2001年昆仑山口西MS8.1地震对周围断层的应力影响数值分析

大地震的发生往往会引起周围区域形变场和应力场变化,且对临近断层上的应力状态也有影响.2001年11月4日,昆仑山口西发生了半个世纪以来中国最大的M_S8.1级地震.本文基于已有的滑动模型,建立了三维含地形高程的横向不均匀性椭球型地球有限元模型,采用等效体力方法,分析了此次M_S8.1地震产生的全球同震位移和应力场变化.与解析方法相比,该模型考虑了地形、Moho面起伏和地球介质横向不均匀性;与一般的有限元数值模拟相比,该模型考虑了地球曲率和椭率,合理地规避了有限块体模型假定边界位移为零所引入的误差.计算得出同震位移与GPS观测数据可以很好地吻合.据库仑破裂应力准则和震源参数,计算得出昆仑山口西M_S8.1地震的发生造成了汶川、芦山、改则和当雄地震的发震断层上库仑应力增加,对这些地震的发生起促进作用;而造成玉树和德令哈地震发震断层上的库仑应力变化为负值,在一定程度上抑制了这些断层的地震活动性.此外,计算结果显示地球地形高程、介质非均匀性和椭率对昆仑山口西M_S8.1地震同震变化计算有一定的影响,其中地形和椭率造成的同震位移场相对误差约10%.     

大地震与地球自转：地幔弛豫的作用

用径向分层的地球模型和可靠的矩张量解,估计了最近２０年中大地震对极移的贡献。和以前仅考虑地球弹性响应引起地震矩释放的分析不同,我们考虑了地幔流变,以及由全球地震活动驱动驱动的与时间相关的震后惯量的改变。我们证明,最近２０年中。全球地震活动没有明显改变地球自转的参数。,我们发现对于最新研究震后应力扩散中贩软流层粘度值,即便在地１０年尺度上,地幔的滞后驰豫也可把平均极移率增大１．２～１．７倍（取决于软     

SNREI地球对表面负荷和引潮力的形变响应

基于PREM模型，利用非自转、球型分层、各向同性、理想弹性（SNREI）地球的形变理论，讨论了地球在不同驱动力作用下的形变特征．采用地球位移场方程的4阶Runge Kutta数值积分方法，解算了在表面负荷和日月引潮力作用下地球表面和内部形变和扰动位，并给出了地球表面的负荷Love数和体潮Love数．结果表明在固体内核中的形变很小，液核中低阶(n＜10)负荷位移随半径的变化非常复杂．当负荷阶数超过10时，地核中的形变和扰动位都很小，地球的响应主要表现为弹性地幔中的径向位移，且随深度增加急剧减弱，负荷阶数越高这种衰减的速度越快．SNREI地球的地表负荷Love数和体潮Love数与信号频率的依赖关系很弱．在计算体潮Love数的过程中，采用了SNREI地球的运动方程，同时考虑了由于地球自转和椭率引起的核幔边界附加压力，这一近似处理方法获得的结果能很好地符合地球表面重力潮汐实际观测结果．     

地球自转与气候动力学──振荡理论

考虑地球自转速率随时间的变化,并应用描写低纬地球流体（大气和海洋）的水平运动方程,分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋振荡的影响．研究指出：地球自转速率的变化不但会直接影响低纬大气和海洋的振荡周期和振幅,而且会影响纬向风和洋流的变化,从而导致海温和海平面的变化．所以,地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一．关键词##4地球自转速率;;气候变化;;大气和海洋的振荡     

地球自转与EI Nino──波动理论

考虑地球自转速率随时间的变化,应用描写低纬的地球流体（大气和海洋）的浅水模式方程组,分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋波动的影响．研究指出：地球自转速率的变化不但会直接影响纬向风和洋流的变化,而且通过Ｋｅｌｖｉｎ波的传播导致海平面和海温的变化,从而导致ＥＩ　Ｎｉｎｏ现象的产生．所以,地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一．     

地球自转与El Nino--波动理论

考虑地球自转速率随时间的变化,应用描写低纬的地球流体(大气和海洋)的浅水模式方程组,分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋波动的影响.研究指出:地球自转速率的变化不但会直接影响纬向风和洋流的变化,而且通过Kelvin波的传播导致海平面和海温的变化,从而导致El Nino现象的产生.所以,地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一.     

地球自转与E1 Nino波动理论

考虑地球自转速率随时间的变化,应用描写低纬的地球流体（大气和海洋）的浅水模式方程组,分析了地球自转速率变化对低纬大气和活活波动的影响。研究指出：地球自转速率的变化不但会影响纬向风和洋流的变化,而且通过Ｋｅｌｖｉｎ波的传播导致海平面和海温的变化,从而导致Ｅ１ Ｎｉｎｏ现象的产生。所以,地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一。     

地球自转减速对2008年汶川MS8.0地震的作用

本文将地球看成是一个质量分布均匀的球对称弹性球体, 给出了地球以匀角速率旋转情况下产生的应力场的解析表达式, 计算了地球匀速自转时在2008年汶川M_S8.0地震发震断层面上产生的应力, 分析了地球自转速率变化对汶川地震发震断层的影响。 结果表明, 地球自转减速有利于汶川地震发生。 如果地球自转减速对汶川地震的发生起到了触发作用, 那么在震前震区或许会出现中小地震发生受到地球自转减速触发的现象。 分析表明, 从2006年起汶川地震震中附近地区M_L≥2.7地震受到地球自转减速的触发, 这从另一个侧面说明了地球自转减速对汶川地震的发生具有促进作用。     

地球自转速度变化规律的研究和计算模型

本文通过资料分析和模型计算,得到地球自转速率长期减慢趋势和周期波动规律的形成原因.潮汐摩擦是地球自转减慢的主要因素,重力分异和圈层角动量交换是地球自转周期变化的主要因素,重力分异造成的地球各圈层差异旋转是地壳自转变化先慢后快的特殊因素.重力分异将一个均匀的自转地球变为分层的差异旋转地球,在质量向地心集中的同时,自转动能也向地核集中,使地壳和地幔自转变慢,使地核自转变快.圈层角动量交换将地球自转动能变为热能,积累在核幔边界,使地壳和地幔自转变快,地核自转变慢.核幔边界积累的热能周期性使外核热膨胀,为热幔柱和火山活动提供了能源和动力,火山活动高峰对应地球自转加快是证据.计算模型表明,地球自转速度变化的规律和历史记录证明重力分异和圈层差异旋转是地壳运动的主要动力,受地球自转速度变化的约束,地球体积不会有较大的胀缩,国内外测量结果证实了这一结论.     

地壳中的应力场及一些诱震因素

把地球考虑为在径向上由ｎ层具有不同物理一力学性质的物质所组成的球体，由此出发，推导了计算地壳中由地球自重、镁速自转、天体引力、地球自转速度变化所产生的位移场和应力场的公式。     

基于偏移追踪的青藏高原卓琼冰川流速监测及成因分析

冰川作为地球系统中重要的组成部分,是全球气候变化的敏感指示器和调节器.冰川运动的遥感监测也是进行冰川研究的重要内容.本文主要采用偏移追踪的方法,利用2003-2010年期间7对雷达单视复数数据监测了青藏高原珠穆朗玛峰地区的卓琼冰川运动情况.经验证,本研究获得的冰川流速结果可靠.卓琼冰川的流向自西向东,流速自冰川末端向上游积累区逐渐增加,流速大小主要来自距离向的贡献.研究结果显示,卓琼冰川在2003-2005年期间流速较大,最大流速达到45 m·a~(-1),而在2005-2010年期间流速有所降低,最大流速在35~40 m·a~(-1)范围内波动;卓琼冰川年际间流速变化基本一致,冰川中部存在流速突变情况,突变幅度为3~7 m·a~(-1),但该尺度的突变并不会影响卓琼冰川的总体运动趋势.此外,本文还分析了气象以及地理位置因素对卓琼冰川运动的影响.     

2015年4月25日尼泊尔M_S8.1大地震的同震效应

应用有限单元方法,计算了2015年尼泊尔MS8.1大地震发生产生的同震变形和应力变化.计算中考虑地球为球体以确保远场应力场变化得到可靠结果,采用PREM模型的地球分层模型,考虑了中国地震局(CEA)和美国地质调查局(USGS)各自提供的断层滑动模型.结果表明:尼泊尔MS8.1地震是一个比较典型的低角度逆冲地震,水平位移和应力降较大;地震造成南北方向上的水平位移最突出,且集中在首都加德满都附近区域.USGS断层滑动模型地表最大位移量达到3.5m,CEA滑动模型最大为1.2m;东西向和垂直方向上的同震位移相对较小;同震位移量级在0.1m的影响区域可达300km;地震造成尼泊尔地区最大库仑应力变化可达到MPa量级,地震危险性依然较大.此次MS8.1地震对我国西藏地区有一定影响,特别是雅鲁藏布江地区和拉萨块体南北走向的正断层,库仑应力变化为正,量级可达数千帕乃至十余千帕,应该注意该区被诱发中强震的可能性.     

地球扁率在其历史上的变化

地球的形状变化是地球演化研究的基本问题之一.为了确定地球形状的变化需要了解各个地质历史时期其扁率的变化.根据地球的扁率公式,得到扁率与地球的半径、质量和角速度关系.通过推测地球的半径、质量和角速度的变化量,计算出地球各个时期的扁率.地球的扁率自形成以来总体趋势在减小.地球是个固液混合的椭球体,在各个地质历史时期中地球扁率的真实值应该小于计算的扁率值.     

2010智利Maule特大地震的同震效应

2010年智利Maule大地震是人类有观测记录以来第六大地震,基于高性能并行有限元方法,建立含地表地形和Moho面起伏的大规模非均匀椭球地球模型,计算了该地震同震效应,并根据库仑应力变化分析周围断层地震活动性和主震对余震的触发关系.结果表明:对于2010年Maule地震,地球曲率和层状结构对同震水平位移影响不可忽略,如果不采用球面分层模型,在低纬度远场可能会造成位移和应变量值均被低估,在高纬度远场可能会造成位移被夸大而应变被低估.如果不考虑介质横向不均匀和地形,同震应力降被显著低估,近场同震东西向应力变化误差最高95.4%,南北向应力变化误差最高90.8%.Illapel地区库仑应力变化约10 kPa,相当于15年构造积累,Maule地震加速了2015年Illapel地震发生.以最优破裂方向投影得到库仑应力变化,经统计70.9%余震落在库仑应力变化量值大于10 kPa区域.本次特大地震触发了Pichilemu附近M_w6.9和M_w7.0两次正断型余震.     

介观尺度孔隙流体流动作用对纵波传播特征的影响研究——以周期性层状孔隙介质为例

介观尺度孔隙流体流动是地震频段岩石表现出较强速度频散与衰减的主要作用.利用周期性层状孔隙介质模型,基于准静态孔弹性理论给出了模型中孔隙压力、孔隙流体相对运动速度以及固体骨架位移等物理量的数学解析表达式,同时利用Biot理论将其扩展至全频段条件下,克服了传统White模型中介质分界面处流体压力不连续的假设. 在此基础上对准静态与全频段下模型介质中孔隙压力、孔隙流体相对运动速度变化形式及其对弹性波传播特征的影响进行了讨论,为更有效理解介观尺度下流体流动耗散和频散机制提供物理依据.研究结果表明,低频条件下快纵波孔压在介质层内近于定值,慢纵波通过流体扩散改变总孔隙压力, 随频率的增加慢波所形成的流体扩散作用逐渐减弱致使介质中总孔压逐渐接近于快纵波孔压,在较高频率下孔压与应力的二次耦合作用使总孔压超过快纵波孔压.介质中孔隙流体相对运动速度与慢纵波形成的流体相对运动速度变化形式一致;随频率的增加孔隙流体逐渐从排水的弛豫状态过渡到非弛豫状态,其纵波速度-含水饱和度变化形式也从符合孔隙流体均匀分布模式过渡到斑块分布模式,同时介质在不同含水饱和度下的衰减峰值与慢纵波所形成的孔隙流体相对流动速度具有明显的相关性.     

2015年尼泊尔MW7.9地震应力状态与余震空间分布规律

本文利用2015年尼泊尔M_W7.9地震断层面滑动位移分布的运动学反演结果,通过傅里叶变换法得到了主断层面上的两分量应力状态,并研究了余震的空间分布和断层面上应力状态之间的关系.发现滑动位移分布与应力状态分布都相对较为集中,大约70%的余震分布在应力变化为正的区域,而其余发生在应力降区域的余震,又大多发生在应力变化梯度较大的地区.为了得到一个更符合实际的滑动模型来解释余震的触发机制,我们计算了波数域中滑动位移和应力状态的傅里叶谱,发现此次地震的滑动位移和应力状态近似满足k^-3和k^-2衰减.我们利用简化的圆盘模型说明了非均匀应力变化下的衰减过程,计算了圆盘模型的有效半径r_e约等于0.7倍的圆盘半径.这就说明圆盘模型中应力增加的部分应该占整个圆盘破裂面积的51%.在本次尼泊尔M_W7.9地震实例中,断层面上应力状态为负的区域比滑动位移为正的区域有了明显地缩小.事实表明,余震可以发生在有滑动位移的区域,非均匀应力降模型比均匀应力降模型更加接近真实的震源破裂过程.     

膨胀地球基本参数的初值及其平均变化率

本文讨论了地球膨胀过程的初始半径R₀、膨胀起始时间t₀以及半径R、转动惯量I、地表重力加速度g和反映地球内部物质分布状态参数y等膨胀基本参数的平均变化率。研究结果表明,在地球的地质年龄之内,地球膨胀的初始半径R₀>4619km,膨胀的起始时间t₀>43.8×10²Ma,膨胀过程中的地球半径R、物质分布状态参数y、转动惯量I、地表重力加速度g和表面积S随时间的平均变化率分别为:dR/dt=4×10^-4m/a,dy/dt=-6.7×10¹²/a,dI/dt=8.49×10²⁷kg·m~2/a,dg/dt=-1.23×10^-10kg·s^-2/a和ds/dt=6.41×10⁴m²/a。地球膨胀过程中的半径平均增长率,是首次用天文学方法研究得出,且该值介于其他作者用古地磁、古地理等方法所求得的地球半径增长率若干数值之间。     

引潮力的全球位移场及应力场

本文将地球看作由若干层均匀弹性球壳及一个液核所组成。文中用弹性力学方法得出了在日月引潮力作用下全球位移场及应力场的解析解。由它们将易于分析各种参数变化所产生的效应,这有助于地球模型的构制。 作为例子,文中对1981年IGS及IUGG公布并建议采用的“初步参考地球模型”（简称PREM模型）计算了引潮力引起的全球位移场及应力场,给出了模型地球的内部位移及应力的分布曲线。同时,对PREM模型计算了勒夫数及潮汐因子。计算结果与观测值相当吻合。     

海水速度差异对中深层偏移成像的影响分析

本文针对深水环境下中深层偏移成像质量差的问题,考虑海水速度变化对中深层偏移成像质量的影响,从在大水深中加入深海声道模型入手,分析在偏移成像当中海水速度的不同选取对水平层状介质、倾斜层介质以及较复杂介质模型偏移成像质量的影响,通过在同一模型上改变海水速度进行成像,分析中深层成像效果可以得出:在大水深反射资料数据处理当中应该考虑真实的海水速度进行成像处理,否则会由于海水速度的选取不当而造成偏移成像层位的空间位置和中深层层位几何形态的变化.     

Rotational deformation of the earth

The effect of rotation on two elastic real earth models and the equivalent fluid earth models has been investigated. The present angular velocity has resulted in the increase of the surface radius by about 0.7 km for a real earth and 1.02 km for a liquid earth. The corresponding ellipticities are 0.1052·10^?2 and 0.3329·10^?2, respectively. A surprising result is that the solid inner core of a real-earth model becomes slightly prolate under uniform rotation while the rest of the earth is oblate.