鲜水河断裂带地震活动及其现代构造应力场的有限单元分析

本文在地震地质调查的基础上,对鲜水河断裂带上朱倭、炉霍和道李三个M>6.5级地震的序列,结合全区4.0级以上地震分布和应力场调整关系,用平面应变问题的有限单元方法,采用降低震源区断层摩擦系数、保留断层错距(考虑地震之间相互影响又作了一些改正)等方法进行了计算。文中考虑了两种应力和位移边界条件,这些条件分别反映印度板块、太平洋板块和菲律宾海板块对本区的作用。并从大地震沿带迁移与应力场调整关系中对未来地震的蕴党以及三要素进行了讨论。实验认为: 1.鲜水河断裂带应力场调整与大地震沿带迁移活动,主要是断裂带以东区域在东部板块的推动下,向北西西方向运动与印度板块强制性限制下二者联合作用的结果。 2。三个大地震后应力场调整表明,该带未来强震危险区向南东段转移,有可能在韩宁一康定一带,以乾宁危险性较大。     

腾冲火山区及周围地区震源机制与构造应力场分布特征

对腾冲火山区及周围地区强震震源深度和震源机制空间分布及区域现代构造应力场特征进行了研究。由我国西南地区直到缅甸中深源地震带的区域构造应力场空间分布格局,充分显示出我国西南地区在现代构造运动过程中,受到以印度板块对亚欧板块碰撞挤压作用为主要动力源,在东部同时受到太平洋板块和菲律宾海板块远距离作用影响的总体特征。腾冲火山区主要受到印度板块在缅甸中深源地震带产生的侧面挤压剪切的直接作用。腾冲火山区所属的腾冲龙陵地震带是西南地区区域构造应力场分区的一条重要边界。腾冲火山区主要受到北东———北东东向的区域压应力场作用,同时也可能受到东侧毗邻应力场分区南南东———南东向压应力场的影响。     

腾冲火山区及周围地震源机制与构造应力场分布特征

对腾冲火山区及周围地区强震震源深度和震源机制空间分布及区域现代构造应力场特征进行了研究。由我国西南地区直到缅甸中深源地震带的区域构造应力场空间分布格局,充分显示出我国西南地区在现代构造运动过程中,受到以印度板夫对亚欧板块碰撞挤压作用为主要动力源,在东部同时受到太平洋板块和菲律宾海板块远距离作用影响的总体特征。腾冲火山区主要受到印度板块在缅甸中深源地震带产生的侧面挤压剪切的直接作用。腾冲火山区所属的     

印度—澳大利亚板块边界带强震活动与中国大陆西部强震活动的相关性研究

2001年以来全球8级地震呈现新的活跃态势, 7.5级以上强震在空间上呈优势分布, 强震相对集中在西太平洋地震带和欧亚地震带, 印度—澳大利亚板块的汇聚边界带上尤为突出。 2009年全球发生20次7级以上强震, 其中有15次发生在印度—澳大利亚板块, 近期仍具有延续全球强震活动优势空间分布。 本文在以往关于印度—澳大利亚板块运动方式以及相关地震活动研究基础上, 将印度—澳大利亚板块分为印度亚板块和澳大利亚板块, 依据强震应变释放资料分析中国大陆西部、 印度板块边界和澳大利亚板块边界之间强震活动可能的相关性。 结果表明, 中国大陆西部地区与印度板块边界的强震活动有较好的相关性, 印度板块边界与澳大利亚板块边界活动也有一定的相关性。 1914—1993年时段的中国大陆西部地区5个完整强震释放时段与印度板块地震活动表现出很强的相关性, 且中国大陆西部地区强震活动相对印度板块边界地区滞后0~5年, 这对于中国大陆地区强震趋势跟踪具有一定的参考意义。     

天山地震带及乌恰交汇区强震活动特征

根据1880～1990年天山和乌恰地区M_s≥5.5级地震资料,分析讨论了研究区内各带强震活动的韵律特征和相关性、强震活动的整体迁移规律及环境因子与强震之间可能存在的某些内在联系。用信息熵和马尔柯夫方法对各地震带资料进行了统计计算。认为:在大区域构造应力场作用下,由于力源和构造环境的差异,造成区内应力场分布不均匀,应力在一定范围内变化、调整和传递,形成了各带地震活动在时间和空间分布上的差异。据此对整个天山地震带和乌恰区近期强震活动趋势作了判断。     

泉州—汕头地震带与菲律宾板块

新生代以来,我国区域构造应力场的形成和发展,决定于印度板块和太平洋板块的共同作用。在东南沿海地区则以菲律宾板块的作用为主。我国著名的强震区—台湾地震带和华南的强震带—泉州—汕头地震带(简称泉汕带),     

我国近海地震活动特征及其与地球物理场的关系

对我国近海海域有历史记载以来的地震的震级、震中参数进行了整理分析,并分析了各海域地震活动的时、空分布规律,根据历史地震资料,确定海域受历史地震影响的最大影响烈度,然后初步分析了地震活动与现代构造应力场、地球物理场的关系.研究发现:(1)近海海域历史地震资料的精度较低,中强地震存在明显的遗漏.(2)渤海、台湾海峡、南海北部地震活动性较强,黄海次之,东海最弱.(3)近海海域的震害主要来自海域地震和近岸陆地强震的影响,影响强弱依次为:渤海、黄海、东南沿海、东海.(4)现代构造应力场以水平向构造应力场作用下的走滑运动为主,最大主应力方向受印度板决和太平洋板块、菲律宾海板块的俯冲挤压方向影响.(5)海域地球物理场,特别是布格重力异常、地壳厚度分布与强震构造带的空间分布关系的相关性较好.本文的研究结果可为我国海域及滨海重要工程的抗震设防、海域地震危险性区划提供一定的基础.     

巴颜喀拉块体东南缘应力演化及鲁甸地震自发破裂模拟研究

巴颜喀拉块体活动导致的昆仑—汶川地震系列,是目前中国大陆唯一一组7级以上地震序列,未来几年该块体仍是发生7级地震的主体地区。巴颜喀拉块体东缘从走滑运动向逆冲运动转换的构造动力学性质使得活动块体两个相邻边界带存在大地震序列的关联性。研究表明近期逐渐加速的块体东边界强震序列是北边界强震活动的响应,巴颜喀拉块体南边界的鲜水河断裂带同样以左旋走滑的方式向东边界挤压,但巴颜喀拉块体东南缘地震呈现以下两个特点,一是强震大都发生在巴颜喀拉块体东边界断裂带,东边界强震序列呈现加速状态;二是南边界鲜水河断裂带在1973年炉霍7.6级地震后,已有40多年没有发生7级以上地震,鲜有6.5级以上强震,在此次地震序列中表现出一种大震缺失的状态。因此,巴颜喀拉块体东南缘主要断裂带的地震危险性值得关注和研究。同震库仑破裂应力及震后粘弹性松弛在解释余震序列分布,分析强震序列相互作用关系及未来地震危险性分析等方面发挥了重要的作用。比如汶川地震之后,一些研究者利用弹性位错模型计算了汶川地震的同震库仑破裂应力变化,并对龙门山区域未来的地震危险性进行了估计。一些研究者分别计算了汶川地震和芦山地震后周边断层的同震库仑应力变化,以及汶川地震和芦山地震引起的同震和震后粘弹性松弛应力场变化,得到了汶川地震可能有效地促进了芦山地震的发生的结论。在应力演化过程中,震间构造应力加载对强震危险性的作用也非常重要,目前比较流行的计算这部分应力积累的做法是采用"负位错"的理论进行计算,这一方法虽然简洁,但假设了断层是完全闭锁的,可能会造成一定误差。本文拟以巴颜喀拉块体区域构造活动作为三维有限元模型的边界约束,综合研究区域介质速度、密度结构最新反演结果计算介质的弹性材料参数,从初始应力场出发模拟在构造应力和重力作用下的现今背景应力场,计算强震序列引起的区域内断裂带震前、震间、震后的应力演化,获得更为准确可靠的应力场结果。利用速率-状态关系计算库仑应力变化对研究区域背景地震发生率的影响,利用泊松概率过程计算研究区域在汶川地震和芦山地震震后未来10年6级以上强震的发震概率及研究区域主要断裂带的6级以上强震发震概率。除以上述准动力学的方法研究巴颜喀拉块体东南缘应力演化及地震危险性,本文还以鲁甸地震为例,研究鲁甸地震从成核区开始破裂,然后扩展直至终止的自发破裂动力学过程,探索影响地震自发破裂位错的主要因素。研究内容:(1)建立巴颜喀拉块体东南缘三维粘弹性有限元模型。(2)模拟巴颜喀拉块体东南缘主要断裂带上1900年以来7级以上强震序列的应力演化过程,并对强震序列对芦山地震的触发作用进行了研究,对比库仑应力场及等效应力场演化结果与背景地震活动的关系。(3)应用速率-状态关系研究库仑破裂应力对汶川地震、芦山地震震后研究区域的地震发生率的影响,应用泊松过程给出研究区域主要断层未来的强震发生概率。(4)应用可以描述断层摩擦机制的FAULTS有限元软件对芦山地震断层错动方式,初始破裂点进行了模拟,研究了汶川地震后,断层强度的变化对芦山地震的影响。(5)应用曲线有限差分方法建立鲁甸地震非平面断层自发破裂模型,模拟鲁甸地震在包谷垴—小河断裂上的自发破裂过程,分析影响鲁甸地震自发破裂过程的主要因素。本文的创新点:(1)以三维速度、密度反演结果建立能反映更真实地下介质的三维粘弹性有限元模型;(2)从初始应力场出发,进行数十万年的应力场演化模拟直至获得与现今构造应力场更为吻合的背景应力场用于地震序列模拟;(3)采用泊松概率模型计算地震发生概率时直接基于三维粘弹性有限元模型得到的库仑应力结果,充分考虑了同震、震间和震后效应的影响。同时,在考虑背景地震发生率时采用了更全面完整的地震目录,这可能使得对未来地震危险性的估计更准;(4)对鲁甸地震自发破裂过程进行了动力学模拟,将震间应力积累过程与同震地震破裂过程的模拟结合起来。     

印度板块北边界地震活动和中国大陆地震

本文研究了印度板块北边界地震活动与我国大陆地震活动的关系，给出了两者在时间起伏上的一致性，以及印度板块北边界兴都库会和缅甸两端点附近中深地震对中国大际强震活动所具有的前兆性和相关性。这些特点，对于中国大陆强震活动的预测，尤其是地震大形势预测是十分有意义的。文中还应用了中国大陆强震孕育发生的计算机模型的研究结果，讨论了强震活动的时空分布特征，对于理解中国大陆作为一个孕震系统在周围地质构造块体动力作用     

应力演变方法及其在华北地区河北省的应用

本文研究了库仑应力变化与自1484年以来中国河北省内发生的强震的关系。华北板块在过去的一个世纪里有许多历史地震和一些破坏性的地震发生,其中包括1976年的唐山大地震(M = 7.8)。我们的研究包含了河北省及其邻近区域的最活跃的地震断裂带和频繁遭受过强烈地震的区域。华北板块,包括鄂尔多斯高原和华北平原,是中国太古宙克拉通的一部分,而且是世界上地震最活跃的地区之一。这些地震活动主要发生在东西向的走滑断裂带上。研究区域内的断裂活动导致了复杂的应力场。通过计算库仑破裂函数(ACFF)的变化来得出这个地区的地震灾害评估,这库仑破裂函数的变化是由强震(MS≥6.5)产生的同震滑动和主要区域性大断裂的连续构造载荷产生的应力引起的。在应力演化模型计算的每一步都对下一次可能触发的强震进行了估计,模型最终提出了易于发生即将到来的强烈活动断层段的理由。从而提供了未来地震危险性评价研究依据。在本文中,以张家口断裂,夏垫断裂,廊坊断裂的结果为例,说明通过计算得出的ACFF结果,对未来地震危险性提供依据是可行的。     

华北地壳应力场的基本特征

地壳应力场的研究是地震学中的一个基本课题。本文根据对四个方面资料的分析得到了华北地区（φ30°-41°N,λ105°-124°E）地壳应力场的基本特征。这些资料是:1.地震机制,包括1937年至1979年地震的断层面解和最近十多年中的小地震综合断层面解;2.地震时的地面裂缝;3.公元143年至1976年41次M≥6地震的等震线的长轴方位;4.某些大地震地区的大地测量结果。这是一个一致性相当好的应力场,其最大压应力轴为北东东向,最小压应力轴为北北西向,并且都近于水平向。 从一些大地震的观测事实来看,具有这种一致性应力场的范围要比华北地区大,在远离华北的地方,仍表现出同华北以内相似的地壳应力场。这个事实表明,上述地壳应力场的来源,不限于华北地壳内部,而同更大规模的构造运动有关。欧亚板块、印度洋板块同太平洋板块三者之间的相互作用,以及华北所处远离板块边缘的特殊位置,可能是造成该应力场特征的主要原因。     

四川及其邻区现代构造应力场和现代构造运动特征

本文主要根据1933——1978年间76次四川地震(M5)的 P 波初动解结果, 讨论了四川现代构造应力场的分区特征及其与邻区现代构造应力场和板块构造的关系, 并结合野外地质调查和地震宏观考察的资料讨论了四川主要断裂带现代构造运动的性质.最后指出, 若用藏(西藏)——青(青海)——川(四川)块体向南东东转南东-南南东方向运动可以相当满意地解释四川乃至我国西部地区现代构造应力场和现代构造运动的主要特征.      

关于河北省地震危险性的探讨

在太平洋板块向西对欧亚板块俯冲以及印度板块向北推挤的共同作用下,河北省及其邻近地区的主压应力轴是北东东-南西西向。在这样的应力场作用下,河北省的主要构造运动特别是新构造运动形态是以太行山前断裂带为界,其两侧有大面积的继承性的升降差异运动,在升降运动中同时还有右旋的水平分量。与此相应,十六世纪以来,河北省的地震活动在时空分布上有以太行山前断裂带为“中脊”呈南北向迁移的特征。在进一步探讨了1679年三河、平谷8级地震与1830年磁县7.5级地震的前震活动特征之后,提出1980年前后河北省北部有发生7级以上地震的可能。     

强震孕育与发生的实验研究

应用激光全息光弹性实验研究将我国７个强震的孕育构造划分为枢纽型、交汇型和阶区型３类，并定量分析了它们在现代构造应力场作用下的形变场及主应力、剪应力的分布特征。研究结果提出了这３种孕震构造的动力学过程、地震重复发生的力学机制以及影响地震震级的构造因素     

中国大陆西部及周边地区地震活动特征的研究

探讨了中国周缘板块的联合作用对中国大陆地震的控制和影响，进一步研究了中国大陆西部及周边地区的地震活动特征。结果发现，该区域的地震活动除了有高潮和低潮的轮回特征外，还有相互消长的关系，并且地震相互消长有一个特定的比例。这一特点，对于中国大陆强震活动主体区的预测，尤其是对地震高潮期的结束时间提供了一个判据。     

强震前地震活动图象与震源机制类型的相关性分析

在对1966年以来63次强震前中等地震活动图象全时空扫描的基础上,讨论了大陆不同构造区域、不同震源机制强震前中等地震活动图象异常演化特征及其主要活动图象与震源机制节面的相关性. 研究表明:强震前中等地震活动图象显现出应力集中和减弱两个阶段性特征,第一阶段（中期阶段）的活动图象以条带、空区和集中活跃为主;第二阶段（中短期）以持续平静为主. 走滑和正断层机制震前显示出较好的特征图象;逆冲断层震前的活动图象与其它两种机制的图象不同,没有明显的特征图象,两个阶段都有平静现象出现. 强震前中等地震条带走向与震源机制的两个节面走向一致性较好,但空区的一致性较差.      

中国大陆及其周边地区应力场特征

本文收集了1976—2018年发生在中国大陆及其周边地区(15°~55°N, 65°~125°E)的4303个地震震源机制解, 分析了该区震源机制解和P、 T轴空间分布特征, 并使用这些震源机制解, 反演得到了中国大陆及周边地区二维构造应力场分布。 应力场反演结果表明, 云南大部、 青藏高原大部以及华北华南大部以走滑型应力性质为主, 印度洋板块与欧亚板块的强烈碰撞控制着中国西部地区, 大量的逆断型地震集中分布在青藏高原周缘和西域活动地块的天山地区。 青藏高原内部也存在正断型地震, 且应力场方向在26°N发生了很大的变化。 位于青藏高原东构造线以南的滇缅活动块体, 最大主压应力σ₁方向在大致100°E发生突变, 由以西的NNE方向偏转到NNW方向。 中国东部的东北块体到华北块体再到华南块体, 最大主压应力方向有一个从NE向逐渐转变成EW向再变化到NW向的旋转趋势。 应力场总体结果表明, 中国东部应力场主要受到太平洋板块和菲律宾板块对欧亚大陆俯冲的作用, 中国西部主要受印度板块向北碰撞欧亚大陆的影响, 块体内部相互作用、 块体与断裂带相互作用也对应力场变化产生影响。     

青藏高原及其邻近地区的地球物理场特征与大陆板块构造

本文搜集了现在已知的关于青藏高原地区的各种地球物理场特征,即:该区的地壳与上地幔构造,地磁场要素的分布,航空磁测的结果,古地磁极移轨迹,重力异常与均衡补偿,地热活动与温泉分布,地震活动以及深地震探测等研究结果,来探讨它与大陆板块构造的关系。 研究的初步结果表明,印度洋板块与欧亚板块交接地带的北界为雅鲁藏布江,南界为恒河平原的北缘。喜马拉雅地带为这两大板块碰撞与挤压的过渡带,其宽度约300公里左右。这一地带的大、小地震绝大部分是浅源地震,只在弧形山系和东西弧顶及其转折部位有中源地震。在这一过渡带内水热活动剧烈,重力也不均衡。 雅鲁藏布江以北到当雄一带,地壳厚度为70-73公里,喜马拉雅地区则为68-45公里左右,并向南翘起。地壳由多层介质组成,在下地壳中存在着低速层。断层面解表现为向南逆冲,主压应力轴基本上为南北向和北东向,且与震源深度相关。现在构造活动与地震活动似均逐渐向南移到主边界大断层一带。 在雅鲁藏布江以北,小震震源深度向南递加,而在恒河平原以北,则向北递加。此外,在上述两个地区均有零星的中源地震发生。因此,喜马拉雅地带的南北两侧有相向“俯冲”之势。在兴都库什地区,中源地震震源面北倾;在帕米尔地带,中源地震震源面南倾。因此,震源面构成了“V”字     

中国及邻区现代构造应力场的数值模拟

我国及邻区的现代构造应力场作为一平面应力问题用有限单元法进行了计算。将本区地壳看成是一不均匀的弹性板,根据各地区杨氏模量E、泊松比v和地壳厚度T的不同,组成12种材料区。全区被分成288个三角形单元。考虑了五种应力和位移边界条件,这些边界条件分别反映了印度洋板块、太平洋板块及菲律宾海板块对我国及邻区施加应力的相对大小。将计算得到的最大剪应力值与强震分布进行对比,将最大主压应力方向与震源机制解的最大主压应力方向进行对比,选择一种和实际符合得最好的边界条件作为可取的模式。结果表明:来自印度洋板块的作用力最大,大约是来自太平洋板块和菲律宾海板块作用力的两倍。     

印度尼西亚巨震对华东地震形势的影响

根据印度板块和缅甸次板块运动GPS观测资料, 分析了印度尼西亚巨震的发震构造背景, 震后印、 缅板块的正应力减小, 剪应力相对增大, 剪应力是对华东地震形势产生影响的主要动力源。 简单统计印缅板块地震后3年内华东地区发生中强震的对应组数为21组, 利用概率增益公式得出印、 缅板块地震和华东地区中强震的对应关系是有物理基础的对应, 而不是随机的对应。 通过β分布函数预测华东地区未来3年发生5级以上地震的概率为0.67, 风险经验概率为0.65。