深入研究汶川地震,推进地震科学发展

正2008年5月12日汶川地震造成了极其巨大的人员伤亡和经济损失,但灾后救援和重建中所铸就的"万众一心、众志成城,不畏艰险、百折不挠,以人为本、尊重科学"的伟大抗震救灾精神,将永远激励中华民族在复兴之路上砥砺前行.从地震科学的发展历史来看,每一次重大进展都是通过对灾难性地震事件的深入研究所推动的.在汶川地震发生十周年之际,《科学通报》组织"纪念汶川地震十周年"专题,集中发表汶川地震相关的研究成果,就是为了充分利用汶川地震留下的珍贵科学资料,进行持续和深入研究,推进地震科学向更高的层次发展,同时也     

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.     

断层相互作用产生同震库仑应力改变分布图像

讨论了同震库仑应力改变的基本含义,以及基于静应力位错理论求解同震库仑应力改变的边界元方法,对与发震断层相互平行和相互垂直两种典型构造模式下,断层相互作用产生的同震库仑应力改变进行了数值模拟研究,分别获取了相应条件下的同震库仑应力改变空间分布图像.结果表明:不同构造模式的断层相互作用,其产生的同震库仑应力改变分布图像存在较大差异,在分析和评价断层相互作用产生的同震库仑应力改变,及其对活动断层地震危险性的影响时,应该充分考虑待评价断层与发震断层之间的空间几何关系、断层的性质和产状等特定的构造条件.     

史前古地震的逆断层崩积楔

断层崖崩积楔也可用于逆断层古地震研究,但逆断层崩积楔更复杂．逆断层崩积楔体亦成三角形,远离断层崩积楔逐渐尖灭;崩积楔楔体垂边有时完全与逆断层接触,有时下段为逆断层,上段为断层崖崩落后的剥离面;崩积楔近断层处及下部砾石、块石增多,砾径增大．从天山山前活动逆断裂－背斜带中的实例出发,研究了逆断层崩积楔的特征,并讨论了其形成过程及其与逆断层的关系．逆断层断层崖形成后很不稳定,首先垮落的崩积物堆积于断层崖下及崩积楔底部,断层崖上部剥离面和早期崩积物顶面共同形成断层崖崖坡,若后期崩积楔物质完全覆盖早期崩积物和剥离面,则会形成由上部剥离面和下部逆断层共同组成折线状的崩积楔垂边,若断层崖上段剥离而未被后期崩积物覆盖,一直处于继续剥蚀过程之中,则崩积楔的垂边只与逆断层相关．一个逆断层崩积楔代表了一次断层错动或一次古地震事件,但逆断层崩积楔的高度常不能真实反映断层垂直错动的幅度．     

“大陆强震机理与预测”中期学术进展

从中国大陆地震的特点出发,提出了活动地块假说,用于描述中国大陆现今构造变形的特征和机制,探索大陆强震的发生机理和预测方法。活动块体是指被大型晚第四纪活动构造带所分割和围限、具有相对统一运动方式的活动地质单元,内部相对稳定,边界带构造活动强烈,深部受不同层次的拆离带或滑脱带所控制,绝大多数7级以上强震都发生在边界带上,而块体本身的运动具有相对统一性。本项目所提出的活动地块假说,从时间尺度上研究晚第四纪（10-12万年）以来的构造活动,着重强调与未来强震活动密切相关的现今时段;从状态上主要研究现今仍在活动、并且与未来强震有关的块体运动及相关的构造变形。根据地震活动、构造活动历史、岩石圈结构、地壳形变图像、地球物理异常及地球动力学背景等的差异,初步将中国大陆划分出5个一级活动地块和19个次级活动地块。不同的活动地块其深部结构是不同的,在全国尺度上初步获取了与活动地块划分方案相对应的中国大陆岩石圈结构的分区差异特征,同时还详细解剖了若干重要活动块体及其边界带的结构特征。GPS测量结果表明不同活动地块的运动方向、速度和变形方式均是不同的。除了初步建立活动地块理论框架之外,本项目还对成组强震与地块活动、剪切断裂的形成和失稳过程、地壳岩石的摩擦本构关系、脆延性转换与流变方式、大陆内部应力分配、迁移与成组强震发生关系开展了研究,并在地震预测和减轻地震灾害方面进行了新的探讨。     

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.     

深化大陆强震机理与预测研究

<正>2021年5月12～13日,香山科学会议第700次学术讨论会召开,主题为“大陆型强震孕育发生的物理机制及地震预测探索”.会议包括3个中心议题.(1)地震预测预报研究的学术高地:强震孕育发生的大陆活动地块动力学模型;(2)新科技条件下的震源物理研究:大陆型强震孕育的区域动力学环境;(3)面向现代化目标的地震预测:多学科交叉创新,最大限度减轻地震灾害风险.     

高频GPS测定的汶川Ms8.0级地震震时近场地表变形过程

以龙门山断裂带下盘的四川GPS连续观测网高频(1 Hz)GPS观测资料为基础, 得出了2008年5月12日发生在四川汶川的Ms8.0级大地震的震时近场地表形变过程. 结果显示: 地震在近场产生的最大形变量明显大于震后位移, 破裂带北段各站水平分量震时先向震中方向运动, 后转折垂直于破裂带方向运动, 南段各站水平分量形变相对较小且基本为可恢复性变形. 各站垂向均先下沉, 然后呈周期性上下起伏波动. 将高频GPS所得位移与强震仪所得结果进行对比分析, 发现震动初期两者具有较好的一致性, 但中后期虽然相位基本同步, 但其振幅存在10 cm左右的差异, 其具体原因还需进一步研究论证. 此次记录到的汶川大地震近场地表变形过程, 可为进一步研究地表破裂过程和地震波的传播方式提供非常有价值的基础资料.     

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...     

用GPS研究中国大陆现今的地壳变形

地壳运动研究是大陆动力学的基本内容之一,其目的是求解地壳变形的方式、机制,分析构造单元状态、演化规律等科学问题。中国大陆位于欧亚板块的东南部,受西太平洋板块俯冲和消减影响,东部地区发育出一系列与弧后扩张有关的陆缘海和断陷盆地;而西部受印度-欧亚板块碰撞作用,导致青藏高原快速隆起以及沿巨型活动带的大幅度走滑,形成不同地质时期的推覆构造带,构造样式十