2008年汶川地震造成的应力变化和四川盆地地震危险性增加

2008年5月12日,灾难性的汶川7．9级大地震袭击了青藏高原东缘,造成四川盆地西部多个大城市房屋倒塌和大量人员伤亡。如此大的地震之后,地壳应力的重新调整通常会导致破坏性地震发生（Stein et al,1997;Stein,1999;McCloskey et al,2005;Parsons et al,2000;Parsons,2002）。5月12日地震的主震造成龙门山和四川盆地连接处最大位错量达9m,说明复杂的走滑和逆冲运动（Jiand Hayes,2008）为该地区的特征（Burchfiel et al,1995;Densmore et al,2007）。四川盆地及其周边也有其他活跃的走滑和逆冲断层相互交错。本文利用地震断层模型计算了由2008年5月12日汶川地震引起的同震应力变化,结果显示很多地区应力显著增加。快速给出这种应力变化图像有助于确定未来可能发生强余震的断层段。     

旋转地震学的近期进展

引言 旋转地震学是一个新兴研究领域,涉及到由地震、爆破、周围振动引起的旋转运动的所有方面。最近的两篇专题论文（Teisseyre et al,2006;Teisseyre et al,2008）和美国地震学会会刊（BSSA）《旋转地震学与工程应用》专辑（Lee,Celebi et al,2009）都属开山之篇。     

青藏高原东北部及邻区快速走滑断层作用的散逸

青藏高原东北部的构造模式、全球定位系统(GPS)速度和第四纪断层的滑动速率表明,自昆仑断裂到东北方向海原断裂的200km宽的横跨带内发生了左旋滑动,地壳有小的缩短与旋转。相关的形变也至少持续了数百千米,海原断裂的北部进入到一个扩散的张性(?)剪切或旋转区,该区之下有平均厚度的地壳。沿昆仑断裂中部的快速、局部滑动转换为下地壳软弱区域横跨500km的分散形变。穿过该区平行于断层的GPS速度分布暗示断层滑动向断层的东端变小,向青藏高原的北部而非以前所提出的东部逐渐散逸。     

台湾地区地壳形变的弹性块体位错模型

在经典的非震形变位错模型中,地壳形变被认为是活动块体刚性运动和上部断层锁定影响的叠加,本文对此模型进行了改进: (1) 用活动块体整体运动和内部线性应变、旋转的贡献代替活动块体刚性运动的贡献;(2) 用分层介质地壳模型代替半无限介质模型计算断层锁定的影响. 利用改进后的非震形变位错模型,拟合了台湾地区1990～1995年间GPS观测资料. 结果显示,在东部海岸山脉区,约有30 mm·a^-1的汇聚率被奇美断层消耗掉,运动速度从奇美断层向北迅速衰减. 在西部平原地区,南部断层是岛内锁定最为强烈的断层,该地区相应的也是史上灾害性地震多发的地区. 根据反演结果计算出的应变率与旋转率分布与前人结果在大部分地区一致,主应变率场显示台湾大部分地区存在近NW-SE方向的主压应变,主压应变方向呈扇形分布. 旋转率场显示台湾东部和南部地区存在着逆时针旋转率,而西部和北部地区则为顺时针旋转率.     

快速有限震源分析和近断层强地面运动：应用于2003年圣西蒙Mw6．5和2004年帕克菲尔德Mw6．0级地震

引言 近断层强地面震动的快速描述（或刻划）是评估地震影响包括破坏和损失规模的基础工作。震动图（ShakeMap；见Wald et al，1999a）是为此目的而研制的一种手段。为了生成震动图，所观测的峰值和谱地面运动，以及仪器测定的烈度（Wald et al，1999b），     

由S波分裂随时间变化导出的断层快速愈合的证据

Tadokoro等(1999)曾对野岛断层带1995年兵库县南部地震后9～12个月期间的地震做了s波分裂分析。其快速剪切波偏振方向Ψ始终与断层走向平行，这表明剪切断层是破裂的起因。在该项研究中，我们另外做了主震后33～45个月的S波分裂分析并检测到了Ψ的旋转，其结果是Ψ平行于和断层走向斜交的区域最大水平压应力方向。这一剪切波偏振方向随时间的变化表明，在上述两个时段之间由剪切断层引起的破裂完全愈合，而构造应力引起的裂纹也得以恢复。在主震后33个月内所完成的这一变化过程，是断层快速愈合的强有力的证据。     

地壳浅断层的年代测定

通过使用各种各样的放射性年代测定技术，可直接测定韧性剪切带的年代和计算隆起／剥露率。浅层地壳断裂发生在地壳脆性的状态下，用放射性测定法测定其年代一直存在困难(Murphy et al，1979；Kralik et al，1987；Gibbons et al，1996；Eide et al，1997)，因为浅壳断层形成时的低温环境下，不会发生通常产生在更深断层处的完整的同生矿物重新结晶。这样，旧的(碎屑的)和新近生成的(自生的)纹理细密的页硅酸盐都得以保存在浅断层带上，也因此其放射性测定的年代反映出两种矿物群的一种混合状态。同时，测定粘土矿物的年代时^39Ar在中子辐射过程中发生的损耗可造成错误的老的年代数据。这里我们介绍了一种表征断层泥中的粘土的方法。该方法使用结合样品封装的X射线模拟技术；并且，我们还展示它是如何可靠地应用在近地表断层活动的年代测定上。我们检测了来自于加拿大南部落基山脉刘易斯冲断层的断层泥，确定其约为52Ma。这一结果表明，在始新世的仅仅约几百万年的时间里，北美西部的应力状态发生了从收缩向扩张的转变。我们亦估计了隆起／剥露年代及这些岩石的沉积源约为172Ma。     

基于1973年炉霍MS7.6地震震后跨断层变形的地震轮回特征

1 研究背景 地震活动断层不同区段和时段均具有不同的力学特性,主要是表现在活动断层上发生地震的断层段所呈现的震前、同震、震后和震间4个时域范围内的滑动行为.换言之,地震活动断层的滑动行为分为震前、同震、震后和震间4个滑动阶段.通过研究活动断层地震破裂段震前、同震、震后和震间滑动,可深入破解沿活动断层破裂段的应力、应变的积累和释放的时空信息变化(Reilinger et al,1999;Yagi et al,2001;Ozawa et al,2004).     

粘弹性应力转移延迟了1999年赫克托矿地震的触发

在某些情况下,由地震引起的地壳应力转移可以加快邻近断层的破裂,并引起地震序列的发生(Stein,et al,1992;King,et al,1994;Deng and Sykes,1996;Harris,et al,1995;Stein,1999)。1999年南加州赫克托矿地震(震级7.1)在1992年兰德斯地震(震级7.3)的7年后,在距其震中仅20km处发生。这表明赫克托矿地震是以某种方式被     

大陆“弱”转换断层邻近的扩张与沉陷：以东非鲁夸裂谷为例

鲁夸裂谷为一长３００公里的半地堑盆地，它沿东非裂谷内长达１０００公里的大陆转换断层中段分布。盆地含有厚达１１公里的石炭系至第四系地层。尽管此边界断层以右旋走向滑动为主，盆地内最大扩张方向近垂直于该断层。但裂谷的扩张与沉陷不能以释放弯曲和斜向拉伸断几何形来解释。我们把这种扩张方向性解释为低磨擦，“弱”走滑边界断层的局部应力旋转特征。沿边界断面走向的磨擦强度差异控制着扩张的部位，垂直于裂谷边界断层的沉     

地震作为应力变化的标志

位于大地震破裂远场范围的断层上发生的余震通常可用破裂在这些断层上造成了静态应力变化来解释（Stein and Lisowski,1983;Reasenberg and Simpson,1992)。这表明断层相互作用以及地震发生的时间可受附近前面破裂的影响（Hudnut,etal,1989;Jaume and Sykes,1992;Harris and Simpson,1992;Stein,1999)。本文我们揭示小地震作为地壳力学状态“标志”的潜在能力。我们研究南加利福尼亚1992年兰德斯地震产生的静态应力变化。此地震发生在由许多断层引起的地震活动性较高的地区。我们首先用一种新的技术估计区域地震活动性对兰德斯地震的响应，然后将相同的方法用于根据地震活动性确定主破裂上滑动分布的反问题。假定合理的参数，我们得出与直接由兰德斯主震得到的滑动剖面（Ward and Heaton,1994;Hudnut,et al,1994)相一致的可信结果。我们的结果提供了监测上地壳的力学状态、研究导致断层破裂过程的方法。     

2008年汶川地震触发滑坡量大于造山作用生长量

浅源地震是山区地壳抬升的主要驱动力（Avouac,2008）。然而,浅源大地震也触发大范围的同震滑坡,造成显著、但在空间上不均匀的侵蚀（Keefer,1994;Malamud et al,2004;Larsen et al,2010）。因此地壳抬升与同震滑坡的分布及规模间的相互作用就引发了一个根本的问题,即大地震及其相关的滑坡是创生还是消毁了山区地形。2008年中国四川Mw7．9汶川地震触发了超过56000处滑坡（Dai et al,2011）,其空间分布仅仅部分与构造变形样式有关（Shen et al,2009）。通过将滑坡面积一体积标度关系（Larsen et al,2010;Guzzetti et al,2009）应用于高分辨率卫星影像,我们仔细检查了造山方量的潜在变化。我们估计,同震滑坡产生了约5～15km^3的可侵蚀物质,大于2．6±1．2km^3（deMichele et al,2010）的同震地壳抬升净方量。这种差异表明,在可能的2000-4000年的地震复发周期中（Shen et al,2009）,即使只有小部分滑坡物质从造山带中运移走,汶川地震也会在龙门山导致物质净亏损。我们的结果对长期以来广泛持有的大倾滑或走滑地震能造山的观点提出了挑战,并希望引起对同震滑移、滑坡量与地形生成之间的关系更多的思考研究。     

断层泥的再生显微结构特征及其地震地质意义

三轴剪切摩擦实验后的断层泥与天然断层泥的再生显微结构特征研究表明，断层泥的显微结构特征与断层滑动方式之间有一定的关系，稳滑使断层泥变形均匀，产生低角度剪切（＜１４°）、布丁构造和颗粒碎裂流动。粘滑使断层泥局部发生强烈变形、高角度剪切（＞１４°）和碎粒出现随机裂纹等。断层泥的再生显微结构特征可用作鉴别古地震的存在     

断层阶区对产生超剪切地震破裂的促进作用

地震时若断层发生超剪切破裂,地震灾害会显著加剧.因此研究超剪切破裂的形成机理有着非常重要的科学意义.本文利用动力有限单元方法,模拟断层破裂从初始断层跳跃传播到另一条平行的次级断层(断层阶区)时破裂速度的变化情况,并分析断层阶区几何特征等物理参数对产生超剪切地震破裂的促进作用.计算结果表明,断层阶区的诸多物理因素(如:重叠长度、相隔距离以及摩擦系数等)都会对破裂的传播速度产生影响.在一定条件下,破裂传播速度会由在初始断层上的亚剪切波速度,转换为在次级断层上的超剪切波速度.在破裂速度转换过程中,断层间隔起着重要作用,当断层阶区中两断层垂直间隔距离小到一定程度时,破裂跳跃阶区后,破裂速度不会发生变化.所以对于分段断层(可视为一种特殊的断层阶区),由于其断层垂直间隔为0,也就不会出现破裂速度变化的现象,模拟结果对此也进行了证实.然而,若断层间隔太大,当其距离超过一定的限度后,破裂通常无法跨越断层阶区继续传播,而是终止在初始断层上.模拟结果还表明,初始断层与次级断层之间的重叠距离也十分重要,只有当断层阶区中两平行断层之间的重叠部分达到一定长度后,断层的破裂速度才有可能发生转换.此外,计算结果显示,破裂过程中断层面上的应力变化可能是破裂传播速度发生转换的直接原因.最后,模拟还发现,当破裂跨越断层阶区发生速度转换时,破裂需要停顿一定的时间,以便积聚足够的能量来实现破裂速度的增快.     

与构造有关和应力引起的剪切波速度各向异性：加州中部卡拉韦拉斯断层附近微震的观测结果

试图利用1986年1月26日加利福尼亚特雷斯皮诺斯地震（M5.5)前后发生的微震（M≤2.6)来区分与上地壳构造相关及应力引起的剪切波速度的各禹异性，特雷斯皮诺斯地震发生在昆萨贝断层上，此断层位于加利福尼亚中部，在卡拉韦拉斯断层东部约10km处，是一个北西-南东走向的右旋走滑断层，昆萨贝牧场台站（HQR）1984年-1992年的数字式三分量地震图可用来进行分析。该台站位于主震震中北北东方向仅7.3km处。我们使用互相关技术和质点运动图相结合的方法研究了偏振方向和延迟时间，为了提高数据分析的可信度，我们通过联合震源定位和互相关技术对震源重新定位，这样就降低了和震源位置有关的误差，在研究区里，我们发现两个地带有不同但却稳定的偏振方向。在昆萨贝断层系周围，30多个微震的剪切波偏振方向清楚地显示，慢剪切波方向正交于这个垂直右旋走滑断层的北西-南东走向。因此，速度各向异性看来是由该断层系本身造成的，但是和东边4km附近的一群微震有关的各向异性却有所不同，在这个地带，快，慢剪切波偏振方向分别和最大，最小水平应力方向相关。因此，这种地壳速度各向异性看来是由地壳中的应力状态所控制的，在一个台站对这两种偏振方向的观测表明，HQR台站下的浅层地壳对剪切波的偏振方向没有影响。     

倾向断层中的地震：对称性被破坏的效应

对倾向断层中地城的动力学模拟表明,不对称的近源地面运动是由这类断层不对称的几何形态引起的。在初始应力大小相同的情况下,逆（冲）断层引起的地面运动要比正断层 引起的地面运动大２倍或更多。无论是在逆（冲）断层还是正断层引起的地震中,上盘的运动都比下盘的大。地震产生的应力场与地球自由表面的相互作用导致了与时间相关的正应力的立生,从而造成了正断层与逆（冲）断层之间的不对称性。断层上、下两盘的不对称性是由于     

走滑断层对裂缝分布的控制——来自离散元数值模拟的启示

走滑断层控制的缝洞储层是塔里木盆地超深层碳酸盐岩油气勘探的主要对象,走滑断层相关裂缝分布规律对指导超深层油气勘探开发具有重要意义.本文利用离散元数值模拟方法,对6组不同排列和活动方式的走滑断层相关裂缝发育规律进行了研究,并与塔里木盆地北部地表露头区走滑断层实测结果进行了对比验证.走滑断层的纯走滑段应力分布稳定,其最大主应力保持水平,且方位不变,形成的优势裂缝走向与断层面呈小角度斜交.当走滑断层的叠接段或转折段为拉分区时,其最大主应力方位由水平变为垂直,形成的优势裂缝走向与断面大角度斜交.当走滑断层的叠接段或转折段为挤压区时,其最大主应力保持水平,但应力方位随断距增加而发生明显偏转.因而在走滑断层活动早期,主要发育与走滑断层呈小角度斜交的优势裂缝;在走滑断层活动后期,主要发育与主断面平行或者反向小角度相交的裂缝.在走滑断层的不同构造部位,裂缝发育程度存在明显差异.在走滑断层端部、连接部位和主断层面处裂缝相对发育,且前两者裂缝分布范围明显大于后者.相对于走滑断层的位移量,走滑断层的主位移带对裂缝发育的影响更大.在主位移带形成之前,走滑断层相关裂缝发育带宽度和裂缝密度随位移量的增加而快速增大...     

2016年熊本M_W 7.1地震前GPS形变特征分析

利用日本九州岛地区连续GPS观测数据,分析了2016年熊本M_W7.1地震前的区域地壳变形演化特征。GPS速度场和应变率场显示,熊本地震前右旋剪切应变积累区主要集中在断层上盘的九州中部块体(CKY)内,断层下盘的南海弧前块体(NFY)和九州南部块体(SKY)表现为显著的绕块体中心的逆时针刚性旋转运动;熊本地震发生在右旋剪切应变率高值区的边缘,且发震断层附近区域GPS应变时序结果显示自2014年后右旋剪切应变呈逐渐增强趋势;平行断层方向的GPS速度剖面结果显示发震断层上盘右旋剪切应变积累特征显著,表现为越靠近断层处的滑动速率越小,且断层西北侧站点速率随离开断层距离的增加呈非线性趋势变化。另外,GPS剖面结果显示,日奈久断层近场存在1~2 mm/a的相对滑动,可能存在浅层蠕滑运动。     

首都圈现今断层活动方式的数值模拟

利用三维有限元模型对首都圈断层水平运动方式和地壳应力场进行了模拟研究,认为该地区主要受张家口—渤海构造带左旋剪切的控制,且不同走向活动断层以左旋走滑为主.在此基础上,考虑可能发生的边界作用方式的改变,计算了相应断层活动方式变化.结果表明,如果华北平原相对于燕山块体东向运动增强会造成不同走向断层左旋运动加速;如果背景东西向挤压应力场增强会造成NW向断层左旋加速和一些NE向断层不同程度右旋滑动.     

青藏高原东北缘上地幔各向异性研究

通过分析位于青藏高原东北缘的区域数字地震台网30个台站的远震SKS波形资料,采用最小切向能量的网格搜索法和叠加分析方法求得每一个台站的SKS快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,获得了青藏高原东北缘上地幔各向异性图像.从得到结果看,青藏高原东北缘的各向异性快波方向基本上呈NW-SE方向,并有一顺时针旋转趋势,快、慢波时间延迟是0.70～1.51 s.青藏高原东北缘的SKS快波偏振方向与区域内主要构造断裂走向基本一致;各向异性快波偏振方向变化与区域内最小平均主压应力方向变化相似,也与由GPS测量得到的速度场方向变化相似.研究表明青藏高原东北缘上地幔物质在区域构造应力场的作用下,发生了顺时针旋转的形变以至流动,使得上地幔中橄榄岩的晶格排列方向平行于物质形变或流动方向,上地幔变形和上覆地壳变形可能存在垂直连贯变形特征.