大震地震波对云南地震活动的远场动态应力触发作用

基于云南数字地震台网记录,计算了印尼大震、昆仑山口西大震和古吉拉特邦大震的地震波在云南地区产生的远场动态库仑破裂应力变化,研究了大震产生的动态库仑破裂应力变化对云南地震活动的远场动态应力触发作用及其特征。结果显示,印尼大震产生的库仑破裂应力对云南地震活动有明显的触发作用,昆仑山口西大震产生的库仑破裂应力对云南地震活动有触发作用,但不显著,古吉拉特邦大震在云南地区产生的库仑破裂应力没有触发作用。最后分析和探讨了这3次大震触发作用差异的原因。     

地震触发研究中库仑应力随摩擦系数增加而增大的矛盾及其解决

近年来,通过计算库仑破裂应力变化研究地震触发及断层的相互作用,进而估计地震灾害已经成为国际上研究的热点.研究中,为考察库仑模型触发地震的效果,计算时往往要改变模型参数进行检验,特别是让有效摩擦系数从0.0到0.8之间变化.许多研究人员的计算结果表明,库仑破裂应力随着摩擦系数的增加而增大,即断层上摩擦系数的增大可以导致触发地震能力的提高.这显然与我们的常识相违背:摩擦总是阻碍断层滑动、抑制地震发生的,即断层面上的摩擦越大,地震越是难以被触发.文中通过对库仑破裂应力的计算公式进行详细分析后发现,之所以出现摩擦越大,地震越容易被触发的现象,其原因是研究者在计算中没有考虑在构造应力作用的环境里,摩擦系数本身的变化所带来的附加库仑应力变化.若某个地震使一个位于地下15km的典型断层面上的正应力增加2 MPa,如果只考虑静岩压力,当摩擦系数从0.3增大到0.4后,传统库仑破裂应力变化为0.8 MPa;而综合库仑应力变化则大约为-39.2 MPa.所以,若从整体上来分析断层在地震位错及摩擦系数变化所造成的综合库仑应力改变,就不可能出现库仑应力随摩擦系数增加而增加的不正常现象.由此可见,今后在利用库仑模型研究地震触发问题时,应综合考虑构造应力场及摩擦系数本身变化所带来的库仑应力变化.     

云南澜沧-耿马Ms7.6地震的完全库仑破裂应力变化与后续地震的动态、静态应力触发

计算和研究了1988年云南澜沧-耿马Ms7.6地震产生的完全库仑破裂应力变化的时空演化图像, 对继澜沧地震13 min后发生的耿马M7.2地震的应力触发问题进行了分析, 同时也对澜沧-耿马地震后24 d内发生的Ms5.0~6.9后续强余震的应力触发问题进行了探讨. 结果显示, 澜沧地震断层破裂产生的完全库仑破裂应力变化空间分布图像具有很强的非对称性, 正值的动态和静态库仑破裂应力变化区域均具有与强余震分布位置吻合较好的现象. 耿马Ms7.2地震受到了澜沧Ms7.6地震产生动态和静态库仑破裂应力的触发作用; 绝大多数后续强余震受到了动、静态库仑破裂应力的综合触发作用.     

动态应力触发研究进展

本文从库仑破裂应力与动态应力触发原理、观测事实与研究现状以及存在的问题与展望等3个方面介绍了动态应力触发的研究进展。其中,在主震对余震活动、强震对后续远场地震活动、不同破裂类型的地震之间及强震对火山(泥火山)的动态应力触发作用、一次大地震中子事件之间的动态应力触发关系以及动态应力触发的时间延迟等方面进行了详细讨论。分析认为,动态应力触发理论在解释震后余震分布、远程触发以及对火山触发性喷发等方面得到了较好的结果;动态应力触发可能会受断层破裂方式和方向的影响;大地震中子事件之间的动态应力触发关系对震源研究有重要意义;动态应力触发现象普遍存在时间延迟。     

完全库仑破裂应力变化与云南龙陵震群序列的应力触发

计算和研究了1976年云南龙陵Ms73、Ms74双主震产生的完全库仑破裂应力变化及其对后续震群序列的动态和静态应力触发作用.结果显示，龙陵第2主震受到了第1主震的动态和静态库仑破裂应力的触发作用.龙陵双主震的13个后续强余震中，发生在龙陵三角形块体内部的强余震，90%都受到了第1或第2主震的动态库仑破裂应力触发或静态库仑破裂应力触发作用，发生在三角形块体外部的强余震，2/3受到了第2主震的动态库仑破裂应力触发作用.从触发作用的强度和范围上看，第2主震的动态和静态库仑破裂应力触发作用都大于第1主震.就近场而言，受到龙陵双主震的动态和静态库仑破裂应力触发作用的余震数目相当，但动态库仑破裂应力的触发作用范围大于静态库仑破裂应力.     

几次复杂地震中不同破裂事件之间的应力触发问题

很多地震都具有复杂的震源破裂过程,作为一个近似,可以用两次或两次以上子破裂事件来描述,子破裂事件之间的时间间隔从几秒到数十天．为探讨不同的子破裂事件之间的关系,计算了邢台地震、唐山地震、青海共和地震和云南丽江地震的第一次子破裂事件所产生的静态库仑破裂应力变化．与断层滑动有关的静态应力的计算采用Okada（1992）给出的公式．结果表明:上述地震中第一次子破裂事件所产生的静态库仑应力变化均对后续的子破裂事件有触发作用,即后续的子破裂事件落在第一次子破裂事件引起的库仑破裂应力增加的区域中．      

2000年以来南美板缘强震对2014年智利M_S8.2地震触发关系的初步研究

计算了2000年以来南美板缘强震(先前地震)对2014年4月1日智利北部M_S8.2主震、2014年4月3日M_S7.6强余震以及本次主震对其后续余震的应力触发作用,研究结果表明:先前地震在主震震源机制解2个节面上产生的库仑应力变化均为正;采用不同的有效摩擦系数,在主震破裂面上产生的库仑应力变化超过阈值(0.01MPa)的子元最低占22.2%,库仑应力变化为正子元的比率最低和最高分别为74.3%、95.5%。先前地震和主震在4月3日M_S7.6地震震源机制解的2个节面上产生的库仑应力变化也均为正,且远大于触发阈值;最低有58.2%的破裂面子元上库仑应力变化超过触发阈值,最低有64.0%的破裂面子元上库仑应力变化为正。故先前地震有利于本次主震的发生,先前地震及本次主震又有利于M_S7.6强余震的发生。根据全球CMT目录搜索到的8次余震震源机制解资料,计算了本次主震在后续余震震源机制解节面上的库仑破裂应力变化,计算结果显示,主震对其后续余震的触发效果不明显,由于余震资料的有限性,主震对余震的触发作用还有待于进一步研究。     

汶川8.0级地震触发与余震活动空间分布研究

文中分析研究了2008年汶川8.0级地震发震构造即龙门山断裂带历史和现今地震活动情况, 并计算主震发生后产生的库仑破裂静应力变化, 讨论了地震触发与余震空间分布之间的联系。 结果表明, 龙门山断裂带以虎牙—北川—安县为界分为二段, 西南段和东北段在地震活动性方面存在着较大的差异。 虽同处一条断裂带上, 但两者之间地震活动没有联系。 汶川8.0级主震发生之后, 在空间上产生的库仑破裂静应力变化具有很明显的分区特征。 龙门山断裂带北川至青川之间库仑破裂应力变化值大于+0.05 MPa, 主震对该地区后续M_L≥5.0余震的发生存在着触发作用。     

汶川8.0级地震的余震触发作用和对断层的应力加卸载作用

采用可变滑动震源模型,计算和研究了汶川M_S 8.0地震产生的应力变化及对后续6次强余震的应力触发作用,并定量分析了汶川地震对附近活动断裂带的库仑应力加卸载作用。结果显示:汶川地震产生的库仑破裂应力变化分布图案复杂性强,主要由发震断裂复杂的空间展布形态以及震源断层活动具有逆冲兼右旋走滑两种性质决定。汶川地震产生的库仑破裂应力变化对多数强余震存在一定的触发作用。汶川地震的发生对附近的断裂带有不同程度的影响,其中青川断裂中段和北段、岷江断裂南段和灌县-江油断裂南段,主要是以强烈的库仑破裂应力加载作用占主导地位,有利于强余震序列的孕育、加速以至于发生;东昆仑断裂带和鲜水河断裂带受到了轻微的应力加载作用;龙泉山断裂带、华莹山断裂带和西秦岭北缘断裂带主要受到了轻微的卸载作用。     

2014年四川康定MS6.3和MS5.8地震的应力触发研究

以2014年四川康定M_S6.3和M_S5.8地震为研究对象,计算了2次主震在近场和周围断层造成的库仑破裂应力变化,研究主震与余震的触发关系,以及2次主震对周围断层施加的应力负荷作用。结果表明:2次主震的共同作用控制了后续地震活动的演化趋势,其中康定M_S6.3地震产生的库仑破裂应力变化对后续余震事件的触发占主导作用。鲜水河断裂带南段和安宁河断裂带受到了一定的应力加载作用,未来地震活动的趋势可能会加强。     

台湾强震对福建水口库区的库仑应力触发研究

基于简化的水口库区断裂模型,研究了台湾地区1976年以来13次7级以上地震对福建水口水库库区NE和NW向断裂产生的库仑破裂应力。结果表明,台湾7级以上地震对水口库区NE向断裂产生库仑应力累积,而对水口库区NW向断裂的累积库伦应力作用较小,NW向断裂大多处于库伦破裂应力正、负影响区交汇部位,有的还表现为明显的抑制作用。因而,台湾7级以上地震活动对水口库区NE向断裂小震活动有促进作用,但两者之间不是简单的直接触发关系;对水口库区NW向断裂小震活动的库仑应力触发影响可以忽略。     

The Longnan MS5.5 Earthquake on September 12, 2008: A Very Shallow Event Probably Triggered by the Wenchuan Earthquake

The 2008 Wenchuan earthquake has a significant impact on the seismicity of nearby regions. The Longnan earthquake which occurred on September 12,2008 in Gansu Province was out of the aftershock zone. Reliable source parameters are essential for understanding the seismogenic process of this earthquake. Therefore,three approaches are adopted to study the source parameters of this event. The focal mechanism is obtained with the g CAP method that takes non-Double-Couple(non-DC)component into account. The two fault planes are NP1:150°/45°/81° and NP2:342°/45°/98°,while the non-DC component is about 53%. The focal depth is 1. 6 km,which indicates the Longnan earthquake is a shallow event. Furthermore,this result is also in good agreement with results obtained with two other approaches:amplitude spectra of Rayleigh wave and surface displacement from In SAR measurement. To analyze the cause of the event,coulomb failure stress change caused by the Wenchuan earthquake on the Longnan earthquake fault plane is calculated. The result shows that coulomb stress change is 30 k Pa around the Longnan earthquake hypocenter,which exceeds the typical triggering threshold of 10 k Pa. The research indicates that the Wenchuan earthquake probably promote the happening of the Longnan earthquake.     

新疆精河M_W6.3地震产生的静态应力变化研究

利用精河M_W6.3地震有限断层破裂模型,计算了精河地震产生的位移场、应力场、周围主要断层上的静态库仑应力变化以及主震对余震的触发作用。结果表明:(1)精河地震产生的地表隆升最大值约为6.6cm,沉降最大值约为1.8cm;水平位移方向呈现震中南北侧向震中汇聚、震中东西侧向外"流出"的特点。(2)精河地震产生的水平面应力场展布南北侧物质主要受到指向震中的拉张力作用,东西两侧物质主要受到因震中过剩物质东西向排出而导致的东西向挤压力作用。(3)震中西侧距震中约20km的库松木契克山前断裂中段和震中东北部距震中约50km的四棵树-古尔图南断裂西段的库仑应力加载均大于0.01MPa,即2处为地震危险区。(4)在震源深度为8~12km的余震事件中,约有85.5%处于库仑应力加载区,即受到主震的的触发作用;在深度为4~8km的余震事件中,约有87%受到主震的应力触发作用。     

2016年11月13日新西兰凯库拉(Kaikoura)MW7.8地震同震位移和应力数值分析

2016年11月13日新西兰南岛北端凯库拉（Kaikoura）发生了M_W7.8大地震,造成了强烈的地表变形并引发大面积滑坡和海啸的发生.基于美国地质调查局（USGS）断层滑动模型,建立全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型,计算了此次新西兰凯库拉大地震产生的同震形变和应力及库仑应力变化.初步计算结果表明：新西兰凯库拉M_W7.8地震造成断层上盘东北向抬升,下盘西南俯冲;引起发震区域同震位移较大,从凯库拉到坎贝拉（Campbell）以及首都惠灵顿（Wellington）整体上东北向抬升,最大同震水平位移1.2 m,垂直位移1.1 m.此次大地震释放了发震断层上积累的压应力,但增加了发震断层两端的挤压力;同时,同震剪应力变化增加了NE-SW向断层发生右旋滑动的危险性;采用此次地震发震断层参数计算得出的最大库仑应力变化增加区域集中在发震断层两端,可达到MPa量级.当分别采用新西兰北岛Awatere断裂系和南岛Wellington断裂系参数计算库仑应力变化时,发现新西兰北岛和南岛震中以南区域的库仑应力均增加,可触发部分余震的发生.     

玛尼7.9级地震对昆仑山口西8.1级地震的触发作用及动力背景初探

根据库仑静应力变化的概念，对青藏块体中部地区1997年11月8日玛尼7．9级地震及2001年11月14日昆仑山口西8．1级地震的应力触发作用进行了初步研究。不同震源机制解计算结果表明，玛尼地震造成了昆仑地震断层面上10^-3MPa量级的库仑应力增量，该变化仅使得昆仑地震的发生提前了最长10年左右，表明当前地壳应变能水平可能并不很低。对照20世纪初以来全球7级以上强震频度和强度演化特征与地球自转变化的关系，认为地球自转幅度衰减、变化频率升高是近期强震活动的重要控制因素。昆仑山口西8．1级地震的发生，可能是地球自转持续加速阶段后期，青藏块体内部区域应力场逐渐强化，及玛尼地震应力触发的结果。     

Study of Triggering Action Between the Mani （Ms7.9） and the West Kunlun Mountains Pass （ Ms 8.1 ） Great Earthquakes and Their Dynamic Background

Based on Coulomb static stress variation, the stress trigging action of the Mani ( Ms7.9, Nov.1997) earthquake on the West Kuulun Mountains Pass (MsS.1, Nov. 2001 ) earthquake is researched. Results of different source mechanism resolutions show that a 10_3 MPa Coulomb stress due to the Mani earthquake was added to the fracture fault of the Kunlun earthquake, and this may shift the broken date to about 10 years earlier, and infer that the stress level in the crust is not low. Comparing the relationship between strong earthquake strength and frequency and earth rotation change, it is shown that the strength‘s decrease and the variation period‘ s shortening of earth rotation are important controlling factors on strong earthquake activity. This great event with Ms = 8.1 took place probably due to a gradual strengthening background of regional stress field within the Qinghai-Xizang block in the period of acceleration of change of day‘s length and stress triggering from the Mani earthquake.     

关于Coulomb应力变化/扰动作用下的Dieterich余震触发机制的广义解

基于单自由度弹簧-滑块模型,滑移速率和状态相依赖的摩擦关系可用于对断层内部地震成核和断层失稳过程的定量化描述.Dieterich(1994)余震触发理论模型首次给出中强震后区域应力场受到静态应力扰动后所导致的区域地震活动性的时空变化特征,近期研究也表明Dieterich理论模型可进一步推广至依赖时间的地震预测模型的建立.本文从简单直观的断层群体化概念模型出发,推导出了包括静态剪应力和正应力扰动作用下广义Dieterich解.同Dieterich经典解相比,广义Coulomb应力变化:ΔCFF^G=Δτ－(μ₀－α)Δσ取代了Dieterich方程中原有的剪切应力扰动Δτ.从而表明余震发生率R同作用于断层上的正应力的变化(扰动)有着密切的相关性.进一步,我们讨论了传统Coulomb应力变化(扰动)模型在地震预测过程中可能存在的局限性.以1976年M_S7.8唐山大地震的主余震序列为例,采用本文中得到的结果,并结合视时窗分段方法,拟合了该地区地震活动性的时间演化过程.结果表明,除Coulomb应力变化(扰动)的影响外,主震前后加载于断层上的剪应力速率变化可对早期余震发生率产生很大影响.