剪切产热不稳定性及其在研究深源地震发生机理上的应用

本文运用稳定性分析的方法,研究在粘弹性介质(Maxwell体)中剪切产热不稳定性的发生条件,并讨论其对于深源地震发生机理的应用.结果表明,在板块向下俯冲的过程中,由粘滞损耗产热将会发生剪切不稳定性,这为解释深源地震发生提供了一个基础.     

剪切产热不稳定性和深源地震的孕育及发生

本文运用数值分析方法，探讨了在粘弹性介质中的剪切产热不稳定性的详细动力学过程，并结合实际俯冲板块情况，分析了深源地震的形成机制，结果表明，由于粘滞损耗产热而形成的剪切产热不稳定性是深源地震可能的发生机理之一。     

基于震例探讨大地震的物理机制

查明大地震物理机制对地震预测和防震减灾具有重要意义.本文评述了当前主流地震机制假说,指出用于描述浅源地震机制的弹性回跳说和粘滑说存在诸多缺陷;前人提出的脱水致裂、相变失稳、剪切熔融和反裂隙断层作用等中-深源地震机制假说,均存在与观测事实不符的情况.本文简要介绍了近些年我们发展的孕震断层多锁固段脆性破裂理论,指出断层运动导致锁固段累进性破裂发生地震,称锁固段在体积膨胀点和峰值强度点发生的显著地震为标志性地震事件.震例分析表明,浅源、中源、深源及其混合型地震区标志性地震事件的孕育规律均遵循该理论.进一步的讨论指出,弹性回跳说和粘滑说均隐含着断层面上存在锁固段的假设;深源地震震源体具有发生脆性破裂的环境条件;该理论能合理解释地震应力降远小于室内岩石破裂应力降、热流佯谬和自组织临界性这些难点问题.这充分说明,大地震物理机制均可统一解释为锁固段脆性破裂.     

中国中深源地震分布特征及其意义

分析了中国6.0级以上中深源地震的分布特征及其与各主要地震活动区地震活动的关系.深震集中分布在东北地区以42°N,130°E为中心的2°×2°范围内,震源深度平均约560km.中源地震集中分布在东海经台湾到东沙群岛一线,形成NE～SW走向的条带,震源深度多在250km以内,平均约150km.中深源地震活动具有约63年的周期.中源地震活跃期紧接在深源地震活跃期之后.中深源地震发生以后台湾地区出现7.0级以上,青藏块体北部和东部出现6.0级以上的浅源地震活动.青藏块体的地震活动总体上表现出自块体北部开始,然后沿块体东部逐步向南迁移的特征.中深源地震及受东部应力场控制的浅源地震活动平静了近20年,1999年珲春7.0级深震和台湾7.6级地震的发生可能是太平洋板块推挤运动加剧及相关地震开始活跃的信号.     

根据幔源橄榄岩包体的结构特征探讨中深源地震的成因

我国东北地区东部的珲春、东宁、延古、穆陵、牡丹江一带是内陆中深源地震区.对于这一区域中深源地震的成因.一般认为是由于西太平洋板块由东往西向着亚洲大陆俯冲.消减带受到强烈的挤压、摩擦.从而发生破裂滑动而引起的.例如.张立人等(1983)根据地幔物质和岩石圈板块的温度状态计算了俯冲板块内的温度分布.认为板块内温度远低于同一深度上的地幔温度.因此.可以产生弹性断裂、发生地震. 本文则试图从幔源橄榄岩包体的结构特征探讨中深源地震发生的环境和成因.以期对中深源地震的孕育和发生过程获得进一步的认识.     

长白山天池火山地震活动机理研究

对1999年以来长白山火山观测站记录到的火山地震活动进行了研究,发现在西北太平洋5.0级以上中深源地震发生前后,均有火山地震活动发生变化。我们统计发现有以下三种情况:第一种是深源地震发生后火山地震随之增强;第二种是火山震群活动结束后发生中深源地震;第三种是深源地震前后火山地震活动频繁,在火山地震活动较少时发生中深源地震。本文通过对近年来长白山火山地震活动与西北太平洋俯冲板块的中、深源地震关系以及火山玄武岩地幔性质和长白山地热活动等资料并参考前人研究成果,建立了长白山地幔柱模型,对长白山火山地震活动机制进行了初步探讨。     

中国东北的深源地震波形匹配检测及定位

中国东北珲春周边地区位于环太平洋地震带上,也是中国唯一存在的深源地震带.较大地震发生后常会有若干震级较小的余震发生,但在相同的地震震级情况下深源地震的余震一般比浅源地震的余震数量要少1~3个数量级,且在全球不同深震区的深震余震数量也存在显著差异.针对国际地震中心（ISC）2010年7月至2014年12月目录中给出的中国东北附近27次震源深度超过300 km的深源地震,我们首先利用区域固定地震台及NECsaids流动地震台阵的连续波形数据,选取已知地震事件作为模板,采用Match&Locate及Matched Filter方法进行波形互相关叠加分析来检测微小深震事件;然后对1966至2017年ISC目录中的东北地区深源地震进行双差重定位以提高震源位置的准确性,进一步分析深震活动与俯冲板片的关系.研究结果显示除ISC目录中给出的深震事件,我们未能检测出作为模板的深源地震的前震或余震活动,证明东北深源地震余震活动较少并不是由于台站分布有限而造成的漏检结果;重定位后震源延伸的角度与西太平洋板片在410~660 km地幔转换带内的俯冲角度较为一致,并且大部分深震震源位置位于俯冲板片中的亚稳态橄榄岩楔形区内部.结合双差定位结果、b值分析及前人研究成果,我们认为东北深源地震应不属于与俯冲非直接相关的"孤立地震",而是与西太平洋板块俯冲直接相关.     

1997年10—12月的全球地震动态

１９９７年第四季度,全球地震活动为高水平。６级以上地震频度不高,但两次７级以上地震面波震级偏高。中国西藏地区发生玛尼７．４级地震。地中海地区中强地震活跃。全球发生较大的深源及中深源地震７次。     

2002年上半年全球地震活动

2002年上半年，全球发生MW≥6．5地震16次，其中13次浅源地震，2次中源地震，1次深源地震；发生MW≥7．0地震6次。上半年MW≥7．0地震的地震矩释放是1976年以来的偏低水平。中国及邻区地震活动比较活跃：3月3日，在兴都库什地区发生了1次MW7．3中源地震；6月28日，在中国吉林汪清发生了1次MW7．3深源地震。统计检验表明，地震矩释放表现出持久性质。     

帕米尔高原东缘中深源地震特征探讨

对帕米尔东缘区域中深源地震与浅源地震进行波形对比,并使用交切法和Hyposat地震定位方法进行地震定位对比,从不同角度探讨该区域中深源地震特征.     

深部俯冲板片三维构造重建及其几何学、运动学研究——以汤加—克马德克地区俯冲板片为例

西南太平洋板块与澳大利亚板块之间的汤加—克马德克俯冲带,是研究地球动力学最重要的区域之一.本文研究根据MIT-P08地震数据,结合板块构造边界、地震活动分布、海岸地形数据等,基于GOCAD软件平台建立三维地震层析成像,对西南太平洋板块的汤加—克马德克俯冲板片进行三维解释.地震层析成像显示汤加—斐济地区地幔至少存在三个"高速"异常体.早期汤加—克马德克俯冲板片穿过地幔转换带,并进入下地幔,最大深度达1600 km.三维构造模型揭示了汤加—克马德克板片在深度600~800 km处存在断折形变,该俯冲板片去褶皱恢复后,测量其俯冲的最大位移达2600 km.汤加—克马德克板片开始快速俯冲的时间至少在30 Ma之前,平均移动速率约为68~104 mm /a.俯冲板片三维构造重建和恢复,可以有效揭示俯冲板片几何学、运动学,为研究深源地震成因、地球深部变化过程和动力学机制提供约束.     

俯冲带深部应力场的二维弹性有限元数值模拟

基于一些简化的数值模型，根据弹性本构关系，用平面应变有限元方法计算了相变引起的体积变化、板块内部温度差、密度异常及边界力产生的应力场分布情况．数值模拟结果显示，热应力能够解释俯冲带深源地震的应力场方向特征，但解释不了深源地震的深度分布特征；有亚稳态橄榄石存在时密度异常所产生的应力场特征与地震观测结果所显示的应力场特征有所偏离；虽然橄榄石——尖晶石相变体积变化所产生的应力在橄榄石——尖晶石相变过渡区附近有最大值，其数值远远超过温度差和密度异常产生的应力场的最大剪应力数值，但在相变界面附近的区域，主压应力方向垂直于相变界面的方向，与地震观测结果所显示的主压应力的方向不一致．所以，不能用弹性模拟得出的俯冲带温度变化所产生的热应力、俯冲带密度变化所产生的应力、相变体积变化所产生的应力来对深源地震进行简单化的解释．      

Study on the sources of some deep focus earthquakes in Northwest Pacific region

The sources for thirteen deep focus earthquakes ofm _b≥5.5 andh>400 km in Northwest Pacific region were studied using waveform fitting and shear fracture source model. The source parameters were obtained as follows: focal depth, faulting plane, slip direction, rupture velocity, rupture length, rupture direction and scalar moment tensor. It was found that all these earthquake sources can be interpreted as shear faulting and have simple source time functions. The strike direction of faulting plane for most deep focus earthquakes coincides with that of the subduction zone, especially in the deep part of the subduction zone, it results in the tendency of reducing the dip angle of the subduction zone. The multiple point source model was also used to study the source process. The waveform fitting is better than the shear fracture model, but the general rupture direction which coincides with that from unilateral shear source model can not be obtained from the multiple point source model. This study is supported by the National Science Foundation of China and the Chinese Joint Seismological Science Foundation.     

大华北浅源地震与日本海西部及我国东北深震的关系

分析了大华北浅源地震与日本海西部及我国东北深震的关系,认为本世纪来日本海西部—我国东北深震经历了5个相对活跃期,大华北各地震区相应经历这5个活跃期的影响期。根据大华北M≧6级浅源地震与深震活动的相关性,建立了太平洋板块楔形俯冲带端部重大深震事件导致大华北浅源M≧6级地震发生的板块俯冲模型,应变波传播速度约94km/年,地表视速度约100km/年。重大深震事件突出、模型稳定性强,预测实验表明模型公式可做大华北地震监测参考。用本模型可以解释浅源地震迁移、各地震区地震与深震活动相关等现象。     

东北深源和浅源地震同步活动的地球动力机制

本文研究了东北大陆地区深源及浅源地震同步活动特征及构造特征,认为造成深浅源地震同步活动的地球动力是西北太平洋岩石圈板块的作用。西北太平洋岩石圈板块消亡于珲春地区上地幔内590km深处,导致了深源地震活动,同时又直接影响着内陆郯庐断裂带、松辽盆地边缘断裂带及其附近的浅源地震活动。     

1966年邢台7.2级地震的动力学模型

根据较新的深地震反射资料，构造应力场和震机制等资料，建立了１９６６年邢台７．２级地震孕震区的平面和剖面的有限元模型，对平面和剖面模型在ＥＷ向水平外压力下的最大剪应力分布进行了计算，剪应力相对集中的部位和大震震源位置比较一致，提出了邢台７．２级地震的动力学模型，认为地震的孕育和发生可能需要深，浅部断层，壳内低速层和ＥＷ向水平压力的共同作用，虽然由震源机制和地震宏观烈度分布等资料可指出有具体的发震断层     

中国东北地区地震活动的动力背景及其时空特征分析

本文根据日本海沟、 西太平洋板块俯冲与中国东北地区深源地震的关系、 中国东北地区深源地震的平均震源机制结果以及日本海沟强震与中国东北地区浅源地震的关联性, 概述了中国东北地区地震活动的动力背景, 说明中国东北地区的深源地震与西太平洋板块俯冲具有成因上的联系, 中国东北深震是西太平洋板块高速度、 小倾角向欧亚大陆下俯冲的结果。 中国东北地区深源地震、 浅源地震的时空分布以及依据浅源地震的分期统计资料表明, 中国东北地区浅源地震经历了5个活动周期, 每个活动周期浅源地震的时空分布具有个性差异, 在此基础上, 分析了浅源地震每个活动周期结束地震时空分布特征, 发现每个活动周期结束地震前均经历了平均约4.19年的长时间平静, 结束地震以成对地震为主要表现形式。     

日本海板块俯冲与中国东北地震

利用日本海区丰富的震史资料,研究了该区强震活动时—空变化的某些特征,并以此为据,将1900年以来的地震活动划分了三个地震轮回,同时还分析了各轮回的强震地区分布及其持续时间。分析了中国东北地区深震(mb≥6.0)及浅震(MS≥5.0)的成组性活动特征,研究了日本海西部深震与中国东北地区浅震的相关性。这些结果可作为研究日本海区强震高潮到来和结束的标志以及为判断未来主体活动区等强震预测问题提供线索。