对静态应力触发的一种新的统计检验:在1987年苏必斯蒂森山地震序列中的应用

在过去几年里,许多研究者声称大地震产生的静态应力变化影响后续区域地震活动性的空间和对间分布,地震优先发生在应力增加区,而在应力降低区地震活动性降低。一些研究者提出了定量方法来检验静态应力触发的存在,但还未达成确定一致的认识。我们提出了一套检验静态应力触发的方法,它需要计算大地震发生期间的一组地震事件震源机制节面上的库仑应力变化。我们比较了计算得到的主震之前和之后这些地震事件应力变化的统计分布,目的是确定我们是否可以拒绝分布相同的假设,拒绝该假设将是应力能触发地震的证据。我们将这种检验用于1987年11月24日的埃尔莫尔牧场/苏必斯蒂森山地震序列,发现主震之后的地震事件应力至少增加0.01～0.03 MPa(0.1～0.3bar),在主震之后1.4～2.8年发生,这与主震产生的静态应力触发一致。     

1999年台湾集集地震转移的静态应力：由三维断层滑动模型得出的对周围断层系稳定性和余震触发的影响

研究了1999年ML7．3级集集地震引起的静态应力变化对台湾周围断层系的影响。我们从两个角度对这个问题进行了研究。首先，我们通过比较主震前后震源机制节面上的库伦破裂应力变化的分布对静态应力触发假说进行了统计检验。由于前震显然没有受到主震的影响，这些分布的差异决定了静态应力触发的显著性程度。然后，我们计算了触口断层和梅山断层特定滑动方向的库伦破裂应力变化，从而估计集集地震后这两个活断层的稳定性。静态应力变化是通过将弹性半空间中的位错理论应用到由集集地震的地表位移导出的三维破裂模型得到的。结果表明，集集地震前后库伦破裂应力变化的分布显著不同，但与静态应力触发假说一致。我们还发现，触口和梅山断层都在浅于10km的深度处于应力影区中。然而，由于大量的余震发生在这些应力影区中，其他的机制，如动态应力，可能是引起这些事件的原因。     

海原大地震对古浪大地震的静应力触发研究

根据1920年12月26日宁夏海原大地震(Ms=8.5)地震地表破裂带几何学和位移、震源机制和近代地震活动资料,提出海原大地震震源分段走滑破裂的初步位错模型,计算了在1927年5月23日甘肃古浪大地震(Ms=8.0)逆冲发震断层(NW44°,倾向S,倾角50°和滑动角60°)的滑动方向上,加载的Coulomb静应力变化△CFS为0.009 MPa.古浪大地震可能是被海原大地震触发,提前14a发生的事件.     

玛多7.4级地震后库赛湖-玛曲-荷叶断裂活动性分析

青海玛多M_s7.4级地震发生后,与此次地震发震断裂相邻且近平行状分布的库赛湖-玛曲-荷叶断裂（以下简称"库-玛-荷断裂"）截至2021年6月1日共发生5次M_s≥3.0的余震事件。本文分别计算了该断裂上震级较大的4次余震事件震源机制解,并对玛多M_s7.4级地震进行了静态库伦破裂应力改变量（ΔCFS）分析。结果显示:库-玛-荷断裂占主导地位的左旋走滑运动并没有简单延伸贯通,断裂带各段枢纽处应力分布错综复杂,断裂总体受到来自玛多震中方向的应力扰动。结合前人研究,本文认为库-玛-荷断裂上发生的一系列余震事件可视为该断裂带的应力释放过程。虽然玛曲-玛沁段最后一次大地震离逝时间已经超出或接近其复发周期,但在该断裂整体应力得到一定程度释放的前提下,大地震复发周期是否发生改变值得进一步探讨。     

云南禄劝地震对余震有触发作用吗--静态应力触发地震的讨论

采用文献[1]计算地震产生的静态应变场的解析表达式,对云南禄劝地震的15次余震,计算了主震在余震节面上产生的正应力和静态库仑破裂应力变化。分析了正应力变化和静态库仑破裂应力变化是否对余震有触发作用。结果表明,主震产生的正应力变化和库仑破裂应力变化并没有明显的证据“有利于”余震的发生。另外,还比较了运用与主震相同的余震机制和反演得到的余震机制在库仑破裂模型中计算结果的差异。使用反演的余震机制得出的结果稍优于假定余震与主震有相同震源机制得到的结果。     

应力影区的全球搜索

关于地震波通过时触发的地震数与主震引起的静态应力变化触发的地震数的相对比例问题,一直存在着争议。静态应力变化应该对地震发生概率有长期影响,而由地震波通过引起的动态应力变化则不会。两种机制都应该会提高某些地方的地震活动率,但只有静态应力变化计算可预测地震活动率降低的影区。因此,鉴别出主震后受到抑制的地震活动就可判断静态应力变化过程。我们注意到原则上静态应力变化理论只能预测影区内特殊震源机制地震受到抑制,而非总体地震发生率的降低。因此,可用主震前、后因一定机制类型地震受到抑制而引起的平均震源机制的变化来表示应力影区的特征。我们考察了从哈佛矩张量(CMT)目录中抽取的119个MS≥7主震的±2°半径范围内、主震发生前后5年内的平均震源机制。仅在两例中发现由地震受到抑制引起的显著的平均震源机制变化。不过,通过数据叠加,我们能从统计上分辨出特定震源机制的主震后地震受到了显著抑制。这表明,虽然静态应力影区信号微弱,但它们的确出现在全球目录中。     

云南禄劝地震对余震有触发作用吗——静态应力触发地震的讨论

采用Okada（1992）计算地震产生的静态应变场的解析表达式，对云南禄劝地震的15次余震，计算了主震在余震节面上产生的正应力和静态库仑破裂应力。分析了正应力和静态库仑破裂应力是否对余震有触发作用。结果表明，主震产生的正应力和库仑破裂应力变化并没有明显的证据“有利于”余震的发生。另外，还比较了运用与主震相同的余震机制和反演得到的余震机制在库仑破裂模型中计算结果的差异。使用反演的余震机制得出的结果稍优于假定余震与主震有相同震源机制得到的结果。     

青海玛多7.4级地震静态库仑应力分析

2021年5月22日,青海省果洛州玛多县发生7.4级地震,此次地震发生在川青交界,发震断层位于甘德—南缘断裂附近,四川多地震感强烈.本研究基于弹性理论,利用Coulomb3.3软件计算地震破裂面上产生的静态库仑应力变化,分析此次地震对周围的同震库仑应力影响.结果显示:青海玛多7.4级地震静态库仑应力对周围大部分断层的影...     

摩擦状态-速率依从的区域地震触发模型研究

设计一个具有摩擦状态-速率依从机制模拟大地震后区域触发地震的模型, 该模型由一定数量表示地震成核断层的函数组成。 大震对区域静应力场的影响由应力阶跃载荷表现, 利用摩擦状态-速率依从的一维自由度弹簧滑块模型结果计算地震发生时间提前。 结果表明, 施加幅度为地震应力降几十分之一至百分之一的应力阶跃, 可以引起地震发生速率的明显变化, 该变化通过统计检验, 与大地震后的区域触发地震活动相似。     

2006年珊溪水库ML 4.6震群静态库仑应力变化及其对后续地震的影响

浙江省珊溪水库2006年2月4日至11日发生8个M_L 4以上地震,最大地震为M_L 4.6地震,截至2009年12月10日,共发生1 063次小地震。为探讨8个M_L 4以上地震主发震断层的库仑应力变化特征以及库仑应力变化对后续地震发生的促进作用,基于库仑破裂准则,计算珊溪水库该M_L 4.6震群的静态库仑应力变化,讨论不同有效摩擦系数对库仑应力变化的影响,并依据Dieterich速率—状态摩擦定律计算并讨论其静态库伦应力变化对后续地震活动性的影响。结果表明,珊溪水库8次M_L 4.0以上地震的静态库仑应力变化及库水下渗导致的静摩擦力变化,对后续地震的发生起到一定促进作用,约76.3%的地震发生在库仑应力变化为正的区域;有效摩擦系数的取值对库仑应力场与余震分布之间的关系影响不大;计算F_11-1、F_11-2及F_11-3分支断层中部的库仑应力变化,发现库仑应力在F_11-1、F_11-2     

静态应力触发在应用中存在问题的讨论以玉树地震为例

大地震应力触发概念自提出至今被广泛应用。 库仑应力与后续地震活动对应效果受到多种因素影响。 其中, 不同深度断层滑动量不同导致不同深度静态库仑应力图像差异, 选取哪一个深度的应力图像来讨论后续地震趋势是一个重要问题。 本文提出一个计算方法, 首先计算不同深度静态库仑应力, 然后在同一个位置取不同深度库仑应力最高值, 绘制静态应力分布图像, 并以2010年玉树地震为例, 结合地震活动及静态库仑应力分布对这种计算方法的效果进行对比。 结果显示, 按照本文提出的计算方法, 利用不同学者给出的玉树地震破裂模型计算均显示, 玉树地震后2年内3级以上余震几乎全部发生在库仑应力增加区。     

2017年精河MS6.6地震邻区构造应力场特征与发震断层性质的厘定

2017年8月9日新疆精河发生M_S6.6地震,深入了解该地震的构造应力背景及其所破裂断层的活动特性对理解其孕震过程及震后的地震危险性估计十分重要.本研究自GCMT目录收集了2017年8月9日新疆精河M_S6.6地震震中及其邻区的253个震源机制解,应用MSATSI软件反演了该地震及其邻区的应力场.反演结果显示,西北区域应力场的最大主压应力轴的方位从西到东呈现出NNW-NS-NNE的渐变过程,东南区域应力场最大主压应力轴的方位稳定于NNE向,倾角都较小;最大主张应力轴都基本沿东西向,倾角相对较大;西北区域较大的R值显示出区域应力场主要受近NS向水平挤压作用,中部挤压分量相对较大,西部和东部挤压分量相对较小.根据所反演的区域构造应力场,结合发震的库松木契克山前断裂的地质调查参数,估算该断裂的理论滑动角为137.7°,误差为21.3°,验证了地质上得到的库松木契克山前断裂的逆冲兼右旋走滑性质.判断该断裂滑动性质的另一种方法是通过发生在该断裂上地震的震源机制验证.本研究首先计算了发生在库松木契克山前断裂不同机构给出的震源机制节面在所反演的局部应力场作用下的理论滑动角,发现理论滑动角与实际地震震源机制滑动角相差很小,验证了反演的局部应力场的正确性;而后计算了局部应力场作用下的库松木契克山前断裂上的理论震源机制与实际发生地震震源机制的三维空间旋转角,发现两者在给定的误差范围内是一致的.本研究自地球物理角度确证了库松木契克山前断裂的滑动性质,为该地区的地震孕育环境、地震活动性和地球动力学研究提供了基础.     

云南禄劝地震对余震有触发作用吗--静态应力触发地震的讨论

采用Okada(1992)计算地震产生的静态应变场的解析表达式,对云南禄劝地震的15次余震,计算了主震在余震节面上产生的正应力和静态库仑破裂应力.     

汶川地震对芦山地震及周边 断层发震概率的影响

大震后区域静态库仑应力变化常常被用于解释区域地震活动性速率的变化、 主震断层外余震的发生以及即将失稳断层的地震发生概率的变化. 2013年4月20日芦山M_S7.0地震的发生重新引起了对2008年5月12日汶川M_S8.0大地震的热议. 利用含(滑移)速率和状态的摩擦定律, 结合汶川大地震前后的地震活动性水平, 定量化计算了汶川地震后雅安地区发震概率的变化, 并着重解释了芦山地震发震的可能根源. 此外, 还对库仑应力明显增加的鲜水河断层和熊坡断层进行了发震概率的定量化计算, 计算结果与中国地震台网中心的地震目录基本符合. 鲜水河断层从汶川地震后至今近5年来未发生M>6.0地震, 而M>6.0的发震概率已约为60%; 熊坡断层自汶川地震以来尚未发生M>4.0地震, 芦山地震后M>4.0的发震概率已接近90%. 所以, 我们认为鲜水河断层附近将成为M>6.0地震的重点防范地区, 熊坡地区将来仍旧存在发生中强地震的危险性.      

基于应力变化的余震预测研究综述

本文综述了近期基于应力变化的余震预测研究进展。从静态库仑应力触发角度对余震活动进行研究主要有两方面内容:一是集中于对主震触发余震机制的讨论;二是通过库仑应力变化分布区域与实际余震空间分布区域进行定性对比分析,并认为库仑应力变化为正的区域有利于余震的发生,而这正是余震活动与应力变化高度相关的重要证据。基于应力变化的余震预测研究的一项重要内容是建立在速率-状态依从摩擦定律基础之上的余震活动率研究,即将余震活动作为一系列独立的成核事件,从断层滑动触发地震的角度出发,结合静态库仑应力计算得到余震活动率,进而得到余震数量。余震活动是与断层面上的剪切应力变化相关联的,余震活动率受应力扰动幅度、应力加载速率、断层基本物理特性及背景地震活动率等的影响。考虑到“余震激发余震”的特点,ETAS 模型与静态库仑应力变化相结合的研究方法提供了一条统计学与物理学方法(应力变化)相结合、能更完整地刻画余震活动特征的可能途径。     

地表水体对断层应力与地震时空分布影响的综合分析——以紫坪铺水库为例

为系统研究水库对附近地区地震活动的影响,提出了一个综合分析地震活动性与水库蓄水引起的应力变化的方法并开发了通用性较强的软件。以紫坪铺水库为例,对水库引起的应力变化与库区附近地震活动性变化的关系进行了详细分析。一方面,定量地分析了水库蓄水过程在附近断层附加的库仑应力变化;另一方面,用紫坪铺水库地震观测台网的地震目录,对包括地震发生频度、能量释放速率、b值、空间相关距离等统计参数的时间演化进行了详细解析。数值计算结果发现,无论是荷重还是孔隙压的扩散都在被认为是汶川大地震发震断层的映秀-北川断层和灌县-江油断层的库区下伏段引起了明显的库仑应力变化。地震活动统计特性的时间演化与主要断层的应力变化之间存在明确的且符合岩石力学破坏准则的相关性。据此,初步认为紫坪铺水库在其蓄水过程中对其地下的龙门山中央断层和山前断层有明显的作用     

区域优势构造面和余震节面库仑应力变化相关性与地震预测意义.

根据2001年昆仑山口西8.1级地震震源机制,计算了主震破裂在区域优势直立走滑构造面上引起的库仑应力变化,发现3级以上余震大部分分布在库仑应力变化为正的区段,与应力的正相关性为56%——71%;5级余震与应力的正相关性达到60%——80%．5级余震节面上库仑应力变化的正相关性为60%——80%,其效果与优势构造面具有等价性．表明应用库仑应力函数方法分析区域优势构造面应力变化,可能是判断未来地震活动发生地点的一条有效途径．其物理机制可能源于地壳应变主体单元中区域应变能与单元中包含的不同尺度断层面上应力分布的正相关性．亦即主破裂造成沿区域优势构造产生应力的不均匀分布,应力的非均匀性引起区域应变能的非均匀分布,在应变能升高的区段,某些次生断裂面应力随之升高,从而引发余震活动．      

2012年2月16日河源M4.8级地震

通过地震序列特征分析初步判断认为,河源ML4.8级地震与库水位变化的对应关系不明显,短期内震中区发生更大地震的可能性很小。现场宏观调查结果显示,极震区Ⅵ度等震线长轴为北北西向,震源机制解所反映的震源应力场主压应力方向为北西西向,与区域构造应力场方向一致;地震的发震构造应为北北西向,但震中区附近并无此组断裂出露地表,因此河源ML4.8级地震的成因,仍然值得深入研究。     

亚平宁（意大利）中南部地震之间静态应力相互作用的证据

计算了发生在亚平宁山脉（意大利）的几个地震所导致的静态应力变化。与断层流动有关的静态应力运用Ｏｋａｄａ（１９９２）提供的公式计算。形成１９８０年伊尔波尼亚Ｍｓ＝６．９主震的３个子事件造成的静态应力变化表明,每个子事件都连续地被前面的子事件所触发。而且,这个复杂断层事件的余震与库仑应力增加的区域有很好的相关性。区域应力与主震产生的局部应力变化之间的相互作用导致了比预想的更宽些的余震分布,并且震源机制     

基于库仑应力改变和地震活动性研究巴颜喀拉块体周缘强震序列的触发关系及其构造意义

自本世纪以来,青藏高原巴颜喀拉块体周缘密集地发生了7次M_W≥6.5强震事件,包括伤亡惨重的2008年汶川M_W7.9地震和2017年九寨沟M_W6.5地震。本文根据这7次强震事件中先前地震对后续地震的库仑应力改变（dCFS）的计算结果,结合基于ETAS模型得到的背景地震活动性的变化结果,研究了强震间的触发关系,以试图解释发生在环巴颜喀拉块体的几次强震的发震机理并探讨其构造意义。结果表明,各个强震的库仑应力变化与其造成的背景地震活动性变化呈正相关,并且在这7次强震中,汶川地震对芦山地震有显著的触发作用,并造成芦山地区背景地震活动性的显著提高。同时汶川地震对九寨沟地震的发生具有一定的延迟作用,造成九寨沟地区背景地震活动性降低。除此之外,其它地震之间均无明显的触发/延迟作用或显著的背景地震活动性变化。这表明该强震序列的孕震机制主要是巴颜喀拉块体东南向持续挤压的构造运动,推断巴颜喀拉块体目前仍处于构造运动活跃期,因此包括巴颜喀拉块体周缘在内的我国西南地区未来的强震危险性值得持续关注。