A high-resolution seismic catalog for the 2021 MS6.4/MW6.1 Yangbi earthquake sequence,Yunnan, China: Application of AI picker and matched filter

We present a high-resolution seismic catalog for the 2021 M_S6.4/M_W6.1 Yangbi sequence. The catalog has a time range of 2021-05-01 to 2021-05-28, and contains ~8,000 well located events. It captures the features of the whole foreshock sequence and the early aftershocks. We designed a detection strategy incorporating both an artificial intelligent (AI) picker and a matched filter algorithm. Here, we adopt a hybrid AI method incorporating convolutional and recurrent neural network (CNN & RNN) for event detection and phase picking respectively (i.e. CERP), a light-weight AI picker that can be trained with small volume of data. CERP is first trained with detections from a STA/LTA and Kurtosis-based method called PAL, and then construct a rather complete template set of ~4,000 events. Finally, the matched filter algorithm MESS augments the initial detections and measures differential travel times with cross-correlation, which finally results in precise relocation. This process gives 9,026 detections, among which 7,943 events can be well relocated. The catalog shows as expected power-law distribution of frequency magnitude and reveals detailed pattern of seismicity evolution. The main features are: (1) the foreshock sequence images simple fault geometry with consistent strike, but also show a variable event depth along strike; (2) the mainshock ruptures the same fault of the foreshock sequence and activate conjugate faults further to the southeast; (3) complex seismicity are developed in the post-seismic period, indicating complex triggering mechanisms. Thus, our catalog provides a reliable basis for further investigations, such as b-value studies, rupture process, and triggering relations.     

2021年四川泸县M6.0地震发震机理及地震活动时空演化特征

2021年9月16日四川泸县发生M6.0地震, 该地震发震构造不明, 发震机理尚存在争议.地震精定位和震源机制有助于分析地震活动时空演化与震源破裂特征, 能够有效揭示活动构造机制和地震发生机理, 为评估区域地震危险性提供科学依据.为此, 本文首先采用双差定位法对震中及附近2009年1月至2021年10月发生的地震进行了精定位, 结果显示, 研究区地震震源深度大多集中在10 km范围内, 事件主要沿地表断层呈条带状或丛集分布, 部分震群邻近当地工业井, 周边无明显断层分布.其次, 通过CAP波形反演计算得到M≥3.5地震的震源机制解, 表明研究区震源破裂以逆冲挤压型为主, 部分震源机制解具有不确定性.基于震源机制解反演区域应力场, 进一步探讨了区域应力场与地震事件的力学一致性.研究结果显示, 区域应力场以水平构造挤压作用为主, 部分事件震源机制解与其吻合度较低, 暗示存在局部应力差异.综合地震活动时空演化特征、已知断层展布以及区域应力场等研究结果, 认为华蓥山断裂带南段的地震活动与资源开采活动密切相关, 泸县M6.0地震是在局部应力场扰动下, 下方滑脱层活动触发了上覆隐伏断层的挤压错动而产生.

     

2021年5月21日云南漾濞MS 6.4地震现场震情跟踪及思考

2021年5月21日漾濞M_S 6.4地震发生前3天,云南省地震局向震区派出联合工作组强化震情跟踪工作,笔者分别以震前研判和到地震现场的震后序列跟踪视角进行分析,结果表明：①此次漾濞M_S 6.4地震序列为前震—主震—余震型序列,震源浅,为城市直下型地震,余震丰富,震感强烈;②漾濞M_S 6.4地震发生在NW向维西—乔后断裂,该断裂2013年以来曾出现3组4、5级震群活动;③无震前宏观异常,在震中100 km范围内,出现3项地球物理异常,其中洱源水温异常较突出;④前震序列b、h值出现异常,b值偏小,h值归一化频度呈非线性增长。
为缓解震中附近地区群众的高度紧张情绪,针对公众关注热点问题,利用荗木清夫公式定量估算余震结束时间,并结合地震现场实际工作,针对地震谣言、地震云、超级月亮等现象,给出相应合理解释。     

基于深度卷积神经网络的2021年5月21-22日云南漾濞地震和青海玛多地震震级估算

以探索深度卷积神经网络震级估算模型对2021年5月21日云南漾濞和5月22日青海玛多地震预警震级估算的可行性为目标,本文使用P波到达后不同时间窗下的特征参数作为深度卷积神经网络输入进行训练和验证,构建了1~40 s内不同时间窗下的深度卷积神经网络单台震级估算模型,并采用多台加权平均方法对玛多地震主震以及漾濞地震主震、前震和余震共11次地震事件进行实时震级估算.结果表明：在P波到达后1~40 s的不同时间窗下,随着时间窗的增加,深度卷积神经网络单台震级估算模型对训练集和验证集的震级估算误差和标准差逐渐减小,且逐渐趋于稳定;对于云南漾濞M_S6.4主震与青海玛多M_S7.4主震,大部分单台震级估算误差主要分布在±0.5震级单位内;通过多台加权平均方法计算预测震级,漾濞主震与玛多主震在首台触发后2 s时,震级估算结果分别是M6.0和M7.0;同时,随着首台触发后时间的增加,漾濞与玛多主震的震级估算逐渐接近实际震级,且在首台触发后9 s时,漾濞主震和玛多主震的震级估算分别是M6.2和M7.3;在首台触发后1 s时,对于玛多与漾濞地震的前震和余震,多台加权平均震级估算结果也主要分布在±0.5震级单位误差范围内.该方法为中国地震预警系统的震级估算方案提供了潜在可能.

     

2021年5月21日漾濞MS 6.4地震前地震活动异常分析

2021年5月21日漾濞发生M_S 6.4地震,震前地震活动异常明显,中长期阶段云南地区3级地震活动水平较低,滇西北地区出现长达456天的4级地震平静;短临阶段震中区附近出现3—4级地震条带;临震阶段中小地震活动由外围地区开始向震中区迁移,震中区出现直接前震。     

2021年5月21日云南漾濞地震及5月22日青海玛多地震的支持向量机震级估算

2021年5月21日及5月22日,云南漾濞县与青海玛多县分别发生破坏性地震,主震震级分别为M_s6.4级与M_s7.4级。本文基于机器学习中的支持向量机方法,以多类型特征参数为输入建立地震预警震级估算模型SVM-M,离线模拟云南漾濞M_s5.6级前震、M_s6.4级主震以及青海玛多M_s7.4级主震的连续震级估算。结果表明:对于云南漾濞M_s5.6级前震,支持向量机方法在首台触发后1s可估算震级为5.6级,且随着首台触发时间的增加,估算震级一直在实际震级附近波动;对于云南漾濞M_s6.4级主震和青海玛多M_s7.4级主震,随着首台触发时间的增加,支持向量机方法对于大震低估问题得到了有效的改善,且震级估算结果逐渐接近实际震级。同时,这3次地震的震级估算离线模拟表明:引入震源距的支持向量机方法（SVM-M1模型）对于震级估算有更好的稳定性,且在地震预警系统的震级估算中有着潜在的应用前景。     

华北地区2级以上地震活动图像研究及预测意义

对华北地区1970年以来的2级以上地震活动图像按一定标准进行全时空扫描, 共扫描出115条符合标准的异常。 经过与华北地区的中强震进行相关性讨论, 认为华北地区出现40天以上长轴超过300 km, 短轴超过100 km的2级地震平静; 局部地区出现周围比较平静的2级地震集中区; 出现持续30天以上的周围比较平静的2级地震条带、 空区, 可以作为华北地区发生中强以上地震的短期异常信号。     

2021年青海玛多MW7.4地震GNSS同震形变场及其断层滑动分布

2021年5月22日青海玛多M_W7.4地震作为发生在巴颜喀拉块体内部的一次强震,再次引起了人们对该地区地震活动性的强烈关注.本文基于震后GNSS流动观测和区域连续GNSS站资料,解算了106个站点的同震形变及其中17个站点的高频形变波形.同震形变场显示玛多地震具有典型的左旋走滑特征,GNSS观测到的最大同震位移达到1.2 m.GNSS与InSAR数据相符度较高,GNSS提供了准确的近场形变信息.基于GNSS同震形变场,本文反演了断层滑动分布,并计算了发震断层上产生的库仑应力变化.结果表明,发震断层的滑动破裂存在多个凹凸体,破裂分段特征明显且出露地表,与野外地表破裂考察和余震分布吻合,主体破裂位于断层面0~10 km的浅部区域,最大滑动量达到4.6 m,地震矩1.63×10²⁰N·m,矩震级为M_W7.4;发震断层上静态库仑应力增加区域与余震分布具有一致性,说明余震主要是由静态库仑应力加载而触发的.     

An Overview of Seismicity in China

This paper gives an overview of seismicity in China, including large-scale seismicity heterogeneity in space-time, aftershock activity, b-value, earthquake mechanism, and its possible mechanics.     

华东中强震的构造分类及地震活动图像中、 短期异常特征

基于在相似外加载荷作用下结构相似的构造可表现出类似的破裂图像及前兆演化特征的实验室研究结果, 对华东地区现代中强地震进行了初步构造分类, 在此基础上分析研究了19次震例前地震活动图像异常的统计特征。 结果表明: ① 大多数震例前具有2~3年尺度的地震学异常, 图像以“条带”和“增强”为主; ② 多数地震在条带异常后有1~2年的中期平静, 震前0.5~1年左右在中期平静背景上出现“集中、 收缩”图像; ③ 震前3个月左右的较短时间内, 多数震例震中附近以短期“平静”为主; ④ 部分震例前短时间内震中附近有“显著性地震”事件发生; ⑤ 不同构造类型震例前, 地震异常图像可能存在差异; ⑥ 华东地区中强地震可能更多是属于沿原存断裂继承性破裂导致的地震, 震源力学性质多为拉张型。 拉张与挤压型地震的异常特点也可能存在差异。 但由于震例较少, 其确定性和成因还需进一步探讨。     

An accessible seismological dataset of 2021 Yangbi MS6.4 earthquake

A M_S6.4 earthquake occurred on 21 May 2021 in Yangbi county, Dali prefecture, Yunnan, China, at 21: 48 Beijing Time (13: 48 UTC). Earthquakes with an M3.0 or higher occurred before and after the main shock. Seismic data analysis is essential for the in-depth investigation of the 2021 Yangbi M_S6.4 earthquake sequence and the seismotectonics of northwestern Yunnan. Institute of Geophysics, China Earthquake Administration (CEA), has compiled a dataset of seismological observations from 157 broadband stations located within 500 km of the epicenter, and has made this dataset available to the earthquake science research community. The dataset (total file size: 329 GB) consists of event waveforms with a sampling frequency of 100 sps collected from 18 to 28 May 2021, 20-Hz and 100-Hz continuous waveforms collected from 12 to 31 May 2021, and seismic instrument response files. To promote data sharing, the dataset also includes the seismic event waveforms from 20 to 22 May 2021 recorded at 50 stations of the ongoing Binchuan Active Source Geophysical Observation Project, for which the data protection period has not expired. Sample waveforms of the main shock are included in the appendix of this article and can be downloaded from the Earthquake Science website. The event and continuous waveforms are available from the Earthquake Science Data Center website (www.esdc.ac.cn) on application.     

华北地区地震活动图象反映的地震构造特征

本文主要依据国家地震局分析预报中心出版的1:600万《中国地震震中分布图(M_L≥2,1970—1989)》,对华北地区地震活动基本图象进行了构造解释。由获取的中上地壳构造信息发现,本区具有清楚的共轭地震构造特征。并且指出,华北平原拗陷区的深、浅构造具有某些不协调特征。     

2021年四川泸县MS6.0地震震源参数研究

2021年9月16日四川泸县发生了有记载以来震级最大的地震(M_S6.0). 为了认识该地震的发震机理, 我们综合使用近震和远震波形数据精确测定了2021年泸县地震及M_S≥3.0余震的机制解、深度、水平位置、破裂方向等震源参数.震源机制解结果显示这些地震大多是逆冲型, 伴有少量走滑成分, M_S6.0地震质心深度为4 km, 矩震级为M_W5.25, 两个节面的走向角、倾角、滑移角分别为95°/47°/84°和283°/43°/96°; sPL和sP两个震相的波形拟合结果表明其质心深度在5 km左右. 我们还利用InSAR形变资料获取了M_S6.0地震的质心位置, 然后利用面波到时差相对定位方法确定了其他地震的水平位置. 基于经验格林函数法得到M_S6.0地震破裂方向大致为北西西. 2021年泸县M_S≥3.0地震质心深度在3~5 km, 且质心震中位于页岩气开采注水井3 km以内, 具体的发震机理还需要参考工业生产数据, 通过岩石物理实验和地质力学模拟来进一步研究.

     

云南漾濞6.4级地震建筑结构震害特征调查分析

本文整理了云南大理州"5.21"6.4级地震震害调研与科考过程的部分成果。穿斗木架构结构和框架结构是云南大理州在低矮建筑和多高层建筑中广泛应用的两种结构形式。该研究基于震害调查结果,描述了地震过程中穿斗木架构结构和框架结构破坏的宏观现象,总结了两种典型结构的破坏形式,对震害成因进行了探讨。在此次震害调查过程中,科考人员还通过智能手机对结构基频进行了快速评估。在震后,研究人员对智能手机智能测振应用软件进行了更新,结合应用需求加入了测振地点和路线的地图信息,为震害调查与记录提供了便利。基于漾濞县震害科考与调研结果,为云南省穿斗木架构建筑及框架建筑的抗震方法与策略提出了建议,为震后建筑结构快速评价提供了新手段。     

基于GNSS和InSAR约束的2021年玛多MS7.4地震同震滑动分布及应用

2021年5月22日青海省果洛藏族自治州玛多县发生M_S7.4地震,震中位于青藏高原中部的巴颜喀拉块体,这是近20多年来在巴颜喀拉块体周边发生8次M≥7级强震后,块体内部的一次强震,也是汶川地震以来中国大陆发生的最大一次地震,因此该地震的成因及周边地区未来的地震危险性值得重点关注.本文利用震后及时获取的39个近场流动GNSS观测,联合61个GNSS连续观测、Sentinel-1和ALOS-2 InSAR观测获取了本次地震精细的同震形变场,以此为约束,基于均匀弹性半无限位错模型,反演了发震断层的滑动分布,并计算了同震库仑应力变化.GNSS水平同震形变十分显著,断层南北两侧的GNSS点位,最大水平形变分别达0.7 m和-1.2 m,距震中200 km的测点仍有1 cm左右的同震形变.Sentinel-1和ALOS-2的升降轨InSAR同震形变场显示此次地震造成了约160 km长的地表破裂,最大视线向形变分别达0.9 m和1.2 m.同震滑动分布模型显示,发震断层由主段和次段组成,长度分别为170 km和20 km,主段倾向北,倾角85°,平均滑动角为-4.36°,表明玛多地震是一次典型的走滑型地震.次段倾向南,倾角68°,平均滑动角为-11.84°.地震破裂主要集中在0~15 km深度范围,最大滑动量为4.4 m,对应深度6.97 km.反演给出的矩震量为1.61×10²⁰N·m,对应矩震级M_W7.4.主发震断层上存在4个凹凸体,玛多地震是一次不对称双侧破裂事件.结合余震精定位、野外调查及地质资料,我们认为主发震断裂为昆仑山口—江错断裂,东部的次级破裂与主破裂机制不同.同震库仑应力结果显示,东昆仑断裂玛沁段应力有所增加(>0.01 MPa),处于应力加载状态,未来发生强震的危险性较高.     

Prompt seismic data sharing for the 2021 Maduo earthquake in Qinghai province,China

An M_S7.4 earthquake struck west China in Maduo county, Guoluo prefecture, Qinghai province on May 22, 2021, at 2:04 Beijing time (18:04 UTC on May 21, 2021), which broke the quiet period of Chinese mainland for 1382 days without earthquakes of magnitude 7 or higher. The analysis of the seismic data sequence would play an important role in the in-depth study of the Maduo earthquake and the Bayan Har block. The Institute of Geophysics, China Earthquake Administration (CEA), compiled observation data recorded through 57 broadband seismometers within 500 km of the earthquake epicenter and intended to share for further researches in earthquake science community. The shared dataset included waveforms of the event and its sequence with magnitudes of 3.0 or higher that occurred between May 22–31, 2021 with a sampling rate of 100 sps along with the continuous waveforms of 20 Hz and 100 Hz. Additionally, the seismic instrument response files also were shared. The event and continuous waveform records could be downloaded by submitting a request through the web platform of the Earthquake Science Data Center of the Institute of Geophysics, CEA (www.esdc.ac.cn).     

GNSS观测的2021年5月22日玛多MS7.4地震同震位移及其约束反演的滑动破裂分布

2021年5月22日青海省果洛州玛多县发生M_W7.4地震,此次地震产生的地表破裂在空间上表现出明显的分段特征.本文基于不同来源的GNSS连续观测网数据获取了此次地震的精细三维同震形变场,结果显示:观测到的最大水平位移量达到280 mm,最大垂直形变量仅为25 mm,暗示此次地震的逆冲分量较小;此次地震具有较为明显的左旋走滑特征,同震形变基本对称,在NW-SE向的影响范围更广,该方向上水平同震形变大于3 mm的震中距范围超过500 km.进而,本文以余震精定位结果和GNSS观测到的三维同震形变场为约束,构建了地表破裂线为折线、倾角为85°、倾向西南的断层模型,反演了滑动破裂分布.结果显示:滑动破裂分布在震中两侧不均匀,均破裂到地表,破裂深度达到15 km左右,最大滑移量为4.73 m,计算的矩震级为M_W7.37.该结果与余震精定位结果具有很好的一致性,破裂的极值区正好位于早期余震空区,推测该余震空区未来的发震风险性较低.最后基于反演结果模拟计算了震中区域形变和应变场,结合应变值在断层地表迹线东南侧呈现挤压特征和已有的研究成果,推测此次地震增强了巴颜喀拉块体在东部地区挤压应力的积累特征,导致东部地区发震危险性增强,值得后续跟踪研究.     

川南泸州地区地震重定位与地壳三维速度结构研究

近年来全球范围内页岩气水力压裂开采区地震活动剧增的现象,引起社会公众、政府、产业部门和科学家的广泛关注.利用2010年至2021年期间四川南部区域台网和流动台站记录的近震P波和S波到时数据,采用双差层析成像方法,对泸州及周边地区地震位置和地壳浅部介质结构进行了联合反演.重新定位后,中小地震震源深度主要处于2~10 km范围内.在空间上,地震活动呈现丛集特征,集中在螺观山背斜和古佛山背斜之间的低缓区内,并具有一定的时空迁移特征.背斜以南区域和泸县M6.0地震震中处,可观测到北西走向的地震丛集现象,与区域内已知断层分布并不一致.成像结果显示,在地壳浅部,背斜之间低缓区内的S波(V_S)速度结构存在横向分区特征,中北部地区表现为明显的高速异常,对应的波速比(V_P/V_S) 值较低,且大部分地震分布在这些异常体内.但泸县M6.0地震震源区位于P波和S波的高、低速异常的交界地带.结合其他地质与地球物理研究,推测泸县地震发生在一条北西走向、以逆冲为主高角度的调节断层上.

     

2021年5月21日青海玛多MW7.4地震及余震序列应力降时空分布与孕震环境

2021年5月21日发生在青藏高原巴颜喀拉块体内部的玛多M_W7.4地震是继2008年M_W7.9汶川地震之后在中国陆区发生的最大地震.由于玛多地震发生在板块内部滑移速率较缓慢的次级断裂上,该地震成为研究巴颜喀拉块体内部地震危险性的典型震例.通过计算2021年玛多地震序列中震级大于2.5的地震应力降,我们调查了该地震序列应力释放的时空演化规律.首先,利用已有的青藏高原及其周边地区宽频带Lg波衰减模型,对玛多地震序列产生的地震Lg波观测数据进行了传播路径衰减校正,获得119个地震事件的Lg波震源谱;然后,通过将理论震源函数与观测数据拟合,获得对Lg波标量地震矩、拐角频率和高频下降率的估计;最后,根据标量地震矩和拐角频率计算了2021年玛多地震序列的应力降.结果表明,2021年5月21日玛多地震主震应力降为22 MPa,余震序列的应力降分布范围为0.08~7.5 MPa、中位数为0.39 MPa,平均值为0.88 MPa.应力降与震级具有较强的正相关关系,说明该地区的地震活动可能并不遵从地震自相似理论.换言之,大小地震具有不同的破裂动力学性质.玛多地震序列应力降变化反映了断层面上的应力释放过程具有强烈的非均质性.主震发生之后余震应力降显著降低,但其间仍夹杂着少数具有较高应力降的事件.这些高应力降事件所在区域与主震后破裂面上的闭锁和应力集中区域相对应.