2013年4月20日四川芦山7.0级地震震源破裂特征

2013年4月20日四川芦山发生7.0级地震.本文运用反投影远震P波的方法研究了中心频率为1 Hz的芦山地震震源破裂特征.研究结果显示2013年芦山7.0级地震破裂长度约为20 km,震源破裂时间约为26 s.本文认为在芦山地震的开始阶段(0~4 s)震源的破裂是向震中位置两侧进行的.而芦山地震破裂的第二阶段(5~26 s)是单侧破裂.芦山地震最大能量释放区域位于震中以北.本文对比了运用相同方法研究的发生在同一断裂带上的2008年汶川地震震源破裂特征.发现2013年芦山地震和2008年汶川地震有三点相似之处,即,破裂主要沿北东走向的龙门山断裂带发展;最大能量释放区域没有位于震中;能量都是通过多次子事件来释放的,且第二次能量释放是最大能量释放.对比两次地震破裂区域,可以看出芦山地震的破裂区域是在2008年汶川地震破裂区域的西南端发展的.两次地震的破裂区域占了整个龙门山断裂带的三分之二.     

四川芦山7.0级地震及其与汶川8.0级地震的关系

2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生M7.0级地震.根据四川省台网资料和收集的国内外相关资料,我们分析了芦山地震的基本参数、余震分布、序列衰减等特征.结果表明:芦山地震位于龙门山断裂南段,其震源力学机制显示为纯逆冲性质,与龙门山断裂构造特征相符合;芦山地震的余震较丰富,震后15天震区已发生7800多次余震,其中,5级以上余震4次,最大余震是4月21日17时5分芦山、邛崃交界M5.4级地震;余震分布形成的图形显示其长轴走向与龙门山断裂构造走向一致,余震分布显示密集区长轴约40 km,短轴约20 km.与汶川M8.0级地震在震源力学机制、破裂过程、余震空间展布以及地表破裂等对比分析后表明:芦山地震与汶川地震的震源错动类型、破裂过程、地表破裂以及余震活动等特征存在明显差异;芦山地震与汶川地震震中位置相距90 km,两次地震的余震密集区相距50 km;汶川8.0级地震造成龙门山断裂中北段较充分破裂,芦山7.0级地震则展布于龙门山断裂南段且破裂尺度有限;两者有发震构造上的联系,但两次地震是相对独立的地震事件.     

芦山地震序列震源机制及其构造应力场空间变化

利用近震波形拟合方法获得2013年芦山Ms7.0地震序列共37个余震的震源机制解及其深度(3.4≤Mw≤5.1).大部分地震震源机制以逆冲为主,有个别走滑型地震.震源深度主要分布在10~20 km范围.在稳定可靠的震源机制解基础上,用阻尼线性逆推法,划分不同间距网格,分别计算研究区平均构造应力场.结果表明,芦山及其周边地区的应力状态以挤压为主,应力性质主要为逆冲型,但局部地区出现走滑应力性质,最大主应力方向主体呈NW-SE,不同深度的构造应力性质和方向在局部地区存在一定差异.对比分析汶川地震震源区一带的构造应力场,龙门山断裂带西南段,除北西向小鱼洞破裂带外(最大主压应力和最小主压应力近水平,应力性质以走滑为主),其应力状态基本一致,以挤压为主,应力性质主要是逆冲型,有少量走滑型,最大主应力方向与龙门山构造带近垂直.     

芦山MS7.0级地震余震序列重新定位及构造意义

利用四川省地震台网的震相数据和双差定位方法对芦山M_S7.0级地震及其余震序列进行了精确定位,根据余震分布确定了发震断层的位置和断层面的几何特征,并对余震活动进行了分析.结果显示,芦山M_S7.0级地震的震中位于30.28°N、102.99°E,震源深度为16.33 km.余震沿发震断层向主震两侧延伸,主要分布在长约32 km、宽约15~20 km、深度为5~24 km的范围内.地震破裂带朝西南方向扩展范围较大,东北方向略小,余震震级随时间迅速衰减.震源深度剖面清晰地显示出发震断层的逆冲破裂特征,推测发震断层为大川—双石断裂东侧约10 km的隐伏断层.该断层走向217°、倾向北西,倾角约45°,产状与大川—双石断裂相比略缓,它们同属龙门山前山断裂带的叠瓦状逆冲断层系.受发震断裂影响,部分余震沿大川—双石断裂分布,西北方向的余震延伸至宝兴杂岩体的东南缘,与汶川地震的破裂带之间存在50 km左右的地震空区,有可能成为未来发生强震的潜在危险区.     

四川省芦山MS7.0地震发震构造分析

2013年4月20日的芦山“4·20”MS7.0地震发生在龙门山断裂带西南段,震中地区分布多条NE向断裂,构造较为复杂.这次地震震源机制解显示为逆冲型地震,破裂面为NE走向,与龙门山断裂带的运动性质和走向一致.地表调查只在大川-双石断裂(前山断裂)和新开店断裂(大邑断裂南段)发现局部分布的NE向地表裂缝、沿地表裂缝分布的喷砂冒水和砂土液化,不规则的边坡开裂等地表变形,以及断裂沿线较严重的滑坡崩塌和房屋破坏.野外调查没有发现明显的地震地表破裂.GPS测量结果显示,此次地震的发震断裂位于芦山县城附近或其以东,而芦山西侧的断裂也可能参与了部分活动.根据野外地质调查、GPS观测、震源机制解、震源深度、余震分布等结果综合判定,芦山7.0级地震的主要发震构造是芦山之下、大川-双石断裂和新开店断裂之间的龙门山前缘滑脱带.此滑脱带在该段的运动导致了这次地震的发生,并可能带动了它上面的大川-双石和新开店等断裂的活动.     

2022年芦山MS6.1地震序列的精确定位及发震构造

2022年6月1日在四川芦山发生了M_S6.1地震。为厘清这次地震的发震构造与2013年4月20日芦山M_S7.0地震是否相同,文中基于2013年4月20日—2022年7月1日四川地震台网记录到的芦山地区的震相数据,采用多阶段地震定位方法进行了精确定位,最终获得了6 992次M_L≥1.0地震事件的精确定位结果,定位误差为：水平向0.5km,垂直向0.7km,走时残差0.18s。主震的精确位置为(30.382°N, 102.943°E),震源深度为15.6km。定位结果显示,2022年芦山M_S6.1地震序列整体位于2013年芦山M_S7.0地震序列北东端的西南侧,余震密集区NE-SW向长约10km, NW-SE向长约8km。整个芦山地震序列震中分布区域的长轴呈NE向,沿其走向的震源深度剖面显示,2022年6月1日芦山M_S6.1主震和M_S4.5最大余震的震源深度约为15km,与2013年芦山M_S7.0主震的震源深度相当。M...     

2013年4月20日四川芦山M7.0级地震与余震精确定位及发震构造初探

使用汇集在四川台网中心的固定台站、震后架设的流动台站、周边水库台站等震中距150 km以内的震相数据,选用分层速度模型,对芦山7.0级地震及震后9天内的余震利用双差定位法进行了重新定位.给出了芦山7.0级地震的发震时刻为2013-04-20 08:02:46.8,震中位置30.278°N,102.989°E,震源深度16.67 km,给出了3324次余震的双差定位结果,并对发震构造进行了分析.结果表明:芦山地震主破裂长度约40 km,下倾宽度约20 km,破裂视面积约800 km2,主破裂沿南西走向,倾角约40°.余震震源优势深度为10~22 km.余震沿南西走向,主要集中于大邑—名山断裂上盘.     

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．      

四川芦山 MS7．0地震震源机制解

使用中国数字地震台网记录的区域和远震宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究四川芦山 MS 7．0地震基于点源模型的震源机制解和有限断层模型。考虑到使用不同波形资料类型、盆地效应及简化的一维速度模型等给反演震源参数带来的影响,经测试比较,结果表明：使用区域波形和本区域简化一维速度模型,波形拟合误差最小。此次地震表现为高倾角纯逆冲型事件矩心在水平方向上位于震中偏南西向约4．5 km,最佳波形拟合矩心深度约17 km,矩震级 MW约6．6。推断此地震大多数能量主要在震源偏南西约4．5 km 处释放。     

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1 km,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17 km,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12~20 km,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.     

四川芦山MS7.0地震余震序列双差定位、震源机制及应力场反演

2013年4月20日发生了四川芦山M_S7.0地震,主震中位于青藏地块与华南地块结合部的龙门山断裂带南端.本研究用双差定位法对芦山地震主震及余震序列进行重新定位,得到主震位置为(30.29°N,102.97°E,17.82 km)及4100多次余震重新定位结果.利用GSN/IRIS台网和国家台网及四川省区域台网的波形数据对主震及部分余震进行了震源机制解反演.结果表明,主震为一次逆冲地震,根据余震序列分布确定发震断层面走向为200°,震源机制解断层倾角为45°.基于震源断层面解和断层滑动方向,采用力轴张量计算法得到了研究区域的平均主压应力方向约为N112°E.     

芦山MS7.0地震长波辐射异常现象

以静止卫星长波辐射资料为数据源, 应用功率谱相对变化法对芦山M_S7.0地震进行分析研究. 结果表明, 芦山地震前在龙门山断裂带上及其西北地区出现了明显的长波辐射功率谱信息异常现象, 芦山地震发生在功率谱增强范围区的边缘. 临震时功率谱相对变化率幅值达到近几年来的相对极值, 约为平均值的8倍, 功率谱幅值(相对变化率)大于平均值2倍的持续时间约为65天, 功率谱幅值最大时大于平均值6倍的异常面积达12万km2. 短临异常信息表现特征与之前的中国大陆M_S≥6.5地震研究结果基本一致. 强震长波辐射功率谱信息特征幅值极值、 功率谱增强持续时间等短临异常特征识别较为容易, 且长波辐射资料可实时更新, 未来可将其应用于监测地震重点危险区, 特别是监测能力较差的强震多发区.      

2013年4月20日四川芦山MS7.0地震:一个高角度逆冲地震

利用中国地震台网和IRIS数据中心提供的近远震数字地震波形记录,首先读取P波初动方向,在考虑深度误差和速度模型引起的离源矢量误差基础上,利用网格搜索方法,计算了2013年4月20日四川芦山M_S7.0地震断层面解,其断层面走向/倾角/滑动角依次为212°/44°/92°.然后采用近远震波形联合反演方法(CAPjoint),反演了地震矩心深度和点源近似下双力偶解,表明地震发生在12 km深度,发震断层面参数为212°/47°/93°.通过分析波形反演中深度和震源区地震波速度模型对断层面倾角的影响,并结合短期余震机制解,认为芦山M_S7.0地震是一个高角度逆冲地震.     

芦山MS7.0地震前的电磁异常信号

对南北地震带18个地电场及电磁扰动观测台站进行了跟踪与研究, 2013年4月20日四川芦山M_S7.0地震前只有其中5个台站观测到了异常电磁信号. 研究表明, 地震前的这些异常信号时空分布非常不均匀. 在时间上表现出震前电磁异常信号在出现的台站上不是同步的, 且随着时间的推移有向震中方向迁移的趋势; 在空间上体现在成都以北的台站都没有记录到震前电磁异常信号, 主要出现在成都及其以南的一些台站. 芦山M_S7.0地震前地震电磁信号出现的最早时间是震前21天, 其次是震前16天; 临震时间则为震前5天、 4天和1天. 通过接地极注入地下的大电流以及以往的震例分析, 认为仙女山台是又一个比较突出的电磁信号观测的敏感点.      

2013年芦山MS7.0地震序列参数的早期 特征: 传染型余震序列模型计算结果

为考察2013年4月20日芦山M_S7.0地震震后序列参数的早期特征, 利用“传染型余震序列”(ETAS)模型和最大似然法进行了参数估计. 设定截止震级M_c=M_L2.0, 拟合时段为震后0.31—24.12天, 计算获得α=1.89, p=1.22, 同时利用最大似然法估计获得b=0.72. 与中国大陆地区其它中强震的余震序列参数的比较表明, 芦山M_S7.0地震序列参数表现为触发次级余震的能力较弱和序列衰减速率较快的特征, 反映出余震区相对较高的应力水平. 为检测结果的稳定性, 设定不同的截止震级M_c以及不同的拟合截止时间, 分别进行参数拟合和参数标准差估计. 结果表明, M_c的选取对α值影响明显, 对p值影响则较小. 此外, 震后10天内获得的参数拟合结果随时间变化较为明显, 而其后各参数变化总体较为平稳.