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2018年度四川省地震局地震科技专项成果

  川西理塘毛垭温泉钙华沉积与构造活动、地震关系的初步研究(编号:LY701

  依托单位:四川省地震预报研究中心,责任人:杨耀

  研究目标:

    钙华系作为研究古气候、环境、地震、考古及水文地质等多种信息的有效载体。钙华在沉积过程中,其沉积机制、微层结构、微量元素特征等方面如何承载气候与环境变化、构造活动、地震等方面的信息,是一个富有科学意义的问题。川西理塘地区沿着活动断裂发育有丰富的温泉钙华沉积,本研究拟对毛垭温泉的钙华进行沉积学、岩相学分析,并取样进行铀系法测年,尝试寻找钙华中蕴含的构造和地震活动信息,从而为该区域强震中长期预测提供有力的依据。

  研究成果:

  项目青藏高原东缘理塘毛垭温泉附近分布的钙华为研究对象,考察了该泉钙华的野外宏观分布和沉积特征,通过对钙华微层的构造变形特征进行分析,并结合岩相学分析,对钙华变形微层进行了U-系法定年。研究得出以下几点结论:

  1)毛垭温泉群出露于川滇地块中北部义墩—理塘、理塘-德巫断裂带和甘孜—理塘—稻城断裂带的交汇部位。这些断裂带及其裂隙为热液迁移提供了良好的上升通道,地下热水沿断裂带下渗,溶解深部的CO2和碳酸盐岩等围岩后,温泉水沿断裂带上涌出露地表时释放CO2,使得钙华沉积。

  2)毛垭温泉钙华十分发育,为川西地区分布规模最大的泉华层之一。钙华沉积的地势比较平坦,地面宽阔,有利于层状钙华的沉积。在热泉区域,钙华的沉积形态包括未受到风化的钙华脊和小型的钙华丘以及钙华墙等。其结构类型主要的有:较致密坚硬的层纹状和疏松多孔的气孔状和海绵状。

  3)从对毛垭温泉钙华的显微分析可以看出该钙华的主要矿物成分为方解石,存在极少量的石英,柱状变晶结构,纹理构造。在晶体之间发育细小的裂隙,被黏土所充填。总之,这些钙华样品的纯度较高,适合用于U-系法测年。

  4)选取了钙华脊的上一个特征剖面,对钙华微层的物理特征进行了研究,该剖面可分为11个不同性质的微层,根据每个微层中的沉积变化特征又可进一步划分为不同的亚微层。每个微层的物理特征和变形特征能够反映其受到震动扰动的强弱,能够提供一些古地震信息。

  5)理塘毛垭温泉泉华层内发育的大量微皱纹理构造、地震微断裂、液化角砾和液化底辟等软沉积变形构造。我们对这些震积构造的变形特征进行了解析,表明这些钙华微层中记录了地震和构造活动信息,可成为地质地震学家将今论古的重要工具。

  6)对钙华微层的变形特征层开展了U-系法测年,测年结果表明导致U2层出现强烈变形的大地震发生的时间位于133.309 -130.592 ka之间;导致U3层出现变形的强震的余震群或独立的较小的地震发生的时间介于130.592-122.937  ka之间。此外,钙华微层记录到的112.937 ka133.309 ka期间的构造运动或地震事件,与前人研究的川西中部地区200 kaBP以来发生的第一次新构造运动的时间相符,并处于这次构造运动的末期。研究表明中更新世晚期以来,理塘断裂带处于新构造运动的活跃期,同时也是地震频繁发生的时期。

  

  

图1 理塘毛垭51泉钙华微断裂与微褶纹理构造宏观照片

  

  

图2 用于U-系法定年钙华变形标志层

  2016年9月23日四川理塘M4.9、M5.1级地震前震研究(编号:LY1702)

  依托单位:四川省地震预报研究中心,责任人:赵敏

  研究目标:

  本研究将对2016年9月23日理塘M4.9、M5.1级地震的前震序列进行研究,选取距离本地地震震中较近的台站的连续波形进行滤波、波形叠加、模板识别等手段方法的处理,使得更多的小震、微震事件被检测出来,这将更加完善前震地震目录;在此基础上深入开展主前震序列分析。通过本项工作我们尝试丰富在震情跟踪工作中识别前震的依据。

  研究成果:

  对本次理塘M4.9、5.1级地震前震序列进行模板微震识别结果显示,识别后的前震序列的地震样本更加丰富,序列完整性震级从2.3级降低到1.1级,有效提高了序列的完整性震级;通过在此基础上对序列的累积频度和b值进行分析后发现:在主震发生前3天累计频度呈现爆发式增长,序列b值0.7,与主震发生前的震源区低b值高应力状态相符合。

  具有前震序列的地震样本所占所有地震序列的比例很低,作为具有显著前震序列的地震,充分研究理塘地震前震序列的完备性,及完备前震序列对未来主震可能存在的指示意义,是实现地震活动临震预报的一个可能突破点。利用模板微震识别方法对本次理塘前震序列研究显示,该方法能有效提高序列完整性震级;基于模板微震识别后的前震序列分析所呈现的序列特征,则还需要累积更多的前震序列震例来检验。

  

  

图3 理塘4.9、5.1级地震震中附近台站分布

  

图4 模板识别前后理塘前震序列b值对比图(左图:台网目录;右图:自动识别目录)

  四川台网速报工作中常用定位方法对比-监测中心(编号:LY1703)依托单位:四川省地震监测中心,责任人:段云歌

  研究目标:

  利用2015年四川台网的速报地震事件波形,按速报的要求重新拾取震相到时,基于JOPENS/MSDP软件中的Loc3dSB(川滇3-D模型)、单纯型法、Locsat、Hyposat、Hypo2000等定位方法,对地震事件进行重新定位,通过对比定位效果(定位精度和速度),为不同区域的地震速报选择最优定位方法。

  研究成果:

  本研究利用2015年及2016年四川台网部分速报地震事件波形,对四川台网速报范围进行分区,分析不同地区、不同台站分布情况下,速报工作中5种常用定位方法—JOPENS/MSDP软件中的Loc3dSB(川滇3-D模型)、单纯型法、Locsat、Hyposat、Hypo2000的定位效果,给出最优定位方法。

  (1)收集2015年四川台网速报地震的目录及波形资料,并补充2016年部分地震事件,所用台站与四川台网速报工作中的一致,包括接入的邻省的台站数据。并逐一拾取震相到时。

  (2)用同样的震相数据对每一次地震事件,分别用MSDP软件中的Loc3dSB(川滇3-D模型)、单纯型法、Locsat、Hyposat、Hypo2000等5种方法分别定位,记录不同定位方法的结果及残差,并进行对比分析。

  (3)对单纯型方法配置不同的速度模型(一维速度模型与三维速度模型),对定位结果进行分析,对比两种速度模型在四川地区的定位结果。

  (4)对结果进行分析对比,总结不同情况下速报地震哪种定位方法的定位效果最好。

  

  

图5 种方法测定发震时刻的误差分布

  

  四川地区强地震动衰减关系及其在地震人员伤亡快速评估中的应用(编号:LY1704)

  依托单位:四川省地震监测中心,责任人:朱永莉

  研究目标:

  充分利用已有的四川地区基于强震动记录的震害预测研究工作的成果,在共焦点椭圆烈度衰减模型的基础上,计算基于该衰减模型的峰值加速度和各周期反应谱值等地面运动强度分布,研究强震观测台网的地震动强度(PGA或仪器烈度)下的地震人员伤亡快速评估中的应用。

  研究成果:

  (1)以共焦点椭圆衰减模型为基础,将其扩展为考虑震源深度的共焦点旋转椭球衰减模型,基于该模型公式得到当次地震的峰值加速度和各周期加速度反应谱衰减结果。

  (2)根据前述得到的地震峰值加速度和各周期加速度反应谱衰减结果应用到课题组已有的地震人员伤亡快速评估模型中,开展历史地震的人员伤亡评估,将快速评估结果与地震现场评估结果相比较,以验证评估结果的可靠性。

  

  

图6:离桌面15°仰角的汶川地震中北川曲山强震台所在旋转椭球面的立体效果图

  

  

图7:从桌面俯瞰的汶川地震中北川曲山强震台所在旋转椭球面的平面效果图

  

  

图8:地面切割共焦点旋转椭球面得到的汶川地震等烈度线图(Ⅶ-Ⅹ度圈)

  GPS资料获取的静态库仑应力变化及其与余震分布的相关性分析——以汶川地震为例(编号:LY1705)

  依托单位:四川省地震局减灾救助研究所,责任人:陈冲

  研究目标:

  大地震的发生会显著改变发震断层及其周边的应力分配,并直接影响余震的空间分布特征。本项目将以汶川地震为例,通过GPS资料获取的静态库仑应力变化与余震分布的空间相关特性,初步探索库仑应力变化对余震空间分布的预测意义。项目将基于断层经验滑动模型与GPS真实反演滑动模型分别计算库仑应力变化,并基于节面投影、剖面投影等方法对比分析两种库仑应力结果与余震分布的空间相关特性,定量研究库仑应力对余震分布的空间预测意义,验证GPS精细模型反演结果对库仑应力估算的改进效果。

  研究成果:

  通过对GPS模型汶川地震的库仑应力变化的研究,得到了该模型独有的静态库仑应力分布特征以及与余震有较好对应关系的结论,同时通过分析发现,汶川地震有效触发了芦山地震的发生,而与九寨沟地震的相关性不大;GPS滑动模型的计算结果能真实反映断层的应力分布情况,有助于判断强震后潜在的强余震危险性,对强余震空间分布具有一定的预测意义。

  

图9 JI模型下汶川地震静态库仑应力分布

  

  

图10经验公式模型下汶川地震静态库仑应分布

  长河坝水库库区背景地震活动时空特征研究(编号:LY1706)

  依托单位:四川省地震局水库地震研究所,责任人:杜瑶

  研究目标:

  基于区域和水库地震台网记录的观测报告及波形互相关到时差对长河坝库区蓄水前背景地震重新定位,给出较精确的地震活动三维空间分布,分析水库蓄水前库区地震活动的时空分布特征,探讨库区附近存在的微小活动构造的分布,为水库蓄水后诱发地震的研判提供参考。

  研究成果:

  结合波形互相关的重新定位得到了长河坝库区及附近444次地震精确定位结果,其中大坝附近分布的三个高度集中的地震丛集,在通过时间分布分析和卫星影像分析可明确判断为水库建设期采石爆破事件;分布于大坝西南至鲜水河断裂带之间的地震丛集,通过利用地震进行断层拟合的方法,给出了该地震集中分布区7条小型断裂的产状特征,为水库蓄水后诱发地震的研判提供参考。

  

  

  

图11 重新定位后地震震中分布及地震深度

  

  

图12 反演断层走向、倾角的7个小震丛集区剖面投影图 (红色矩形框)

  大凉山断裂带普雄河断裂未来强震危险性研究(编号:LY1707)

  依托单位:四川省地震局工程地震研究院,责任人:刘玉法

  研究目标:

  在航、卫片解译的基础上,通过对普雄河断裂现场地质、地貌调查,比选出断层最新活动地质、地貌典型场地进行探槽开挖,确定断层的最新活动时代;通过断层错断地层、上覆地层年龄、断层泥年龄及地貌面年龄,确定断裂的古地震期次及年代;结合断层所处构造部位、古地震历史、位错量及断层规模等,确定未来强震危险性。该研究可为当地抗震设防、重大工程选址、抗断问题研究和地震监测预报提供重要的基础数据和资料。

  研究成果:

  本项目的研究目标为大凉山断裂带普雄河断裂的古地震与未来强震危险性。完成了遥感、航片解译及野外地质、地貌的调查工作量,开挖了3处探槽,初步确定了普雄河断裂最新一次地震事件可能为1480年越西地震,震级大于7级,产生的地表破裂长度大于25km,最大水平位错和垂直位错分别为3.8±0.2m和3.2±0.2m。断裂的平均复发间隔约为1000年,未来10年内的离逝率为0.5﹤V<1.0,表明断裂未来的发震危险性中等。

  

  

  

图13 曲古地以北普雄河断裂西支剖面

  

图14 曲古地以北普雄河断裂东支剖面

 

  大凉山断裂带中段普雄河断裂晚第四纪滑动速率研究(编号:LY1708)

  依托单位:四川省地震局工程地震研究院,责任人:马超

  研究目标:

  本项目拟在航、卫片解译的基础上,通过对断裂地质地貌现场调查,选取2-3个典型断错地貌,利用差分GPS或小型无人机等工具对其进行精细测绘,结合测绘点相应地貌面的年代学样品,确定普雄河断裂的晚第四纪以来水平滑动速率和垂直滑动速率。旨在为大凉山地区的未来强震危险性分析、抗震设防、重大工程选址及地震监测预报等提供基础资料。

  研究成果:

  在充分收集研究区的基础资料和重要文献及航卫片解译的基础上,通过野外地质地貌调查,确定了断层最新活动行迹,选取了典型的断错地貌点,利用大疆精灵3型小型无人机对断层断错的河流I级阶地地貌、水系进行精细测绘,结合相应地貌面的年代学样品测试年龄,确定普雄河断裂全新世以来的水平滑动速率以及垂直滑动速率分别为分别为4.1±0.25mm/a,垂直滑动速率为3.6±0.26mm/a,完成了任务书预期目标。

  

  

b图为昔格达地层(Q1x)与第四系残坡积(Qedl)呈断层接触照片(镜向NW) c图为断层陡坎照片(镜向NW)

 

  冕宁跨断层短水准异常跟踪分析(编号:LY1709)

  依托单位:四川省地震局测绘工程院,责任人:马伶俐

  研究目标:

  位于2014~2016年度中国地震局7.0级强震危险区内的冕宁跨断层短水准场地,2016年7~9月观测曲线累计下降13.86mm,出现该场地观测史上最大变幅,经多次核实认为该异常属实。但由于产生变化的1-2测线1号点为土层点,易受降雨或环境干扰,存在一定的不稳定因素,故该场地1号点的稳定性仍需进行跟踪判定。

  在川滇强震危险区GPS、重力背景异常依然存在、冕宁周边跨断层场地趋势异常继续发展的情况下,冕宁跨断层短水准异常的跟踪分析就显得尤为重要。因此,申请对冕宁短水准场地观测资料进行跟踪,利用1-1C水准剖面成果与新增的1号点稳定性监测成果进行对比分析,研判1号点的稳定性,同时结合周边场地观测资料和重力资料进一步做好安宁河-则木河断裂的震情跟踪工作。

  研究成果:

  本项目对冕宁跨断层短水准场地异常的发展做进一步跟踪,利用1-1C水准剖面成果与新增的1号点稳定性监测成果作对比分析,研判了1号点的稳定性,同时结合周边场地观测资料和重力资料进一步做好安宁河-则木河断裂的震情跟踪工作。

  项目组严格按照任务书要求,圆满完成了规定的工作内容,达到了预期考核指标及研究目标。研究成果在四川省局及形变学科的震情跟踪工作中发挥了积极作用,为年度地震危险性判定提供了依据。

  

  

图15冕宁跨断层水准1-1C水准剖面观测曲线图

  

  

图16 安宁河、则木河南段、则木河北段垂直形变速率合成曲线图

  成都市台网同台址地震与强震记录实时仿真对比研究(编号:LY1712)

  依托单位:四川省地震局工程地震研究院,责任人:祁国亮

  研究目标:

  应用单自由度系统地震反应时域递归实时仿真方法,编制计算程序,对成都市台网四种型号短周期速度计与同台址的力平衡加速度计进行相互实时仿真,验证该仿真方法对短周期速度计与力平衡加速度计相互仿真的适用性,分析短周期地震仪与强震仪互相替代的可能性及条件。

  研究成果:

  本项目验证了目前广泛使用的时域递归仿真方法对短周期速度计与力平衡加速度计相互仿真的适用性;明确了在对地方震的监测中,可以实现短周期地震计与强震计一定程度的相互替代;提出了具备实时传输功能、灵敏度较高的加速度计是资金有限条件下市县地震部门组建地震监测网的较佳选择。

  本项目的研究成果极大拓宽了成都市台网地震与强震观测记录的应用范围和应用价值,对下一步升级优化地震监测网络,提高地震监测、烈度速报和地震预警效能,降低台网建设、运行成本具有重要意义。

  

  

图18 同台址地震与强震记录实时仿真程序主界面

  

  

图19 加速度记录和由其仿真得到的速度记录及参数设置界面

  雅安市地下流体观测异常与干扰识别究-雅安局(编号:LY1713)

  依托单位:四川省地震局工程地震研究院,责任人:戈培峰

  研究目标:

  依托雅安7个地下流体观测井丰富的观测资料,重新梳理、认识此前10余次异常核实情况,利用多种流体观测量进行比对,开展异常与干扰识别,以干扰识别为主。以大岗山水库蓄水与川02井流体观测干扰的对比研究为主,对干扰进行整理归类。

  研究成果:

  本项目通过对雅安7个观测井观测数据的分析和对此前数次异常核实报告的重新认识中,特别是投入3套仪器历时半年对川46井水温异常进行了对比观测,收集了大岗山水库水位实时资料,与川02井水位、水温观测进行对比分析,基本找出了大岗山水库水位对川02井观测的干扰方式。同时,对降雨对水位观测的影响也进行了定量的分析。完成了全部的研究目标。 

  

图 20 第一阶段对比观测水温

  

  

图21 第二阶段对比观测水温图

  


03622018年度四川省地震局地震科技专项成果.pdf


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