2021年5月22日青海玛多Ms7.4地震发震构造分析

精确的余震序列定位及震源机制反演能够提供强震破裂尺度、发震断层面和区域应力场等信息,为震后应急决策和分析发震构造提供科学依据.本研究采用双差定位方法对2021年5月22日 青海玛多Ms7.4地震序列进行精定位,得到震后9天内共1055个事件的精定位结果;同时,利用青海、西藏、四川和甘肃台网记录的波形数据,采用近震全波形矩张量反演方法得到了玛多Ms7.4地震15次中等余震(Ms≥4.0)震源机制解,并进一步反演得到震源区构造应力场.地震定位结果显示,玛多主震位于玛多—甘德断裂与甘德南缘断裂之间,发震断层面较为陡立,余震序列在时间上呈现出不对称的双侧破裂模式,且沿主破裂面的两端均表现出分支破裂特征,说明本次地震触发了分支断层;震源机制结果显示15次中等余震包含12次走滑型和3次逆冲型地震,暗示主断层破裂受到局部异常结构的影响;另外,应力场反演表明震源区为近EW向挤压特征,与该区域最大水平主压应力优势取向一致.结合上述结果以及周边地质构造背景,我们认为玛多地震发震构造为位于巴颜喀拉地块内部一条NWW向的高倾角左旋走滑断裂,主破裂触发了东西两端分支断层活动,断层面的非均匀性控制了余震序列时空分布的差异性.     

由震源机制解推断唐山地震序列发震断层的分段特征

使用唐山地区2002年1月—2015年11月M_L≥2.5地震的255个震源机制解, 采用构造应力场均匀性的分段方法对唐山地震序列的发震断层进行分段． 在已有唐山地区震源机制解分区特征的基础上, 给出了5个参考应力张量, 并通过差异显著性的z值检验计算将唐山地震序列的发震断层分为宁河、 唐山、 滦县和卢龙等4个子段, 进而分别对4个子段的应力场进行反演． 结果显示: 4个子段的最大主压应力方向均呈近EW向, 且唐山、 宁河和卢龙子段的应力场均表现出较大的拉张分量; 唐山、 宁河子段的最佳应力张量与唐山主震对唐山断裂带两端点所产生的引张应力场的作用方式一致． 此外, 唐山子段的应力场符合基于接收函数给出的上地幔物质隆升模型, 滦县子段走滑型的应力状态反映了该区的共轭构造运动, 卢龙子段的最佳应力张量为正断兼右旋走滑． 从当前唐山地震序列发震断层分段的应力场特征可以推断, 现今唐山地区的地震活动具有继承性, 主要受区域构造应力场和该区深、 浅共存的断裂构造体系控制．      

2010年玉树M_S 7.1地震发震断层面参数的确定

本研究将利用余震分布和区域应力场确定大震断层面参数的方法应用于2010年玉树MS7.1级地震发震断层面参数的确定,获得了本次地震断层面参数为:走向294.6°,倾角78.0°,滑动角7.5°,属于左旋走滑型地震和甘孜—玉树断裂带的性质相一致.主震前后应力场反演结果表明该区域的应力场为:中间主应力轴近直立,最大和最小主应力轴近水平,且发现玉树地震前后震源区应力场存在偏转现象,最大主压应力轴由震前的NEE向逆时针旋转至震后的NNE向,震后最大主压应力轴与断层走向近垂直,表明主震对震源区应力释放较为充分.     

2021年5月漾濞MS6.4地震序列发震机理的应力分析

为了从应力的角度解释2021年5月漾濞M_S6.4地震序列的发震机理,本文开展了包括刻画断层结构,反演震源区应力场,研究应力场对断层的加载作用以及地震序列中较大地震对断层活动的库仑应力影响等4个方面的研究,具体的认识为,(1)相比于前人工作中利用区域台阵定位结果刻画的断层结构,结合布设在漾濞震源区的实时地震监测台阵捕捉的7905个余震位置和沿断层均匀分布的16个M3.5以上地震的震源机制,我们刻画了漾濞地震序列发震断层的精细结构：漾濞地震序列最主要的特征为NW向和NE向两组断层共同破裂,NW向断层为右旋走滑破裂,NE向断层为左旋走滑破裂;(2)利用震源区1°×1°范围内的90个历史震源机制反演了震源区的背景应力场,得到震源区为近南北向水平挤压,东西向水平拉张的走滑型应力状态,应力方位的不确定度很小,而主应力相对大小(R)的不确定度很大,为0.2～0.8;(3)分析了漾濞地震序列两组发震断层的稳定性,发现两组发震断层均为应力场作用下最易失稳的断层.此外,发生在两组断层上地震的震源机制分别与两个最易失稳断层的震源机制相似,说明了背景应力对断层行为的控制作用;(4)两组断...     

郯庐断裂带中南段现代构造应力场

在地震学研究中,震源机制解是研究区域构造应力场最基础的资料和常用的方法.应用小震断层面解反演平均应力场不仅能给出一个地区的平均应力场,还能给出中等主压应力相对大小及错动断层面等信息.20多年来,国内外学者已经发展了多种采用多次地震的震源机制解资料反演区域构造应力场的方法.     

用接收函数建立区域模型的震源机制反演及其在芦山地震序列研究中的应用

本文提出并试验了一种基于接收函数建立区域模型进行震源机制反演的方法.选取四川地震台网记录的M≥3且信噪比高的近震波形资料,反演得到了芦山地震序列中74个地震的震源机制.通过对震源深度和震源机制的综合分析,探讨了芦山地震的发震构造和区域应力场状态.采用接收函数方法反演获取了26个台站下方的S波速度结构,对不同区域的台站反演结果进行叠加平均,以此区域平均S波速度作为本文震源机制反演使用的区域模型的S波速度;区域模型的P波速度由经验公式给出.反演稳定性测试表明,使用不同模型或对原始波形记录加入随机噪声的反演结果与原始反演相比,震源深度最大误差为1km,断层面各参数误差水平也很低,且显示的发震类型是一致的,其中随机噪声带来的误差小于模型带来的误差.主震反演得到的震源机制解为:震源深度17km,矩震级6.47;节面Ⅰ走向213°,倾角51°,滑动角98°;节面Ⅱ走向20°,倾角40°,滑动角80°;显示芦山主震可视为纯逆冲型地震,发震构造可能是某个具有较大倾角的逆冲断层,而不是低缓的推覆构造的基底滑脱面.同时本文反演获取的73个M≥3余震的震源机制绝大多数也显示了类似的发震类型,逆冲型地震为67个,占92%,具有绝对优势;走滑型地震为5个,正断型地震为1个.其中5个走滑型地震中的4个均分布在震源区的东北端.整个芦山地震序列深度集中在12~20km,且沿震源区短轴的余震深度剖面有自西向东呈逐步变浅的趋势,呈现清晰的铲形断面结构,结合本地地质构造,可以推断芦山地震序列主要发生在龙门山前山断裂以东的逆冲推覆体内的一个隐伏断裂上.P轴方位角优势方位与区域应力场及汶川震源区南段的相一致,表明芦山序列地震活动主要受区域应力场控制,且汶川震后该区应该不存在应力场变化.P轴仰角随深度分布则显示了孕震层在浅部为脆性上地壳,而深部已经进入了中地壳低速层.断层面的几何形态简单,倾角均值在不同深度保持稳定在55°左右,与主震倾角接近,这与汶川震源区南段的研究结果明显不同,揭示了龙门山断裂带南段与此次芦山发震断裂在断层面几何形态上的明显差异.     

汶川MS8.0地震余震震源机制时空分布特征

本文利用CAP波形反演方法,获取了汶川M_S8.0地震序列中312个具有较高信噪比波形资料的4级以上余震的震源机制解和震源深度. 基于震源深度空间分布与震源机制时空分布,分析了主震后余震区断层行为特征与应力场时空变化,并对龙门山断裂带中北段的发震断层面几何形态进行了初步探讨. 获得的主要认识如下:(1)余震震源深度分布存在显著的空间分段差异. 绵竹以西的余震区南段与平武以东的北段余震深度范围大于中段(绵竹-平武段),但深度小于5 km的5级以上超浅源地震主要分布在明显偏离龙门山断裂带走向的理县NW向分支与余震区北端NNE向分支,而中段余震主要分布在7~19 km深度. (2)余震机制类型存在明显的时空差异. 余震区中段逆冲型地震占绝对优势,理县NW向分支余震则以走滑型为主,机制类型随时间变化不显著. 沿龙门山断裂带走向的余震区南段,早期(2008年8月底前)逆冲型地震比例高于走滑型、晚期走滑型地震比例显著升高并超过逆冲型;而余震区北段早期走滑型地震占绝对优势、晚期逆冲型地震比例大幅上升且超过走滑型. 南、北两段余震机制类型比例的显著变化,可能是余震区两端断层调整性运动的表现. (3)节面走向及P轴方位优势方向均存在显著的空间差异. 南段NWW向P轴方位与区域应力场一致,中段及理县NW向分支P轴优势方向NEE,而北段具NWW和NEE两个优势方向,这种差异反映了余震活动除了受区域应力场控制外,还受到主震引发的局部应力场的控制. 节面走向的多方位分布则反映不同走向的构造参与了主震后的余震活动. (4)沿龙门山断裂带走向,余震区南段具深部缓倾角、浅部高倾角的铲形断面特征;中段深部倾角均值较稳定、浅部倾角均值随深度减小而增大;北段倾角均值相对稳定,显示其断面几何形态相对简单. 上述不同区段倾角均值随深度的变化揭示龙门山断裂带中北段断层面几何形态复杂.     

小震震源机制解反演芦山断层倾角

断层的几何形态控制着上盘地层的变形特征,断层运动模型的地球物理与大地测量反演依赖于断层几何参数的给定,而在几何参数中,断层倾角参数对反演结果的影响最为显著.为探索芦山地震与地表同震位移的关系,本文以分布在芦山地震断层周围的地震震源机制解为起算数据,运用地震矩张量理论反演得到芦山地震断层面倾角的平均值为42°.为了进一步精细化断层的几何结构,根据震源机制解分布的差异特征,沿断层走向与断层面宽度方向将其划分成为3×3断层模型.经计算发现断层南段、中段、北段的倾角均随深度增加而减小,在同一深度上,断层中段的倾角小于南段和北段的倾角,在8～12 km深度时,从南到北断层面的倾角分别为66.29°、51.10°、55.22°,在12～16 km深度时,从南到北断层面的倾角分别为44.67°、34.95°、43.40°,在16～20 km深度时,从南到北断层面的倾角分别为42.00°、29.93°、31.11°.分别采用单一平面模型(1×1)与分段分层模型(3×3)计算地表同震位移,发现两个模型的计算结果具有较好的一致性.相对单一平面模型(1×1)而言,分段分层模型(3×3)的计算结果与GPS观测值符合性更好,由此表明本文给出的细化后断层更接近断层的真实形态.     

盈江地区构造应力场和断层识别的联合迭代式反演研究

搜集了盈江及其邻区5组地震序列震源机制解并反演得到该区域的构造应力场。研究结果显示:盈江地区整体主压应力以NNE向为主,主张应力以ESE向为主;但其局部应力场不完全一致,沿苏典断裂分布的主压应力轴走向随着断裂走向由北向南延伸角度逐渐向北偏移,而盈江地区的西南部,其主压应力走向更偏向于东,这可能与大盈江断裂的横向拉伸有关。此外,本研究通过应力场反演识别出了5组地震序列震源机制解的主发震断层节面的走向、倾角、滑动角及发震断层的摩擦系数,为今后该区域的地震研究及地壳动力学变迁提供了参考。      

汶川M_W7.9和集集M_W7.6地震前应力场转换现象及其可能的前兆意义

2008年四川汶川MW7.9地震和1999年台湾集集MW7.6地震均为挤压推覆构造环境条件下发生的板内逆断层型地震。本文对比分析了两次地震前的CMT解、震区附近的中小地震震源机制解及其反演的应力场可知,集集地震主震震源机制解与用台湾内陆中西部的CMT解反演得到逆断层类型构造应力场吻合,而震区附近中小地震具有随机发生的性质,反演得到了震前与构造应力场不一致的走向滑动类型的局部应力场,但当局部应力场变化到与构造应力场一致时,数月后发生主震;同样,用青藏高原东部的CMT解震源机制反演得到走向滑动类型的构造应力场,逆冲类型的汶川主震与构造应力场的压应力轴吻合,震区附近中小地震反演得到了与构造应力场一致的区域应力场,但震前局部应力场变化为逆冲类型应力场一致时,随即发生主震。说明逆断层型主震区附近随着震源区应力积累,在震前会出现相似的应力场转换现象,当最终转换到与发生主震的应力状态一致时,表明震源区附近应力已达到相当高的应力水平,是发生大地震的征兆,应引起进一步的关注。     

由现今小震资料研究琼北地区区域应力场和发震构造

利用2000年以来海南地震台网记录的琼北地区的波形资料,采用双差法对103个地震进行重新定位,采用振幅比方法测定震源机制.在此基础上,反演了琼北地区的区域应力场,由震源位置拟合出两个震源断层面,并且计算在区域应力场作用下的滑动方式.对照历史大震的等震线,WNW走向的震源断层位于极震区中部稍偏东的地方,与等震线长轴方向相同,表明该震源断层是1605年琼山大震的发震构造;高倾角震源断层的北东盘向东南斜下方滑动,对于该盘NNW象限产生强烈拉张,以致出现罕见的陆陷成海现象.另外一条NS向震源断层恰好位于第四系火山岩和第四系盆地交界处,是区域升降运动最为强烈的地方,正断层类型的震源断层东盘下降,与沉积盆地一致.研究表明由现今小震反演的两条震源断层分别与历史大震及构造运动有关,而与浅表断裂并不重合,存在深浅构造不协调的现象.     

2017年精河MS6.6地震邻区构造应力场特征与发震断层性质的厘定

2017年8月9日新疆精河发生M_S6.6地震,深入了解该地震的构造应力背景及其所破裂断层的活动特性对理解其孕震过程及震后的地震危险性估计十分重要.本研究自GCMT目录收集了2017年8月9日新疆精河M_S6.6地震震中及其邻区的253个震源机制解,应用MSATSI软件反演了该地震及其邻区的应力场.反演结果显示,西北区域应力场的最大主压应力轴的方位从西到东呈现出NNW-NS-NNE的渐变过程,东南区域应力场最大主压应力轴的方位稳定于NNE向,倾角都较小;最大主张应力轴都基本沿东西向,倾角相对较大;西北区域较大的R值显示出区域应力场主要受近NS向水平挤压作用,中部挤压分量相对较大,西部和东部挤压分量相对较小.根据所反演的区域构造应力场,结合发震的库松木契克山前断裂的地质调查参数,估算该断裂的理论滑动角为137.7°,误差为21.3°,验证了地质上得到的库松木契克山前断裂的逆冲兼右旋走滑性质.判断该断裂滑动性质的另一种方法是通过发生在该断裂上地震的震源机制验证.本研究首先计算了发生在库松木契克山前断裂不同机构给出的震源机制节面在所反演的局部应力场作用下的理论滑动角,发现理论滑动角与实际地震震源机制滑动角相差很小,验证了反演的局部应力场的正确性;而后计算了局部应力场作用下的库松木契克山前断裂上的理论震源机制与实际发生地震震源机制的三维空间旋转角,发现两者在给定的误差范围内是一致的.本研究自地球物理角度确证了库松木契克山前断裂的滑动性质,为该地区的地震孕育环境、地震活动性和地球动力学研究提供了基础.     

2020年新疆于田MS6.4地震发震断层及孕震机制研究

利用2020年6月26日于田M_S6.4地震序列的震相和波形数据, 对地震序列进行重定位并反演了中强地震的震源机制解, 结合2008年至今的全球矩心矩张量解数据, 反演了西昆仑块体和柴达木—祁连块体间边界地区的应力场。 综合分析研究结果发现: 2020年6月26日于田M_S6.4地震序列的发震断层为走向SSW, 倾向NWW的正断层, 地震的发生可能与琼木孜塔格峰山前展布的正断层破裂有关; 西昆仑块体和柴达木—祁连块体之间的边界地区属于东西向拉张应力模式, 支持青藏高原北部大型走滑断裂所圈定的柴达木—祁连块体的东向运动模型。     

THE HOLOCENE SEISMIC EVIDENCE ON SOUTHERN SEGMENT OF THE RED RIVER FAULT ZONE

Nine earthquakes with M≥6 have stricken the northern segment of the Red River fault zone since the historical records, including the 1652 Midu M7 earthquake and the 1925 Dali M7 earthquake. However, there have been no earthquake records of M≥6 on the middle and southern segments of the Red River Fault, since 886 AD. Is the Red River fault zone, as a boundary fault, a fault zone where there will be not big earthquake in the future or a seismogenic structure for large earthquake with long recurrence intervals?This problem puzzles the geologists for a long time. Through indoor careful interpretation of high resolution remote sensing images, and in combination with detailed field geological and geomorphic survey, we found a series of fault troughs along the section of Gasha-Yaojie on the southern segment of the Red River fault zone, the length of the Gasha-Yaojie section is over ten kilometers. At the same time, paleoseismic information and radiocarbon dating result analysis on the multiple trenches show that there exists geological evidence of seismic activity during the Holocene in the southern segment of the Red River fault zone.     

1970年以来鲜水河断裂带地震活动特征与2014年康定M_S6.3地震

本文基于1970年以来的地震目录及四川地区4.0级以上地震的震源机制解资料,分析鲜水河断裂带分段(炉霍段、道符段、康定段、石棉段)的地震活动特征及研究区现代构造应力场,结合深部速度结构,探讨鲜水河断裂带上地震活动频度与龙门山断裂带地震活动的关系及康定地段6.3级地震的孕震环境。结果发现:(1)鲜水河断裂带北段和南段地震活动性存在差异,炉霍段和道孚段的地震活动频度1981年前要高于2000年后,康定段和石棉段的地震活动频度2000年以后高于1981年前;(2)分析地壳P波速度结构发现康定震区西侧川滇块体表现出低速异常,东侧表现出高速异常;(3)对构造应力场的分析结果表明龙门山断裂带主要以NW-SE向挤压为主,鲜水河断裂带构造应力场以NWW-SEE向为主。综合鲜水河断裂带应力场特征、深部速度结构、断层间的相互作用等信息推断,康定M6.3地震的发生与该地区应力积累及深部孕震环境相关,同时由于龙门山断裂带地震活动性影响,导致鲜水河断裂带康定段的能量释放。     

2013年8月香格里拉德钦—得荣M_S5.9地震序列震源机制与应力场特征

利用中国区域台网地震波形记录,采用CAP方法反演了香格里拉德钦(位于云南省)—得荣(属于四川省)2013年8月28日MS5.1、8月31日MS5.9地震及8次MS4余震的震源双力偶断层面解和震源质心深度.结合震区地质构造、余震分布、烈度分布、动力学背景等资料,分析了此次地震序列的震源机制和应力场特征.反演结果表明,此次地震序列为节面倾角倾斜的正断层型地震,发震断层为NWW向活动构造带.序列中最大地震MS5.9和次大地震MS5.1地震的破裂节面分别为走向299°、倾角53°、滑动角-73°;走向290°、倾角55°、滑动角-72°.震源区受到强烈的水平拉张力、垂直挤压力作用.MS5.9地震后续余震T、P轴方位角随时间变化强烈,表明MS5.9地震后震源区应力调整作用明显.震源区应力场反演结果显示,地震发生的构造带上最大主拉应力为NNE-SSW向,最大主压应力为NW-SE向,与GPS观测所反映的地表最大主应力分布方向基本一致,表明震源区的应力状态可能主要受到背景大尺度构造应力场的控制.此次地震序列填充了川滇地区震源机制及应力场的空间分布图像,1976年以来可靠的震源机制解资料表明香格里拉次级块体是川滇块体及周边区域显著的拉张作用区域.香格里拉次级块体和保山次级块体正断层地震的断层节面及震源应力轴分布的空间变化,与GPS观测反映的地表最大主拉应力分布较一致,其空间分布特征反映了在青藏高原物质挤出背景下,块体之间相互作用、地势差异等作用对构造活动的影响.     

美国南加州地区1981—2011年MW≥6.0地震前发震应力场与构造应力场趋于一致现象研究

定义了“P轴分布集中度”, 用以研究中强地震前中小地震震源机制变化． 利用美国南加州地区1981—2011年地震的震源机制解资料, 分析了该地区8次M_W≥6.0地震前由小震震源机制求得的发震应力场P轴的集中情况． 结果表明, 其中7次地震前均观察到了“P轴分布集中度”值具有极小值, 即小震发震应力场P轴向区域构造应力场主压应力的集中现象, 为中强震预测提供了一种方法．      

采用2021年青海玛多地震序列震源机制节面聚类确定发震断裂几何形态

地震断裂带形状是活动构造和地球动力学的重要资料。2021年发生的玛多地震序列提供了丰富的震源机制资料,为统计震源机制节面并估计玛多地震发震断层面形状提供了很好机会。文章对地震的震源机制资料进行基于密度的聚类来确定断层的几何形态。首先对收集到的玛多地震序列的震源机制解进行中心解求解，从而获得更为精准的数据,然后对其进行DBSCAN方法的聚类分析，得到断层的走向为113.5°，倾角为88.2°,通过震源机制反演应力场,并将应力场投影到断层上，得到断裂带的相对剪应力和相对正应力分别为0.84和-0.79,剪应力强度较大,滑动角为-0.72°。结果表明玛多地震是发震断裂受NE-SW的挤压和NW-SE的拉张,形成了较大的剪切力,从而促使近东西的江错断裂发生左旋走滑错动所致。