日本近畿北部的地壳应力状态及其变化

1.引言大地震前后,前震、余震的P轴方向发生变化,可从唐山地震等几个实例看到。一般认为这是大地震前在震源区应力集中,地震后应力释放形成应力再分配所致。笔者认为除这类大地震发生过程中的局部应力场变化外,在某种程度上存在周期性的应力场变化。至少在板块俯冲带,压缩应力向海洋板块俯冲方向作用,压应变增大。可以认为,由于非弹性变形,只要应力不松弛,水平应力就增大。可是,在俯冲口,因为大陆板块的摩擦阻尼或者软流层的粘性阻尼,俯冲板块并不以一定速度俯冲。     

斜俯冲板块边界变形分配的力学分析

本文研究斜俯冲板块边界由俯冲的逆掩断层和平行于火山弧的走滑断层所切割出的岩石层窄条的宏观力学状态．分析计算表明，当断层强度小而构造压应力大时，海沟处板块俯冲形成的逆掩断层地震滑动方向与斜收敛板块运动方向将不一致，震源机制反映的主压应力和断层错动方向变得近乎垂直于海沟；板块间的强耦合和大陆板块边缘软弱带的存在为窄条滑动提供了有利条件．给定俯冲倾角和震源机制滑动角的观测值，可以计算逆掩和走滑断层上的有效摩擦系数．计算结果表明，两种断层上的有效摩擦系数一般都不大于０．２，反映或存在着高孔隙水压，或存在断层泥之类弱物质，或两者兼而有之．     

利用断层应力积累探讨大地震发生的地点——以日本2011年东北9级大地震为例

大地震在哪里发生是地震预报首先要解决的问题.利用反演GNSS观测数据得到的2011年日本东北9级大地震前7年(2004-2010年)断层上的应力变化,我们发现了这次地震断层的孕震区.为了进一步研究该孕震区的演化过程,本文继续反演这次大地震在1997-2003年间的断层应力变化过程.通过这两期的反演工作,我们看到,在这1...     

俯冲带库仑楔形体力学

楔形体理论研究楔形体在底部摩擦力、重力和边界外力共同作用下内部的应力状态,有助于我们定量分析断层强度和岩石性质与楔形体稳定状态之间的关系.本文首先简要介绍基于不同楔形体材料而得出的应力解析解.然后介绍基于理想弹塑性材料的俯冲带库仑楔应力解析解.最后介绍基于该解析解而提出的动态库仑楔形体理论.俯冲带地震反射剖面数据表明,...     

快速演变的三板块边界上的一次大地震破裂

2007年4月1日,一次大海啸地震(MW8.1)使得所罗门群岛俯冲带在一个三联点处破裂。在这个三联点上,澳大利亚板块、所罗门海-伍德拉克盆地板块在不同滑动方向上同时向太平洋板块俯冲。大地震过程中,相关的滑动方向突变使得太平洋板块上部收敛滞弹性变形,这就产生了Simbo俯冲断层之上弧前的局部隆起,潜在地放大了局地海啸振幅。地震周期过程中的弹性形变似乎主要通过上冲的太平洋弧前来调节。这次地震显示了极其年轻的俯冲大洋岩石圈的孕震潜力和横贯坚实地质边界的破裂能力,也显示了引起隆起和海啸的复杂同震滑动的后果。     

Nature Geoscience:大型逆冲地震的发生具有随机性

<正>瑞士苏黎世联邦理工学院研究小组最近发表于《Nature Geoscience》2015年第8期的文章称,2011年日本大地震后,发震区域的断层应力恢复速度高于预期,致使板块界面的应力状态在短短几年内就恢复到了地震之前的水平。但是,由于在该大型俯冲区没有观测到应力状态的空间变化,因此很难预测未来地震的位置和范围。目前,对大型俯冲地震事件的模拟经常假设俯冲带是分区段的,并且地震因持续的     

2004年苏门答腊—安达曼M9级地震的下一代形变模型

2004年的苏门答腊—安达曼M9级地震将俯冲的印度—澳大利亚板块和仰冲的缅甸板块分裂开。这次地震的形变属于三维问题,为此我们构建了有限元模型进行模拟,以说明俯冲板块、弧前、火山弧及弧后的物性分布。同震形变的模拟使用一种基于协议的方法。该方法考虑俯冲带的地质复杂性,使用有限元模型反演估计断层滑动分布。结果表明不考虑俯冲带中物性差异的形变预测的灵敏度比近场GPS的测量误差可大一个数量级还多。本文介绍的基于有限元模型的技术可用于地质上相符的形变模型,提高同震与震后形变、应力耦合及海啸发生的基于模拟技术的评估可靠性。     

钙钛矿蠕变对俯冲带震源深度极限的约束

本文利用林伍德石、钙钛矿两种矿物在不同差应力下随温度变化的蠕变曲线,通过约束温度条件和板块俯冲引起的弹性应变率,得到了俯冲带670 km深度可能的应力范围. 结果显示,在俯冲带670 km深度基于林伍德石蠕变得到应力大小可能超过100 MPa,而相变为钙钛矿后仅为0.1~10 MPa. 通过分析认为钙钛矿的Si扩散引起的快速应变率使得670 km更深深度的俯冲带无法支持较大的应力,可能是下地幔地震终止的原因,而不需要考虑亚稳态相变导致反裂隙断层的消失或林伍德石分解后超塑性等影响.     

应力扰动对地震周期和地震矩影响的数值模拟

利用二维有限元数值模型,结合断层滑移弱化摩擦准则对断层滑动规律以及应力扰动对其影响进行了研究．数值计算结果表明,在均匀应力分布情况下, 平面断层滑动显示出典型的特征地震规律,断层面上的应力扰动对断层滑动规律产生影响,压应力增加明显延迟地震的发生时间,并增加地震释放的能量．应力扰动发生在地震破裂临界区时的影响比在震前滑移区时的影响显著．当发生在地震滑移区时,若应力扰动足够大,则压应力增大会造成地震发生时部分动力断层被暂时锁住,使得地震释放的能量变小,但可增加后续地震的能量; 而压应力减小则可导致地震规律产生更加复杂的变化,会即时触发地震．如果应力扰动发生在一个地震周期的早期,则触发的地震较小,但可导致随后的地震提前发生; 如果应力扰动发生在一个地震周期的后期,则会触发大地震．当应力扰动位于震前滑移区或破裂临界区时,小的扰动也可能产生类似的效果．应力扰动产生越晚,这种影响也越明显．应力扰动发生在破裂临界区的影响最明显．应力扰动的影响一般主要集中在应力发生扰动后的1—2个地震周期内．后续地震基本恢复无应力扰动时的特征地震规律．      

日本南海海槽地震区域应力场及其板块构造动力学特征

为了研究海沟型巨大地震发生机制及其构造动力学特征，详细研究了地震活动与震源机制结果，根据地震俯冲带几何形状及其内应力场区域特征，南海海槽下的俯冲带可划分为两段: 东部的四国-纪伊半岛段和西部的九州段. 东部的菲律宾海板块地震俯冲带呈现出低角度俯冲(10°～22°)，且俯冲深度相当浅(60～85km)的特征;而西部九州段的俯冲带为高角度俯冲(40°)，且俯冲深度较深(160km). 东、西部俯冲带内部应力场也截然不同. 东部的四国大部分地区和纪伊半岛的俯冲带内表现为俯冲压缩型应力场， 而西部的九州段则为明显的俯冲拉张型应力场. 本文在综合分析了重力异常、GPS、热流量等地球物理观测结果后指出，南海海槽东部， 即四国-纪伊半岛以南的海槽区域， 具有与智利海沟极其相似的地震发生板块构造动力学背景和高应力积累等特征， 属于年轻活动俯冲带的高应力型俯冲. 而西部的九州段，虽然也是海沟型地震活动区， 但不具有大地震发生的构造动力学背景和高应力积累， 不属于年轻活动俯冲带的高应力型俯冲. 俯冲带年龄的不同很可能是造成南海海槽东、西段板块构造动力学以及应力场不同的根本原因之一.