成层非均匀地壳中应变能密度场时空分布的动态模拟研究.

通过对坚固体孕震模型应变能密度场动态变化的模拟研究,对地震孕育过程、初始破裂、始裂条件和破裂的传播方向等问题取得了进一步的认识．结果表明:孕震过程初期,软弱体部位应变能密度水平很高,但在孕震过程后期,其应变能密度增量水平变小,坚固体及其与直立断层交汇部位的应变能密度增量迅速变大,成为应变能密度增量最大的地方,从而使弹性模量比较大的坚固体与直立断层交汇处成为最先破裂发震的部位．破裂在直立断层端部的坚固体内沿着与断层成近于直交的方向传播,这样,理论上确定的破裂方向与实际计算的破裂方向得到了很好的统一．      

The relationship between the deep-level structure in crust and brewing of strong earthquakes in Xingtai area

IntroductionWiththefurtherstudyonthefinestructureofcrustandapplicationoftheCTtechnologytotheresearchonthecontinentaldeepstructureinNorthChina,thenon-heterogeneityofcrustanduppermantleintheseareashasbeenclearlyacknowledged.Zeng,etal(1991)gavethefocalmodeloflargeearthquakeinNorthChina,inwhichthemostimportanttraitisthetransversenonuniformoftemperaturedistributiononthetopofthemantle.Liu,etal(1986)studiedtheseismictomographyofNorthChinaregion,andindicatedthattherearemanydifferentlowervelocityare…     

An experimental study on fractural features of concrete samples containing hard inclusion

ＡｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｆｒａｃｔｕｒａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓａｍｐｌｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｈａｒｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎＺＨＡＯＹＯＮＧＸＵ（许昭永）１）ＢＩＮＷＡＮＧ（王彬）１）ＪＩＮＭＩＮＧＺＨＡＯ（赵晋...     

坚固体模型近地表形变场、应力场时空分布动态模拟研究

基于坚固体孕震模式，参考板内地震孕育特征和华北地区的地质构造特征，建立了4层地壳结构模型，对近地表形变场和应力场的时空分布特征进行了动态模拟研究，结果表明，在地震孕育的中长期阶段，坚固体近地表部位的形变相对稳定，出现研究，结果表明，在地震孕育的中长期阶段，坚固体近地表部位的形变相对稳定，出现形变空区，在孕震的中短期阶段，坚固体近地表部位的形变出现快速增长的态势，平均应力明显增强，这是各种前兆异常出现有规律的迁移变化，即从外国地区逐渐向强震震源区迁移、集中的内在机理。     

2008年汶川8.0级地震孕震机理研究

用三维流变非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏高原及邻近地区三维构造块体相互制约的大背景中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的速度场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上,模拟计算现今构造块体边界断层上表征剪应力及法向应力等综合影响的危险度分布.结果表明,上、中地壳层危险度分布中危险度较高的地段多数与近几十年来发生的七级以上大震区域基本一致.包括2008年汶川8.0级等大震的发震断层.通过分别对龙门山断裂带东西两侧的两种不同构造格局进行试算表明,龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度、分层与物性明显变化对汶川大震的孕育发生均起了关键性作用.计算得到的应变率强度分布图可见,高原东部整个边缘地带均接近应变率强度的陡变带.其中以龙门山断裂带上的陡变最为明显,西侧应变率强度是东侧的近4倍,而且断裂带东侧应变率强度等值线衰减比西侧快.反映了汶川大震逆冲型发震断层地区独特的特征.此外,由计算得到的应变能密度分布图可见,龙门山断裂带在上、中地壳层中均位于宽度相同、其走向与龙门山断裂带走向一致的高应变能密度带中,在上地壳层这个带的东西两侧则是应变能密度较低的地区,而在中地壳层,其强度在断裂带东侧逐渐向东衰减,西侧应变能密度高,而东侧应变能密度较低.表明在印度板块强烈推挤作用和高原各构造块体相互制约及龙门山断裂带东西两侧特殊构造环境中,高原地壳物质向东水平运动,受到龙门山断裂带东侧介质刚性强度较大的四川盆地阻挡,使得汶川大震发震断层在大震前已积累了相当水平的应变能,并同时处于力学上的不稳定状态.     

2003年云南大姚两次强震破裂区重叠程度的研究

地震破裂后,破裂区应变能是否已经充分释放.能否在破裂面内再次发生震级接近的地震,是双主震研究的重要问题.通过对2003年云南大姚两个地震序列的双差定位,发现余震区扩展,但两余震区无论在深度上还是在水平位置上基本不重叠.又通过相对定位的方法,发现7月21日主震位于10月16日主震的北西西方向.此外,还通过P波初动极性分析...     

龙门山断层地震周期及其动力学过程模拟研究

在断层面上引入速率-状态相依摩擦本构关系、考虑铲形逆冲断层几何结构特征、断层下盘和上盘中下地壳及上地幔为黏弹性介质、上盘上地壳为弹塑性介质,本文用二维有限元动力学模型模拟了龙门山断层上大震准周期复发行为、分析了断层上地震孕育位置、地震周期不同阶段的应力/应变场演化特征.不同于近垂直走滑断层上的地震周期行为,大陆铲形逆冲断层上的构造应力的积累和释放过程更复杂、有其独特性.我们得到如下认识：（1）铲形逆冲断层上的地震复发是准周期行为.（2）龙门山断层最大库仑应力位于断层17~20 km深处,应力长期积累和同震释放都在此深度最大,说明地震会在此处孕育、发动.（3）在断层破裂的深部和浅部,同震滑动大小和构造应力释放大小并非同步,而是差异悬殊.（4）地震仅部分释放区域积累的应变能,断层上盘上地壳顶部和底部的褶皱、破裂等永久变形形式也是释放应变能的重要形式.（5）应变能密度增量的演化图像分为：震间、同震、震后期,清晰反应了龙门山断层附近的地震动力学过程.（6）地震发生除释放能量外,同时也对近断层的中地壳和断层底部有很大的应变能加载;这些加载,在震后期可能通过震后滑移、余震或中下地壳乃至上地幔的驰豫形变用几十年时间释放.以上对大陆内铲形逆冲断层上变形特征的了解,有助于我们在其地震周期行为中评估地震危险性.     

含坚固体试样破裂孕育过程中声发射的强度特征及其地震学意义

用类似于天然地震中尾波持续时间确定震级的方法,通过岩石力学实验研究了含坚固体试样破裂孕育过程中声发射的强度特征。结果表明:在加压初期,声发射强度相对平稳,当应力达78 % 的破裂应力时,声发射强度显著增加,当应力达92% 的破裂应力时,声发射活动强度达到极大值,比加压初期大20 % 以上;随着应力的进一步增加,声发射强度减小,达极小值,出现一个相对平静的阶段;应力再增加,声发射活动强度回升,紧接着,主破裂发生。从声发射强度的空间分布上看,从加压初期的平稳到极大值的出现,声发射都发生在坚固体的外围,随着活动强度减弱,并出现低值之后,强度回升,这个过程基本上发生于坚固体及其上方,随后主破裂发生,坚固体也局部破裂。这和澜沧耿马地震前的地震时间进程具有现象上的相似性     

铲形逆冲断层地震破裂动力学模型及其在汶川地震研究中的启示

2008年发生了汶川地震的龙门山断层带是典型的铲形逆冲断层带.利用二维线弹性有限元模型,得到关于铲形逆冲断层带一些具普适性的认识:(1)如果断层带强度不随深度变化,则地震从断层带转换层附近开始发动,破裂沿断层向上传播,当地震蓄积能量足够大时,破裂可以冲破到地表,如汶川地震.(2)一旦到达地表,其最大同震位错将位于断层带...     

2014年新疆于田MS7.3地震序列重定位及其发震构造初步研究

2014年2月12日在新疆于田县发生了M_S7.3地震,主震前一天在震区发生了M_S5.4前震,震后余震活动频繁,由于震区台站十分稀疏和不均匀、地壳速度结构复杂,台网常规定位结果精度有限,很难从中获得序列的空间分布特征和活动趋势的正确认识.本文首先利用位于震区附近的于田地震台5年记录的远震波形数据,采用接收函数方法研究了震区附近的地壳结构,建立了震源区的地壳速度模型.在此基础上,联合震相到时和方位角对2014年于田M_S7.3地震序列(从2014年02月11日-2014年04月30日,共计577次地震)进行了重新绝对定位.结果显示,(1) 重定位后的前震和主震震中位置明显向地表破裂带及其附近的阿尔金分支断裂(南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂)靠近,两者相距5.4 km,主震位置为36.076°N、82.576°E,震源深度为22 km, 前震位置为36.055°N、82.522°E,震源深度为19 km;(2) 本文重定位结果显示,余震序列沿NEE-SWW展布,优势分布长度约73 km、宽度约16 km,平均震源深度为14.8 km,其中77%的余震分布在地表破裂带的西南端,这部分余震中少数沿阿什库勒-肖尔库勒断裂分布,绝大多数沿北东东向的南肖尔库勒断裂分布,位于地表破裂带东北端的余震沿阿什库勒-肖尔库勒断裂分布,但发生在地表破裂带的余震极少;重定位后,位于地表破裂带西南侧的震中分布由台网目录的近南北向变为北东向,与地表破裂带、南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂走向一致;(3) 沿重定位剖面的地震分布,可推断位于地表破裂带西南段的南肖尔库勒断裂与位于北东段的阿什库勒-肖尔库勒断裂倾向反向,南肖尔库勒断裂的倾向为SE,阿什库勒-肖尔库勒断裂的倾向为NW,这与本次地震野外考察得到的断裂性质一致.综合重定位结果、地表破裂带分布、震源机制解、南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂的性质认为,2014年于田M_S7.3地震的发震构造为阿尔金断裂西南尾段的两条分支断裂——南肖尔库勒断裂和阿什库勒-肖尔库勒断裂.     

The seismicity and tectonic stress field characteristics of the Longmenshan fault zone before the Wenchuan MS8.0 earthquake

The seismicity of Longmenshan fault zone and its vicinities before the 12 May 2008 Wenchuan M_S8.0 earthquake is studied. Based on the digital seismic waveform data observed from regional seismic networks and mobile stations, the focal mechanism solutions are determined. Our analysis results show that the seismicities of Longmenshan fault zone before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake were in stable state. No obvious phenomena of seismic activity intensifying appeared. According to focal mechanism solutions of some small earthquakes before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake, the direction of principal compressive stress P-axis is WNW-ESE. The two hypocenter fault planes are NE-striking and NW-striking. The plane of NE direction is among N50°?70°E, the dip angles of fault planes are 60°?70° and it is very steep. The faultings of most earthquakes are dominantly characterized by dip-slip reverse and small part of faultings present strike-slip. The azimuths of principal compressive stress, the strikes of source fault planes and the dislocation types calculated from some small earthquakes before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake are in accordance with that of the main shock. The average stress field of micro-rupture along the Longmenshan fault zone before the great earthquake is also consistent with that calculated from main shock. Zipingpu dam is located in the east side 20 km from the initial rupture area of the 12 May 2008 Wenchuan earthquake. The activity increment of small earthquakes in the Zipingpu dam is in the period of water discharging. The source parameter results of the small earthquakes which occurred near the initial rupture area of the 12 May 2008 Wenchuan earthquake indicate that the focal depths are 5 to 14 km and the source parameters are identical with that of earthquake.     

玉树地震产生的位移场和应力场研究

根据2010年4月14日玉树7.1级地震的震源破裂模型及余震目录, 本文计算了玉树地震产生的位移场和库仑破裂应力。 计算结果表明, 玉树地震导致应力变化以破裂带为中心高达正负1000Pa变化, 沿近东西方向应力增加, 巴彦喀喇山主峰断裂、 清水河断裂、 杂孕—楚玛尔河断裂东南段、 称多—曲麻莱—五道梁断裂、 冶多断裂中段, 扎那曲—着晓断裂、 莫云—结多断裂、 杂多—上拉秀断裂西北段处于应力增强区, 冶多断裂中段、 杂多—上拉秀断裂应力增强尤为显著, 高达1000 Pa之多, 应力的增加有利于这些断裂活动性增强。 而沿破裂带方向的断层如甘孜—玉树—风火山断裂带及玉树南—风火山南麓断裂西北段应力减小, 对这些地区后续地震的发生有一定的抑制作用。     

山东及附近区域地震断层错动性质与地壳应力场特征

利用P、SH、SV波的初动及振幅比获得2001年4月至2012年8月山东及附近区域132次地震震源机制解,对该区域地震断层的错动性质及地壳应力场特征进行分析.结果表明,山东及附近区域地震断层错动的基本方向为北东向和北西向,错动方式以走向滑动为主,部分为斜向滑动.分区研究表明：聊考断裂带附近区域所受挤压作用相对较强,逆断型地震破裂较多;胶东半岛及北侧海域所受拉张作用略占优势,逆断型地震破裂较少;沂沭断裂带南部附近区域逆断型与正断型的地震破裂所占比例差别不大.     

应力增量触发断层岩体能量释放模拟与地震成因探讨—以龙门山断裂带为例

本文以龙门山断裂带为背景,基于岩体应变能基本理论,使用FLAC软件模拟地震能量源和能量释放形式,计算结果显示:在0.01 MPa水平应力增量作用下,龙门山断裂带及附近区域可释放的应变能约为3.24×1013 J;使得断层面之间发生滑移,克服断层面滑动摩擦所需消耗的能量约为2.10×1013 J;岩体在重力方向上产生位移,克服重力做功所消耗的能量约为1.14×1013 J。由此可推断:在一定区域内,应力触发释放能量值与克服断层面滑动摩擦和克服重力做功所消耗的能量之和大致相当;应变能可能会在某一区域范围内集中释放,形成地震效应。本次应力增量触发断层周围岩体能量释放事件中,在映秀—北川断裂与灌县—安县断裂之间的局部区域集中释放的能量为7.67×1012 J,相当于一次M_S5.39地震发生所释放的能量。      

1668年郯城8*(1／2)级地震断层及其破裂机制

根据近年来野外考察所获新资料，总结了１６６８年郯城８１／２级地震断层的几何学、运动学特征，并对地震断层的破裂机制提出了新见解。１６６８年郯城８*(１／２)级地震断层北起莒县土岭南至郯城窑上，全长１３０ｋｍ，由５条运动性质不同的断层段组成。中部以走滑运动为主，两端部以逆冲性质为主。断裂首先在强走滑的中部产生破裂点，并向南北两个方向传播，造成了主震及强余震序列的发生。全新世以来多次主地震事件有着相同的破裂机制     

1976年唐山MS7.8地震同震及现今形变特征

基于1976年唐山M_S7.8地震的同震位移和现今GPS速度结果, 本文分析了该地震的同震破裂参数、 同震应变释放分布及其现今应变积累特征． 对唐山同震位移二维位错解析公式的拟合结果显示, 唐山地震前的断层闭锁深度约为18—23 km, 断层倾角可能介于74°—90°之间, 同震位错量约为3.1—3.4 m． 在同震过程中沿发震断层表现出显著的右旋错动特征, 在发震断层两侧沿NE向表现出左旋应变释放特征． 在本文现有的GPS测站密度和精度情况下, 尚无法识别出现今阶段沿唐山断裂的明显蠕滑特征． 唐山同震应变释放和现今GPS应变率积累结果均显示, 唐山断裂SE侧的剪切形变(速率)量值大于其NW侧, 同震与现今阶段的形变量值相差约1000倍．      

Rupture process of the 2015 Pishan earthquake from joint inversion of InSAR,teleseismic data and GPS

An earthquake of Mw6.4 occurred in Pishan County in Xinjiang Province, northwestern Tibetan Plateau, on July 3,2015. The epicenter was located on an active blind thrust system located at the northern margin of the Western Kunlun Mountain Orogenic Belt southwest of the Tarim Basin. We constructed a shovel-shaped fault model based on the layered-crust model with reference to the seismic reflection profile, and obtained the rupture process of the earthquake from the joint inversion of Interferometric Synthetic Aperture Radar(InSAR) measurements, far-field waveform data, and Global Positioning System(GPS) data. The results show that the seismic fault dips southward with a strike of 109°, and the rupture direction was essentially northward. The fault plane rupture distribution is concentrated, with a maximum recorded slip of 73 cm. The main features of the fault are as follows: low inclination angle(25°–10°), thrust slip at a depth of 9–13 km, rupture propagation time of about 12 s, no significant slip in soft or hard sedimentary layers at 0–4 km depth and propagation from the initial rupture point to the surrounding area with no obvious directionality. The InSAR time-series analysis method is used to determine the deformation rate in the source region within 2 years after the earthquake, and the maximum value is ~17 mm yr-1 in the radar line-of-sight direction. Obvious post-earthquake deformation is evident in the hanging wall, with a similar trend to the coseismic displacement field. These results suggest that the Pishan earthquake has not completely released the accumulated energy of the region, given that the multilayer fold structure above the blind fault is still in a process of slow uplift since the earthquake. Post-earthquake adjustment models and aftershock risk analysis require further study using more independent data.     

2014年2月12日新疆于田Ms7．3地震发震构造初步研究

2014年2月12日新疆和田地区于田县Ms7．3地震发生在塔里木盆地的南边,昆仑山区海拔4500m左右地带,青藏高原边界的阿尔金断裂带。阿尔金断裂带属于大陆内巨型断裂带,绵延1600km,此次地震位于阿尔金断裂带的西南段,震区内断裂带呈放射状,由多条断裂构成,规模较大,根据震源机制解得到本次地震为左旋走滑破裂形式。结合GF-1高分辨卫星数据,对比震前、后影像,在硝尔库勒盆地南缘断裂带发现一系列新的地表破裂带。     

Coupling of tectonic loading and earthquake fault slips at subduction zones

Because of the viscoelastic behaviour of the earth, accumulation of elastic strain energy by tectonic loading and release of such energy by earthquake fault slips at subduction zones may take place on different spatial scales. If the lithospheric plate is acted upon by distant tectonic forces, strain accumulation must occur in a broad region. However, an earthquake releases strain only in a region comparable to the size of the rupture area. A two-dimensional finite-element model of a subduction zone with viscoelastic rheology has been used to investigate the coupling of tectonic loading and earthquake fault slips. A fault lock-and-unlock technique is employed so that the amount of fault slip in an earthquake is not prescribed, but determined by the accumulated stress. The amount of earthquake fault slip as a fraction of the total relative plate motion depends on the relative sizes of the earthquake rupture area and the region of tectonic strain accumulation, as well as the rheology of the rock material. The larger the region of strain accumulation is compared to the earthquake rupture, the smaller is the earthquake fault slip. The reason for the limited earthquake fault slip is that the elastic shear stress in the asthenosphere induced by the earthquake resists the elastic rebound of the overlying plate. Since rapid permanent plate shortening is not observed at subduction zones, there must be either strain release over a large region or strain accumulation over a small region over earthquake cycles. The former can be achieved only by significant aseismic fault slip between large subduction earthquakes. The most likely mechanism for the latter is the accumulation of elastic strain around isolated locked asperities of the fault, which requires significant aseismic fault slip between asperities.     

2001年8.1级昆仑山大震破裂过程及对2008年汶川8.0级大震孕育发生影响的研究

本文用三维流变非连续变形(块体边界)与有限元(块体内)相结合(DDA+FEM)的方法,在青藏高原及其东侧四川盆地,鄂尔多斯块体地区三维构造块体相互制约的大环境中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约...