出了各台站钻孔应变观测的记震响应区域及记震能力图。根据地质构造及历史地震活动情况,对各观测台站记震能力进行了对比分析。结果表明,井孔位于稳定块体及历史地震活动少的台站记震能力强,记录的同震阶变现象少;反之则相反。通过记震能力分析可知,记震能力强的台站更有可能记录到更广范围的地震前兆异常现象。     

尼泊尔8.1级地震后河北省数字形变观测同震响应研究

北京时间2015年4月25日14时11分26.3秒在尼泊尔境内发生Ms 8.1地震。通过分析河北省各形变台站的震时观测资料,研究各形变测项对尼泊尔地震的同震响应特征,结果表明,形变测项均记录到此次地震,同震响应形态分为振荡型、振荡-阶变型、阶变型三类;不同台站相同类型仪器的同震响应幅度有很大差别;同一台站同一仪器不同方向上记录波形幅度相差较大;地震对应变场的影响以EW向为主;记录到阶变型形变波的台站主要集中在河北省的北部,南部较少;认为尼泊尔地震后河北省北部地区的地震活动可能有增强的趋势,南部相对平静。     

格尔木地震台钻孔应变仪映震性能分析

利用格尔木钻孔应变可靠的观测资料,通过分析典型震例前的分量日均值、差应变、日分钟值曲线变化特征,发现M≥7地震前有中短期异常,M≥6地震前有短临异常。通过分析震时分钟值曲线变化特征,发现钻孔应变仪同震阶变明显,两次海西地震的阶变幅度不尽相同。     

断层面上库仑破裂应力变化的相关研究进展

地震的孕育、发生和震后调整被认为是震源区及其邻区的应变积累释放过程.地震引起的静态库仑应力变化可有力地解释余震分布、强震序列等地震观测,并为探索地震发生机制和地震预测提供新的线索.地震学家们多采用弹性位错模型计算同震位错引起的库仑应力变化,以研究余震分布及地震间相互作用;随着流变学的发展,粘弹模型因可以很好的解释大量震后形变观测而被广泛用于断层面上的震后应力调整研究;此外,构造应力加载作用在更长时间尺度上造成断层面的应力积累,基于负位错模型计算震间库仑应力变化为又一研究内容.本文从同震、震后、震间库仑应力变化的角度提炼出断层面上库仑破裂应力变化的大量研究成果,介绍了库仑应力变化的基本计算原理及引起断层面上库仑应力变化的主要原因,论述了通过库仑应力演化来研究地震活动的方法和应用,进一步讨论断层面上库仑应力演化研究存在的问题和近期的进展.     

2021年青海玛多MS7.4地震同震应力场与形变台站同震阶变分布关系探讨

利用基于升、降轨InSAR形变场及余震精定位结果反演得到的同震滑动模型,通过PSGRN/PSCMP程序获得同震水平形变场及应力场分布特征,结合玛多M_S7.4地震周边形变同震阶变台站分布特征,探讨同震应力场变化与同震阶变台站分布间的关系。模拟得到的水平形变场结果显示,此次玛多地震为左旋走滑运动特征,水平形变量主要集中在巴颜喀拉块体内,其次是北部的柴达木块体;羌塘块体以及祁连块体同震水平位移量较小;昆仑山口-江错断裂作为一条NE倾向的走滑型断裂,断层上盘区域滑动量明显大于下盘,模拟得到的最大水平形变量达1380mm;形变同震阶变的台站主要集中分布在祁连山断裂带中东段以及西秦岭等地区,祁连山断裂带中东段位于此次玛多地震同震正应力变化正值区域,而西秦岭等地区则处于玛多地震同震剪切应力变化的正值区域,即出现同震阶变的台站与同震应力场变化的正值区域具有较好的一致性。     

GNSS约束的2022年泸定M6.8地震滑动分布及同震应力变化

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态水平向同震位移.结果显示：GNSS同震形变场空间分布呈现明显的左旋走滑特征,观测到的最大水平向同震位移达23 cm,震中距50 km范围内同震位移量普遍大于1 cm.基于GNSS观测资料反演得到的同震滑动分布显示泸定地震地表破裂主要集中在磨西至田湾之间,主破裂深度2～8 km,最大滑动量～1.96 m,地震矩9.25×10¹⁸N·m,对应矩震级M_W6.6.静态库仑应力结果显示本次地震增强了震源破裂区周边活动断层的库仑应力,并触发了大量余震,余震主要发生在库仑应力增强区域.结合震间闭锁分布、历史地震及库仑应力变化,我们认为未来需要密切关注与磨西断裂交接的安宁河、大凉山断裂以及康定—磨西段的地震危险性.     

青海地区钻孔应变同震响应特征分析

收集了青海6个钻孔应变台站资料,对青海玉树7.1级地震、日本9.0级地震和四川芦山7.0级地震进行同震响应和震后效应特征进行对比分析,得出的结论是钻孔应变同震响应出现阶变的起始时间与地震波到达的时间基本一致,属于同震变化,应变阶跃随震源方位、震级等因素有较好的比例关系。     

哈尔滨市延寿地震台竖直摆倾斜仪资料分析

介绍了哈尔滨市延寿地震台竖直摆倾斜仪的工作状态,列举了该仪器记录到的多次同震应变阶。分析认为:这种阶跃变化反映了地震因释放应变能而改变了地壳的应变场;从阶变图象可以看出:中强远震的同震阶变幅度较小,中强近震同震阶变的相对幅度较大,同等震级震中距越小,阶变幅度也越大。证明了近震对观测点(台站)附近区域应力场改变大于远震。同时,展示了2005年7月25日黑龙江省林甸县M5.1级地震的短期异常及临震异常变化图象,发现短期异常和临震异常的形态非常类似,但同一方向(分量)仪器对两次异常的响应程度却截然不同,这可能与此次地震孕育过程不同阶段的地壳应力调整和应力场变化密切相关。     

基于钻孔应变观测约束的2016年新疆呼图壁M6.2地震的发震断层研究

利用北天山地区的钻孔应变观测资料,分析2016年呼图壁M6.2地震同震应变阶跃的张、压性特征。结合余震精定位方法等给出的震源参数,基于弹性位错理论,模拟不同震源参数下的同震应变阶跃的张、压性特征。通过对钻孔应变张、压性的模拟值与实测值进行对比分析,研究呼图壁M6.2地震的发震断层。结果表明:(1)震中附近4个四分量钻孔应变台站数据自检性能较好,且多记录到明显的同震应变阶跃,其中,呼图壁、石场、巴伦台应变阶跃较为明显,张、压性变化最大值分别达2.5×10^-8和-3.4×10^-8;(2)在地震震源参数为293°/64°/90°(走向/倾角/滑动角)、发震断层面倾向北时,钻孔应变张、压性的模拟值与实测值最为吻合,呼图壁M6.2地震的发震断层极有可能为一条倾向北的高角度逆冲型盲断层。本文结果为认识呼图壁M6.2地震的发震构造提供重要力学依据。     

基于粘弹库仑应力变化的后续最大地震震级估计及2008、2014年于田两次7.3级地震之间的关系讨论

在前人关于于田地区地壳水平分层模型研究的基础上,结合于田台GPS连续观测资料粗略确定各层的粘滞系数。基于粘弹水平分层模型,分别计算了2008、2014年两次于田7.3级地震的粘弹同震库仑应力变化。基于粘弹库仑应力变化,采用“直接”余震频次的计算方法,计算了区域范围内与主震同震库仑应力变化直接相关的理论地震频次。提出基于理论与实际地震频次对比以及理论与实际地震频次-距离衰减曲线拟合残差对比估计与主震同震库仑应力变化直接相关的后续最大地震震级的方法。不同方法的计算结果显示,与2008年于田7.3级地震同震库仑应力变化直接相关的最大后续地震震级为MS7.2~7.5,而2014年于田7.3级地震的估计为MS6.3。前者与2014年于田地震7.3的震级非常接近。由于震级相同、空间距离较近、时间间隔较短、区域外力作用相同、两次地震构造关联性较强且具有较明确的应力相互作用,因而认为2008、2014年两次7.3级地震构成一对广义的双震型地震,这与该区域以往序列类型特点相吻合。对震级下限及G-R关系b值对结果的影响进行了初步讨论,结果显示,当粘弹同震库仑应力变化确定之后,震级下限对后续最大地震震级估计影响不大,但G-R关系b值对结果有较大影响。