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2022年青海门源M S_(6.9)地震灾害致灾机理

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地震地质 2024年第4期46卷 761-782页

作者：牛鹏飞韩竹军郭鹏李科长吕丽星中国地震局地质研究所北京100029

2022年门源M S_(6.9)地震发生在青藏高原东北缘祁连-海原断裂带冷龙岭和托莱山断裂的阶区部位。兰新高铁硫磺沟大桥及南侧大梁隧道被完全毁坏,致使高铁干线首次因地震破坏而完全中断。在地处极震区的硫磺沟内未见大规模地震滑坡和崩塌,... 详细信息

2022年门源M S_(6.9)地震发生在青藏高原东北缘祁连-海原断裂带冷龙岭和托莱山断裂的阶区部位。兰新高铁硫磺沟大桥及南侧大梁隧道被完全毁坏,致使高铁干线首次因地震破坏而完全中断。在地处极震区的硫磺沟内未见大规模地震滑坡和崩塌,只有规模较小的滚石和滚石堆积体及局部河床存在砂土液化现象,显然很不合常理。此次地震除形成2条走滑型地表破裂带外,还在冷龙岭断裂西段北侧的硫磺沟内产生了1条长约7.9km的逆冲型地表破裂带。该破裂带的走向不稳定,倾向S,主要由断续分布的弧形挤压破裂、挤压鼓包、张裂隙和地震陡坎组成;经统计,沿地表破裂带共获得了35个垂直位移量数据,最小位移量为(8±1)cm,最大位移量为(49±3)cm,平均垂直位移量约为24cm,位移沿走向分布不均匀。该条地表破裂带近垂直穿过兰新高铁硫磺沟大桥,产生了宽泛的地表变形与位错,这可能是导致硫磺沟大桥毁坏的直接原因。这些调研成果启示我们在对跨断层重大线状工程进行抗震设防时,需要关注逆冲型地表破裂带宽泛的剪切作用。

关键词：门源M S_(6.9)地震地震地表破裂带地震灾害工程抗震设防

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青藏高原东南缘上地壳晚新生代构造变形综述

地球科学 2024年第2期49卷 480-499页

作者：计昊旻任治坤刘金瑞中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 中国地震局地质研究所活动构造与火山实验室北京100029

青藏高原东南缘是检验青藏高原演化模型的理想实验场,也是全球地震活动最为频繁的地区之一.综述了青藏高原东南缘主要活动断裂十年和万年尺度的滑动习性研究和百年时间尺度区域地震活动分布,结合前人总结的百万年时间尺度的年代学研究,... 详细信息

青藏高原东南缘是检验青藏高原演化模型的理想实验场,也是全球地震活动最为频繁的地区之一.综述了青藏高原东南缘主要活动断裂十年和万年尺度的滑动习性研究和百年时间尺度区域地震活动分布,结合前人总结的百万年时间尺度的年代学研究,认为自中新世中晚期以来,青藏高原内部物质逐渐向东流出,受四川盆地阻挡,转而向东南缘地区作顺时针旋转运动,至晚第四纪时期,东南缘地区上地壳变形已由原本集中分布在大型走滑边界断裂和逆冲褶皱带转变为弥散式分布至区内次级断裂,形成了以鲜水河-小江断裂带和实皆断裂带为边界,围绕喜马拉雅东构造结作顺时针旋转的运动学特征.据此青藏高原东南缘变形可划分为两阶段,中新世早期及以前变形集中在大型边界断裂,符合刚性块体变形,至晚第四纪时期转为弥散式连续变形.基于水平滑动速率和地震活动性对比,青藏高原东南缘活动断裂可大致分为三级.一级断裂为边界断裂鲜水河-小江断裂带和实皆断裂带,水平滑动速率均≥10 mm/a,曾发生8级及以上地震和连续的7~7.9级强震,是东南缘地区晚第四纪以来一级构造格架;二级断裂往往控制东南缘地区强活动构造单元,水平滑动速率为~3~6 mm/a,通常发生过7~7.9级地震;三级断裂水平滑动速率一般≤2 mm/a,通常发生过7级以下地震,一般规模较小,但数量较多.此外,川滇地块晚第四纪变形特征发生转变,构造运动由原本的沿大型边界走滑断裂运动转变为鲜水河-小江断裂带周缘次级活动地块的旋转、平移和差异隆升.

关键词：青藏高原东南缘上地壳变形特征弥散变形断裂分级天然地震

云南宾川盆地及周边地震波走时的季节性变化和可能的物理机制

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1412-1425页

作者：寇华东王伟君闫坤彭菲叶志鹏吕恒茹常利军中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

基于背景噪声自相关方法,本文计算了云南宾川盆地及周边区域地震波在四个频段的相对走时变化(dt/t),发现存在比较显著的年变和半年变特征,最大变化幅度从0.1~0.2 Hz(7 km左右深度最敏感)的±0.8%逐渐降低至1.0~2.0 Hz(对应1 km以浅介质... 详细信息

基于背景噪声自相关方法,本文计算了云南宾川盆地及周边区域地震波在四个频段的相对走时变化(dt/t),发现存在比较显著的年变和半年变特征,最大变化幅度从0.1~0.2 Hz(7 km左右深度最敏感)的±0.8%逐渐降低至1.0~2.0 Hz(对应1 km以浅介质)的±0.05%.噪声源季节性变化可能是dt/t周期性起伏的一个潜在因素,但雨水和温度与其有更直接的关联性.其中雨水渗透产生的介质孔隙压变化是年变和半年变的重要贡献因素;而温度起伏产生的介质热力学形变,主要对一定深度范围(3 km左右最敏感)的介质有明显的年变影响.不同频段走时变化存在幅度差异和不同步,可能和各频段敏感核的深度范围以及水与热力学形变从地表向深部渗透/传播过程有关.研究表明,环境因素对地下介质的地震波走时有较为显著的影响,区分出它们的贡献,才能更可靠地评估地震构造应力或人文生态环境的变化.

关键词：单台背景噪声干涉走时周期性变化环境因素孔隙压变化热力学形变

断层接触非均匀性对米尺度断层黏滑失稳成核过程的控制

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2336-2349页

作者：任雅琼谢凡卓燕群中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

非均匀性是野外断层的重要特征,我们利用预制的具备接触非均匀性的米尺度岩石断层开展黏滑实验,模拟野外地震失稳过程.通过观测预制岩石断层发生的多个黏滑事件的应变时空演化,并对比断层接触非均匀性测定结果发现:(1)断层的接触弱段是... 详细信息

非均匀性是野外断层的重要特征,我们利用预制的具备接触非均匀性的米尺度岩石断层开展黏滑实验,模拟野外地震失稳过程.通过观测预制岩石断层发生的多个黏滑事件的应变时空演化,并对比断层接触非均匀性测定结果发现:(1)断层的接触弱段是成核最先启动,即最早发生预滑的区域,随失稳临近,预滑区域扩展且滑动速率增加,与厘米尺度均匀断层相比,准静态过程的预滑扩展不明显,向准动态过程转变突然且迅速;(2)断层的接触强段在成核期间一直处于闭锁状态,应力升高,且随失稳临近增幅加强,强段的屈服是断层从缓慢破裂到快速破裂的转折点,接触强段的持续闭锁在以往的厘米尺度均匀断层黏滑实验中较为少见;(3)加载速率以及加载历史是影响米尺度断层成核持续时间的重要因素,随加载速率变慢,成核持续时间变长,随加载历史变长,断层趋于均匀化,成核持续时间变短.上述研究结果明确提供断层接触非均匀性控制成核过程的直接证据.这不仅有助于将实验结果向可操作的地震预测实践转化,也有助于促进(大陆浅源)地震前兆机理的探索及理解.

关键词：摩擦黏滑地震成核断层接触非均匀性预滑

贝叶斯反演：震源参数反演研究的重要方法与挑战

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地球物理学进展 2024年第5期 1771-1787页

作者：王者刘云华中国地震局地质研究所

地球物理反演在地震研究和预测中扮演着至关重要的角色.本文旨在概括传统反演方法的局限性，并专注介绍了一种以贝叶斯理论为基础的不确定性反演方法.贝叶斯反演通过不同类型的先验分布和似然函数计算后验分布，特别关注传统的马尔科夫... 详细信息

地球物理反演在地震研究和预测中扮演着至关重要的角色.本文旨在概括传统反演方法的局限性，并专注介绍了一种以贝叶斯理论为基础的不确定性反演方法.贝叶斯反演通过不同类型的先验分布和似然函数计算后验分布，特别关注传统的马尔科夫链蒙特卡罗法(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)和变分推断方法，以提高反演结果的可靠性.本文详细介绍了贝叶斯反演的关键技术，着重探讨正则化方法(如拉普拉斯正则化和冯卡门正则化),它们限制了地震反演的参数空间，并通过案例研究验证了其有效性.同时，对采样方法(如Metropolis-Hastings算法和Gibbs采样)进行了阐述，这些方法能够对参数空间进行抽样，并近似计算后验分布.尤其详述了Metropolis-Hastings算法在地震反演中的应用.在讨论中强调了模型参数选择的重要性，例如与断层几何形态选择相关的不确定性对反演结果的影响，并介绍了一种将断层几何形态的不确定性纳入反问题的方法.进一步探讨了在构建有限断层源模型时所面临的挑战，并提供了一个使用贝叶斯方法评估不同滑动模型集群可信度的案例研究.最后，文章总结了贝叶斯方法的局限性，并提出了未来研究的方向.在地球物理反演领域，贝叶斯方法的应用为解决传统方法的局限性提供了新的思路和可能性.

关键词：贝叶斯方法地球物理反演正则化方法采样方法模型参数模型评价

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四叉树网格线源频率域电磁法二维正演研究

地球物理学报 2024年第5期67卷 1999-2014页

作者：王培杰陈小斌张赟昀中国地震局地质研究所北京100029 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085

可控源电磁法正演面临的问题,主要表现在源的奇异性和边界条件的处理困难.本文首先利用面积分将源的模拟精度转化为网格的离散精度,然后利用四叉树网格局部任意加密的特性,有效解决了奇异源模拟精度不高的问题.由于大地中的电磁场迅速衰... 详细信息

可控源电磁法正演面临的问题,主要表现在源的奇异性和边界条件的处理困难.本文首先利用面积分将源的模拟精度转化为网格的离散精度,然后利用四叉树网格局部任意加密的特性,有效解决了奇异源模拟精度不高的问题.由于大地中的电磁场迅速衰减,在距源很远的侧边界,地下的电磁场主要是由空气中的电磁场感应产生的,而非从源经由大地传播而来,因此在地中使用一维平面波侧边界条件比一阶吸收侧边界条件更为合理,精度更高.通过算例分析,我们还发现空气侧边界的场强叠加了大地介质感应的二次场而显著改变,因此空气侧边界使用基于一次场的一阶吸收边界条件,是导致线源正演边界处计算精度不高的主因.本文中,我们使用四叉树网格将边界发散式向外扩展,以较少的网格覆盖更大的边界区域,来确保核心区的计算精度.研究还发现,线源全区视电阻率能较好地反映地下电性结构的变化,且趋势形态与大地电磁卡尼亚视电阻率相似,使用成熟的大地电磁反演技术对线源全区视电阻率进行反演,可以得到地下电性结构较好的近似模型.特别是倾子计算的全区视电阻率也能反映地下结构的变化,这为无电场观测的地下结构探测提供了可能.但二者之间仍存在差别,线源全区视电阻率还具有一定的几何测深能力,需开发基于线源全区视电阻率正演的二维/三维反演技术.

关键词：线源频率域电磁法正演四叉树网格有限差分法全区视电阻率

2022年MS_(6.8)泸定地震诱发滑坡中过剩地形的影响

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地震地质 2024年第4期46卷 783-801页

作者：邱恒志马思远陈晓利中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室北京100029

地貌演化受到构造活动和河流侵蚀等作用影响。作为地貌演化的重要组成部分,滑坡对于塑造地貌形态起到了重要作用。滑坡发生的本质是坡体平衡受到破坏,而这种不平衡现象可体现为存在过剩地形。2022年9月5日四川省泸定县MS_(6.8)地震诱发... 详细信息

地貌演化受到构造活动和河流侵蚀等作用影响。作为地貌演化的重要组成部分,滑坡对于塑造地貌形态起到了重要作用。滑坡发生的本质是坡体平衡受到破坏,而这种不平衡现象可体现为存在过剩地形。2022年9月5日四川省泸定县MS_(6.8)地震诱发了大量山体滑坡,为研究过剩地形对同震滑坡的空间分布提供了一个研究实例。文中基于震后遥感影像对同震滑坡进行了提取,并依据ALOS 12.5m地形高程数据计算了震区过剩地形。此次工作共识别出1485个滑坡(面积约为14.83km^(2)),这些同震滑坡多为浅层滑坡,呈带状集中分布于大渡河两侧。同时,过剩地形的计算结果显示其主要分布在大渡河及其支流的山谷两侧。相关性分析结果表明,高达91.7%的同震滑坡分布在不同厚度的过剩地形分布区。为了进一步研究过剩地形和同震滑坡的空间关系,文中对2008年汶川地震、2013年芦山地震和2014年鲁甸地震等诱发滑坡与过剩地形的空间分布进行了分析,结果表明二者的空间分布具有高度的一致性,显示出过剩地形对同震滑坡空间分布的控制作用。值得注意的是,文中计算获得的泸定地震震区过剩地形的平均高度约为80.0m,明显大于此次地震诱发滑坡的厚度,这意味着此次同震滑坡仅仅是移除了很少部分的过剩地形,据此推测剩余的过剩地形分布区仍是未来潜在的滑坡易发区。

关键词： 2022年MS6.8泸定地震同震滑坡过剩地形滑坡分布

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地电阻率观测中信噪比与观测精度

地震地质 2024年第4期46卷 955-971页

作者：张宇王兰炜张世中张兴国胡哲中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局地震预测研究所北京100036

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论... 详细信息

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论上研究了地电阻率观测中信噪比和观测精度之间的关系,分析了地表和井下不同观测装置条件下信噪比的变化情况。当供电电流不变且主要受到均匀场的干扰影响时,减小极距可有效提高测量的信噪比。当地表装置的测量极距缩小为原来的1/3,或井下装置的测量极距缩小为原来的1/4时,信噪比可提高约20dB。以江宁台不同深度、极距观测结果为例,讨论了江宁台井下装置设计的合理性。文中研究结果可为今后地电阻率观测装置的设计和观测场地的选择提供参考。

关键词：地电阻率信噪比观测精度极距

水热条件下含橄榄石大洋玄武岩的摩擦特性实验研究

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1069-1080页

作者：张钰曼张雷何昌荣中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 西藏自治区地震局拉萨850000

玄武岩作为大洋地壳上的主要成分,研究其摩擦特性是更好地探究逆冲板块边界上大地震等力学行为机理的基础.为了研究少量橄榄石矿物是否会影响玄武岩的摩擦特性,本研究选用了国际大洋钻探计划(IODP)349航次获取的玄武岩样品,其中含有少... 详细信息

玄武岩作为大洋地壳上的主要成分,研究其摩擦特性是更好地探究逆冲板块边界上大地震等力学行为机理的基础.为了研究少量橄榄石矿物是否会影响玄武岩的摩擦特性,本研究选用了国际大洋钻探计划(IODP)349航次获取的玄武岩样品,其中含有少量的橄榄石矿物.本次研究的实验温度范围为100~600℃,施加的有效正压力和孔隙水压分别为150 MPa和100 MPa.实验中玄武岩样品在300~400℃的温度条件下表现出不稳定的准静态震荡现象,并且在高温条件下(T>400℃)其剪切强度表现出显著的位移弱化现象,即摩擦系数随着剪切位移的进行而持续减小.在3 mm的剪切位移范围内,摩擦系数的变化范围为0.7~0.55.通过初步的微观剪切变形研究,我们推测橄榄石在摩擦实验过程中对一种弱矿物的生成可能起到了催化作用,但生成的弱矿物含量不足以显著地弱化断层泥的摩擦强度.同时微观构造分析也发现,随着温度的升高,断层泥的剪切构造由局部剪切向整体弥散性剪切变形转变,同时伴随着孔隙度的显著降低,因此我们认为剪切强度的位移弱化现象与流体参与下的颗粒间的压溶过程的逐步增强有关.

关键词：玄武岩橄榄石摩擦强度摩擦滑动稳定性位移弱化