断层分布及几何形态对川西及邻区应变分配的影响

川西及邻区分布着中国大陆数条重要的活动断裂带,这些断裂带上的滑动速率与地震活动有很大差异,如鲜水河断裂带的滑动速率在10mm/a以上,该断裂带上大地震频繁发生;而龙门山断裂带的滑动速率很小,虽然该断裂带上地震活动不频繁,但也发生了2008年5月12日汶川Ms8.0级大地震.利用弹黏塑性三维有限元模型,研究川西地区断裂带的几何形态及走向变化对断层滑动速率及区域应变分配影响.结果表明:鲜水河-小江断裂带的滑动速率随着断裂带几何分布及其走向呈现分段特征.结构简单,走向平直的分段滑动速率大;结构复杂,走向变化大的分段滑动速率低,区域应变主要集中在断裂带走向发生急剧变化的分段附近.鲜水河-小江断裂带中段的应变分配受到安宁河-则木河断裂带与大凉山断裂带相互作用的影响.龙门山断裂带的走向与青藏高原的挤出方向近乎垂直,断层活动以逆冲为主,滑动速率较低.     

鲜水河断裂带北西段不同破裂源强震震级（M≥67）及复发间隔研究

鲜水河断裂带是四川西部一条晚第四纪强烈左旋走滑活动的构造带，历史上发生多次强震. 它与西北侧的甘孜—玉树断裂带一起，构成青藏高原东部的侧向滑移构造系统中的川滇活动地块的北边界——羌塘地块的东北边界. 鲜水河断裂带北西段可以分成4个段落，每一段落均可作为一个独立的基本破裂单元而发生地震破裂，亦有可能发生不同尺度的多段联合瞧裂. 对鲜水河断裂带北西段不同尺度破裂的震级及复发间隔进行研究. 根据该地区的地质、地球物理、测量及地震等方面的资料，结合我国强震复发的特点，分析了拉分盆地内部的滑动速率分布，以确定各段落的等效长度和倾向宽度，从而建立适合我国大陆走滑断裂的面波震级与断裂发震面积的关系式；进而运用地震矩方法，考虑断层之间的相互作用，结合专家意见建立了该段的矩平衡断裂破裂模型；最后，给出了鲜水河断裂带北西段各破裂源特征化地震的复发间隔、震级大小和不确定性，以及他与中小地震的联合震级分布. 结果表明，鲜水河断裂带北西段较易发生单段破裂，复发间隔在100～150年左右.     

鲜水河断裂带北西段不同破裂源强震震级（M≥67）及复发间隔研究

鲜水河断裂带是四川西部一条晚第四纪强烈左旋走滑活动的构造带，历史上发生多次强震. 它与西北侧的甘孜—玉树断裂带一起，构成青藏高原东部的侧向滑移构造系统中的川滇活动地块的北边界——羌塘地块的东北边界. 鲜水河断裂带北西段可以分成4个段落，每一段落均可作为一个独立的基本破裂单元而发生地震破裂，亦有可能发生不同尺度的多段联合瞧裂. 对鲜水河断裂带北西段不同尺度破裂的震级及复发间隔进行研究. 根据该地区的地质、地球物理、测量及地震等方面的资料，结合我国强震复发的特点，分析了拉分盆地内部的滑动速率分布，以确定各段落的等效长度和倾向宽度，从而建立适合我国大陆走滑断裂的面波震级与断裂发震面积的关系式；进而运用地震矩方法，考虑断层之间的相互作用，结合专家意见建立了该段的矩平衡断裂破裂模型；最后，给出了鲜水河断裂带北西段各破裂源特征化地震的复发间隔、震级大小和不确定性，以及他与中小地震的联合震级分布. 结果表明，鲜水河断裂带北西段较易发生单段破裂，复发间隔在100～150年左右.     

鲜水河断裂带的近代位错及其与地震活动的关系(英文)

鲜水河断裂带在印度板块与欧亚板块顶撞作用的驱使下,表现了强烈的左旋走滑运动及频繁的强震活动,是我国西南地区重要的强震发动带。本文根据断层长期平均位错速率与地震滑动速率的对比,认为鲜水河断裂带第四纪以来的阶层错开是地震位错重复迭加的结果。在地震时断层水平位错分布研究的基础上,结合地震破裂在断裂带内的分布认为沿鲜水河断裂在乾宁南北两侧存在两个长度不大的地震破裂空区。它们可能以断层蠕动为特征,其存在对乾宁附近应变积累与释放起着不可忽视的制约与调节作用。最后,按Chinncry走滑断层地震水平位错分布的理论模型计算了鲜水河断裂带近250年的地震位错分布,结合弹性回跳理论的基本原理估计了鲜水河断裂带的强震趋势。认为未来强震将迁往乾宁,康定一带。     

鲜水河断裂带的应力积累与释放

本文根据历史地震(Ms6.0)的资料,研究了鲜水河断裂带的地震活动性,并利用断层的位错模式进一步研究该断裂带的应力积累和释放过程.结果表明,该断裂带的强震活动大致以道孚为界,形成北西和南东两个活动地段,呈现南北交替活动的特征.地震能量的这种交替释放似具有准周期性质,Ms7.0级地震的平均复发周期为27.6年.给出该断裂带在三个不同时间段(1700-1811,1816-1967,1816-1982)强震断层作用引起的应力释放图象,讨论了前两个时间段地震应力场对其后发生的第一个大地震的重要影响.计算了1893年以来在断裂带南东段(相对闭锁段)的应力积累,示出相应的最大剪应力和流体静应力等值线图.最后,根据应力积累、附加应力变化、地震活动规律和应变释放曲线特征,估计了鲜水河断裂带的地震趋势.认为在本世纪末,在断裂带南东段的(1)康定-磨西段或(2)道孚-乾宁段或(3)乾宁-康定段将可能发生 Ms=7.40.3地震.      

鲜水河断裂带乾宁-康定段的滑动速率与强震复发间隔

鲜水河断裂带乾宁——康定段的几何结构比较复杂，由雅拉河、色拉哈——康定、折多塘和磨西4条次级断裂组成，历史上曾发生过1725，1786和1955年3次7级以上强震．本文在断错地貌和年代学（14C 和TL）研究结果的基础上，确定的鲜水河断裂带乾宁——康定段各分支断裂晚第四纪以来的平均水平滑动速率分别为:雅拉河断裂:（2.00.2）mm/a；色拉哈——康定断裂:（5.50.6）mm/a；折多塘断裂:（3.60.3）mm/a；磨西断裂:（9.90.6）mm/a． 历史地震地表破裂、同震位错和古地震资料研究结果表明，雅拉河断裂具有上千年的强震复发间隔，色拉哈——康定和折多塘断裂强震复发的平均间隔在230～350ａ，未来百年均不存在强震复发的可能性；磨西断裂强震复发间隔在300ａ左右，上一次的1786年7级地震距今已达213ａ，未来百年正处于新一轮的强震复发背景之中．      

芦山M_S7.0地震后鲜水河断裂带南东段活动特征

在大地震沿鲜水河断裂带向ES迁移和鲜水河断裂带SE段较长时间未发生强震的背景下,本文收集了2013年芦山MS7.0地震前后(2010—2014年)鲜水河断裂带SE段3个跨断层短基线测点数据,分析了芦山地震前后该段近场断裂活动。研究结果表明:1)芦山地震前后,鲜水河断裂带在SE段断层的走滑方式存在左旋和右旋相互交替现象。2)芦山地震后该段近场滑动速率小于1mm/a,与震前较长时间的测量结果相比无明显变化,说明SE段已经进入震间锁闭阶段,应变持续积累,芦山地震并未对该区域断裂活动产生明显影响。根据断层运动随时间变化的模型,认为鲜水河断裂带SE段距离该段上次大地震时间长于EW段距离上次大地震的时间是2段滑动速率不同的原因之一。     

利用Virtual Quake地震模拟器研究鲜水河断裂带地震活动性与地震复发周期

2022年9月5日四川泸定6.8级地震发生在鲜水河断裂带磨西断裂上。本文依据鲜水河断裂带的断层几何形态、断层面物理力学参数、断层滑移速率等基础资料,构建断裂带三维模型,基于Virtual Quake地震模拟器开展鲜水河断裂带准静态数值模拟。对七条分支断裂独立模拟的结果显示模拟结果与历史地震的最大震级和复发周期具有较好的一致性。结果表明模型长度影响震级大小,滑移速率影响地震复发周期。断层面几何弯曲展布使得断层面应力分布不均匀,在弯曲处出现应力积累的现象,易触发地震,并出现了地震分段破裂现象,降低了几何弯曲断层的地震频次,为强震的孕育创造了条件。联合模拟的10000年时间内,鲜水河断裂带共发生了33次M≥7.0地震,最大震级为M7.6,地震活动性呈现一定的活跃期与平静期。断层系统地震间的相互应力作用和复杂的断层几何结构影响着地震迁移的复杂性。道孚断裂上相距40年发生两次M≥7.0地震,乾宁断裂北端相距5.8年发生M≥7.0双震,此类现象与历史地震有一定的相似性。     

川滇地区强震序列库仑破裂应力加卸载效应的数值模似

通过建立较精细的川滇地区三维有限元模型,数值模拟了川滇地区主要活动断裂的强震活动对于其他活动断裂潜在强震孕育进程的库仑破裂应力加卸载效应.模拟结果显示在川滇地区主要活动断裂带的几何学展布形态和运动学性质的构造背景之上,川滇地区强震活动相互影响的主要特征是活动断裂面库仑破裂应力变化大多处于增大状态.其中,金沙江断裂带、小江断裂带、楚雄—建水断裂带、鲜水河断裂带和安宁河断裂带上的强震所产生的加载作用比较强,而丽江—小金河断裂带和腾冲—澜沧断裂带则较弱.1981～2000年川滇地区M≥6.5地震序列的模拟结果显示,后续地震全部位于已发生地震所引起的库仑破裂应力增大区之内.数值模拟结果显示,在川滇地区,一个强震发生之后,发震断层本身强烈卸载的同时,库仑破裂应力的加载效应在其他主要活动断裂带潜在强震孕育进程中占据了主导地位,强震活动之间相互作用的主要效应是应力加载,已发生的强震加速了下一个强震的孕育进程,进而导致一系列地震的发生,直至整个区域所积累的应变能处于较低水平之后,区域地震活动进入一个新的平静期.     

川滇地区强震序列库仑破裂应力加卸载效应的数值模拟

通过建立较精细的川滇地区三维有限元模型,数值模拟了川滇地区主要活动断裂的强震活动对于其他活动断裂潜在强震孕育进程的库仑破裂应力加卸载效应.模拟结果显示在川滇地区主要活动断裂带的几何学展布形态和运动学性质的构造背景之上,川滇地区强震活动相互影响的主要特征是活动断裂面库仑破裂应力变化大多处于增大状态.其中,金沙江断裂带、小江断裂带、楚雄—建水断裂带、鲜水河断裂带和安宁河断裂带上的强震所产生的加载作用比较强,而丽江—小金河断裂带和腾冲—澜沧断裂带则较弱.1981~2000年川滇地区M≥6.5地震序列的模拟结果显示,后续地震全部位于已发生地震所引起的库仑破裂应力增大区之内.数值模拟结果显示,在川滇地区,一个强震发生之后,发震断层本身强烈卸载的同时,库仑破裂应力的加载效应在其他主要活动断裂带潜在强震孕育进程中占据了主导地位,强震活动之间相互作用的主要效应是应力加载,已发生的强震加速了下一个强震的孕育进程,进而导致一系列地震的发生,直至整个区域所积累的应变能处于较低水平之后,区域地震活动进入一个新的平静期.     

鲜水河断裂带库仑应力演化与强震间关系

以鲜水河断裂带为研究区,首先验证了该断裂带上1893年以来M6.7以上地震的相互触发作用,然后采用更符合实际的分层黏弹介质模型研究强震震后黏滞松弛引起的库仑应力变化对后续地震的影响,并基于负位错理论计算鲜水河断裂带10个断层段的震间长期构造加载作用引起的断层上的应力积累.在此基础上,讨论同震、震后、震间效应引起的累积库仑应力变化与区域强震活动的关系,给出断层上库仑应力随时间的演化.结果表明,鲜水河断裂带上1893年以来发生的7次强震均在其前面一系列强震及构造应力加载的驱使下发生,同震、震后、震间三方面效应均引起了鲜水河断裂带不可忽略的库仑应力变化.对断层上的库仑应力状态的研究,可进一步为揭示地震的发生规律、找寻危险断层段提供线索.     

2011年炉霍M_S5.3地震前后地震活动及前兆异常分析

利用四川地震台站监测资料,分析了2011年4月10日炉霍MS5.3地震前后鲜水河断裂带地震活动特征和前兆异常情况,讨论了炉霍MS5.3地震后鲜水河断裂带未来地震趋势。结果表明,2011年4月10日炉霍MS5.3地震发生在1976年2月6日炉霍7.6级地震破裂区,震后余震活动微弱;震前鲜水河断裂带及其附近的流体和形变等出现了一些短期前兆异常;鲜水河断裂带中南段存在发生个别强震的长期背景,但是4月10日发生的炉霍MS5.3地震难以简单地作为鲜水河断裂带强震短期紧迫性和危险程度的直接证据。     

鲜水河断裂带水平断错地貌特征与强震复发间隔估算

本文以野外地貌填图资料为基础,结合鲜水河断裂带的历史地震资料(1725—1983),探讨了该带自晚第四纪以来的水平错动速率及其与地震活动的关系。结果表明,由地貌资料反映的断层长期滑动速率最大值的平均值,基本上与由历史地震资料所得结果相一致;断裂带的中、弱震位错与断层蠕变量相当。用文献[10]的方法估算的该带强震复发间隔与历史地震记载(1725—1983)的平均复发间隔相近。     

断层的大地震复发概率研究

本文以布朗过程时间物理模型为基础, 以地震孕育过程为研究主线, 计算了中国大陆地区主要活动断层在不同预测时段内的强震复发概率, 进而对断层的地震危险性进行了研究。 结果表明: 鲜水河断裂带、 阿尔金断裂带、 东昆仑断裂带、 小江断裂带这4条断层的强震复发概率值显著高于其他断裂带, 反映了这些断层所处地区的应力积累水平高于其他地区, 应属于未来可能复发强震的危险地带。     

断层的大地震复发概率研究

本文以布朗过程时间物理模型为基础,以地震孕育过程为研究主线,计算了我国大陆地区主要活动断层在不同预测时段内的强震复发概率,进而对断层的地震危险性进行了研究。结果表明：鲜水河断裂带、阿尔金断裂带、东昆仑断裂带、小江断裂带这4条断层的强震复发概率值显著高于其他断裂带,反映了这些断层所处地区的应力积累水平高于其他地区,应属于未来可能复发强震的危险地带。     

鄂尔多斯地块北缘主要活动断裂晚第四纪强震复发特征

对鄂尔多斯活动地块北边界主要活动断裂的古地震研究、强震复发特征及异常分析,得到了晚第四纪的62次古地震,其中全新世期间33次.段落、断裂和断裂带3个层次的古地震复发特征有所差别,独立段落的强震序列多数遵循长短间隔复发的特征,而断裂和断裂带的随机或丛集特征更明显。“移动窗口测试”结果表明,色尔腾山山前断裂和乌拉山南缘断裂,随机偶合产生“异常接近/异常长间隔”的概率分别为64.4％和70％,各断裂的段落之间相互作用不明显;而整个断裂带,其概率为26.8％,断裂之间的相互作用明显。这种复发特征可能意味着地块整体运动对强震复发的影响。另外,色尔腾山山前断裂的乌句蒙口-东风村段和大青山山前断裂的土左旗-乌素图、呼和浩特段等3个段落离逝时间已超过平均重复间隔时间,是未来强震最可能发生的地点。     

断裂分段之间不同相互作用对断裂运动的影响

采用速度和状态摩擦本构控制的一维弹簧滑块模型研究断裂分段间相互作用对运动特征的影响,为研究东昆仑活动断裂带库赛湖段和西大滩段2个断裂分段之间的相互影响,采用由弹簧相连的2个滑块模拟断裂分段,通过弹簧滑块系统的动力学分析,将断裂运动性质的描述归结为一组微分方程,数值求解该微分方程组,最终得到断裂运动性质的参数,从而达到确定断裂未来强震复发周期的目的。通过位错模型计算、借鉴前人研究成果以及古地震资料确定模型相关参数。研究断裂分段在不同相互作用下的强震复发周期,模拟表明断裂间不同相互作用对地震复发周期和地震时断裂错动位移的大小没有规律性的影响;只是对地震发生时断裂错动的速度有明显的影响,作用强时,地震发生时断裂错动速度大;反之,地震发生时断裂错动速度小。     

1970年以来鲜水河断裂带地震活动特征与2014年康定M_S6.3地震

本文基于1970年以来的地震目录及四川地区4.0级以上地震的震源机制解资料,分析鲜水河断裂带分段(炉霍段、道符段、康定段、石棉段)的地震活动特征及研究区现代构造应力场,结合深部速度结构,探讨鲜水河断裂带上地震活动频度与龙门山断裂带地震活动的关系及康定地段6.3级地震的孕震环境。结果发现:(1)鲜水河断裂带北段和南段地震活动性存在差异,炉霍段和道孚段的地震活动频度1981年前要高于2000年后,康定段和石棉段的地震活动频度2000年以后高于1981年前;(2)分析地壳P波速度结构发现康定震区西侧川滇块体表现出低速异常,东侧表现出高速异常;(3)对构造应力场的分析结果表明龙门山断裂带主要以NW-SE向挤压为主,鲜水河断裂带构造应力场以NWW-SEE向为主。综合鲜水河断裂带应力场特征、深部速度结构、断层间的相互作用等信息推断,康定M6.3地震的发生与该地区应力积累及深部孕震环境相关,同时由于龙门山断裂带地震活动性影响,导致鲜水河断裂带康定段的能量释放。     

安宁河-则木河-小江断裂带应力状态分段特征的数值模拟研究

以川滇地区地壳运动GPS观测、地壳上地幔结构模型、地震精确定位、构造应力场、断层滑动速率和岩石圈流变特性等观测和研究结果为约束,采用多组不同尺寸的摩擦接触单元表示断裂带,建立包含安宁河-则木河-小江断裂带的三维有限元模型,并考虑了1327年以来断裂带上强烈地震活动对研究区域构造应力状态的影响,对断裂带上强震活动的主要控制因素,未来可能的强震危险区分布和构造应力状态的关系进行模拟实验研究.研究结果表明,青藏高原重力位能的影响、相邻块体相互作用是该断裂带系统构造应力分布特征的主要动力学控制因.模拟给出的断裂带应力分布与断裂带上现今b值图像等地震活动参数有一定的对应关系;但同时也发现断裂带上部分异常低b值区落在模拟实验中历史强震活动产生的应力低值区,这种矛盾的对应关系可能受历史强震释放应变能等多方面因素所影响.     

1900年以来巴颜喀拉块体应力演化与周缘强震关系的数值模拟研究

以巴颜喀拉块体为研究对象,考虑区域地质构造差异,主要活动断裂带,活动块体和边界断裂带的划分结果,引入深部三维速度结构,建立能反映地表起伏和岩石圈分层结构的青藏高原地区三维黏弹性有限元模型.以地壳水平运动速率观测值和最大主压应力方向测量值为约束条件重建研究区现今构造背景应力场.在此基础上模拟了自1900年以来巴颜喀拉块体周缘的7级以上强震序列,从库仑破裂应力角度研究了应力演化与强震的关系、强震之间的相互作用关系以及长期构造加载对强震的影响.研究结果表明,巴颜喀拉块体周缘强震的发生可能与震源区总应力的增加有关.2008年汶川地震导致龙门山断裂带南段应力增加,表明汶川地震对2013年芦山地震有促进作用.鲜水河断裂带上的7级以上强震序列对发生在邻近龙门山断裂带上的2008年汶川地震和2013年芦山地震有延迟作用.