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2023年 第45卷 第4期    刊出日期：2023-08-20

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第45卷第4期目次

2023, 45(4):  0-0. 

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相关文章 | 计量指标

综述

基于扩散方程的陡坎形貌测年方法进展

许建红, 陈杰, 魏占玉, 李涛

2023, 45(4):  811-832.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.001

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陡坎是一种自然界常见的台阶状地貌, 但其形成年龄通常很难直接测定。发育在松散堆积物中的陡坎经过初期短暂的重力垮塌之后, 将经历漫长的低能退化过程。如果陡坎剖面形态的演化可基于扩散方程来模拟, 且扩散系数可独立标定, 即可利用陡坎地形剖面估算其年龄, 这种方法被称为形貌测年。文中简要回顾了陡坎形貌测年的研究历史, 介绍并讨论了陡坎退化的概念模型与扩散模型, 特别是非线性扩散模型的建立及求解、 参数在扩散模型中所起的作用、 最佳陡坎形貌年龄的确定流程等, 分析了陡坎上、 下地貌面坡度对陡坎退化的影响, 编制了非线性扩散模型的年龄图版, 给出了图版的应用实例, 验证了形貌测年方法的有效性。线性扩散模型和非线性扩散模型均可用于单次事件陡坎的退化分析, 但对于年轻的单次事件陡坎推荐使用非线性扩散模型。断层重复活动形成的陡坎的退化分析则需要谨慎对待, 恒定滑动速率陡坎的非线性扩散模型适用于模拟年龄<10ka、 活动速率高的断层陡坎的演化; 多次事件陡坎模型(包括线性扩散和非线性扩散)需要仔细评估每次事件在陡坎剖面上的断错位置及其位移量。尽管陡坎形貌测年方法存在很多假设条件, 但目前快速获取一定范围内的高分辨率地形数据已成为现实, 从这些数据中可以沿着同一陡坎提取大量剖面进行分析, 继而得到具有统计意义的结果, 这为陡坎退化分析和形貌测年方法提供了广阔的应用前景。

新技术应用

小型无人机(sUAV)在基岩区古地震研究选点中的应用

邹俊杰, 何宏林, 周永胜, 魏占玉, 石峰, 耿爽, 苏鹏, 孙稳

2023, 45(4):  833-846.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.002

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随着断层面形貌测量、 宇宙成因核素测年等技术的发展, 基岩断层面成为在基岩区古地震研究的良好研究对象。但是, 受沟谷侵蚀、 沉积覆盖和人为改造等非构造因素影响, 并非所有出露的基岩断层面都能完整记录和保存古地震信息。因此, 必须在基岩断层面上选择合适的研究点。传统的野外测量方法耗时费力, 难以掌握基岩断层面的整体信息, 即使通过高分辨率卫星影像也无法获得基岩断层面的精细结构。小型无人机航测(sUAV)采用低空摄影测量技术, 可快速获取基岩断层面高精度的地表三维结构, 为筛选目标工作点提供便利。文中以山西地堑系六棱山北麓断裂的马家窑基岩断坎为例, 采用小型无人机航测结合SfM摄影测量技术, 获得了基岩断层面的高精度三维地形数据, 通过精细地貌解译和断层坎剖面分析识别了沿断层坎分布的崩塌破坏、 沉积埋藏和侵蚀剥露等非构造因素, 分析了侵蚀、 埋藏和构造这3种典型的基岩断层面的形态特征, 选取了适合开展古地震研究的基岩断层面点, 展现了小型无人机在基岩区古地震研究工作中发挥的重要应用潜力。

研究论文

基于倾斜摄影技术的典型情景可视化震害定量评估--以四川马尔康震群为例

肖本夫, 袁小祥, 陈波, 张露露, 梁远玲, 祁玉萍, 杨璐遥, 刘洋

2023, 45(4):  847-863.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.003

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地震灾害定量评估是震后地震应急处置的重要流程之一, 评估结果的准确性直接影响应急处置和决策的工作效率。文中构建了基于倾斜摄影技术的典型情景可视化震害定量评估流程, 建立了情景可视化震害解译标志, 并以2022年6月10日四川马尔康6.0级震群为例提取了极震区典型情景的可视化房屋震害信息, 实现了对极震区地震灾害定量评估, 同时结合现场震害调查结果验证了所提出方法的可行性和准确性。结果表明: 1)基于倾斜摄影技术构建的典型情景可视化模型可反映建筑物的顶部、 外墙和底部等部位的震害信息, 能够直观地反映震后地震的破坏情况, 与使用传统的准垂直视角震后遥感影像相比, 利用该模型可更加有效地提取建筑物承灾体的基础信息和震害信息; 2)按照等效震害指数对3类共计520栋房屋结构的地震破坏程度进行了定量评定, 其中, 藏式石木结构的等效震害指数为0.60, 砖混结构的等效震害指数为0.44, 钢筋混凝土框架结构的等效震害指数为0.37, 综合判定研究区的地震烈度为Ⅷ度(8度), 与现场调查结果一致; 3)结合现场房屋震害调查结果, 基于情景可视化震害提取得到的分类结果与现场调查震害分类结果的OA值和Kappa系数分别为92%和0.87, 基于无人机正射影像震害提取的分类结果与现场调查震害结果的OA值和Kappa系数分别为45%和0.25, 与基于无人机正射影像的震害定量评估方法相比, 基于情景可视化的震害定量评估方法在识别精度和准确度方面效果更好。基于倾斜摄影技术的典型情景可视化震害定量评估方法为将高精度无人机遥感数据用于建筑物震害定量评估工作提供了新的思路, 其结果可作为地震烈度评定、 地震应急救援和人员指挥调度的参考依据。

基于经验格林函数法的2021年 M_S6.4 漾濞地震近场强震动模拟

吴浩, 入倉孝次郎, 林国良

2023, 45(4):  864-879.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.004

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由于震中附近强震台分布不均, 文中联合使用近场2个国家强震动观测台网的强震台和7个云南地震预警台网烈度台的强震记录, 采用经验格林函数法构建了特性化震源模型, 并利用此模型对近场强震动进行了模拟。结果表明: 烈度台的记录可与强震台的记录联合, 共同作为强震动模拟的对象, 但应注意区分二者的有效频带; 在0.20~30.0Hz频带, 在53YBX台处的NS分量上, 模拟结果的伪加速度反应谱较好地再现了0.1s处的峰值, 在EW分量上, 合成的速度波形虽然幅值较低, 但较好地再现了速度脉冲波段; 在53DLY台处的合成波形较好地再现了约2s的长周期地震动; 在0.50~30.0Hz频带, 合成波形和反应谱与信噪比较高的烈度台的记录较为一致。文中确定的用于模拟强震动的特性化震源模型由一个强震动生成域构成, 其面积和相应的短周期范围内加速度震源谱的水平段幅值与地震矩的关系均遵循经验标度律。

郯庐断裂带安丘-莒县断裂江苏段古地震研究新进展

张浩, 李丽梅, 蒋新, 章东, 许汉刚

2023, 45(4):  880-895.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.005

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郯庐断裂带是中国东部活动性最强的断裂带, 郯庐断裂带江苏段主要由5条分支断层组成, 并于更新世强烈活动, 其中安丘-莒县断裂持续活动至全新世, 是1668年郯城8½级特大地震的发震断裂。文中采用古地震探槽方法研究安丘-莒县断裂江苏段全新世以来的古地震事件, 并采用¹⁴C测年方法确定古地震的时间。结合前人通过探槽揭露的古地震时间进行综合分析, 认为安丘-莒县断裂江苏段全新世以来共有3次古地震事件, 时间分别为距今3 00a以来、距今约6 000a和1 1000a, 垂直同震位移均约1m。1668年郯城8.5级地震在安丘-莒县断裂新沂段山前出露区存在地表破裂的迹象, 在隐伏区表现为大量喷砂冒水现象, 在探槽揭露的晚全新世地层中有密集的裂缝和砂脉。

地震崩塌滑坡危险性应急评估模型效果对比--以2022年6月1日 M_W5.8芦山地震为例

马思远, 许冲, 陈晓利

2023, 45(4):  896-913.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.006

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震后快速准确获取同震崩塌滑坡的分布范围和评估可能的灾害损失对地震灾害应急救援和安置规划至关重要, 2022年 M_W5.8 芦山地震为开展不同评价模型在区域地震崩塌滑坡的快速评估研究提供了宝贵窗口。文中选用基于机器学习方法建立的新一代中国地震滑坡危险性模型(下文称Xu₂₀₁₉ 模型)和简易Newmark模型进行了2022年 M_W5.8 芦山地震崩塌滑坡快速应急评估研究, 基于本次事件的地震滑坡数据库(包括2 352处崩塌滑坡, 面积为5.51km²), 探讨2种模型的准确性和适用性。结果表明, 基于Xu₂₀₁₉ 模型计算得到的崩塌滑坡面积为5.07km², 与实际崩塌滑坡面积十分吻合, 而基于Newmark模型计算预测的崩塌滑坡面积达21.3km²。从评估结果的空间分布上来看, 2种模型预测的高危险区域基本一致, 高危险区域基本位于发震断层的上盘。但Xu₂₀₁₉ 模型对于西北区域(崩塌滑坡集中发育区)的危险性预测明显偏低, 而Newmark模型对西南区域的危险性预测则明显偏高。总体而言, 2种模型在区域同震崩塌滑坡分布预测及快速评估方面均具有较好的实用价值, 但Newmark模型需要输入多项参数, 而这些参数本身及人为获取方式均具有不确定性, 导致该模型在实际应用中受人为影响因素较大。

川滇藏交界地区M≥7地震记载的起始年代与资料完整性分析

周介元, 周庆, 冉洪流

2023, 45(4):  914-935.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.007

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地震资料是地震活动性分析、 地震危险性分析及地震预测等研究的基础数据。川滇藏交界地区是中国地震活动强烈的地区之一, 分析该地区地震资料的完整性有助于进行相关断层的危险性评价及区域地震活动趋势分析。文中通过查阅川滇藏交界地区44个县的地方志, 了解各县的建制沿革, 由川滇进藏通道的演化明确了川滇藏交界地区的关键交通枢纽与节点, 结合历史地震目录、 地震史料及前人对该地区地震资料完整性的研究成果, 综合分析了鲜水河地区与三江并流区7级以上强震不会被漏记的可靠年代及6级以上地震应被记载的起始年代。同时, 根据历史地震等烈度线长、 短轴数据拟合得到的川滇菱形块体烈度衰减关系, 在空间上分析6、 7级地震的影响范围。结果表明, 1719-1736年为鲜水河地区M_S≥7地震资料完整的起始年代, 1719-1728年为三江并流区M_S≥7地震资料完整的可能起始年代, 上述年代同样可以作为2个地区6级以上地震应记载的起始年代。

青藏高原东缘地壳密度结构及其地球动力学意义

李丹丹, 唐新功, 熊治涛

2023, 45(4):  936-951.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.008

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青藏高原东缘是高原物质向E及SE扩展的重要通道, 掌握青藏高原东缘的地壳密度结构对研究青藏高原的隆升、 变形机制具有重要意义。文中在前人研究成果的基础上, 选取了地面实测的9条交叉的重力测线数据, 以深地震反射剖面为约束, 采用人机交互模式反演得到了青藏高原东缘地下的二维密度结构, 并通过克里金插值法获取了三维密度结果。反演结果表明, 青藏高原东缘地区具有巨厚的地壳, 莫霍面埋深最深约为61km, 而四川盆地的莫霍面埋深约为42km, 以龙门山-安宁河-小金河断裂为界, 两侧形成了莫霍面深度变化梯度带; 从反演得到的沉积层厚度来看, 沉积层在青藏高原东缘几个块体内呈现中心普遍厚度较大、 边缘厚度较薄的特点。结合该地区的地震空间分布特征分析, 青藏高原东缘的莫霍面和沉积层厚度分布与该地区的地震分布均具有很强的相关性, 这对未来地震预测也具有重要的参考价值。

长宁地震前后重力变化和地壳垂直形变特征及其关系

王嘉沛, 谈洪波, 李忠亚, 刘少明, 张毅, 郝洪涛, 胡敏章, 申重阳

2023, 45(4):  952-969.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.009

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为研究2019年四川长宁地震前后地壳内部物质的运移过程, 文中利用流动重力和GNSS资料对地震前后的重力变化特征、 地壳垂直形变及其关系进行了深入分析。地震震中处于重力变化正、 负异常的梯度带上, 并在地震前后呈现明显反向。小波多尺度分解表明, 浅部的离散性局部变化特征明显, 深部的趋势变化特征显著。震中周边4个站点的重力变化与地壳垂直形变的关系与近似规律不一致。长宁震区长期的动力是青藏高原的物质在深部向四川盆地南边界运移的结果。在震中及周边区域的地表浅层可能存在一些空洞或气囊等空间, 在地震前后出现气体、 液体或高密度物质流失和填充的现象。结合前人对长宁地震发震机制的研究成果分析认为, 该区域的采盐、 采气及废水回注等因素可能是触发四川长宁地震的原因之一。

福建地区地壳三维P波速度结构与构造含义

李强, 吴建平

2023, 45(4):  970-986.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.010

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福建地区经历了复杂的构造演化过程, 多期构造变化所形成的巨量侵入-火山岩在该区域广泛出露。文中利用1999-2021年福建地震台网的观测报告, 并融合周边省份的部分数据, 挑选出了3 203个地震, 其中包括76 423条绝对到时数据, 38 9021条P波相对到时数据。采用双差地震层析成像方法获得了福建地区地壳三维P波速度的精细结构, 横向分辨率为0.25°。除闽西北地块外, 其他区域可被检测板较好恢复。研究结果表明: 1)闽西南地块在15~25km深度普遍呈现相对低速特征, 结合区域地质背景、 前人的接收函数结果及大地电磁测深数据等分析认为, 该低速特征并非由部分熔融或韧性剪切带所致, 主要是由于区域地壳更富含石英成分引起的; 2)闽东地块的中下地壳存在2个相对低速异常体, 且与地表大地热流异常相对高值区对应; 3)福安-南靖断裂带在中下地壳对该区域的地壳速度分布具有一定的控制作用, 进一步证实其是区域内的一条深大断裂带。

2022年芦山M_S6.1地震序列的精确定位及发震构造

傅莺, 胡斌, 赵敏, 龙锋

2023, 45(4):  987-1005.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.011

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2022年6月1日在四川芦山发生了 M_S6.1 地震。为厘清这次地震的发震构造与2013年4月20日芦山 M_S7.0 地震是否相同, 文中基于2013年4月20日-2022年7月1日四川地震台网记录到的芦山地区的震相数据, 采用多阶段地震定位方法进行了精确定位, 最终获得了6 992次M_L≥1.0地震事件的精确定位结果, 定位误差为: 水平向0.5km, 垂直向0.7km, 走时残差0.18s。主震的精确位置为(30.382°N, 102.943°E), 震源深度为15.6km。定位结果显示, 2022年芦山 M_S6.1 地震序列整体位于2013年芦山 M_S7.0 地震序列北东端的西南侧, 余震密集区NE-SW向长约10km, NW-SE向长约8km。整个芦山地震序列震中分布区域的长轴呈NE向, 沿其走向的震源深度剖面显示, 2022年6月1日芦山 M_S6.1 主震和 M_S4.5 最大余震的震源深度约为15km, 与2013年芦山 M_S7.0 主震的震源深度相当。 M_S6.1 地震序列位于长轴的北东端, 并未突破 M_S7.0 地震的破裂终止点而进入大邑地震空段。沿芦山地震序列震中分布区域短轴的震源深度剖面显示, M_S6.1 地震序列发生在一条新的反冲断层上, 该破裂面略呈弧形向NW突出, 位于既有的芦山 M_S7.0 发震构造的北西侧, 倾向SE, 与2013年芦山 M_S7.0 北段的反冲断层近平行, 水平间距约5km, 在底部连接至2013年芦山 M_S7.0 地震的主断面。同时, 文中采用CAP(Cut and Paste)方法反演得到此次芦山 M_S6.1 地震的震源机制解为逆冲型, 最佳双力偶解分别为: 节面I, 走向221°、 倾角40°、 滑动角105°; 节面Ⅱ, 走向22°、 倾角52°、 滑动角78°; 矩震级 M_W5.7, 矩心深度为14km, 与初始破裂深度一致, 结合精确定位余震分布及断裂走向结果判定节面Ⅱ为其发震断层面。根据精确定位结果、 震源机制解及震源区构造特征推测, 此次芦山 M_S6.1 地震为龙门山断裂带南段的一条走向NE-SW、 倾向SE的反冲断裂发生逆冲错动所致。文中也讨论了2次芦山 M_S7.0 和 M_S6.1 地震的关系, 认为从空间关系和构造相关来看, 可以将二者看作同一序列, 但这2次事件的发震时间间隔显然突破了统计意义上的主震-最大余震关系。此外, 此次地震的发生进一步增强了位于其北段的大邑地震空段的应力水平。

2022年四川马尔康M_S6.0强震群重定位及发震断层探讨

许英才, 郭祥云

2023, 45(4):  1006-1024.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.012

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2022年四川马尔康强震群是中国有地震台网记录以来, 巴颜喀拉块体东部马尔康地区首次出现的地震频度高、 时空分布集中、 爆发性较强且震级强度大的罕见强震群活动。文中通过双差定位方法对该震群序列进行了重定位, 利用gCAP方法测定了M_S≥3.6地震的震源机制及矩心深度, 然后根据震源机制结果分析了马尔康地区应力体系与这些地震震源机制的关系, 最后根据重定位结果进行了断层面拟合。结果显示, 马尔康震群序列震中区域主要沿NW向优势分布, 整个震群序列的平均初始破裂深度为9.8km, 深度剖面反映地震相对密集的区域主要介于0~15km深度之间, 震群中震级最大的 M_S6.0 地震的初始破裂深度为12.5km, 几乎位于震群序列密集区的底端。其震源机制节面I的走向为150°, 倾角为79°, 滑动角为7°; 节面Ⅱ的走向为59°, 倾角为83°, 滑动角为169°; 矩心深度为9km。其余M_S≥3.6地震的震源机制均为走滑型, 震源机制节面的倾角为71°~86°, 且相同走向的各个节面的倾向也有所不同, 其矩心深度为5~9km, P轴方位为NWW向, 且倾伏角近水平。M_S≥3.6地震震源机制NW向节面的相对剪应力均显著大于NE向节面, 且NW向节面的正应力均小于NE向节面, 表明这些地震更容易在NW向的节面上产生走滑错动。拟合后的断层面参数揭示震群中大部分地震活动可能受到马尔康断裂附近至少2条近NW走向的平行伴生断层控制, 倾角约为88°, 且具有左旋运动性质。结合已有的区域地质构造推测, 马尔康震群可能为NW向和NE向共轭断层发震, 其中NW向断层控制了大多数地震活动。

2021年云南漾濞6.4级地震震源区地壳应力不均匀性研究

万永革, 王昱茹, 靳志同

2023, 45(4):  1025-1040.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.04.013

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精细地壳应力场在地球动力学研究中具有至关重要的作用。2021年云南漾濞地震序列发生在地震观测台站密集分布的地区, 丰富的漾濞地震序列资料为该地区的精细应力场分析提供了大量地震震源机制解数据。为分析漾濞地震震源区的应力状态、 断层构造和地震动力学关系, 首先选择震源机制中心解算法对搜集到的漾濞地震序列震源机制解进行中心解求解, 以保证震源机制数据的准确性; 其次基于地震序列发生的位置, 采用移动窗方法将震源机制解划分为6个区域, 分别求解了6个区域的应力张量数据; 最后分析了非均匀应力场所揭示的动力学问题。研究结果表明: 漾濞地震震源区西北部和东南部的压应力轴方向由NNW-SSE向转换为NNE-SSW向, 偏转角度达23°, 且西北部的应力形因子大于东南部。推测西北部和东南部明显的应力场变化是由破裂区北部物质南移受阻和印缅弧深部NNE向低角度俯冲导致研究区浅部出现NNE向拉张联合作用所致。漾濞地震序列破裂东南区呈现马尾状散开的断层分布及山脉和水系走向在周围的分布均与本研究推测的应力偏转和应力形因子改变相符。这些研究对认识该地区的断裂活动特性和地震动力学具有一定意义。