1966年以来华北地区一系列七级大震破裂过程的数值模拟

用非连续变形分析方法(DDA+FEM)数值模拟，在华北地区各地块相互制约的块体系统环境中，地块边界断层上发生1966年邢台地震、 1969年渤海地震、 1975年海城地震、 1976年唐山地震等不同类型破裂模式大震的破裂过程. 数值模拟结果给出每个大震释放的主应力场，最大剪应力变化等值线图，地震前后位移变化矢量图，发震断层滑移随时间变化以及走滑错距和应力降等震源参数. 这些结果与地震的震源机制，用地震波资料研究得到的震源参数,宏观等震线,地表观测的水平位移矢量图基本一致. 其中1969年渤海地震正交破裂模式的结果与宏观等震线及小震分布图像更接近. 1976年唐山地震复杂震源模式与该震早期余震分布图像更相符. 表明用DDA+FEM方法进行数值模拟研究，能较好地模拟地震破裂过程.     

断-块模型中走滑型地震应力触发研究——以青藏高原北部几次强震为例

从发震断层与活动块体的分布关系出发,以青藏高原北部地区几次强震为例,研究了介质非连续的断－块构造模型中地震永久位移造成的区域断层静库仑应力变化．研究表明,在断块构造模型中,走滑型为主的地震位错引起的区域断层库仑应力变化在地震破裂面以外随距离衰减很快,影响范围仅为几十公里,和余震分布尺度相当;对有地表破裂数据的1937年M7.5花石峡地震、1997年M7.5玛尼地震和2001年M7.8可可西里地震的模拟结果显示,先前地震的断层位移在后续地震断层面所造成的库仑应力甚微,预示了远距离地震之间的静应力触发效应不明显．     

玛尼7.9级地震对昆仑山口西8.1级地震的触发作用及动力背景初探

根据库仑静应力变化的概念，对青藏块体中部地区1997年11月8日玛尼7．9级地震及2001年11月14日昆仑山口西8．1级地震的应力触发作用进行了初步研究。不同震源机制解计算结果表明，玛尼地震造成了昆仑地震断层面上10^-3MPa量级的库仑应力增量，该变化仅使得昆仑地震的发生提前了最长10年左右，表明当前地壳应变能水平可能并不很低。对照20世纪初以来全球7级以上强震频度和强度演化特征与地球自转变化的关系，认为地球自转幅度衰减、变化频率升高是近期强震活动的重要控制因素。昆仑山口西8．1级地震的发生，可能是地球自转持续加速阶段后期，青藏块体内部区域应力场逐渐强化，及玛尼地震应力触发的结果。     

昆仑山口西8.1级地震前青藏块体边界断层异常活动

系统分析了青藏块体边界断层的形变资料，研究了断层活动的动态过程及空间分布。结果表明，昆仑山口西8．1级地震前孕震影响范围达到青藏块体的周边地区；发震断层所在的构造带震前断层活动最为剧烈；加强对构造块体断层整体活动的宏观动态比较和分析，有助于判定未来强震发生的危险地段；震后应力将转移并集中到西秦岭构造带及其邻近地区。     

青藏高原东部及邻区地震断层面上的潮汐应力触发效应

根据已发布震源机制解目录（哈佛大学CMT）,将青藏高原东部及邻区划分为5个构造应力场分区,并对各分区的地震逐个计算其发震断层面上的固体潮汐正应力、剪应力、库仑破裂应力及相位角,分析潮汐应力分量对不同类型发震断层的作用效果及其随深度变化特征.基于库仑破裂应力判断准则,研究潮汐应力对各种类型地震的触发作用;基于Schuster检验方法,统计分析潮汐应力对各个震级档、不同构造类型地震的影响.综合运用上述两种分析方法,探讨潮汐应力对不同震级地震以及处于不同构造块体、发震断层、震源深度地震的触发机制.结果表明,潮汐应力对印度块体和拉萨块体的正断和逆断型地震,滇缅泰块体、印支块体和松潘-甘孜块体的走滑和斜滑型地震,川滇菱形块体的斜滑型地震均存在不同程度的触发效应,且触发效应的强弱依赖于震源深度、震级大小、发震断层类型及其所处区域构造应力场.     

玛尼昆仑山大震对青藏川滇块体系统稳定性影响数值模拟

用三维流变非连续变形与有限元相结合(DDA+FEM)的方法,在青藏川滇地区三维构造块体相互制约的大背景中,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制分布约束,计算得到研究区的初始位移场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.表明青藏及其邻近地区由于受印度板块俯冲的强烈挤压及其内部物质东流的影响,现今位移速率场、构造应力场相当复杂.位移场从南边拉萨块体的北北东方向到其北面的羌塘、昆仑、柴达木块体的东部逐渐转为向东方向.     

2001年昆仑山口西MS8.1地震对周围断层的应力影响数值分析

大地震的发生往往会引起周围区域形变场和应力场变化,且对临近断层上的应力状态也有影响.2001年11月4日,昆仑山口西发生了半个世纪以来中国最大的M_S8.1级地震.本文基于已有的滑动模型,建立了三维含地形高程的横向不均匀性椭球型地球有限元模型,采用等效体力方法,分析了此次M_S8.1地震产生的全球同震位移和应力场变化.与解析方法相比,该模型考虑了地形、Moho面起伏和地球介质横向不均匀性;与一般的有限元数值模拟相比,该模型考虑了地球曲率和椭率,合理地规避了有限块体模型假定边界位移为零所引入的误差.计算得出同震位移与GPS观测数据可以很好地吻合.据库仑破裂应力准则和震源参数,计算得出昆仑山口西M_S8.1地震的发生造成了汶川、芦山、改则和当雄地震的发震断层上库仑应力增加,对这些地震的发生起促进作用;而造成玉树和德令哈地震发震断层上的库仑应力变化为负值,在一定程度上抑制了这些断层的地震活动性.此外,计算结果显示地球地形高程、介质非均匀性和椭率对昆仑山口西M_S8.1地震同震变化计算有一定的影响,其中地形和椭率造成的同震位移场相对误差约10%.     

玛尼Ms7.9级地震三维动态模拟及余震解释

以1997年玛尼地震为例,利用三维非线性动态有限元方法,再现了玛尼地震的破裂过程.研究结果表明：（1）玛尼地震产生的动态应力波随时间变化呈明显波动性且随距离衰减,沿断裂带衰减相对慢一些.其波动性是震源区不同相位应力波及一些反射波相互叠加造成的.震源区动应力强烈的波动性使破裂表现“愈合脉冲”特征.（2）玛尼地震与其后几年发生的中强余震关系密切. 2001年3月5日在大震西南方向发生M_s6.4级地震、阿尔金断裂西段1999年与2000年的两次中强地震可能均主要是玛尼地震的产物.（3）玛尼地震对昆仑大震孕震区的动应力影响,卸载前产生的动应力变化大约为0.05 MPa,其远大于静应力的地震触发阈值,卸载后动应力剧烈波动,上下波动达0.2 MPa左右,其大约相当于0.02 MPa的静应力,这是静应力触发地震阈值的2倍,揭示玛尼地震很大程度上触发了昆仑大震的提前发生.     

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。     

用（DDA+FEM）方法数值模拟1975年海城、1999年岫岩地震发生的过程l

用非连续变形分析方法（DDA+FEM）， 数值模拟了华北地区各地块相互制约构造环境中发生的1975年海城地震及1999年岫岩地震的过程. 通过对岫岩前震及近期余震分布图象的研究， 以及前人对海城地震的研究， 提出了海城、 岫岩地震发震构造块体模型. 数值模拟结果给出了两次地震释放的主应力变化、 最大剪应力变化等值线图， 地震前后位移变化矢量图， 及发震断层滑移随时间的变化， 分别与相应地震的震源机制、 宏观等震线、 发震断层的走滑性质等的结果基本一致.      

川西及邻近地区地震活动性模拟和断层间相互作用研究

本研究采用基于库仑破裂准则的地震活动性准静态模型,模拟计算了川西地区长达10000年的理论地震目录,通过对理论地震目录的分析发现川西地区M_s≥7.0强震在时间上表现出很强的随机性,与平均地震发生率为1/22.0年^－1（≈0.0454年^－1）的Poisson过程很相近, Poisson模型可能是川西地区开展长期（数10年）地震危险性计算中较为合适的模型.而单一断层M_s≥7.0强震的时间间隔分布与Poisson过程存在很大的差异,用Poisson模型估计单一构造上长期地震危险性可能是不合适的.通过分析模拟产生的长时间理论地震目录,逐一给出了川西地区主要断层的M_s≥7.0强震的时间间隔分布与平均M_s≥7.0强震的复现时间,并讨论了主要断层间强震活动的相互关联,计算出了强震在各断层间的转移概率.定量计算了研究区一断层的破裂产生的库仑应力在研究区其他断层面上的投影.从而为研究断层间的相互作用,研究一断层发生强震对其他断层发生强震危险性的影响提供了依据.本文为开展区域地震危险性分析研究提出了新的思想和途径.     

2008年汶川8.0级地震序列震源参数分段特征的研究

本文利用四川省区域固定地震台网观测记录到的2008年汶川8.0级地震序列的资料,从中挑选部分台站和地震资料,在精确扣除了余震区地震波衰减与台站场地响应后,计算得到了汶川地震序列中1070次M_L≥3.0级地震的震源参数,结果显示,地震矩与震级之间有较好的线性关系,应力降和视应力的大小与震级大小有关.利用M_L3.0级地震资料得到的应力降的时空演变过程研究结果表明,汶川余震序列地震应力降总体上随时间是一个衰减过程,预示着主震发生后整个余震区应力降呈逐渐衰减的状态.主震发生之后,以虎牙—北川—安县为界,空间上龙门山断裂带上地震活动水平和应力降具有明显的分段性.5月17日之前M_L≥5.0余震主要集中在龙门山断裂带北川以西,由于地震释放了较多应力,该地区应力降较低,而北川至青川之间地震活动水平相对较弱,应力降一直处于高值水平.5月17日之后,M_L5.0余震活动主体地区则转移到北川至青川之间,在该段发生了5月25日青川6.4级最大余震,在这之后,整个余震序列应力降随时间变化开始趋于平稳.     

2001年8.1级昆仑山大震破裂过程及对2008年汶川8.0级大震孕育发生影响的研究

本文用三维流变非连续变形(块体边界)与有限元(块体内)相结合(DDA+FEM)的方法,在青藏高原及其东侧四川盆地,鄂尔多斯块体地区三维构造块体相互制约的大环境中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约...     

昆仑山口西8．1级地震的应力触发作用及对周边断层的影响

采用可变滑动震源模型,计算Ms8．1昆仑山口西地震产生的库仑破裂应力变化,解释余震的空间分布特征。以此为基础,分析了此次大地震在周边断层上产生的应力变化及其对地震活动性的影响。结果表明,两个模型和两种方法计算得到的应力变化均呈现相似的分布特征。应力增加区与后续地震活动的对应关系,反映昆仑山口西地震对后续地震活动的触发效应。玛尼断裂带和东昆仑断裂带受应力变化影响最明显。     

龙门山及邻区重、磁异常特征及与地震关系的研究

本文通过研究龙门山构造带及邻区的区域重、磁场特征,以及龙门山断裂带的产状等特征,探讨其与地震关系.研究结果表明,龙门山断裂带是环绕青藏高原的重力梯度带的一部分.其对应密度分界面向西北方向倾斜,向下延深数十公里,切穿莫霍面.推测密度分界面分为两段,深部较陡的为岩石圈块体的边界,浅部较缓.基底隆起与凹陷的界线大体与大地构造单元的界线一致.由西部的岩石圈块体的边界至东部在地表的大地构造单元界线之间的距离约为40~50 km.隶属于中上地壳脆性变形层的地质体由岩石圈块体界线沿缓倾的密度界面推覆至地表的大地构造单元的界线处,在此过程中伴随岩层破碎,从而发生地震.龙门山构造带主要部分位于负磁异常区,这种反磁化和退磁的现象,可能与逆冲推覆作用所引起的深部岩层倒转有关.     

东昆仑活动断裂带大地震之间的黏弹性应力触发研究

对青藏高原北部东昆仑破裂带大地震之间的应力转移和断层相互作用进行研究. 考虑1937年以来沿此破裂带发生的5个M≥7的地震：1937年M7.5花石峡地震，1963年MS7.1都兰地震，1973年MS7.3玛尼地震，1997年MW7.5玛尼地震和2001年MW7.8可可西里地震，模拟了黏弹性成层介质中地震断层错动产生的应力演化过程，并计算了在后续地震破裂面上产生的库仑破裂应力变化. 结果表明，前面4个地震均造成2001年可可西里地震断层面上库仑破裂应力的增加，并且中地壳和下地壳的黏弹性松弛效应使得库仑破裂应力场随着时间的推移而逐渐加强. 在计算过程中定量估计了可可西里地震发生时前面4个地震同震形变和黏弹性松弛导致可可西里地震破裂面上库仑破裂应力变化之间的比值，发现前3个地震由黏弹性松弛造成的变化远远大于同震形变所造成的变化. 可可西里地震之后应力场的模拟表明东昆仑断层中段的东大滩－西大滩断层段（位于可可西里地震破裂以东及都兰地震以西）的库仑破裂应力显著增加，变化值达0.05～0.1 MPa，预示这一地区地震危险性的增加.     

汶川地震和芦山地震的孕震机理及震前中长期地震危险性研究

运用非连续变形分析法与三维有限元法相结合的方法,以GPS资料作为位移速率和震源机制的约束条件,通过数值模拟研究了青藏高原及其东侧邻区构造地块的运动、变形、相互作用及其与近30年来发生于该区的大地震之间的关系。研究中引入了以应力与摩擦强度的比值定义的断层“失稳危险度”,通过数值模拟计算得到了研究区地壳块体边界断层的失稳危险度分布。结果表明,失稳危险度高的地段与近期该区发生的M_S≥7.0地震所在的位置基本一致,其中龙门山断裂带上包括汶川和芦山大地震的发震断层均为失稳危险度最高值地区。计算得到的应变率强度分布图显示,青藏高原东部边缘整条地带均为应变率强度的陡变带,特别是以龙门山断裂带上的陡变最为明显,其西侧应变率强度为东侧的近4倍,而且,这个带位于宽度相同、走向与龙门山断裂带走向相一致的高应变能密度带中,表明这两次大地震前,作为其发震断层的龙门山断裂带已积累了相当高的应变能,失稳危险度高,处于力学上的不稳定状态。模拟计算得到在上地壳层中,2001年昆仑山口西M_S8.1地震引起汶川、芦山地震发震断层的库仑破裂应力增加约0.016 MPa,相当于龙门山断裂带约两年的应力积累,也就是说,使汶川、芦山地震发震断层的失稳破裂提前了约两年。 此外,关于2008年汶川M_S8.0地震的模拟计算表明,汶川地震的发生也使包括芦山地震发震断层的龙门山断裂带西南段和东昆仑断裂带东南端的库仑破裂应力增大,应变能积累增强,这说明汶川M_S8.0地震的发生对已处于失稳危险度较高状态的2013年芦山地震和2017年九寨沟地震发震断层的提前失稳破裂起到了促进作用。      

西北太平洋Ms≥7.8级强震影响我国月季降水场的过程分析

地震与气候变化的关系现已成为一个研究热点.本文根据地球流体力学的长波理论,研究了强震地热涡的长波运动特性;分析了西太平洋M_s≥7.8级强震与我国月降水场的对应关系.研究结果表明,与强震相伴的地热涡尺度超过850 km时,它会向西退行,从而影响我国月季降水场的相应演变.利用上述结果,对2007年我国汛期降水分布进行了预报,实况证明此方法可行.     

2005年11月26日九江—瑞昌Ms5.7、Ms4.8地震的震源机制解与发震构造研究

利用来源于江西区域台网和中国地震台网共6个台的宽频带数字地震记录,采用CAP方法反演了2005年11月26日九江—瑞昌5.7级地震和4.8级强余震的震源机制解,并结合地震序列的精确定位结果和区域地质背景讨论了发震构造.结果显示,5.7级主震的最佳双力偶解为节面Ⅰ走向223°,倾角75°,滑动角144°;节面Ⅱ走向324°,倾角55°,滑动角18°.4.8级强余震的最佳双力偶解为节面Ⅰ走向54°,倾角71°,滑动角-160°;节面Ⅱ走向317°,倾角71°,滑动角-20°,这两次地震的震源机制解不完全一致.地震序列在震中空间分布和震源深度分布上也具有复杂性.5.7级主震发生后,余震活动从SE向NW、从浅部往深部发展,在破裂过程中可能遇到障碍体,触发了4.8级强余震.5.7级主震的发震构造可能为隐伏在瑞昌盆地内的洋鸡山—武山—通江岭NW向断裂,4.8级强余震的发震构造可能为瑞昌盆地西北缘的丁家山—桂林桥—武宁NE向断裂北段.