断层相互作用的模拟研究

以库仑破裂应力变化计算为基础，研究断层的相互作用。从震源断层和投影断层两个角度出发，研究5种地震断层模型分别描述地震断层和投影断层时库仑破裂应力变化的分布特征，分析震源断层以及投影断层的不同滑动机制对库仑破裂应力变化分布的影响。分析发现，断层的相互作用与断层的滑动机制关系密切；走滑断层还与其左右旋有一定关系；除斜滑断层外，其他断层之间的相互作用呈现一定的对称关系。     

2015年塔吉克斯坦MS7.4地震的InSAR观测及其构造意义

利用欧空局提供的Sentinel-1A卫星差分干涉数据为约束，对2015-12-07塔吉克斯坦MS7.4地震的震源机制进行反演。首先运用两轨法对卫星雷达影像进行差分干涉处理，获取覆盖塔吉克斯坦地震震区的同震形变场，然后运用分布式滑动模型反演获取较精细的断层滑动分布。结果显示，分布式滑动模型与观测结果有很高的拟合度。反演结果表明，发震断层以左旋走滑运动为主，此次地震断层的最大滑移量为4.42 m，同震的地震矩为73.71×1018 Nm，矩震级为MW7.19，与震后USGS、GCMT、IPGP等机构给出的震源机制解结果一致，是在具有左旋走滑运动特征的显著构造背景下的一次正常、必然的破裂事件。     

远场GPS同震位移的变形特征分析——以2011年日本东北大地震为例

利用2011日本东北大地震的亚洲东部GPS远场水平位移数据,通过计算及比较分析4个独立震源解和倾/滑角效应,研究了远场地震变形的空间分布特征和规律。结果表明,对于低角度逆冲型地震来说,水平位移格林函数在远场位移场中占主导作用。基于此确定了远场GPS水平位移场能在反演中有效利用的空间范围,为联合远场GPS数据和近场GPS数据反演断层滑动分布作理论准备,并为远场数据反演位错Love数（h、l）提供理论依据。     

川滇地区断层活动与地震关系研究

选取川滇地区16个跨断层形变观测点，将断层两盘作为不变形的刚体分析断面相对滑动与断层两盘地表点位相对位移的定量关系，计算了各测点的水平扭动量、垂直位移量以及两者之间的比值，并分析了其与地震活动之间的关系。     

2021年双湖MS5.8地震InSAR同震形变场及断层滑动分布反演

基于Sentinel-1A数据,利用合成孔径雷达差分干涉(DInSAR)技术提取视线向(LOS)同震形变场,利用基于序列蒙特卡罗采样的贝叶斯方法反演发震断层几何参数与断层滑动分布。结果表明,发震断层走向约47.810°±2.218°,倾角约36.664°±2.499°;震中位置为87.715°E、34.365°N,震源深度为5.673 km。同震滑动分布主要集中在3.9~7.5 km深度,最大滑动量约0.42 m,平均滑动角约-66.598°±3.258°。本次地震以正断为主,兼具少量左旋走滑性质,反演得到的矩震级为M_W5.5,略小于USGS提供的震级。     

RANSAC-PSO算法的抗差反演——以芦山地震为例

本文利用RANSAC-PSO算法研究在反演断层滑动参数时所用大地测量数据包含粗差的问题。在模拟实验中对理论观测值加入1%、5%、10%粗差，分别采用粒子群算法、选权迭代算法和RANSAC-PSO算法反演断层滑动参数。结果表明，当观测值中包含粗差率达10%时，PSO算法反演的滑动参数与理论值相差23.2 cm，选权迭代法反演的滑动参数与理论值相差26.2 cm，而RANSAC-PSO反演的滑动参数与理论值相差小于1 cm。芦山地震具有以逆冲为主兼具少量左旋走滑性质，采用芦山地震同震GPS位移数据分别以PSO算法和RANSAC-PSO算法反演断层滑动参数，RANSAC-PSO算法反演的走滑量为0.051 8 m，倾滑量为0.828 9 m，均大于PSO的反演结果;释放能量1.000 9×1019 N·m（MW6.63），与GCMT 的1.060 0×1019 N·m更加吻合。分别用RANSAC-PSO算法与PSO算法反演的滑动参数计算地表水平位移,并与GPS观测进行对比，发现二者在计算距断层的远场点时，计算的水平位移基本一致；而在计算距断层的近场点时，RANSAC-PSO算法表现更为优秀，尤其体现在LS07点上，其计算值与GPS观测值完全重合。     

利用InSAR和GPS形变数据反演断层深部滑动的敏感性分析

为探究InSAR和GPS形变数据对断层深部滑动的敏感性,分别模拟走滑断层、正断层和逆冲断层在不同深度的滑动分布模型,并基于不同精度的InSAR和GPS形变数据反演了3类断层在不同深度位置的滑移分布。对3类断层的结果进行对比分析发现,实验得到的结论具有较好的一致性。结果表明,在相同深度时,基于高精度InSAR和GPS形变数据反演的深部滑动残差较小,而基于常规精度InSAR数据反演结果的残差较大;随着深度的增加,反演深部滑动的探测性呈逐步下降的趋势,其中基于高精度InSAR和GPS数据的滑动探测性高于基于常规精度InSAR的滑动探测性。当InSAR和GPS数据精度相同时,维度对断层深部滑动的探测性有一定影响。     

基于GPS资料研究红河断裂带现今闭锁程度与地震危险性

基于2009~2015年中国大陆GPS水平速度场数据，采用DEFNODE负位错反演程序计算红河断裂带的断层闭锁程度和滑动亏损速率特征，并结合小震精定位结果分析该断裂带的强震危险性。结果表明，GPS水平观测值与模型值的拟合结果较好，小震分布与闭锁程度结果存在一定的相关性，红河断裂的中段北部（南涧-墨江）基本完全闭锁，断层的滑动亏损速率也相对较大，该段落具有发生较大地震的可能性；红河断裂带其余段落闭锁程度较弱，尤其是断裂带的南段，在2~5 km深度处基本由闭锁状态转化为蠕滑状态，断层的滑动亏损速率也相应很小，该段发生较大地震的可能性较小。     

鲜水河断裂运动引起地表形变的向-位错模型模拟

基于三维向错理论模拟倾角为60°的矩形断层在转动角不同量级和形式下引起的地表形变,分析断层转动对地表形变大小及空间分布的影响。利用向-位错模型,采用数值方法模拟鲜水河断裂带断层滑动与转动引起的地表形变,并与扣除趋势项的2009~2015年的GPS实测结果进行对比。研究表明：1）转动角大小与断层向错引起的地表位移场大小呈正比关系,位移场方向不变,转动方向不同时,地表位移场方向随之改变,大小不变,且断层附近地表位移场影响较大;2）基于向-位错组合模型对鲜水河断裂带模拟结果与GPS结果在大小和方向上均具有较好的一致性;3）鲜水河断裂带表现出一定的旋转特性,存在明显的分段差异性,具有一定的转换构造样式。     

利用InSAR数据约束反演2017年Mw6.3精河地震同震破裂模型

利用Sentinel-1降轨卫星数据，研究2017-08-09新疆精河M_W6.3地震的同震形变与断层滑动破裂。考虑轨道和大气误差的影响，基于模型改正后的精细同震干涉图显示，视线向最大地表位移约为7 cm，未发现有地表破裂。此外，基于弹性半空间位错模型，采用两步法策略分别反演地震的均匀断层几何参数和同震滑动分布，结果显示，精河地震发震断层以逆冲运动为主，主破裂区位于8~17 km深度，最大滑移量为0.6 m，表明该地震是一次由逆冲型隐伏断层产生的单次破裂事件。InSAR结果给出的地震释放矩能量为2.91×10¹⁸ Nm，相当于矩震级M_W6.25，与USGS、CENC等机构给出的震级一致。     

基于GPS形变资料的川滇地区应力场数值模拟研究

基于近10 a的GPS坐标时间序列获得川滇地区速度场,结合地质资料将该区划分为7个块体,并使用ABAQUS建立三维有限元模型,提取速度场边界值作为模型约束条件,模拟得到应力场。位移场数值模拟结果显示,模型较好地反映了川滇地区西北部青藏高原推挤、东侧扬子块体阻挡的格局,同时位移方向在菱形块体及拉萨块体内部绕东构造结顺时针旋转,与实际相符。应力场模拟结果表明,龙门山断裂带、鲜水河断裂带和安宁河断裂带交界区域南北两侧、小金河-丽江断裂带西段与澜沧江断裂带交界处南北侧、南汀河断裂带西段南北侧、红河断裂带中段东西侧均存在明显的应力分布不均现象,地震危险性较大。     

断层相互作用的初步讨论

给出了半无限介质中任意倾角的多个已发震矩形断层对邻近任意倾角的潜在活断层共同作用的合应力的解析表达式，从而可以计算震后合应力的调整值，为判断潜在活断层的稳定性提供依据。合应力Ｓｒ中既包括了作用在断层面上的正应力，又包括了断层面上的剪应力，它比单独用一个应力描述应力场更有效。最后，用１９７３年２月６日炉霍地震后的实际震例说明了地震断层错动对周围孕震区的触发作用     

滇西北地区近年来应力场的数值模拟研究

建立滇西北地区三维有限元地质模型，将2009~2016年GPS速度场数据作为数值模拟的位移边界条件，模拟获取该地区的构造应力场。结果表明，在楚雄至滇西北地区整体显示张性应力区；出现由“洱源鹤庆断裂-红河断裂-程海断裂”圈起的低值张性区，区域内部张性应力明显低于外部，这种张应力低值区尤其在区域四周断裂边界处，往往是地壳断裂活动的频发区；曲江断裂北端及元谋-绿汁江断裂南端出现张性应力集中区，是今后重点关注的断裂结点。     

针对一般倾角的走滑/倾滑位移理论公式的改进

对Savage走滑位移公式加以改进,使其在反映走滑断层特征的基础上包含断层的倾角信息,体现断层倾角对地表位移的影响。当断层不是直立时,结论如下：1）震间形变曲线的中心不在断层出露地表处,而在断层闭锁与滑动分界线在地表的投影处|2）断层倾角δ、断层闭锁深度d之间存在几何关系：tanδ=d/doffset|3）由于同震沿断层面破裂,其位置与震间形变曲线中心不一致,导致同震时上下盘位移不对称。此改进同样适用于倾滑断层。     

走滑断裂活动导致地应力解耦的机理研究——以龙门山断裂带东北段为例

2008年汶川MS8.0地震后,沿龙门山断裂带系列水压致裂地应力测量结果表明,断裂带东北段(茂县-绵竹连线东北侧)北川、平武及广元等地浅表层最大主应力方向与区域应力场相比发生了25°~69°不等的偏转,亦称地应力解耦。初步分析认为,龙门山断裂带东北段的右旋走滑活动直接导致了区域内最大主应力方向的解耦,且最大主应力方位向偏转角度与断裂右旋走滑活动量正相关。为合理解释这一现象,探讨走滑断裂活动导致地应力解耦的机理,本文采用二维有限元数值模拟方法,选取汶川MS8.0地震断裂(龙门山中央断裂)上的同震右旋走滑位移作为边界条件,首先模拟了龙门山断裂带东北段右旋走滑活动产生的扰动应力特征,之后结合断裂带附近典型钻孔地应力测量结果,叠加该扰动应力作用,从力学机理上深入剖析断裂右旋走滑活动产生的扰动应力对区域应力场(或初始应力场)的影响,并对其附近不同构造部位最大主应力方向偏转现象进行定量解释。初步结果表明：1) 走滑断裂活动导致地应力解耦主要是通过断裂滑动产生的扰动应力对区域应力场的附加影响实现的;2) 在固定的断裂活动长度和摩擦强度情况下,走滑断裂活动导致区域最大主应力方向偏转角度基本与活动断裂走滑位移量呈正比;3) 受汶川MS8.0地震影响,龙门山断裂带大致以茂县-绵竹为界,西南侧的宝兴-映秀-汶川一带最大主应力方向偏转角度很小,基本与区域应力场一致,而东北侧的北川-平武-广元一带则发生角度不等的偏转,3个地区最大主应力方向平均偏转角度分别为65°、56°和29°,该角度与龙门山断裂带东北段同震右旋走滑位移量呈正相关。     

2019-12-26湖北应城MS4.9地震序列及发震构造讨论

从地震学和地质学的角度探讨2019-12-26应城MS4.9地震的发震构造。采用HYPO2000方法对地震序列进行重新定位,结果表明,余震主要分布在皂市断裂与长江埠断裂之间,总体呈NW向展布,与野外调查Ⅵ度烈度等震线长轴方向基本一致。采用kiwi波形拟合反演方法求解震源机制解,结果显示,主震破裂表现为走滑兼逆冲特征。节面Ⅰ走向NE,与震中以西的潜北断裂走向一致,但距离较远,且与该断裂的产状和受力方式不一致。节面Ⅱ走向NW,与皂市断裂和长江埠断裂相近。分析2条断裂的受力方式认为,在江汉盆地现今NWW向主挤压应力的控制下,皂市断裂与长江埠断裂均具有左旋走滑特征。由于2条断裂走向存在差异,在两者之间产生逆时针错转滑动,使得主震发震面走向处于2条断裂夹角中间方向;同时倾向也与实际断面存在差异,余震分布偏向主震东侧。综合分析认为,皂市断裂与长江埠断裂的构造活动共同引发本次应城地震序列。     

Cohesive strength and seismogenic stress pattern along the active basement faults of the Precordillera-Sierras Pampeanas ranges, western Argentina: An experimental analysis by means of numerical model

A two-dimensional finite element method （FEM） model that incorporates faults, elastic rock physical properties, topographical load due to gravity and far-field plate velocity boundary conditions was used to recognize the seismogenic stress state along the fold-and-thrust belt of the Precordillera-Sierras Pampeanas ranges of western Argentina. A plane strain model with nine experiments was presented here to examine the fault strength with two major rock phyical properties： cohesion and angle of internal friction. Mohr-Coulomb failure criterion with bulk rock properties were applied to analyse faults. The stress field at any point of the model was assumed to be comprised of gravitational and tectonic components. The analysis was focused to recognize the seismogenic shear strain concentrated in the internal-cristaline domain of the orogene shown by the modeling. Modeling results are presented in terms of four parameters, i. e., （i） distributions, orientations, and magnitudes of principal stresses （σ1 and σ3）, （ii） displacement vector1 （iii） strain distribution, and （iv） maximum shear stress （τmax） contour line within the model. The simulation results show that the compressive stress is distributed in and around the fault systems. The overall orientation of of σ1 is in horizontal directions, although reorientations do occur within some stress weaker parts, especially subsequent to the faults. A large-scale shear stress is accumulating along the active faults of Tapias-Villicum Fault （TVF）, Salinas-Berros Fault （SBF）, Ampacama-Niquizanga Fault （ANF） and Las Charas Fault （CF）, which could act as local stress and strain modulators to localize the earthquakesoccurrence.     

四川地区季节性水文负荷对地壳变形及活动断裂带应力应变的影响

利用四川地区GNSS观测数据研究该地区季节性负荷位移场及季节性负荷应力应变场,并结合降水数据分析该地区季节性水文负荷对地壳变形及活动断裂带附近应力应变的影响。结果表明,四川地区地表发生的季节性位移与降水之间存在很强的时空相关性;水文负荷周期性变化产生的负荷应力扰动对活动断裂带的应力积累模式具有一定的调节作用,进而影响活动断裂带的运动状态。     

用GPS资料分析陇县-宝鸡断裂带构造应力场特征

借助GPS数据作为边界条件,运用有限元对陇县-宝鸡断裂带及其邻区进行位移场与应力场数值模拟,分析该地区现今地壳活动与构造应力场的分布特征。结果表明：1）陇县-宝鸡断裂带与岐山-马昭断裂南端渭河盆地的张应力较弱;2）鄂尔多斯地块西南缘与陇县-宝鸡断裂带接壤的SE向条带的节点应力性质、方向与陇县-宝鸡断裂带一致,显示出平行于断裂带SE走向的张性活动特征;3）最大主应力表明,陇西地块及秦岭构造区具有较高强度的张性应力;4）第二主应力表明,陇县-宝鸡断裂带南端与秦岭构造区接壤地区南侧的SEE向压性应力显著。     

联合安徽CORS分析郯庐断裂带南段地壳形变与断层活动特征

使用GAMIT/GLOBK处理2013-01~2018-06期间37个AHCORS参考站观测文件,分别获取站点在ITRF2008和欧亚框架下的速度场。利用多尺度球面小波模拟出的速度场与实际速度场的误差在2 mm/a以内,说明此方法可有效反映该区域的地壳运动情况。采用多尺度球面小波法解算郯庐断裂带南段及周边地区的应变率并对其进行分析。结果表明,总体上看,郯庐断裂带南段以西除阜阳、徐州、枣庄等地,大部分地区呈面膨胀状态,以东地区大多表现为面压缩状态;应变方向变化异常的地区,均处于面膨胀与面压缩的交界地带;最大剪应变率沿郯庐断裂带南段两侧呈对称分布,西北和东南地区为高值区域,存在着较大的应变积累,有发生地震的可能,应予以关注;郯庐断裂带南段主要表现为右旋走滑,且北部存在着拉张,拉张分量向南逐渐递减,在最南部转变为压缩的状态。