2015年4月25日尼泊尔M_w7.8级地震的孕震构造背景和特征

2015年4月25日尼泊尔发生M w7.8级大地震,震源机制解结果一致表明该地震为低角度逆冲型.迄今发生百余次余震,其中包括M s7.0级以上强余震,并触发正断层型小震群.此次地震发生于喜马拉雅碰撞造山带中段,位于1934年比哈-尼泊尔M w~8.1级和1505年木斯塘M w~8.2级地震之间的地震空区内,是自1950年察隅M w~8.4级地震以来喜马拉雅主逆冲断裂上发生的最大震级地震.为更好地理解这次地震,本文综述喜马拉雅造山带的构造背景、断裂组合构成和几何形态、历史强震分布和破裂范围、现代小地震活动性特征、强震孕育的基本模式、震间加载和同震位移的空间互补性.在简单介绍同震破裂的断面初始解基本特征基础上,初步讨论了这次尼泊尔地震与喜马拉雅带特征型地震的关系,与2008年汶川地震的比较,以及低角度逆冲地震破裂的地表出露和对区域地震危险趋势的指示意义等问题.     

汶川-映秀M_S8.0地震的地球物理场与动力过程

汶川-映秀M_S8.0大地震发生在当今构造、地震远不如相邻地带的龙门山断裂系上,震间和震后在地表形成了一条长300 km,宽近80 km,发生了70000多次余震的长廊地带,造成了严重的地表破坏和大量人员伤亡,而震前却未见到可视为与大地震发生与发展有因果关系的征兆现象,可是大地震就在这里发生了.多年的研究表明,这次M_S8.0大地震的发生乃是由于印度洋板块与欧亚板块碰撞、挤压,且东构造结向北"顶进"插入青藏高原东北缘力系作用下导致的该区构造、地震均强烈活动,在此背景下:(1)高原腹地壳、幔物质向东运移受阻、应力集中,深部物质重新分异、调整,物质与能量进行强烈交换;(2)震源深处介质属性与结构变异、破裂,且导致重力场的高度不均衡;(3)川西高原,相对低速壳、幔物质在坚硬的四川盆地壳、幔物质阻隔下,沿龙门山陡峭主断裂面相上逆冲,并在龙门山3条不同角度西倾断裂向下收敛处强烈碰撞;(4)震源深处汇聚断裂的形成构成了汶川-映秀M_S8.0大地震的发震断裂.     

喜马拉雅造山带构造特征与2015年尼泊尔M_w7.8级大地震

<正>2015年4月25日,位于喜马拉雅碰撞造山带上的尼泊尔境内发生了震级(M w)7.8级的低角度逆冲推覆型强震,发震断层为喜马拉雅主逆冲断裂.在其后的半个月内又先后发生了一系列的强余震,造成了超过8000人的死亡及巨大的财产损失,引起了国际社会及国内外地震学界的广泛关注.中国地震局地质研究所的刘静研究员、美国加州大学圣塔芭笆拉分校的纪晨教授等研究人员在本期《科学通报》上发表论文"2015年4月25日尼泊尔M w7.8级地震     

2008年汶川8.0级特大地震孕育和发生的多单元组合模式

2008年5月12日四川省汶川县境内发生8.0级特大地震. 这次逆冲型地震发生在大陆内部的高角度逆冲断裂之上, 与有历史记载以来所发生的逆冲型特大地震是不同的. 通过对汶川地震的地表破裂、震源机制、余震定位、地震破裂过程、同震地壳形变、强地面运动等的综合研究, 认为汶川特大地震的孕育和发生是3个地质单元共同作用的结果. 川西高原作为变形单元震前发生长期持续的变形, 并且将变形转换为积累在龙门山断裂带的应力; 龙门山断裂带作为闭锁单元震前变形缓慢但积累很大的应力, 当其超过断裂的摩擦强度或岩体的破裂强度时就突发破裂, 形成地震, 释放出巨大的能量; 四川盆地作为支撑单元对川西高原和龙门山的向东运动产生阻挡, 是汶川地震孕育不可缺少的元素. 汶川地震的孕育和发生可以用多单元组合模型来理解.     

2013年芦山地震滑坡空间分布样式对盲逆断层构造的反映

2013年4月20日芦山地震后,关于地震发震断层的判识与考察成为了地震学家关注的对象与争论的焦点.基于野外调查与可利用的高分辨率航片人工目视解译方法,初步建立了芦山地震滑坡空间分布图.从地震滑坡的角度开展芦山地震发震断层的分析与讨论,旨在为芦山地震发震构造研究提供地震滑坡方面的证据.综合垂直可能发震断层走向的3个地震滑坡密度剖面分析的结果为:双石-大川断裂的下盘区域发生了较多的滑坡,滑坡丰度在双石-大川断裂附近没有发生突变行为;滑坡在大邑断裂附近发育极少,滑坡密度没有发生突变行为;滑坡密度在上里西断裂NW方向1~2 km处发生了一次较明显的突变行为,上里西断裂的上盘滑坡丰度明显高于下盘.据此,本文得出了初步结论:在芦山地震中主要活动的断层既不是双石-大川断裂,也不是大邑断裂,更可能是两者之间的一条具有明显的线状地貌特征的上里西断层,断层错动并没有传到地表,为一次盲逆断层型的构造地震.     

西藏米林M6.9级地震及其余震序列地震定位

利用布设在南迦巴瓦构造结及其周边地区流动地震台的观测数据,测定了2017年11月18日西藏米林M6.9级地震的主震位置,主震震中位于29.87°N,95.05°E,震源深度12 km.采用Geiger法和双差定位法对余震序列进行了地震定位.定位结果表明余震沿着主震的北西和南东向两侧扩展分布,其展布长度约40 km,宽度约10 km.米林地震发生在西兴拉断裂带最南侧的一条次级断裂上,震源深度剖面和主震震源机制研究结果揭示发震断层以高角度、北东倾向为主要特征,米林地震触发了靠近主震发震断层北东侧一条近平行断层的地震活动.米林地震表明,南迦巴瓦构造结顶部目前仍处于较高的构造挤压状态,南迦巴瓦变质体持续向北东方向推进,导致构造结内部块体缩短变形,其东西两侧的墨脱断裂和米林断裂存在未来发生大震的可能性.     

基于SAR差分干涉测量的张北-尚义地震震源参数反演

基于欧洲遥感卫星（ERS）合成孔径雷达差分干涉测量技术（D-InSAR）获取1998年1月10日张北-尚义地震形变图,通过弹性半空间位移模型模拟形变场,由最佳参数解得到张北-尚义地震的震源参数.模拟结果表明,张北-尚义地震的发震构造为走向95°,倾向西南,倾角30°的具右族性质逆断层,断层面长12 km,宽14 km,震源（断层面中心）深度7.5km,震中位置为北纬40°58＇,东经114°21＇.断层滑动角105.95°,滑动方向为北西I3.26°,位移量为0.728m,地震矩M0为2.69×1018N·m.根据震源参数和区域构造背景分析,断裂活动可能与张家口-蓬莱断裂北西端的活动有关.     

中新世中期喜马拉雅造山带构造体制的转换

喜马拉雅造山过程中存在多期构造体制转换,理清各期构造转换的时代和地球动力学成因对研究喜马拉雅造山带的构造演化具有重要意义.藏南吉隆地区大喜马拉雅发育一复杂变形的淡色花岗岩脉,其现今形态呈轴面北倾的不对称褶皱分布于围岩黑云斜长片麻岩中,构造恢复显示其记录了两期不同构造体制下的变形作用——早期上盘向北的伸展和后期向南的逆冲缩短,暗示了喜马拉雅造山带由南北向伸展向南北向挤压的构造体制转换.锆石La-ICP-MS测年结果显示,淡色花岗岩侵位于21.03～18.7Ma,结合构造分析,吉隆地区喜马拉雅造山带的构造转换发生于18.7Ma之后.吉隆及其他地区藏南拆离系(STDS)和南北向裂谷(NSTR)的测年数据表明,喜马拉雅造山带在19～13Ma处于构造体制转换时期,其构造体制由南北向伸展转换为南北向挤压;该构造体制转换可能受印度-欧亚板块的汇聚速率控制,汇聚速率较快时,发生南北向挤压,表现为逆冲、褶皱和NSTR的发育;汇聚速率较慢时,发生南北向伸展,表现为STDS的伸展滑脱.     

汶川地震破裂近场震后变形观测及其意义

汶川地震破裂带上的近场震后变形, 是一种震后的蠕滑行为, 而且大部分表现为与同震滑移的方向相反. 地震断层的活动通常划分成震前、同震、震后和震间4个阶段, 反映了一次地震从孕育、发生到结束的整个演化过程, 而不同活动阶段的变形特征反映出不同的应力状态和力学性质. 汶川地震沿龙门山断裂带形成了两条长分别为250和72 km的地表破裂带. 为了了解汶川地震地表破裂带的震后变形特征, 对中央主破裂带上人为破坏较轻的断层崖或断层挠曲崖进行反复测量, 结果显示在19个观测点中, 13个观测点(68%)的断层崖或断层挠曲崖的高度(垂直同震位移)震后降低回落, 平均降低了9.7%; 5个观测点(26%)没有发生变化; 1个观测点(6%)的在震后继续抬升, 抬升了12.8%, 而且该观测点位于中央主破裂带的南西端部. 尽管这种变化中存在着上冲断层盘虚假抬升后压实回落的影响, 但主要是沿汶川地震破裂带发生的震后滑移造成的, 而且大部分震后滑移(68%)与同震滑移的方向相反. 除破裂端部存在同震位移亏损, 弹性能释放不完全外, 其他部位同震位移要么与震间累积达到平衡, 要么过冲产生能量亏损, 揭示了汶川地震的能量可能基本释放完全, 发生7级以上强余震的可能性不大. 此外, 这种震后变形特征还告诉我们, 在进行活动断层构造地貌研究时, 特别是通过断层崖高度(或其他水平位错量)判断断层运动速率和估计古地震事件大小时, 除侵蚀作用产生的误差外, 还需要考虑10%左右来自震后滑移的系统误差.     

基于水准数据的芦山7.0级地震震间期和同震位移场特征

利用1985~2010年跨龙门山断裂带南段的精密水准观测,并消除2008年汶川地震同震变形的影响,获取了龙门山断裂带南段震间期的地壳垂直形变场.结果表明,双石-大川断裂(龙门山前山断裂)和新开店断裂(大邑断裂南段)之间的芦山地块处于正、负垂直形变梯度带相交的区域,说明该区域在芦山地震前25年内已闭锁.根据2010~2013年穿过震区的水准观测数据,同时消除震前近3年的地壳垂直变形,得到了芦山地震同震垂向位移.同震位移场揭示距离震中最近的达多35水准点最大同震位移达到198.4 mm(相对马雅165基),西北盘(上盘)相对东南盘(下盘)向上运动,显示发震断层以逆冲错动为主.对比芦山地震垂向同震变形和震间期变形,可发现该地震符合弹性回跳学说,芦山地块震间期积累的弹性应变能(位移亏损)在震时得到弹性回跳释放.     

玉树M_S7.1级地震地表破裂与历史大地震

野外调查表明,青海玉树MS7.1级地震较清晰的同震地表破裂带由3条主破裂左阶组成,走向310°～320°,总长约31km,左旋走滑性质.另在隆宝镇东侧一带见有长约2km的雁列式张裂缝带,如以该点为破裂带的北端点,则破裂带总长约51km.地表破裂带由一系列挤压鼓包与张裂缝相间排列或雁列式裂缝组成,实测最大水平位错约1.8m.地表破裂带沿甘孜-玉树断裂展布,显示该断裂是此次地震的发震构造.甘孜-玉树断裂历史上记载过多次7级左右地震,古地震遗迹明显,具有短周期的大地震重复特征.玉树地震的孕育机制与汶川地震一样,都是青藏高原东扩、地块边界应力积累和释放的结果,不同的是玉树地震为巴颜喀拉地块与川滇块体向东不均匀挤出产生的左旋走滑型地震.     

南海东北部南澳大地震（M=7．5）震中区的地壳结构特征与震源构造

通过对1918年南澳大地震（M=7．5）震中区的地震地质考察和记录史料比较研究分析，该地震震中位于北东东向滨海断裂带与北西向黄岗水断裂带的交汇处，地震所产生的北东东向逆冲断层和北西向张性断裂反映了地震的震源应力场为北西-南东向挤压，北东-南西向拉张；烈度X度极震区为-呈北东东向和北西向延伸的“X”型面状分布，发震构造属北东东向与北西向相交切的断裂构造型式，以北东东向的滨海断裂带为主，北西向的黄岗水断裂为辅．根据穿越震中区的海陆联合深地震探测的最新研究成果，滨海断裂带为一个上下连续倾向南东的低速破碎带，断裂带西北侧为正常型陆壳，厚30km；断裂带东南侧为减薄型陆壳，厚25～28km．滨海断裂带为华南亚板块与南海亚板块的分界断裂，是南海东北部的重要控震构造和发震构造．滨海断裂带与上地壳下部的低速层的交接构造部位形成南海东北部的重要应力集中带和应变能积聚带，是地震孕育、发生的深部动力学条件．     

GPS观测的2015年尼泊尔M_S 8.1级地震震前应变积累及同震变形特征

2015年4月25日,在印度板块与欧亚板块交界区的喜马拉雅地震带上发生了尼泊尔MS 8.1级大地震.震前GPS速度场和应变率场显示,喜马拉雅地震带整体表现为15.94±1.82 mm/a的压缩特征,同时还具有分段活动特征.此次地震发生在速度场顺时针旋转和逆时针旋转的分界带,该处最大主压应变率的量值在喜马拉雅地震带并非最大.GPS观测的同震位移场揭示了尼泊尔MS 8.1级地震引起的地壳变形特征,分别有9和6个测站观测到明显的水平向和垂向同震位移,其水平分量的运动方向整体表现为南向运动,位于震中东南侧的3个测站垂直分量表现为上升,其余测站为下降.中国境内距离震中最近的5个测站的垂向同震位移显示,此次地震造成珠穆朗玛峰的沉降量约为4mm.依据GPS观测到的同震位移场,利用非负最小二乘方法反演震源断层面上的滑动分布.反演结果表明最大滑动量为6.84 m,滑动量较大的区域分布在加德满都附近及其以北区域的下方,这可能是造成加德满都地区具有较大破坏的原因之一,该滑动分布模型能够很好地解释GPS观测到的同震位移.利用此滑动分布模型计算的地震矩为8.21×1020 N m,对应的矩震级为MW7.9.     

时间相依的活动断裂分段地震危险性评估及其问题

时间相依的活动断裂分段地震危险性评便对具体地点进行长期地震预测的重要技术之一,这一技术以活动断裂的地震地质学定量研究为基础,采用随离逝时间增长的发震概率和预防测的震级共描这断裂的地震危险性。     

四川芦山7.0级强震:一次典型的盲逆断层型地震

芦山地震区发育着龙门山推覆构造带南段大邑隐伏断裂、双石-大川断裂、盐井-五龙断裂、耿达-陇东断裂等活动断层.地震现场应急科学考察表明,沿这些活动断层及其邻近地段没有发现明显的地震地表破裂带,地表可见到一些脆性水泥路面挤压破裂现象,说明在双石镇、太平镇、龙门乡、隆兴乡等地存在着NW-SE向局部的地壳缩短,结合余震的空间分布特征、震源机制解等资料,推测芦山地震属典型的盲逆断层型地震.龙门山推覆构造带尚未发生历史地震破裂的地震空段应引起有关部门高度重视.     

全球定位系统测定的2011 年日本宫城MW 9.0 级地震远场同震位移

据覆盖日本全境的GEONET 网络GPS 观测资料显示, 2011 年3 月11 日的日本宫城M_W9.0 级地震造成日本半岛向东移动, 最大达到了5.3 m. 利用国家重大科技基础设施项目“中国大陆构造环境监测网络”的GPS 观测资料, 分析此次地震对中国大陆构造形变场的同震影响,结果显示, 地震造成我国东北和华北地区产生毫米至厘米级的同震水平位移, 最大值为35 mm.通过应变分析发现, 地震导致东北和华北地区一系列北北东走向的断裂产生了不同程度的张性应变. 虽然在东北地区张性应变相对比较明显, 最大处约为40 nano-strain, 但对断裂带的静态库仑应力加载有限, 不会对区域地震活动产生大的影响.     

2022年青海门源Mw 6.6地震的发震断层及孕震构造模式

2022年1月8日青海门源盆地北缘发生Mw 6.6地震,震源机制反演表明此次地震属于左旋走滑事件.震后10 d内,近600个余震被检测到,最大余震为M 5.1级.此次地震发生在祁连-海原左旋走滑断裂系统的冷龙岭段,该断裂段全长127 km,由古地震研究确定的特征地震大小在Mw 7.3～7.5.为了更为全面理解此次地震的震源机制以及当地孕震模式,我们分析了地震波形,获取了主震和17个Ms≥3.0余震的震源机制与矩心深度.利用升、降轨道SAR数据获取的像元偏移数据和同震干涉相位(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)确定了两条地表破裂带的位置,并利用InSAR数据反演了主震的滑动模型.研究发现,此次地震破裂带对应于冷龙岭断裂西段和托莱山断裂的阶区,发震断层存在3个形变中心,最大滑动量约为4 m,出现在冷龙岭断裂上,形变中心深度为4 km.滑动模型显示释放了累计能量～1.58×10¹⁹Nm,约合矩震级Mw 6.68,与本文利用地震学方法得到的Mw 6.58接近.结合区域活动构造特征、1986和2016年两次门源地...     

大青山逆冲推覆构造形成时代的40Ar/39Ar年龄证据

大青山逆冲推覆构造发育在石拐中生代沉积盆地南侧, 由一系列由南向北逆冲推覆的构造岩片相互叠置构成的复杂逆冲推覆体系, 具有多期逆冲推覆变形演化历史. 为了确定构造变形时代, 对断层带内同构造黑云母和白云母分别进行了常规⁴⁰Ar/³⁹Ar和激光微区⁴⁰Ar/³⁹Ar测年研究, 获得了193.7±3.9 Ma和121.6±1.6 Ma两个等时线年龄, 表明了大青山逆冲推覆构造具有两期逆冲推覆变形作用, 早期发生在印支期, 晚期发生在燕山期. 同位素测年结果与野外地质关系符合一致, 印支期逆冲推覆变形作用是由南向北推覆, 并且形成了一系列东西方向展布的大型逆冲断层和褶皱构造, 晚期燕山期逆冲推覆变形向北北西方向推覆, 叠加改造了印支期逆冲推覆构造.     

2015年尼泊尔M_s8.1与M_s7.5级地震活动特征

2015年尼泊尔8.1级地震发生在喜马拉雅地震带上,为低角度逆冲型单侧破裂.余震区呈WNW-ESE展布,长轴约170 km,短轴约60 km.余震空间分布不均匀,主震和强余震分布在余震区两端,中部余震稀疏,这与8.1级地震矩释放主体区一致.7.5级地震发生在8.1级地震余震区的东部边缘,8.1级地震对其具有显著的触发作用.8.1级和7.5级地震发生在尼泊尔1505年和1934年两次大震之间的8级地震破裂空段上,1870年以来至本次地震前该破裂空段内没有发生过6级以上地震,存在6级地震背景空区.这次地震前13年,形成长约590 km的5级地震空区,震前19个月空区被打破.8.1级地震序列发生在5级地震空区的中部,其东、西两侧仍有较大范围没有发生地震,库伦应力计算表明8.1级地震对其东西两侧断层具有明显的触发作用.考虑到历史地震的离逝时间与复发周期,认为1934年地震破裂区再次发生大震的危险性较小,而1505年地震破裂区发生大震的危险性增大.2005年巴基斯坦M_w7.6和2015年尼泊尔8.1级地震的发生,表明喜马拉雅地震带已经进入了一个7级以上地震相对活跃的时段.     

汶川地震对芦山地震孕震环境影响的数值模拟

利用有限元数值模拟方法,以汶川地震和芦山地震的野外地质调查、同震位移和汶川地震前形变观测结果为约束,分析研究了高海拔地形蓄积的重力位能作用下,中地壳低速层的存在以及中央断裂和前山断裂同时破裂的条件下汶川地震的发生对龙门山南段孕震环境的影响.模拟计算结果显示,在一定的模型壳幔介质属性及空间结构下,龙门山断裂带西侧低速层的存在、青藏高原向四川盆地过渡带的地形特征以及汶川地震时中央断裂和前山断裂同时破裂的条件,是控制汶川地震对芦山地震孕震环境影响程度的重要因素.其中,地形和低速层对汶川地震引发的芦山地震孕震环境库仑破裂应力变化的影响最为显著,在所选剖面的北东段,地形特征的影响更为明显,而汶川地震双破裂面的影响则较小.