动态应力作用与地震机制的初步研究

运用三维非线性动态有限元计算仿真方法研究了动态应力的作用及其与地震机制的关系. 结果表明地震产生的冲击力在加载与卸载过程中形成的应力波,在遇断层时多次反射并发生半波损失,反射的应力波叠加或干涉而形成的动态应力使围压减小和波动. 地震动态应力使围压产生低值波动,一方面使围压减小、摩擦力减小;另一方面,使裂纹串通、介质松动、接触面变平,降低摩擦系数、减小剪切强度. 由此均导致抗剪强度降低,从而触发地震. 动态应力作用时间短,触发地震大小与动态应力大小成正比、与距离成反比,触发地震位置、过程与孕震体断层产状有关.     

基于唐山7.8级地震探讨动态应力作用

运用三维非线性动态有限元方法(Non-linear Dynamic FEM)仿真模拟研究了菱形模型的动态应力作用,分析了1976年唐山7.8级地震.结果表明:(1)唐山地震前增强的中强地震产生的冲击力形成的应力波反射后发生半波损失, 成为动态的拉伸应力,通过减小内摩擦而引起岩石产生裂纹、局部破裂并发生串通,一方面触发地震,另一方面为孕育唐山地震积累能量,表现为正反馈过程.(2)唐山地震产生的冲击力加卸载存在时间差,造成加卸载冲击波相位不同,结果产生的动应力和围压叠加致使围压波动和下降,导致抗剪切强度降低,使初始破裂分别向北东、西南方向传播.(3)冲击力的卸载,相对于产生拉伸性的应力波,反射后发生半波损失,成为动态的压缩应力,致使围压增大并导致破裂停止;而动态应力在传播过程中衰减.因此,余震的发生是一个负反馈过程.     

地震动态应力触发研究进展

本文从以下几方面阐述了近几年来地震动态应力触发的研究进展:地震动态应力触发问题的提出;地震动态应力触发存在的证据(包括地震频度图中探寻被触发震群和独立地震、数字滤波后新发现的被触发地震和形变仪器记录的同震变化和应力阶跃等);地震动态触发的研究现状和机理等.还提出了目前动态应力触发研究中存在的问题,并对其近期的发展进行了展望.     

2010年智利8.8级地震在北京房山岩体附近的动态触发活动

本文采用波形分析和β统计方法,基于首都圈地区数字测震台网和部分流动地震台的观测资料,对2010年2月27日M_w8.8智利大地震在北京房山岩体附近地区的动态触发活动进行了分析讨论.结果表明,在背景地震活动相对较弱的北京房山岩体附近,我们检测出至少5次小震活动事件在智利地震面波到达时发生.这些触发活动显著地改变了房山岩体地区这一地震活动相对平静地区的地震活动性,但是对北京地区地震活动性的影响并不明显.NKY地震台记录的智利地震触发活动的最大动态应力与之前的研究结果相比要小,约为7 kPa.这可能与房山岩体附近地区的背景地震在智利地震前一直较为平静有关.此外,相对有利的面波入射方向,以及在对蹠点上的前两组面波叠加的效应等因素综合作用,使得本研究能在约2万公里极远处观测到远震触发小震活动.然而,在随后的多次面波叠加期间并没有观测到明显的触发地震活动.在智利地震10 h前发生的琉球M_w7.0地震也未在房山地区触发相关的微震活动,这可能与它们引起的动态应力变化太过微弱有关.     

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。     

地震应力触发研究

介绍地震应力触发基本理论．从地震静态和动态应力触发、粘弹性模型在地震应力触发中的应用、火山喷发或爆炸与地震触发及地震触发的其它解释等几个方面，综述近年来地震应力触发的研究进展，并对地震应力触发研究近期的发展进行展望．      

九江—瑞昌地区显著地震动态库仑破裂应力变化分析

为了探究九江—瑞昌地区内的地震活动是否存在动态应力触发关系,本文选用多层黏弹性介质模型,计算了2005年九江—瑞昌M_S5.7地震和2011年瑞昌—阳新M_S4.6地震产生的动态库仑破裂应力变化。结果显示:九江—瑞昌M_S5.7地震产生的动态库仑破裂应力变化,能触发其北东方向的53次地震;瑞昌—阳新M_S4.6地震发生后15天内,小震活动增强区及九江—瑞昌M_S5.7地震震源区的多次地震活动,可能与其动态应力触发作用有关。      

基于钻孔应变观测资料分析远震造成的动态库仑应力变化

已有证据充分证明了大地震远震触发作用的存在.为认识其机理,需要深入探究大地震产生的远场动态应力对断层面应力及断层地震活动性的影响.四分量钻孔应变仪作为超宽频地壳应力监测的重要手段,可以直接记录地震波传来时造成的动态水平应变和应力,这些资料对动态库仑应力变化及其影响的研究有着重要意义,而迄今尚未得到足够重视和应用.本文通过对高台、通化台的四分量钻孔应变仪记录到的2018年太平洋地区4次大地震事件数据进行分析,识别出了P波、S波和面波等不同震相,运用应力花瓣方法分析了它们的特点,计算了它们各自引起的动态应力变化,展示了利用钻孔应变实际观测资料定量研究不同震级大小、不同震中距离的远震地震波在台站位置处的地壳造成动态应力变化的可行性.研究发现,台站位置处动态应力变化的主应力轴方向大体与震中方位角一致,并讨论了对台站附近断层面上动态库仑应力的影响.定量计算结果表明,这4次地震在高台、通化台附近断层面产生的动态库仑应力变化峰值在数百帕量级,低于一般认为的动态触发阈值,也的确没有观测到被动态触发地震活动.但是本文的思路和方法,对今后更大远震可能产生的触发效应提供了研究基础.     

2015年尼泊尔MS8.1地震在喀什-乌恰交汇区的动态触发活动

基于新疆区域数字地震台网台站的观测资料,采用离散波数法、包络函数分析和β统计值检验的方法,初步研究尼泊尔M_S8.1地震对喀什-乌恰交汇区小震活动的动态触发作用。结果表明：尼泊尔8.1级地震在喀什-乌恰交汇区接收点产生的动态应力变化超过触发阈值;并检测到该地震面波到达后在此交汇区出现了8次小震事件。β统计值结果显示,8.1级地震后此交汇区的地震活动性发生了较明显的改变,特别是地震25天后地震活动率增强较为明显。综合分析认为,尼泊尔8.1级地震对喀什-乌恰交汇区的小震活动具有动态触发作用,触发时间既存在面波通过后即刻触发,也有滞后一段时间的延时触发。     

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。     

断层间相互作用与地震触发机制的研究进展

计算地震引起的静、动应力变化量空间分布图象是国内外研究断层间相互作用与地震触发机制的两个主要方法。依据半弹性空间地震位错理论获得的静应力变化量，可以长期存在于邻近断层面上，直至下一次地震发生。因此，静应力变化量空间分布图象既被用来解释一次地震后余震活动在邻近断层上的分布规律，又被用来研究一个地区几十年至几百年地震活动过程中断层问相互作用特点和强震迁移规律。但静应力变化量随距离缩减快，空间分布与地震破裂扩展方向无关。动应力随距离衰减速度慢，量值大；在地震破裂扩展方向上，动应力变化量可以比相反方向高出一个数量级。由于动应力是伴随地震波传播而出现的，因此，动应力变化量是暂态的，作用于邻近断层面上时间有限。在分析国内外研究现状的基础上，提出我国目前在该研究领域所面临的一些问题，并说明了解决这些问题的主要技术途径。     

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.     

Global test of seismic static stress triggering model

Introduction Whether static stress change generated by earthquakes can trigger subsequent earthquakes heretofore is still in debate. Some researchers believe that seismic Coulomb failure stress change generated by earthquake can affect the seismicity nearby (King, et al, 1994; Toda, et al, 1998; Stein, 1999; Seeber, Armbruster, 2000). However, some researchers believe that this model is wrong. For example, Beroza and Zoback (1993) found that stress change generated by the 1989 Loma Prieta …     

2011年日本9.0级地震前后应力场变化

通过对2011年日本9.0级地震前后不同时段震源机制解进行分析,利用FMSI震源机制反演法求解,得到此次地震前后内陆地区的应力场。研究发现,此次地震发生前,应力场比较均衡稳定,挤压应力接近水平向,而拉张应力比较复杂,方向不确定,表明该地区的地震以逆断层和走滑为主。地震发生后,日本东北地区东南部应力场变得不太稳定,该地区地震以正断层为主,最小挤压应力由垂向转变为水平向。此研究结果可以用来分析该地区地震地质背景和断层形成条件,对地球动力环境研究具有一定参考意义。     

印尼MS8.7地震对中国大陆3次后续中强地震的动应力触发研究

印尼8.7级地震发生后,在不到2个月时间内,在中国大陆相继发生了3次后续中强地震(2004年12月26日云南双柏MS5.1地震、2005年1月26日云南思茅MS5.1地震、2005年2月15日新疆乌什MS6.2地震),印尼地震和这3次后续地震是否存在触发关系?计算了印尼地震在3次后续地震破裂面上的动库仑应力变化和静库仑应力变化。静应力变化量小,低于一般认为的触发阈值(0.01 MPa);动应力变化峰值为10-1MPa,可能是这3次后续地震的触发因素。     

Research on seismic stress triggering

Introduction What is called seismic stress triggering refers to that stress change tensor produced by previous earthquake projected on the fault plane and slip direction of subsequent earthquakes, taking into account normal stress, pore pressure and friction coefficient, and Coulomb failure stress change DCFS can be obtained. If the direction of Coulomb failure stress changes are consistent with slip direction of subsequent seismic mechanism, e.g., Coulomb failure stress changes are positive…     

2021年云南漾濞MS6.4地震动态应力对后续余震活动的触发作用

选取IRIS远震台站波形数据,反演了云南漾濞M_S6.4地震震源破裂过程,计算了断层破裂在近场产生的动态库仑破裂应力变化,并讨论了主震对近场余震活动的动态应力触发作用。结果显示:动态库仑应力演化过程与震源破裂特征反演结果一致,其大小分布与地震序列分布的疏密程度也具有较好的相关性。主震产生的静态和动态库仑破裂应力均促进余震的发生,但相比静态应力,余震位于库仑破裂应力正值区域的比例提高了21%,余震与动态库仑应力变化的正负区域有更好的一致性,动态应力能更好地解释震后余震分布的空间特征。垂直于地震序列主干10 km处出现小震丛集,该现象可能是由主震产生的动态库仑破裂应力占主导作用所致。定量分析主震对余震的动态应力触发结果显示,主震后一周内M_S4.0以上的8次余震接收点均受到了动态库仑破裂应力的触发作用。      

Numerical simulation of dynamic Coulomb stress changes induced by <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis>6.5 earthquake in Wuding,Yunnan and its relationship with aftershocks

Based on the discrete wavenumber method, we calculate the fields of dynamic Coulomb rupture stress changes and static stress changes caused by M6.5 earthquake in Wuding, and study their relationship with the subsequent aftershocks. The results show that the spatial distribution patterns of the positive region of dynamic stress peak value and static stress peak value are similarly asymmetric, which are basically identical with distribution features of aftershock. The dynamic stress peak value and the static stress in the positive region are more than 0.1 MPa and 0.01 MPa of the triggering threshold, respectively, which indicates that the dynamic and static stresses are helpful for the occurrence of aftershock. This suggests that both influences of dynamic and static stresses should be considered other than only either of them when studying aftershock triggering in near field.     

三向受压状态下地壳岩体的张性变形和张性破裂

本文叙述了处于三向受压状态的地壳岩体产生张性变形和张性破裂的原理,并以珠江三角洲地区为例说明:①岩体内应力集中点的浅部,可产生张性变形和张性破裂;②地质考察所观察到的张性或张剪性断裂,其断裂面上作用的正应力未必是拉应力,极有可能是压应力,但却一定是拉应变;③张性破裂引起的地震,震级较小,一般在4.5级以下,④地震引起的张性地裂缝的走向,就是震源应力场的主压应力方向。