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2018年 49卷 第3期
2018, 49(3): 183-194.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201803001
摘要
PDF 8006KB
摘要:
根据库仑破裂准则,切应力、正应力或是孔隙压力的变化都会对地震的发生产生影响。水库周边地震活动的异常增加现象通常会被认为是由水库蓄水所引起的,因为水库蓄水会增大水库周边地区的地下孔隙压力和库仑应力,从而促使附近的断层发生破裂。为了研究距离龙门山断层仅有几百米远的紫坪铺水库大坝对2008年5月12日发生的汶川MW7.9地震产生了多大的影响,我们计算了紫坪铺水库2005年10月蓄水以来引起的库仑应力的变化。此外我们还分析了当地地震活动变化和库仑应力变化之间的联系。计算得出的库仑应力变化结果和观察到的地震活动的分析结果均表明:紫坪铺水库活动诱发汶川MW7.9大地震的几率是非常小的。紫坪铺水库的蓄水活动仅可能导致水库附近震源深度小于5km的浅层地震活动频率的增加。
根据库仑破裂准则,切应力、正应力或是孔隙压力的变化都会对地震的发生产生影响。水库周边地震活动的异常增加现象通常会被认为是由水库蓄水所引起的,因为水库蓄水会增大水库周边地区的地下孔隙压力和库仑应力,从而促使附近的断层发生破裂。为了研究距离龙门山断层仅有几百米远的紫坪铺水库大坝对2008年5月12日发生的汶川MW7.9地震产生了多大的影响,我们计算了紫坪铺水库2005年10月蓄水以来引起的库仑应力的变化。此外我们还分析了当地地震活动变化和库仑应力变化之间的联系。计算得出的库仑应力变化结果和观察到的地震活动的分析结果均表明:紫坪铺水库活动诱发汶川MW7.9大地震的几率是非常小的。紫坪铺水库的蓄水活动仅可能导致水库附近震源深度小于5km的浅层地震活动频率的增加。
2018, 49(3): 195-221.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201803002
摘要:
本研究对2008年MW7.9汶川地震的同震破裂问题进行重新研究。精确的断层几何结构和滑动分布为断层系统的滑动习性和地震破裂提供了关键性资料。本研究采用所有可获取的大地测量数据,构建比前人研究更加真实的地球结构和断层模型,采用非线性反演策略最优地确定了断层几何形状和滑动分布。相比于均匀弹性半空间模型和两侧一致的成层弹性结构模型,本研究在北川断层两侧采用不同的成层弹性结构模型,使数据拟合度有较大改善。结果表明:(1)北川断层为铲形断层,近地表断层倾角从西南端约36°增加到破裂终止东北端约83°;(2)断层破裂模式自西南端的显著的逆冲类型变化至东北端的右旋走滑类型;(3)大部分断层的破裂峰值接近地表:虹口附近逆冲约8.4m,右旋走滑约5m;北川附近逆冲约6m,右旋走滑约8.4m;(4)滑动峰值位于几何形状较为复杂的断层附近,意味着地震类型和破裂传播由断层区的几何障碍确定。这类障碍主要是伴随控制左阶不连续的右旋压缩体系而存在的;(5)近地表20km深度的断层释放的地震矩为8.2×1021N·m,对应于MW7.9的事件。映秀-虹口段、北川-平通段、青川附近以及南坝附近的局部滑动集中区释放的地震矩分别等价于MW7.5,MW7.3,MW7.1,MW6.7的事件;(6)断层几何结构及其运动学特征符合青藏高原东缘跨越中地壳滑脱层的上下不同的地壳形变模型,上部以脆性的逆冲断层活动为主,下部为流变水平缩短和垂直增厚机制。
本研究对2008年MW7.9汶川地震的同震破裂问题进行重新研究。精确的断层几何结构和滑动分布为断层系统的滑动习性和地震破裂提供了关键性资料。本研究采用所有可获取的大地测量数据,构建比前人研究更加真实的地球结构和断层模型,采用非线性反演策略最优地确定了断层几何形状和滑动分布。相比于均匀弹性半空间模型和两侧一致的成层弹性结构模型,本研究在北川断层两侧采用不同的成层弹性结构模型,使数据拟合度有较大改善。结果表明:(1)北川断层为铲形断层,近地表断层倾角从西南端约36°增加到破裂终止东北端约83°;(2)断层破裂模式自西南端的显著的逆冲类型变化至东北端的右旋走滑类型;(3)大部分断层的破裂峰值接近地表:虹口附近逆冲约8.4m,右旋走滑约5m;北川附近逆冲约6m,右旋走滑约8.4m;(4)滑动峰值位于几何形状较为复杂的断层附近,意味着地震类型和破裂传播由断层区的几何障碍确定。这类障碍主要是伴随控制左阶不连续的右旋压缩体系而存在的;(5)近地表20km深度的断层释放的地震矩为8.2×1021N·m,对应于MW7.9的事件。映秀-虹口段、北川-平通段、青川附近以及南坝附近的局部滑动集中区释放的地震矩分别等价于MW7.5,MW7.3,MW7.1,MW6.7的事件;(6)断层几何结构及其运动学特征符合青藏高原东缘跨越中地壳滑脱层的上下不同的地壳形变模型,上部以脆性的逆冲断层活动为主,下部为流变水平缩短和垂直增厚机制。
2018, 49(3): 222-242.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201803003
摘要:
使用远震、强震动波形和大地测量偏移的一个大规模数据集来研究2008年中国汶川地震的破裂历史。使用线性多时间窗方法来对破裂进行参数化。由于汶川断层作用的复杂性,使用三个单独的平面来表示断裂面。该地震清楚地表明了大地测量、远震和强震动数据集的优点和局限性。大地测量数据(静态偏移)对于确定浅部滑动的分布很有用,但对深部断层作用不敏感,且不能揭示滑动时间的任何信息。震中距在30°~90°范围内的远震数据,由于射线路径简单,通常建模不困难,并能区分浅部和深部滑动。然而,当涉及多个断层面时,由于陡峭的离源角导致定时模糊,远震数据不能区分不同的滑移情况。另一方面,地方强震动数据对于从方向性确定破裂方向是理想的,但也容易因格林函数的不准确而过度建模,导致对滑移分布的错误解释。我们发现,要对汶川破裂进行准确的描述需要所有这三种数据集。地震矩估计约为1.0×1021N·m,断层滑动特征是在多个大的断层阻延区上有高达10m的滑动。破裂开始于彭灌断层的南端并朝东北边单侧破裂。当到达交叉的小鱼洞断层时,相邻的北川断层从这个结合部开始并双侧破裂到东北和西南。
使用远震、强震动波形和大地测量偏移的一个大规模数据集来研究2008年中国汶川地震的破裂历史。使用线性多时间窗方法来对破裂进行参数化。由于汶川断层作用的复杂性,使用三个单独的平面来表示断裂面。该地震清楚地表明了大地测量、远震和强震动数据集的优点和局限性。大地测量数据(静态偏移)对于确定浅部滑动的分布很有用,但对深部断层作用不敏感,且不能揭示滑动时间的任何信息。震中距在30°~90°范围内的远震数据,由于射线路径简单,通常建模不困难,并能区分浅部和深部滑动。然而,当涉及多个断层面时,由于陡峭的离源角导致定时模糊,远震数据不能区分不同的滑移情况。另一方面,地方强震动数据对于从方向性确定破裂方向是理想的,但也容易因格林函数的不准确而过度建模,导致对滑移分布的错误解释。我们发现,要对汶川破裂进行准确的描述需要所有这三种数据集。地震矩估计约为1.0×1021N·m,断层滑动特征是在多个大的断层阻延区上有高达10m的滑动。破裂开始于彭灌断层的南端并朝东北边单侧破裂。当到达交叉的小鱼洞断层时,相邻的北川断层从这个结合部开始并双侧破裂到东北和西南。
2018, 49(3): 243-251.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201803004
摘要:
我们利用2008年汶川MS8.0地震的余震给出了中国四川龙门山断裂带区域纵波速度(VP)、剪切波速度(VS)和波速比(VP/VS)的三维(3D)模型。该速度和波速比模型是利用双差地震层析成像程序的一个新版本tomoDDPS(Zhang,2003)获得的,这个版本可以同时反演VP,VS,VP/VS,以及地震的位置。用于反演的数据来自位于一个东北到西南长400km、西北到东南宽200km的区域内的63个固定台站和临时台站,包括了73 013条P波到时、62 287条S波到时,以及61 823条S-P波走时差。速度模型显示了沿着断层和穿过断层的不均匀性。总体而言,速度模型和当地地质特征一致,老的岩石波速高,而年轻的岩石波速低。龙门山断裂带是VP,VS和VP/VS的一个明显分界。基本上在15km以上,断层西部呈现高VP,VS和低VP/VS,对应着松潘-甘孜褶皱系;而在断层东部则呈现低VP,VS和高VP/VS,对应着四川盆地。沿着断层方向,速度结构和多个破裂滑移模型比较吻合,两个高速体恰好对应着两个较大滑移距离的区域。这显示了速度结构控制着沿断层面的滑移分布。
我们利用2008年汶川MS8.0地震的余震给出了中国四川龙门山断裂带区域纵波速度(VP)、剪切波速度(VS)和波速比(VP/VS)的三维(3D)模型。该速度和波速比模型是利用双差地震层析成像程序的一个新版本tomoDDPS(Zhang,2003)获得的,这个版本可以同时反演VP,VS,VP/VS,以及地震的位置。用于反演的数据来自位于一个东北到西南长400km、西北到东南宽200km的区域内的63个固定台站和临时台站,包括了73 013条P波到时、62 287条S波到时,以及61 823条S-P波走时差。速度模型显示了沿着断层和穿过断层的不均匀性。总体而言,速度模型和当地地质特征一致,老的岩石波速高,而年轻的岩石波速低。龙门山断裂带是VP,VS和VP/VS的一个明显分界。基本上在15km以上,断层西部呈现高VP,VS和低VP/VS,对应着松潘-甘孜褶皱系;而在断层东部则呈现低VP,VS和高VP/VS,对应着四川盆地。沿着断层方向,速度结构和多个破裂滑移模型比较吻合,两个高速体恰好对应着两个较大滑移距离的区域。这显示了速度结构控制着沿断层面的滑移分布。
2018, 49(3): 252-267.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201803005
摘要:
本文采用Meunier等(2007)的方法对2008年汶川MW7.9地震引发的滑坡密度分布特征进行了分析,以进一步确定其与峰值地动加速度(PGA)之间的关系。分析表明:地震滑坡的密度与峰值地动加速度之间具有很好的定量关系。滑坡失稳时的临界峰值地动加速度值(PGAcr)分别为:平均水平峰值地动加速度的临界值为0.21g,平均垂直峰值地动加速度的临界值为0.12g。与其他地震类似,汶川地震滑坡的分布特征同样可以由基于滑坡面密度和点密度的两个方程来进行描述。在这两个方程中,类似的衰减因子(约为20)表明:地震滑坡的两种密度分布特征(点密度和面密度)都可以反映地震能量的衰减规律。基于这样的滑坡密度分布定量描述模型,以汶川地震断层的上盘区域为例,提出了基于滑坡分布特征来反演地震峰值地动加速度的方法,并通过反演得到了汶川地震断层上盘区域的峰值地动加速度分布方程。本文的研究结果表明:在没有或极少地震仪器监测数据的地区、但却有大量地震滑坡分布的情况下,通过地震滑坡的分布规律来反演构建地震动分布图是一种可能的途径。
本文采用Meunier等(2007)的方法对2008年汶川MW7.9地震引发的滑坡密度分布特征进行了分析,以进一步确定其与峰值地动加速度(PGA)之间的关系。分析表明:地震滑坡的密度与峰值地动加速度之间具有很好的定量关系。滑坡失稳时的临界峰值地动加速度值(PGAcr)分别为:平均水平峰值地动加速度的临界值为0.21g,平均垂直峰值地动加速度的临界值为0.12g。与其他地震类似,汶川地震滑坡的分布特征同样可以由基于滑坡面密度和点密度的两个方程来进行描述。在这两个方程中,类似的衰减因子(约为20)表明:地震滑坡的两种密度分布特征(点密度和面密度)都可以反映地震能量的衰减规律。基于这样的滑坡密度分布定量描述模型,以汶川地震断层的上盘区域为例,提出了基于滑坡分布特征来反演地震峰值地动加速度的方法,并通过反演得到了汶川地震断层上盘区域的峰值地动加速度分布方程。本文的研究结果表明:在没有或极少地震仪器监测数据的地区、但却有大量地震滑坡分布的情况下,通过地震滑坡的分布规律来反演构建地震动分布图是一种可能的途径。
2018, 49(3): 268-286.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201803006
摘要:
对比了6个基于地理信息系统(GIS)的地震滑坡易发性评价模型,包括二元统计(BS)、逻辑回归(LR)、人工神经网络(ANN),以及基于线性、多项式和径向基三种核函数类型的支持向量机(SVM)模型。这些模型被应用于嘉陵江的支流——涪江的一个支流流域,该区域是2008年5月12日汶川地震影响区的一部分。滑坡编录图、坡度、坡向、高程、斜坡曲率、到水系距离、地形湿度指数(TWI)、到公路距离、到地表破裂距离、峰值地动加速度(PGA)和岩性共11个专题图层被应用到该研究中。根据上述6类地震滑坡易发性评价模型与应用同样的输入,得到6个地震滑坡易发性索引图。利用2个曲线下面积(AUC)指标分别表示模型正确率和预测率,来检验这6类模型的性能。结果表明逻辑回归模型的结果成功率和预测率均为最高,为80.34%和80.27%。其次为基于径向基函数的支持向量机模型,其成功率和预测率分别为80.302%和80.151%,与逻辑回归模型的结果接近。结果最差的是基于线性函数的支持向量机模型,成功率和预测率分别仅为72.52%和72.533%。此外,结果表明径向基核函数是该区域地震滑坡易发性评价工作的3种核函数中最合适的核函数。一直以来,研究人员认为软计算技术(如人工神经网络和支持向量机)的性能要好于逻辑回归和二元统计模型,本研究提供了一个反例。
对比了6个基于地理信息系统(GIS)的地震滑坡易发性评价模型,包括二元统计(BS)、逻辑回归(LR)、人工神经网络(ANN),以及基于线性、多项式和径向基三种核函数类型的支持向量机(SVM)模型。这些模型被应用于嘉陵江的支流——涪江的一个支流流域,该区域是2008年5月12日汶川地震影响区的一部分。滑坡编录图、坡度、坡向、高程、斜坡曲率、到水系距离、地形湿度指数(TWI)、到公路距离、到地表破裂距离、峰值地动加速度(PGA)和岩性共11个专题图层被应用到该研究中。根据上述6类地震滑坡易发性评价模型与应用同样的输入,得到6个地震滑坡易发性索引图。利用2个曲线下面积(AUC)指标分别表示模型正确率和预测率,来检验这6类模型的性能。结果表明逻辑回归模型的结果成功率和预测率均为最高,为80.34%和80.27%。其次为基于径向基函数的支持向量机模型,其成功率和预测率分别为80.302%和80.151%,与逻辑回归模型的结果接近。结果最差的是基于线性函数的支持向量机模型,成功率和预测率分别仅为72.52%和72.533%。此外,结果表明径向基核函数是该区域地震滑坡易发性评价工作的3种核函数中最合适的核函数。一直以来,研究人员认为软计算技术(如人工神经网络和支持向量机)的性能要好于逻辑回归和二元统计模型,本研究提供了一个反例。
2018, 49(3): 287-299.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201803007
摘要:
求取滑坡体积在当前是一个难题,原因是其为三维分量,并且部分滑面往往在地下。本文提出了3个区域地震滑坡体积优化模型来计算2008年中国汶川MW7.9地震触发滑坡的体积。本文首先基于20m分辨率的震前和震后SPOT 5卫星影像提取到的数字高程模型(DEM)数据,结合少数滑坡的剖面图,获得了1 415处汶川地震滑坡堆积区体积,作为地震滑坡体积模型训练样本。在常规区域滑坡"体积-面积"模型基础上,提出了3个优化模型。分别利用数据的对数化线性拟合与直接非线性拟合方法对1个常规模型和3个优化模型进行拟合。结果表明,采用直接非线性拟合方法并考虑了滑坡长、宽、高、岩性、坡度和峰值地动加速度后,坡向的优化模型标准误差最小,回归得到的滑坡总体积与滑坡真实总体积也非常接近。将这一模型应用于所有汶川地震滑坡,分别得到每个滑坡的体积。最终结果表明,汶川地震滑坡相对密集分布区内的196 007处滑坡的堆积物体积约为1.2×1010m3,源区体积约为1×1010m3。根据前人"地震震级-滑坡总体积"经验公式得到的结果仅仅是本文结果的7.5%~9%,这提醒我们有必要基于更多的单次地震触发滑坡总体体积数据对"地震震级-滑坡总体积"的关系进行更新。同时,文中的优化模型对同类研究也有显著的参考价值。
求取滑坡体积在当前是一个难题,原因是其为三维分量,并且部分滑面往往在地下。本文提出了3个区域地震滑坡体积优化模型来计算2008年中国汶川MW7.9地震触发滑坡的体积。本文首先基于20m分辨率的震前和震后SPOT 5卫星影像提取到的数字高程模型(DEM)数据,结合少数滑坡的剖面图,获得了1 415处汶川地震滑坡堆积区体积,作为地震滑坡体积模型训练样本。在常规区域滑坡"体积-面积"模型基础上,提出了3个优化模型。分别利用数据的对数化线性拟合与直接非线性拟合方法对1个常规模型和3个优化模型进行拟合。结果表明,采用直接非线性拟合方法并考虑了滑坡长、宽、高、岩性、坡度和峰值地动加速度后,坡向的优化模型标准误差最小,回归得到的滑坡总体积与滑坡真实总体积也非常接近。将这一模型应用于所有汶川地震滑坡,分别得到每个滑坡的体积。最终结果表明,汶川地震滑坡相对密集分布区内的196 007处滑坡的堆积物体积约为1.2×1010m3,源区体积约为1×1010m3。根据前人"地震震级-滑坡总体积"经验公式得到的结果仅仅是本文结果的7.5%~9%,这提醒我们有必要基于更多的单次地震触发滑坡总体体积数据对"地震震级-滑坡总体积"的关系进行更新。同时,文中的优化模型对同类研究也有显著的参考价值。
2018, 49(3): 300-301.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201803008
摘要:
中国是地球上人口最多的国家,同时也是地震风险最高的国家之一.纵观历史,中国不乏破坏性大地震的记录,与之伴随的则是长久的地震研究传统,这些使得中国在地震学上占有特殊的地位.
中国是地球上人口最多的国家,同时也是地震风险最高的国家之一.纵观历史,中国不乏破坏性大地震的记录,与之伴随的则是长久的地震研究传统,这些使得中国在地震学上占有特殊的地位.
