巴颜喀拉块体东-南边界强震序列库仑应力触发过程

计算和研究了1973—2014年发生在巴颜喀拉块体东-南边界断裂带上的、由9次M_S≥6.3地震组成的强震序列引起的库仑静应力变化图像,分析序列中先发地震破裂对后发地震的应力触发作用。结果表明:(1)1973—1976年在巴颜喀拉块体东边界的虎牙断裂带上发生的4次强震存在着显著的应力触发关系,同时改变了龙门山断裂带中南段及周围区域的应力状态,相继触发了汶川M_S8.0地震和芦山M_S7.0地震;(2)南边界鲜水河断裂带自1973年以来发生的3次强震同样存在应力触发关系,2014年康定M_S6.3地震是巴颜喀拉块体东、南边界强震活动导致的库仑应力变化共同触发的结果;(3)序列中9次地震共同产生的库仑应力变化图像显示:龙门山断裂带南段的汶川地震至芦山地震破裂段之间的空区,鲜水河断裂带南段的道孚地震至康定地震破裂段之间的空区以及鲜水河断裂带、安宁河断裂带、龙门山断裂带交汇的三岔口地区均在库仑应力增加区的覆盖范围之内,需要重点关注。     

Earthquake stress interaction in the northeastern Songpan-Garz(e) block and its implication for earthquake hazard

松潘—甘孜块体位于中国大陆西南部、南北地震带的中段,其东段与扬子块体相接,拥有多条活动断裂带,是青藏高原北部的主要构造单元.该地区地震活动性强烈,历史上曾发生过多次灾难性地震.本文基于地震触发原理和黏弹松弛分层地壳模型,计算了松潘—甘孜块体东北端历史强震之间应力传输和相互作用的过程.模型结果显示,受之前地震导致的库仑应力场变化的影响,1879年武都地震和1976年8月23日松潘M7.2级地震震中库仑应力积累提升,将促进这些地震提前发生;1933年M7.5叠溪地震和1973年M6.5松潘地震震中库仑应力降低,前续地震的影响可能使得这两次地震的发震时间推迟;在研究历史地震对1960年漳腊M6.7级地震、1976年8月16日M7.2级和1976年8月22日M6.7级松潘地震的作用时,有效摩擦系数的取值十分重要,当有效摩擦系数取0.8时,前续地震导致的应力场变化将促进以上三次地震的发生.松潘—甘孜块体东北端的强震活动有效地增强了西秦岭北缘断裂、东昆仑断裂玛沁—玛曲段、鲜水河断裂康定—道孚段和岷江断裂中段上的库仑应力积累,将提升这些断裂今后发生地震的概率;有效降低了龙日坝断裂上库仑应力的积累,降低了该断层上发生地震的概率.松潘—甘孜块体的地震活动降低了汶川地震震中位置的库仑破裂应力,但提升了破裂面东北段的应力积累,有助于汶川地震向东北端破裂.     

安徽区域地震应力场的分布特征

本文以安徽省境内的12个地震台的平均机制解以及较为可靠的中小地震机制解结果出发,讨论了安徽境内区域地震的应力场分布特点。在与华北地区的应力场方向检验结果的基础上,认为:本省北纬32。以北地区的应力场分布具有华北块体的特点;而北纬32°以南的中南部地区已具有华北块体向华南块体过渡地区的应力场分布特点,而皖南地区已属于华南应力场的范畴。上述分布特点为划定华北块体的南边界提供了应力场方面的依据     

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。     

松潘-甘孜块体东北端强震间相互作用及地震危险性研究

松潘-甘孜块体位于中国大陆西南部、南北地震带的中段,其东段与扬子块体相接,拥有多条活动断裂带,是青藏高原北部的主要构造单元.该地区地震活动性强烈,历史上曾发生过多次灾难性地震.本文基于地震触发原理和黏弹松弛分层地壳模型,计算了松潘-甘孜块体东北端历史强震之间应力传输和相互作用的过程.模型结果显示,受之前地震导致的库仑应力场变化的影响,1879年武都地震和1976年8月23日松潘M7.2级地震震中库仑应力积累提升,将促进这些地震提前发生;1933年M7.5叠溪地震和1973年M6.5松潘地震震中库仑应力降低,前续地震的影响可能使得这两次地震的发震时间推迟;在研究历史地震对1960年漳腊M6.7级地震、1976年8月16日M7.2级和1976年8月22日M6.7级松潘地震的作用时,有效摩擦系数的取值十分重要,当有效摩擦系数取0.8时,前续地震导致的应力场变化将促进以上三次地震的发生.松潘-甘孜块体东北端的强震活动有效地增强了西秦岭北缘断裂、东昆仑断裂玛沁-玛曲段、鲜水河断裂康定-道孚段和岷江断裂中段上的库仑应力积累,将提升这些断裂今后发生地震的概率;有效降低了龙日坝断裂上库仑应力的积累,降低了该断层上发生地震的概率.松潘-甘孜块体的地震活动降低了汶川地震震中位置的库仑破裂应力,但提升了破裂面东北段的应力积累,有助于汶川地震向东北端破裂.     

巴颜喀拉块体强震活动与2010年玉树7.1级地震的关系

系统地总结分析了巴颜喀拉地块北、东、南边界带的构造特征、各个边界带上的强震活动、部分强震的震源机制解和区域地震活动,从而探讨了2010年玉树7.1级地震发生前巴颜喀拉地块地震活动特征。从2008年玉树地区地震活动变化、巴颜喀拉块体北边界和南边界强震呼应及块体动力学过程进行了地震趋势预测的思考。     

九寨沟M_S7.0地震静态库仑应力触发及对附近断层影响分析

计算和研究了1973~2013年巴颜喀拉块体东边界发生的6次M_S≥6.5地震引起的静态库仑应力变化图像,认为先前发生的6次地震对2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震具有触发作用。九寨沟M_S7.0地震发生后,对震中附近主要断裂应力转移的计算结果显示,在巴颜喀拉块体东边界7次M_S≥6.5地震的共同作用下,东昆仑断裂带东段及龙日坝断裂带库仑应力水平升高,具有触发作用;岷江断裂带处于库仑应力影区内,具有减震效应。     

鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境与2014年康定M_S6.3地震

2014年11月22日16时55分在四川省甘孜藏族自治州康定县发生的6.3级地震,结束了鲜水河断裂带近30多年以来没有较大地震发生的历史,其潜在的地震危险性再次引起国内外地学工作者的关注.为了研究鲜水河断裂带南东段深部孕震环境和探求康定MS6.3地震的成因,本文先利用四川区域数字地震台网和康定地区及周边所布设的流动地震台阵在2009年1月1日至2014年12月5日期间所记录到7397次区域地震事件的99287条P波到时资料,反演得到了鲜水河断裂带南东段上地壳范围内不同深度的三维P波速度结构特征;再对康定震区及周边的重力、航磁数据进行视密度、视磁化强度反演,得到了壳内不同深度密度的横向变化信息和视磁化强度的分布特征;在此基础上综合研究鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境.研究结果表明,雅江—九龙一带的低速区与泸定—宝兴高速区的速度结构特征表明了鲜水河断裂带南东段两侧壳内物质存在显著的横向介质差异,康定MS6.3地震发生在该高低速异常区的分界线上;结合康定MS6.3地震的1028个余震序列的精确定位结果可以看出,重新定位后的余震沿着鲜水河断裂带南东段呈条带状分布,且震源深度优势分布层位深度为8~15km,该余震序列的空间分布特征与鲜水河断裂南东段的深部介质条件密切相关.鲜水河断裂带南东段特有的视密度和视磁化强度异常分布特征反映了康定地区东西两侧块体的基底性质存在明显差异,康定—石棉及其以东地区所表现出的磁异常高和重力高的位场特征,反映该区域由强磁性、高密度物质组成,而康定MS6.3地震就发生在康定—石棉重力梯度变化带上、雅安—泸定磁性穹窿区的西边界线上.随着川青块体向南东方向滑移,受到四川盆地西缘边界刚性基底对川青块体的强烈阻挡,加剧了康定—石棉及其以东地区基底岩层的褶皱变形并产生了强烈的应力积累,所积累的应力突然释放导致了康定MS6.3地震的发生,这正是此次鲜水河断裂带南东段康定地区强震孕育和发生的深部构造环境和介质特征.根据本文对鲜水河断裂带南东段深部孕震环境的综合研究成果可知,石棉段处于重磁异常梯级带上且其北东侧表现出的高密度、强磁性和高波速等物性特征有利于区域应力的相对集中,因此,鲜水河断裂带南东段石棉地区的地震活动趋势和地震危险性背景值得进一步关注和研究.     

大凉山次级块体内强震发生的构造特征与2014年鲁甸6.5级地震对周边断层的影响

2014年8月3日,在云南鲁甸发生MS6.5地震.该地震位于巴颜喀拉块体、川滇块体与华南块体三者之间的以挤压和左旋走滑为主要活动特征的大凉山次级块体内部.该次级块体吸收了来自川滇块体和巴颜喀拉块体的挤压作用,主要以各边界断裂带的挤压作用和内部大凉山断裂带、峨边断裂带等NNW向的左旋走滑次级断裂为主要特征;在历史上大凉山次级块体边界上以7级以上强震活动为主要特征,而在次级块体内部则以5级地震频繁活动为主.2014年鲁甸MS6.5地震发生在逆冲走滑断裂带内部的NNW向左旋走滑断裂上,该地震主要受到了发生在小江断裂带上的1733年M73/4和则木河断裂带上的1850年M71/2强震的影响,这两次地震对2014年鲁甸MS6.5地震有促进作用,而2014年鲁甸6.5级地震促进了2014年10月1日越西5.0级地震的发生,此外鲁甸地震对大凉山断裂带北段、峨边断裂带、昭通-鲁甸断裂带东段以及则木河断裂带南段有一定的库仑应力增强作用.     

新疆于田地区地震活动与强震间的应力转移

新疆于田地区位于青藏高原与塔里木盆地相交会的地方, 强震频发。 2008年以来, 该地区陆续发生的4次M6以上强震都位于阿尔金断裂带南分支的龙木错—郭扎错断裂带附近。 这些地震的发生为研究于田地区中强震活动的空间分布及其之间的相互作用及提供了很好的实例。 首先, 利用小震目录对区域地震活动进行分析, 给出了地震活动性参数b值的空间分布。 然后, 采用分层黏弹性模型研究了区域4次中强地震所造成的区域应力转移。 我们发现, 于田地区近年来强震活动的时空分布特征可能与区域地壳应力水平的差异有关。 康西瓦断裂带上历史强震活跃, 但是现今地震较平静, b值较高; 而龙木错—郭扎错断裂带附近的b值相对较低, 现今强震活动频繁。 于田地区4次中强震造成的应力转移则比较复杂, 2012年地震受到2008年地震的卸载作用, 而2014年和2020年2次地震的发生均受到前序地震的促进作用。 综合区域地震活动和强震之间应力转移的分析, 可以认为阿尔金断裂带南支的龙木错—郭扎错断裂带上, 应力水平仍然相对较高, 未来的地震危险性仍然较大。     

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。     

潮汐应力对地震的触发作用

文中计算了由日、月引潮力在地球内产生的潮汐应力场,研究了潮汐应力对地震的触发作用.采用的地球模型是分为十五层的球对称模型.对于近30年来我国或我国邻近发生的七十次较大的地震,计算了震源处在发震时刻的球坐标系中的潮汐应力.通过坐标变换,得到了发震断层面中的正应力及沿错动矢量方向的剪应力.根据岩石的库仑剪破裂准则来判断潮汐应力对所研究的震例是否具有触发作用.结果表明,在七十个震例中,潮汐应力对其中四十三个有触发作用.对于华北地区的十八个震例,潮汐应力对其中十四个有触发作用.还可看出,对于浅源走滑型地震有较明显的触发作用,而对浅源斜滑及倾滑型地震则没有明显的触发作用.对国外七十二个震例的计算结果得到了类似的结论.最后,对华北地区中任一可能的发震地点,提出一种根据潮汐应力来预测发震的危险时间范围的方法.      

大同－阳高两次地震的对比分析

１９８９年１０月，１９９１年３月，在山西北部大同盆地先后发生Ｍｓ６．１、Ｍｓ５．８两次中强地震。对比这两次地震的序列、空间分布及能量释放等存在很大差异。两次地震属同一地震序列，５．８级地震的活动规律具有晚期强余震的特点，是６．１级地震活动的一次大的起伏。进一步分析表明，大同—阳高的两次地震活动，以及在此期间山西地区发生的一系列５级左右地震活动，是华北地区区域应力场增强，较大范围内应力增加和传递的结果。     

日本海区板块俯冲与华北地震

根据日本海西部17次深源地震(h>350公里,M_b>4.0)震源机制结果的统计分析,得到该区地震应力场的优势方向,主压应力轴为85°—110°,主张应力轴为255°—280°。 据日本海西部深源地震与华北、东北强震活动的相关性,求得地震迁移的距离与时间的回归方程。这个结果对华北地震的预报具有一定的意义。      

张家口-渤海地震构造带的地壳形变研究

华北北部地区的张家口-渤海断裂带是控制现代强震的一条地震构造带。新近纪以来,在区域NEE向主压应力的作用下,新发育了一系列的NE向构造活动带,与张家口-渤海断裂带组成1组共轭的剪切破裂系统,控制了近代强震的发生。文中主要探讨了这条断裂带的地壳形变特征。长趋势GPS地壳形变图像反映了这条活动断裂带相对完整的左旋走滑活动。分期的地壳形变图像揭示了在中强地震前,沿该断裂带出现一系列的NE向梯度异常带,分别指示了唐山-河间、三河-涞水以及延怀-山西地震构造活动带的活动,表明了沿张家口-渤海断裂带出现了中强地震的中期前兆。研究认为,强震前地壳形变揭示的是深部蕴震层的应变活动信息,而强震之后比较杂乱的图像特征体现了盖层的调整运动     

唐山地震的孕育与强震的增震作用

唐山地震的孕震构造是唐山菱形块体,在NEE向的区域应力场的作用下,最大剪应力集中在它的对角线上,正好与唐山断裂带相一致,因此成了唐山地震大破裂的始发点.唐山地震前兆演化过程中,有两个显著特点:在空间上有“震中→外围→震中+外围”的转移过程;在时间上有明显的阶段性,前兆异常频次的每一次加速都发生在外围强震发生之后,本文用强震的增、减震理论,推测外围强震的发生对唐山地震的孕育有强化作用,在一个大的区域,强地震的增、减震效应可以形成多个高应力集中区,这些高应力集中区多数都是未来发生强震的地区.     

华北东部地区的共轭地震破裂与地质构造

本文研究了华北东部地区地震与地质构造的关系。对该地区１９６６－１９７６年发生的５次强震的震源机制、地震形变一、余震活动、极震区等震线、地形变制量资料进行了综合分析，发现华北东部地区地震破裂具有在强度上不对称的共轭剪切破裂特征；地震破裂相对于地质构造具有突出的新生性。     

南北地震带与华北地块强震间的相关迁移

地震震源机制解和地应力实测结果表明, 我国大陆地区存在近似于辐射状的区域应力场, 其辐射中心位于青藏地块东部. 本文首先定义我国大陆应力场近似辐射中心(35°N、 100°E)为动力源点, 在此基础上计算了1900年以来我国大陆东部地区(30°N—44°N、 104°E—125°E)所发生的34次M_S≥6.0地震震中到动力源点的距离与地震发生时间的关系. 结果表明, 20世纪南北地震带中北段发生M_S≥7.0地震后, 华北地块陆续发生了一系列M_S≥6.0地震, 且有随时间从南北地震带附近大体向东迁移的规律. 据此说明, 华北地块的地震主要受控于印度板块作用下青藏地块向我国大陆东部挤压的影响, 在其作用下产生了华北地块M_S≥6.0地震的系列东向迁移活动. 总体来看有4组明显的地震迁移活动, 每组地震“序列”的迁移视速度约为80 km/a. 华北地块首发M_S≥6.0地震距南北地震带中北段最近一次M_S≥7.0地震的时间间隔约为1个月至11.8年, 且60%的M_S≥6.0地震发震地点在(39°N±1.5°)区域内. 据此推测, 2008年汶川M_S8.0和2013年芦山M_S7.0地震后, 华北地块近年存在发生M_S≥6.0地震的可能, 晋冀蒙交界和环渤海及其附近地区值得重点关注.      

华北地区小震综合断层面解的动态变化

本文采用地震学P波初动资料求解小地震综合断层面解方法,使用115个地震台的4000余个小地震初动资料,测定了华北地区近年小震应力场。提出在同一地震构造带上,小震断层面解的主压应力方向具有一致性。大地震前、后区域应力场可能发生变化。分析了1981年菏泽5.9级地震前小震应力场的动态变化特征等。指出随着大地震的发生,区域应力场发生变化是形成复杂的多层次的地震活动性的基础。最后,对华北地区应力场特征及高应力背景区等做了讨论     

邯郸遥测地震台网可能提供的华北震情信息

根据邯郸遥测地震台网所属８个子台记录的小震月频度曲线演变的起伏特点,研究了它与华北中强震活动的时程关系后,认为本台网在整个华北的中期、短期的趋势动态跟踪监视工作中可提供较为可靠的震情信息。文中对使用资料取择的物理意义和提取信息标志的具体办法等作出了具体叙述,本台网之所以具有反映华北震情信息的功能,可能与它所处的部位是在北东和北西两组构造的交汇部位有关。这样的部位无论来自何方的地震应力场强、弱演变的