2016年3月2日苏门答腊MS7.8地震同震位移和应力场数值模拟研究

苏门答腊地区发育多条左旋走滑性质断层,地震活动活跃.2006年3月2日该区西南海域发生了M_S7.8大地震.大地震的发生常常会引发区域位移场和应力场及周围断层应力状态发生变化.本文建立全球PREM有限元地球模型,据已有的断层滑动模型计算了此次苏门答腊地震引发的同震位移和应力及库仑应力变化,并进一步讨论了此次地震对周围断层的影响以及区域构造应力场对库仑应力变化计算的影响.初步结果表明此次苏门答腊M_S7.8地震造成较大的南北向水平位移且集中在探测者破裂区（Investigator Fracture Zone）,最大水平位移量约6.74 m,断层倾角接近垂直,下盘向北运动而上盘向南,进一步表明M_S7.8地震为典型的左旋走滑为主的地震,发生海啸的可能性较低;库仑应力变化达MPa量级的区域集中在震中,但近场大部分余震分布在库仑应力减小区域,有效摩擦系数变化和区域构造应力场的耦合作用可能是其原因;利用改进的库仑应力变化计算方法和最优破裂方向计算得出的结果显示库仑应力触发理论可较好地解释余震分布.

     

基于GNSS与InSAR约束的九寨沟MS7.0地震滑动模型及其库仑应力研究

2017年8月8日的九寨沟M_S7.0地震发生在岷江断裂、塔藏断裂及虎牙断裂交汇地区,地处青藏高原东北部的川甘交界地区,位于巴颜喀拉地块的东缘,地质构造复杂,对于九寨沟地震震中位置和发震断层的确定,存在不同意见.本文利用GNSS及升降轨InSAR观测,在获取九寨沟地震同震形变场的基础上,基于均匀弹性半无限位错模型,联合反演了发震断层的滑动分布模型,并计算了同震库仑应力变化.InSAR同震形变场显示,视线向最大沉降量和抬升量分别为0.21 m和0.16 m,形变场长轴为NW向,形变主要集中在断层西侧.距震中40 km和65 km的九寨和松潘两县,水平向的GNSS同震位移分别达14.31 mm和8.22 mm.联合GNSS和InSAR同震形变场反演得到的滑动分布主要集中在沿走向5~33 km,倾向2~20 km的范围内,平均滑动量为0.18 m,最大滑动量为0.91 m.发震断层长40 km,宽30 km,走向155°,倾角81°,滑动角-9.56°.同震位移场及滑移分布模型表明此次地震为一次左旋走滑为主的地震事件,地震破裂并未完全到达地表,与虎牙断裂北段的几何产状和运动学性质更为接近,结合精定位余震的分布,我们确定虎牙断裂北段为此次地震的发震断层,震中位于北纬33.25°,东经103.82°,震源深度10.86 km,矩震量为7.754×10¹⁸ Nm,相应的矩震级为M_W6.5,与美国地调局和哈佛大学给出的震源机制解基本一致.同震库仑应力导致了虎牙断裂北段延长线的东北和西南两端应力增强,其中塔藏断裂的罗叉段和马磨段未来强震的危险性值得关注.

     

2016年11月13日新西兰凯库拉(Kaikoura)MW7.8地震同震位移和应力数值分析

2016年11月13日新西兰南岛北端凯库拉（Kaikoura）发生了M_W7.8大地震,造成了强烈的地表变形并引发大面积滑坡和海啸的发生.基于美国地质调查局（USGS）断层滑动模型,建立全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型,计算了此次新西兰凯库拉大地震产生的同震形变和应力及库仑应力变化.初步计算结果表明：新西兰凯库拉M_W7.8地震造成断层上盘东北向抬升,下盘西南俯冲;引起发震区域同震位移较大,从凯库拉到坎贝拉（Campbell）以及首都惠灵顿（Wellington）整体上东北向抬升,最大同震水平位移1.2 m,垂直位移1.1 m.此次大地震释放了发震断层上积累的压应力,但增加了发震断层两端的挤压力;同时,同震剪应力变化增加了NE-SW向断层发生右旋滑动的危险性;采用此次地震发震断层参数计算得出的最大库仑应力变化增加区域集中在发震断层两端,可达到MPa量级.当分别采用新西兰北岛Awatere断裂系和南岛Wellington断裂系参数计算库仑应力变化时,发现新西兰北岛和南岛震中以南区域的库仑应力均增加,可触发部分余震的发生.

     

基于Sentinel-1A数据反演漾濞MS6.4地震的同震形变场及断层几何参数

2021年5月21日晚21时48分,云南省大理州漾濞县(震中:25.67°N,99.87°E)发生M_S6.4地震,震源深度8 km。为快速获得此次地震同震形变场及断层几何参数,研究该次地震的发震构造等,文章基于震前、震后的sentinel-1A卫星升降轨SAR数据进行二轨法差分雷达干涉测量(DInSAR),并基于Okada弹性半空间位错模型反演断层几何参数。研究结果如下:(1)此次地震造成的同震形变场长约19 km,宽约20 km;(2)升轨雷达视线向最大形变约为8.2 cm,降轨雷达视线向最大形变约为8.7 cm;(3)地震断层走向为313.7°,倾角为87°,滑动角为175°,为右旋走滑型断层,最大滑动量为0.79 m,反演得出的地震矩为1.48×10~(18) N·m,矩震级为M_W6.1。在川滇块体向南挤出的构造背景下,块体西边界的维西—乔后断裂、红河断裂发生右旋走滑,本次地震便是维西—乔后断裂南段分支断裂右旋走滑活动的体现。     

2022年青海门源MW6.6地震InSAR同震形变场与震源特征

本文利用合成孔径雷达差分干涉(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar, D-InSAR)技术处理哨兵卫星升降轨影像,获取了2022年青海门源M_S6.9地震的同震变形场,变形结果显示此次地震导致冷龙岭断裂西段两侧约30 km×20 km范围明显变形,卫星视线向最大同震位移达50 cm.基于有限断层模型,本文构造断层滑动分布模型,反演同震变形场数据.模型显示,冷龙岭断裂的破裂以左旋走滑为主,破裂长度约23 km,主要分布在10 km以上深度,整体形态表现为不规则椭圆盘,其中约3.9 m的最大破裂位于5～6 km深度的椭圆中心.基于反演模型估算的地震平均应力降约5.9 MPa,地震标量矩为1.0×10¹⁹ N·m,对应矩震级为M_W6.6.本文计算了1927年古浪地震、1986年及2016年门源地震对本次地震破裂面的同震静态库仑应力扰动,结果表明冷龙岭断裂西段受到历次地震的库仑应力加载作用,库仑应力增加累积达0.12 MPa,对本次发震断层的破裂有促进作用,其中...     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震同震形变场及地下位错反演

针对2022年1月8日青海门源M_S6.9地震,基于Sentinel-1A卫星的SAR影像获取了本次地震的同震形变场,并进行计算分析,运用SDM程序反演地下静态位错。初步结果如下：①本次地震震中位于蝴蝶状分布的形变图中心,抬升盘与下降盘之间的破裂迹线明显,破裂迹线长约24km,形变中心位于托莱山与冷龙岭断裂交汇处。②降轨数据显示,在断层区域视线向（LOS）形变量最小约-0.55m（远离卫星）,最大约0.68m（靠近卫星）;升轨数据显示,在断层区域视线向（LOS）形变量最小约-0.49m（远离卫星）,最大约0.42m（靠近卫星）。③对中国地震局发布的门源6.9级地震烈度图和本研究获取的地震形变图进行叠加分析,可以看出二者吻合度较高,地表有较明显形变所涉及区域约0.4万km²。④运用降轨InSAR数据反演得出地下最大位错量约3.29m,深度4.75km,在近地表位错破裂长度可达30km,地表有明显破裂的区域长约25km,与中国地震局科考工作每日情况的结果基本一致。     

2022年青海门源MW6.9地震同震形变及断层滑动分布反演

2022年1月8日,青海海北州门源县发生M_W 6.9地震,震中位于青藏高原东北缘祁连地震带上冷龙岭断裂和托莱山断裂的交汇处.门源地震活动强烈,造成地表破裂明显,因此研究门源地震的发震机理,对评估周边区域及主要断裂的地震危险性具有重要意义.本文基于D-InSAR技术,利用升降轨Sentinel-1A SAR数据,获取门源地震的同震形变场.结果显示,同震形变主要集中在冷龙岭断裂和托莱山断裂的交汇处,形变长轴整体呈NWW-SEE,同震引发的升轨隆升形变量0.40 m,沉降量0.65 m,降轨隆升形变量0.80 m,沉降量0.70 m,升降轨视线向(LOS)形变呈现符号相反大小相近的特征,断裂运动以左旋走滑为主.以升降轨同震形变信息为约束条件,基于弹性半空间位错理论,采用两步法进行反演,获取门源地震断层的几何参数.结合该区域的地质构造得到断层面上的精细滑动分布,结果表明,断层破裂延伸至地表,破裂迹线长度达22 km.断层滑动主要集中在地下2～12 km,最大滑动量为4.2 m,位于地下7 km处.断层走向约为109°,倾角约为82°,释放的地震矩为2.67×10^...     

2017年MW6.5九寨沟地震激发的同震库仑应力变化及其对周边断层的影响

2017年8月8日21时19分在我国四川省北部阿坝州九寨沟县发生了M_W6.5左旋走滑型地震.该地震发生在青藏高原巴颜喀拉块体东北缘,东昆仑断裂南东段的塔藏断裂、岷江断裂和虎牙断裂的交汇地带.包括此次地震,近年来在巴颜喀拉块体周缘已发生了九次6级以上强震,表明巴颜喀拉块体周缘主要活动断裂上的应力水平仍处于不断调整之中.本文采用库仑应力模型研究2017年M_W6.5九寨沟地震激发的库仑应力变化、该地震与周边地震的应力触发关系以及强震对周边主要活动断裂的应力扰动.强震序列包括周边区域1536-1975年M≥6历史强震和1976-2017年的M_W≥ 6 gCMT地震目录中的强震,共计32个.研究结果表明：（1）2017年M_W6.5九寨沟地震激发的同震库仑应力变化仅在局部范围内超过0.1×10⁵Pa,且75%的余震（~12.7天）受到该地震明显的同震应力触发作用,而其余25%的余震落在应力影区,采用最优破裂面可以进一步提高同震库仑应力变化与余震分布的空间相关性;（2）2008年M_W7.9汶川地震对2017年M_W6.5九寨沟地震的发生有一定的促进作用,在后者震源处激发的同震库仑应力变化为（0.026~0.263）×10⁵Pa,震后黏弹性库仑应力变化为（0.010~0.032）×10⁵Pa.该库仑应力的变化范围取决于汶川地震源断层参数和九寨沟地震接收断层参数.2013年M_W6.6芦山地震对九寨沟地震的发生几乎没有影响（< 0.001×10⁵Pa）;（3）1654年M8.0甘肃天水南地震对九寨沟地震的发生有明显的促进作用,在九寨沟地震震源处激发的同震库仑应力变化为（0.410~1.266）×10⁵Pa,震后库仑应力变化为（0.147~0.490）×10⁵Pa.1879年M8.0甘肃武都地震可能有比1654年M8.0甘肃天水南地震更强的应力触发作用,但也有可能对九寨沟地震的发生起到抑制作用.在选取的8个九寨沟地震接收断层面上,其中6个接收断层面上该地震所激发的同震库仑应力变化为（0.913~2.364）×10⁵Pa,2个接收断层面上该地震所激发的同震库仑应力变化为（－1.326~－0.454 ）×10⁵Pa;在4个接收断层面上震后库仑应力变化为（0.094~1.072）×10⁵Pa,在另外4个接收断层面上震后库仑应力变化为（－1.593~－0.106）×10⁵Pa.1933年四川叠溪地震对九寨沟地震的发生影响较弱,其所激发的同震库仑应力变化为（0.015~0.080）×10⁵Pa,震后库仑应力变化为（－0.029~0.025）×10⁵Pa;（4）九寨沟地震仅在其附近的岷江断裂北段、塔藏断裂和虎牙断裂南段造成较明显的同震库仑应力变化,其分别为0.09×10⁵Pa、（0.14~2.03）×10⁵Pa和0.25×10⁵Pa.而进一步顾及其余31个强震的库仑应力作用则发现,同震库仑应力增加非常显著的主要活动断裂分段为：岷江断裂北段南侧和岷江断裂南段的库仑应力变化分别升高5.6×10⁵Pa和9.8×10⁵Pa.鲜水河断裂北段南侧库仑应力升高23.0×10⁵Pa,鲜水河断裂南段道孚-康定段的北侧库仑应力升高9.0×10⁵Pa,而最南端库仑应力升高3.0×10⁵Pa;龙门山断裂带中段的北侧库仑应力变化为（6.1~7.4）×10⁵Pa,中段库仑应力增加（2.1~11.5）×10⁵Pa;西秦岭北缘断裂东段库仑应力变化为4.4×10⁵Pa;龙日坝断裂北段最北侧的库仑应力变化为2.0×10⁵Pa;小金河断裂北段库仑应力变化为1.7×10⁵Pa;安宁河断裂北段库仑应力变化为1.6×10⁵Pa;（5）由于下地壳和上地幔的黏弹性松弛作用,所有强震在九寨沟地震震后20年造成的黏弹性库仑应力变化在鲜水河断裂、龙门山断裂中段、塔藏断裂以及秦岭南缘断裂西段比较显著,其分别为：（1.0~3.0）×10⁵Pa、2.8×10⁵Pa、（2.3~2.7）×10⁵Pa和0.9×10⁵Pa.但总体上黏弹性库仑应力变化没有改变各断裂上的同震库仑应力变化空间分布.总的库仑应力变化在鲜水河断裂北段南侧和南段的道孚至康定段北侧、龙门山断裂中段北侧、岷江断裂南段和北段南侧、虎牙断裂、塔藏断裂以及西秦岭北缘东段很显著（均超过4×10⁵Pa）.由于库仑应力明显升高可能预示着地震潜在危险性增强,因此这些断裂分段可能将来需要重点加以关注.     

2008年新疆于田MS7.3地震对后续 地震的完全库仑应力触发作用

在离散波数法基础上计算2008年3月21日新疆于田M_S7.3地震造成的近场区域完全库仑应力变化, 分析该变化对余震发生所产生的影响, 得到了此次地震在2008年10月5日乌恰M_S6.8地震震中处所产生的动态库仑破裂应力变化. 计算结果表明, 该地震近场区域库仑应力变化图像演化大概持续了60 s, 库仑应力变化对余震的触发率达到90%以上, 其中动态库仑应力变化图像更好地解释了余震的分布. 余震震中处的完全库仑应力变化计算结果表明, 其动态库仑应力变化远远大于静态库仑应力变化. 于田M_S7.3地震在乌恰M_S6.8地震震中处造成的最大动态库仑应力变化为0.12 MPa, 说明后者可能受到了于田M_S7.3地震的动态应力触发作用, 但不显著;而静态库仑应力则对其影响很小.      

2016年新疆阿克陶MS6.7地震同震形变特征和断层滑动分布反演

本文针对2016年11月25日在新疆阿克陶发生的地震, 用差分干涉测量技术(D-InSAR)对3种不同观测模式的升、 降轨数据进行处理, 提取了多视线向的同震形变场; 根据不同模式的LOS向形变量, 构建形变分解模型, 将其分解为垂直向形变量和沿断层走向形变量; 结合同震形变场特征与震源机制解, 采用单断层模型, 利用梯度下降法(SDM), 以Multi-LOS向形变进行约束, 反演了阿克陶地震的同震滑动分布特征。 研究结果表明, 升、 降轨LOS向同震形变场在发震断层两侧具有不同的形变特征, 发震断层走向近EW向; LOS向形变量分解表明, 此次地震破裂以右旋走滑为主; 滑动分布反演的形变残差介于0~5 cm之间, 发震断层的滑动量主要位于2~16 km深部, 最大滑动量可达1.02 m, 位于断层面深部5.83 km处, 最大滑动量处的滑动角为185.24°; 平均滑动角为181.32°, 平均滑动量为0.12 m; 滑动分布反演也证明该地震为右旋走滑破裂事件, 与LOS向形变分解结果一致; 当剪切模量μ=3.2 GPa时, 反演得到的地震矩震级约M_W6.6。     

2021年云南漾濞MS6.4地震序列静态应力触发研究

为深度剖析2021年云南漾濞M_S6.4地震对周围断层的影响以及地震序列间的静态库仑应力影响关系,文章基于主震的破裂模型和Okada给出位移对空间偏导数的解析式,首先计算了主震在周围断层上产生的静态库仑破裂应力,结果表明维西—乔后断裂带中段、澜沧江断裂带北端、红河断裂带北端以及怒江断裂带中段库仑应力均有千帕量级的增加。其次,计算了此次地震对周围地区产生的水平应力场及位移场,发现震中东西两侧物质向外流出,南北两侧向震中汇聚;震中南北两侧沉降,东西两侧隆升;产生的应力场呈EW向挤压,NS向拉张,在一定程度上抵消了该区域背景构造应力场。最后计算了前震-主震-余震序列间的静态库仑应力影响,结果表明前震产生的静态库仑应力促进了主震的发生;在2 km、13 km和18.5 km深度附近,触发的余震(前震和主震产生的库仑应力变化为正)比例很高,但在7 km深度处(同震破裂模型中滑移量最大)大部分余震分布在库仑应力负值区(应力影区),考虑到该深度余震与主震震源机制相差较大,因此通过模拟最易错动的断层面作为余震接受断层面,从而计算出最大静态库仑破裂应力,发现应力影区的余震仍有被触发的...     

基于InSAR同震形变观测反演2010年新西兰南岛Mw7.1 Darfield地震同震破裂分布

2010年9月4日新西兰南岛Canterbury平原发生了M_w7.1地震,震源深度约为10 km.本次地震发生在一条震前不为人所知的断层上.我们利用覆盖整个震区的合成孔径雷达(SAR)观测资料,通过干涉处理分析获得雷达视线向(LOS)同震形变场;以此资料为约束反演了断层的几何参数以及同震破裂分布.结果显示,该地震造成四条相对独立断层的破裂.大部分的地震矩释放发生在Greendale断层(编号1-4),其错动以右旋走滑为主,最大破裂约为8.5 m.其它三条断层中,经过震源的逆冲断层最大破裂为5.1 m (编号6),位于Greendale断层以西的逆冲断层最大破裂为3.5 m (编号5),位于Greendale断层北面的走滑断层最大破裂为1.9 m(编号7).反演的Greendale断层地表滑动与地质调查得到的地表破裂在形态和数值上均吻合较好.本次地震释放的地震矩为5.0×10¹⁹N·m,矩震级为7.1.板块边界带形变场分析表明,Darfield地震的发生受边界带应变分配在该地区残留构造应力场控制,其复杂性体现了区域构造应力场的特点.地震对其周围地区的应力场影响较大,库仑应力增加区与余震分布有一定对应关系,并在2011年Christchurch 6.3级地震发震断层区域造成约0.1bar的库仑应力增加,对此地震有一定的触发作用.     

2022年门源MW6.7地震的同震破裂模型及应力研究

2022年1月8日,青海省门源县发生M_W6.7地震。文中运用Sentinel-1A数据,采用InSAR技术获取震区的LOS向形变场,其中最大形变量分别为7.0cm和7.2cm,结合升、降轨卫星的飞行方向,判定发震断层的运动性质以左旋走滑为主,其中最大形变量位于冷龙岭破裂段。此外,以InSAR形变场数据为约束,基于Okada弹性位错模型,厘定了发震断层的几何结构及破裂面的精细滑动分布特征,反演结果揭示出2个断层破裂面。冷龙岭破裂段是滑动主要集中的区域,最大左旋滑动量为3.66m,最大滑动深度为5km;而托莱山断裂处存在1.95m的左旋滑动量,位于5km深度处。判定发震断层为冷龙岭断裂西段,地震同时使托莱山断裂发生破裂。在此基础上,计算了库仑应力变化,结果显示震中300km区域内的库仑应力变化图像呈现走滑型地震特有的四象限分布特征。同时,震中破裂的NW-SE区域和NE-SW端的ΔCFS≥0.01MPa,这些区域后续的地震危险性值得关注。最后,相对于鄂尔多斯块体的GPS速度场显示冷龙岭地区存在一个显著的面应变高值区,未来该区的地震活动性可能持续较强。此外,文中还讨论了2...     

地震应力触发研究

介绍地震应力触发基本理论．从地震静态和动态应力触发、粘弹性模型在地震应力触发中的应用、火山喷发或爆炸与地震触发及地震触发的其它解释等几个方面，综述近年来地震应力触发的研究进展，并对地震应力触发研究近期的发展进行展望．      

汶川地震发震断层破裂触发过程

2008年汶川大地震造成北川断裂、彭灌断裂、小渔洞断裂等多条断裂的破裂,呈现出复杂的破裂过程. 对此,以往地震学的研究没有对于各个发震断层的破裂先后顺序给出充分论证. 本文计算由于断层破裂在其他断层段上造成库仑应力的变化,根据其相互触发关系确定断层可能的破裂顺序. 结果表明,各断裂带可能的发震顺序为:主震在北川断裂南端(小渔洞断裂以南的北川断裂虹口段)起始,造成北川断裂的后续段落龙门山镇—清平段和彭灌断裂同时破裂,进而触发小渔洞断裂发生破裂.     

2021年云南漾濞MS6.4地震同震地表形变与断层滑动分布

2021年5月21日云南漾濞县城西侧发生MS6.4地震.文中以欧洲航空局升、降轨Senti-nel-1 SAR为数据源,基于D-InSAR技术获取了此次地震的InSAR同震形变场:升轨LOS(Line of Sight)向最大形变量约为0.07m,降轨最大LOS向形变量约为0.08m.以升、降轨同震形变场数据和GNSS...     

基于Sentinel-1A数据的四川长宁MS6.0地震同震形变场分析及断层滑动分布反演

利用大地测量数据研究2019年6月17日四川长宁M_S6.0地震同震形变场特征和发震断层参数, 基于DInSAR技术处理升降轨Sentinel-1A数据获取干涉相位图, 并考虑大气折射效应和余震形变误差实现同震形变场改正。四叉树采样后的形变数据作为反演数据源, 采用弹性半空间分层模型反演发震断层几何面滑动分布。结果表明本次地震发震机制为兼具逆冲和左旋走滑, 矩震级为M_W5.9, 断层破裂尺度达28 km×20 km, 震源深度约9.4 km。升降轨视线向同震形变场在断层两侧呈现形变特征差异, 最大沉降量分别是8.34 cm(升轨)和4.23 cm(降轨), 最大抬升量分别是5.5 cm(升轨)和7.5 cm(降轨); 发震断层走向为302°, 倾角为43°, 平均滑动角为50°, 断层面最大滑动量达到0.28 m。     

2022年芦山MS 6.1、马尔康MS 6.0地震井水位、水温同震响应特征

基于全国地震地下流体台网数据,分析了芦山M_S 6.1、马尔康M_S 6.0地震引起的地下流体井水位、水温同震响应特征。结果表明,对于芦山M_S 6.1地震水位同震响应观测井数量较多,以上升变化为主,同震变化幅度较大;而对于马尔康M_S 6.0地震水位同震响应观测井数量较少,以振荡为主,变化幅度较小;2次地震引起的水位同震响应能力均强于水温测项,水温记录同震响应的前提是同井能记录到水位同震变化;2组地震引起的同震响应特征差异主要与震源机制解、台站分布密度、同震响应机理不同等有关。     

利用InSAR研究乌恰地震同震形变

2008年10月5日在新疆乌恰地区39.50°N、73.64°E处发生MW6.7地震,用ROI_PAC软件处理4景日本ALOS卫星数据得到乌恰地震的三维同震形变场。距离向,断层北侧最大位移达39 cm,南侧最大位移达36 cm;方位向,北侧和南侧的最大位移分别为1.5 m和2 m。采用Okada弹性位错模型分析该地震的滑动分布,模拟得出的断层走滑角为48°,倾滑角为53°,深度为10.5 km,最大形变量2.5 m,分析得出该地震为向北逆冲兼左旋走滑。