中国大陆地壳应力环境基础数据库

本文介绍了国际上有关地应力环境研究与数据库建设的相关情况；重点阐述了“中国大陆地壳应力环境基础数据库”的构成，包括基本数据类型、数据来源以及数据覆盖范围等基本情况；阐述了本数据库管理系统的基本设计思想、主要功能及其特色；扼要介绍了以数据库资料为基础开展了中国大陆构造应力分区以及应力场的数值模拟研究成果.     

青藏高原北东边界活动断裂带断层的摩擦强度

一、引言青藏高原北东边界位于甘肃省、青海省和宁夏回族自治区三省的交界,是中国大陆现代构造运动最强烈的地区之一。这里还是青藏亚板块、南北地震构造带和华北亚板块相汇、重叠的构造部位,构造运动十分复杂。区内断层活动强度、位移速率和断裂规模位居我国活断裂之首。众多古地震和不断发生的现代大地震更说明这里正经历着强烈的现代构造运动。历史地震与现代地震的记载表明,地震总是和断层相并存,特别是7级以上的大地震,总伴有断层出现。因此,历史上曾有过断层引起地震还是地震产生断层的争论。1966年,Bracc和Byerlcc提出,已有断层上的粘滑运动可能是浅源地震的一种机制而被人们普遍接受,特别是像圣安德烈斯断层,地震确实是由断层突然运动造成的。     

Preliminary analysis on the tectonic stress level in the source region of Tangshan earthquake

Introduction Analyzing tectonic stress field based on focal mechanism data is an important way to the study tectonic evolvement of lithosphere and associated dynamic process. Such studies growrapidly in China and abroad (Zoback, 1992; Plenefisch, Bonjer, 1997; XU, 1985; CUI, XIE, 1999). At present most of the studies focus on the inversion of focal mechanism data for the direction and relative magnitude of stress tensor, and few on absolute stress. Using focal mechanism and fault scratch,…     

北天山中东段活动断层滑动与现代构造应力场

利用北天山中段地区主要活动断裂关键构造部位测得的断层滑动数据,采用断层滑动资料反演构造应力张量的方法,确定了该区现代(最新构造变动时期)构造应力场的基本特征,结果是:应力方向表现为近南北向的挤压;应力结构以逆冲型为主,兼有走滑型。该结果与前人利用震源机制解资料反演得到的区域构造应力场的基本特征一致。两类不同应力资料反演得到的构造应力场特征具有较好的一致性,表明在一个较长的地质时期内研究区的构造应力作用比较稳定。     

基于原地应力测量数据的中国大陆地壳上部应力状态研究

在两个水平主应力随深度呈线性增加的前提下,通过数学推导,建立了侧压系数、水平最大与水平最小主应力之比(σ_H/σ_h)以及剪应力相对大小μ_m等应力参数随深度变化的关系式.在此基础上,依据中国大陆1780条二维水压致裂和应力解除的原地应力测量数据,对多个应力参数随深度的变化进行了回归分析.结果显示,中国大陆地壳浅部的侧压系数随深度的变化呈完整的双曲线形态,通过稳定性检验说明,即使缺少较深的原地应力实测数据,只要有一定数量的测试深度超过1500 m的数据,仍然可以得到比较可信的侧压系数回归分析结果,在整个脆性上地壳的物性参数没有本质变化的前提下,可以利用地壳浅部的侧压系数回归分析结果推断脆性上地壳的2个水平主应力的取值范围;相对于侧压系数,在中国大陆地表以下几千米深度范围内,σ_HH/σ和μ_m的变化不大,更接近线性分布,σ_H/σ_h的拟合值在1.5左右,μ_m的拟合值在0.2左右,并且μ_m的线性集中程度更好.利用μ_m的大小来判断活动断裂的地震危险性具有一定合理性.     

乌鲁木齐市断层附近地应力特征与断层活动性

为了查明乌鲁木齐西山—碗窑沟断裂带地应力分布特征, 在研究区20 km×20 km的范围内布置12个基岩应力钻孔,采用水压致裂地应力测量技术进行了基岩原地应力测量;共布置了2条观测剖面,第一剖面是沿断层走向布置了7个钻孔,第二剖面在垂直断层走向布置了6个钻孔(与第一剖面共用1个钻孔).根据实测的地应力资料,断层附近最大水平主压应力方向为NE—NEE向,与区域构造应力SN—NNE向主压方向有一些差异,说明受断层活动影响,断层附近的应力状态与区域应力场明显不同.利用地应力实测资料,研究了断层的活动性,在测量深度域内水平和垂直应力的关系为σ_H＞σ_h＞σ_v,该应力状态有利于逆断层活动,与地质资料反映的以逆断层活动为主基本一致.利用库仑摩擦滑动准则,摩擦系数取0.6~1.0分析,断层附近的现今地应力状态达到或超过产生逆断层摩擦滑动的临界值,表明测区现今构造应力有利于逆断层活动.     

地震发生过程的有限单元法模拟——以苏门答腊俯冲带上的大地震为例

地震预报由目前的经验预报走向物理预报,数值模拟地震过程是其中的关键.文中应用统一的数学公式表述了速率相关的摩擦接触中黏着（sticking）和滑移(sliding)这两种不同的运动状态;有限元计算中采用静力显示的时间积分方法,基于R最小策略,控制时间步长以保持力学状态变化稳定,从而保证有限元计算过程平稳、收敛.以2004年发生过M_m=9.3特大地震的苏门答腊俯冲带为例,模拟了俯冲带上俯冲板片与上伏板块之间的闭锁、解锁、滑动到再闭锁这一准周期性过程,即地震的孕育、发生过程.计算结果表明,俯冲带上具有较大尺度、介质均匀、摩擦系数相同的区域是产生大规模、大幅度整体突然滑动（即大地震）的条件;模拟的苏门答腊俯冲带上的大地震在时间上有准周期性,空间上有迁移特征,破裂由深部向浅部进行;此外,俯冲带的几何特征对大地震的震源位置有很大的影响.     

昆明周边地区活动断层滑动与现代构造应力场

昆明盆地是一个受南北向活动断裂控制的新生代断陷盆地. 昆明盆地及其周边地区共有8条主要断裂带, 野外地震地质调查和断裂滑动观测表明, 南北向和北东向活动断裂以左旋走滑为主, 北西向活动断裂以右旋走滑为主. 采用野外观测取得的22个测点共706条活断层擦痕数据, 利用断层滑动资料反演构造应力张量的方法, 计算获得了研究区现代构造应力场主要特征: 昆明盆地及其周边地区现代构造应力场以北北西——南南东向挤压、 北东东——南西西向拉张为特征, 其最大主压应力（sigma;1）方向为333deg;——2deg;, 平均倾角21deg;; 最小主压应力（sigma;3）方向为44deg;——93deg;, 平均倾角14deg;; 中间主应力（sigma;2）倾角较陡, 近垂直. 应力结构均为走滑型. 断层滑动反演结果与震源机制解资料分析结果基本一致.      

南北地震带北部5次（1561~1920年）M≥7级地震触发关系研究

以南北地震带北部的青藏高原东北边缘与华北构造区过渡部位为例,通过建立地震构造模型,计算静态库仑破裂应力改变量（ΔCFS）,研究了该区1561~1920年360年间5次M≥7级地震之间的触发过程.结果表明,在1561年罗山东麓7¹/₄级地震之后,下一次地震无一例外地发生在前面地震产生的应力触发区（ΔCFS>0）.在4条被触发的发震断裂中,有3条发震断裂的平均ΔCFS>0.2×10⁵ Pa,最大可达0.62×10⁵ Pa,超出目前普遍认为触发应力阀值（0.1×10⁵ Pa）.根据断裂库仑破裂应力变化量（ΔCFS）和构造应力累计率（δτ）,计算获得了下一次地震发生的提前量（ΔT）,地震活动提前量最大可以达到160a.在一条重要活动构造带或地区上,一次地震发生对下一次地震的触发缩短了地震重复发生所需要的累积时间,使得地震可以提前发生,这一方面使得某一特定的发震断裂在时间尺度表现出准周期性,另一方面使得空间上不同发震断裂的地震活动表现出丛集发生的现象.此项研究有助于认识断裂间相互作用特点、揭示地震丛集发生规律以及预测未来地震危险区.     

汶川Ms8．0级地震断层滑动机制研究

汶川Ms8.0级地震的发震构造为龙门山断裂带,地震地表破裂主要分布在其中的北川-映秀断裂和江油-灌县断裂上,尤其是沿前者发育了长达240 km左右的地表破裂带.通过对龙门山断裂带震后断层擦痕的测量,得到311条断层擦痕数据,利用由断层滑动资料反演构造应力张量的计算方法,得到研究区8个测点的构造应力张量数据,并获得了研究区构造应力场特征:区域现代构造应力场以近水平挤压为主,最大主应力方向(σ1)为76°～121°,平均倾角9°,应力结构以逆断型为主.受构造应力场及断层几何特征的影响,地表破裂呈现出分段性:映秀-北川段主要以NW盘逆冲为主,垂直位移明显;北川以北段为逆冲兼走滑,水平位移量与垂直位移量基本相当,或水平位移略大.