科学出版社
汶川-芦山地震间的空区危险性研究: 现状、思考和挑战
2021-5-12 16:57
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汶川5.12大地震以来,汶川-芦山地震间的空区一直是地学界极为关注的问题。中国地质大学(武汉)郑勇教授等在《中国科学:地球科学》中英文版发表点评文章,回顾了目前研究的现状和存在的争议,分析了问题和不足,提出进行多学科综合分析的策略,并探讨了存在的挑战,为地震空区的危险性研究提供了可能的研究思路。


2008年Mw7.9汶川地震和2013年Mw6.6芦山地震, 相继发生在龙门山断裂带上, 造成了巨大的人员伤亡和经济损失。它们的余震勾画了一个约50km的地震空区(图1)。假设该空区与芦山地震有着相似的背景构造, 理论上该区域具备发生M7.0地震的可能性。研究该区域的发震潜力对于科学指导抗震救灾具有极为重要的现实意义, 同时, 也可以为其他地震空区的危险性研究提供借鉴, 如鲜水河断裂带的道孚-康定段空区、安宁河空区等。

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图1 汶川地震和芦山地震之间地震空区的构造背景

红色和黄色的沙滩球分别代表汶川地震和芦山地震的震源机制. 红色和黄色的五角星分别代表汶川地震和芦山地震的震中位置. 蓝色和紫色的圆圈分别代表汶川地震和芦山地震余震重定位的结果. 深灰色的椭圆1和2分别代表鲜水河中南段(Guo等, 2020)和安宁河地震空区. 白色实心圆圈代表周边的城市分布. WLSG: 汶川地震和芦山地震之间的地震空区. LMSF: 龙门山断层; MJF: 岷江断层; LRBF: 龙日坝断层; XSHF: 鲜水河断层; ANHF: 安宁河断层. I: 华南地块; II: 龙门山次级块体; III: 阿坝次级块体; IV: 川滇北部次级块体

关于该地震空区短期内会不会发生中强地震, 目前存在着非常激烈的争论。不同学者分别从地震学、大地测量学、地质学等多种学科和角度,对该区域的地震危险性进行了全方位的研究。总体来看, 存在着两种截然不同的观点:一种观点认为该空区发生较强地震的可能性不大; 另一种观点认为该区域发生中强地震的可能性很大。

目前对地震空区的地震危险性研究存在着一定的局限性: 首先, 大多数工作都是基于某一种手段或者研究对象开展的, 比如速度结构、应变率积累及释放、古地震活动等, 从而导致了不唯一的结果。其次, 中小地震活动性分布不能完全判断闭锁状态, 地震平静的区域也可能是由于无震滑动(如余滑、慢滑移、震颤等)或者微震释放了累积的应力, 从而降低了地震潜力。第三, 该区域的地形差异很大, 而地形导致的正应力分布通常与同震滑移有着密切的关系。忽略外力因素的影响,地震危险性评估也许就会出现较大偏差。

综合考虑多种因素和物理过程是准确评估地震空区危险性的关键。郑勇教授等人提出了如下研究思路(图2)

(1) 基于密集的地震、重力等数据, 确定断层及周边区域的精细地壳结构; 

(2) 基于地震观测确定中小地震的分布和震源性质, 了解地震活动性和迁移情况,阐明断层的几何特征和发震构造; 

(3) 基于近断层密集台阵探测及测井、岩石学等数据, 获取可能的断层带的物理性质(例如静摩擦和滑动摩擦系数、材料属性、断层破碎带性质等); 

(4) 基于震间的大地测量形变数据, 确定断层的滑移状态及亏损情况, 确定断层的闭锁程度;

(5) 结合地震、大地测量、野外观测等资料, 确定空区附近历史中强震的破裂过程和震后形变, 计算它们对断层库伦应力场的影响; 

(6) 综合利用大地电磁、大地测量等数据探索下地壳以及上地幔的流变性质, 更加合理地评估黏弹性质对地震周期过程中应力应变的影响;

(7) 基于地理数据估计地形在断层面上的正应力, 识别出阻碍破裂的应力障碍体; 

(8) 综合多方面的已知信息, 基于断层的物理性质和合理的应力加载及边界约束, 建立断层系统的动力学模型, 计算断层面及周边的应力场, 分析从孕震过程到失稳破裂的物理问题, 定量评估地震空区的地震潜力, 分析其未来中强地震的发震模式。 

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图2 地震空段危险性研究的技术路线图


这些研究需要面对以下的挑战: (1) 精确的断层几何及物理性质; (2) 断层闭锁状态的分析; (3) 非线性介质性质对断层滑移速率和闭锁程度的影响; (4) 较为全面的的库伦应力分析。


详情请阅读原文

中文版: 郑勇, 郭汝梦. 2021. 汶川-芦山地震间的空区危险性研究: 现状、思考和挑战. 中国科学: 地球科学, 51(3): 483-486

英文版:Zheng Y, Guo R. 2021. Earthquake potential of the seismic gap between the Wenchuan and Lushan earthquakes: Current status, thoughts, and challenges. Science China Earth Sciences, 64(3): 503-506, https://doi.org/10.1007/s11430-020-9719-y



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