象力在震源过程和地震短临预报中的作用

在固体物理学中,象力是指自由面吸引裂缝的力量,本文把这一概念用于不均匀地壳中,则象力可定义为地壳中任何易于变形,让位界面对裂缝的吸引力。按照这一观点,我们讨论了象力在组合模式和短临预报中的作用并得到如下结论。1.组合模式中的应力调整单元,如蠕滑断层,塑性区,裂丛区等可以近似为自由面。因而它对于积累单元预位移的传播或裂缝的传播具有吸引力。2.象力出现的标志是当传播的预位移和裂缝端部产生的动态应力场达及调整单元时,此时调整单元发生形变监产生前兆。当裂缝由深处向浅处传播,其端部的动态应力场达及自由面时,此时自由面用形变来满足自由面条件从而引起前兆。本文的讨论表明,震源两端的调整单元的同时性表明大震的发生为期不远了。因此调整单元对于预位移和裂缝的传播具有监视作用。本文以海城地震前兆特征为例讨论了这个问题。并由此认为组合模式中调整单元的象力作用比单向蠕裂断层面向震源区的传播更符合实际情况。     

云南地区现代构造应力场研究

利用云南及周边地区中强地震震源机制解资料,采用对震源机制参数进行统计的方法,详细分析了地震断层类型和云南地区的现代构造应力场特征.结果表明,云南地区发生的中强地震走滑型地震占绝大多数,比例为80%,正断型和正走滑型与逆断型和逆走滑型地震所占的比例相当,分别约为8%.云南地区应力场接近水平,地震错动面的倾角较陡.云南地区...     

汶川M_W7.9和集集M_W7.6地震前应力场转换现象及其可能的前兆意义

2008年四川汶川MW7.9地震和1999年台湾集集MW7.6地震均为挤压推覆构造环境条件下发生的板内逆断层型地震。本文对比分析了两次地震前的CMT解、震区附近的中小地震震源机制解及其反演的应力场可知,集集地震主震震源机制解与用台湾内陆中西部的CMT解反演得到逆断层类型构造应力场吻合,而震区附近中小地震具有随机发生的性质,反演得到了震前与构造应力场不一致的走向滑动类型的局部应力场,但当局部应力场变化到与构造应力场一致时,数月后发生主震;同样,用青藏高原东部的CMT解震源机制反演得到走向滑动类型的构造应力场,逆冲类型的汶川主震与构造应力场的压应力轴吻合,震区附近中小地震反演得到了与构造应力场一致的区域应力场,但震前局部应力场变化为逆冲类型应力场一致时,随即发生主震。说明逆断层型主震区附近随着震源区应力积累,在震前会出现相似的应力场转换现象,当最终转换到与发生主震的应力状态一致时,表明震源区附近应力已达到相当高的应力水平,是发生大地震的征兆,应引起进一步的关注。     

安徽北淮阳构造变形带特征与应力状态研究

在分析安徽北淮阳构造变形带变形特征和活断层作用的基础上,利用该区现代中小地震资料,采用近震直达P波、S波垂直向最大振幅比方法、震源机制的系统聚类和统计分析法,反演部分地震震源机制,并分析现代中小地震活动特征及应力场状态。结果表明,北淮阳构造变形带上主要断层现今处于活动状态;现代中小地震震源总体较浅,在2次6级地震震中附近形成小震密集区,可能反映了震源区介质相对破碎。震源机制的系统聚类和统计分析结果显示,该区断层以走滑或斜滑型破裂为主,但存在倾滑的逆断层;区内应力作用方向以水平为主,也存在部分垂向力作用;主压应力P轴的优势分布为近EW向,其中既有华北应力场,也有华南应力场作用;有少量近NS向应力场作用存在。反映该区处于应力场过渡区,因此将其作为华北、南华地块区的边界是合理的。     

1997年玛尼地震对青藏川滇地区构造块体系统稳定性影响的三维DDA+FEM方法数值模拟

本文用三维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.在此基础上进一步数值模拟1997年玛尼7.9级大震的发生过程,研究大震引起研究区各块体边界断层应力状态变化的特征.（1）发震断层两侧发生左旋走滑错动,最大水平位错大约7 m;（2）深部位错面上位错分布与用地震波资料震源反演的结果类似;（3）最大差应力变化等值线图与由星载D\|INSAR技术获取的地表形变场图像相似;（4）地表垂直位移表明地震断层面略向北逆冲.计算模拟得到了玛尼地震发生引起青藏川滇地区构造块体系统各边界断层上库仑破裂应力变化的分布,表明玛尼大震的发生除了使其发震断层的两端库仑破裂应力增大,应力进一步集中外,位于上地壳层上东昆仑断裂中段的2001年昆仑山8.1大震（H=11 km）发震断层段的库仑破裂应力增加约2 MPa,位于中地壳层上喀拉昆仑断裂带中的2008年改则6.9级地震（H=30 km）发震断层段的库仑破裂应力也增加约0.7 MPa,可见这两个已接近破裂强度地段的失稳对发生大震起了一定促进作用.研究结果也表明：作者发展的三维DDA+FEM方法能有效地用于大震活动与各构造块体相互作用关系的研究.     

板内大断裂形成问题的讨论

本文讨论了大断裂形成的力源问题,分析了我国一些大地震的资料后认为大断裂形成的力源是板块水平挤压力和上地幔垂直力作用到地壳后引起的应力迭加的结果。综述了前人利用断裂力学理论与实验结果研究地壳中断裂传播时所持的不同观点。地壳中断裝的传播不只是受断裂力学规律本身的制约,外部附加的剪切应力对断裂的传播也起着重要作用。地壳下部大断裂蠕滑所产生的施加在地壳上层底部的分布剪切力在地壳上层中产生的附加剪切力可以增强原来断裂端部的剪切应力,使岩体首先超过抗剪强度因而断裂沿合成剪切力的方向快速错动,从而形成了地壳中长而直的断裂带。利用弹性体的半空间问题推导了分布剪切力在地壳上层产生的附加应力场和估算了附加剪切应力和附加张应力的大小。利用静力弹性位错理论分析了软弱区引起的像力对断裂扩展的影响。在实际地壳中介质並不是均匀的,在地壳上层还可能存在一些局部的破碎区、软弱区。积累单元断层面除受有效构造应力外还受到由于断层物质蠕变形成的附加剪切应力和由于软弱区、破碎区的存在形成的附加剪切应力的作用,这两种附加剪切应力都是时间的函数,随着时间的增加而增加,而且像力还和积累单元断层面到软弱区的距离成反比。断裂的传播要受到软弱区对它作用的像力,即相当于附加了一个剪切应力在断裂端部,增加了断裂端部的应力强度因子。最后讨论了震源断层面的下方有岩浆侵入时的防拐作用。当孕裳的脆性层底部有热物质侵入而形成直线凹槽时断裂沿其传播也不拐弯。     

青海玉树地震(M_s=7.1)产生超剪切破裂过程的动力学机制研究

由于2010年玉树地震(Ms=7.1)产生了超剪切地震破裂,所以地震灾害特别严重.国内外地球科学家对该地震产生超剪切破裂过程的物理机制一直非常关注,但至今没有给出满意的解答.为此,文中根据玉树地震发震断层的实际几何构建有限单元数值模型,模型中的断层由2个断层段构成,它们之间有约10°的夹角,形成断层拐折.模拟结果表明,玉树地震的破裂由2个子事件组成;当破裂在震源所在的断层上成核后,先在第一个断层段上传播,其速度为亚剪切波速度;当破裂一旦越过断层拐折,在第二个断层段上传播时,破裂速度就立即转变为超剪切波速度.计算结果显示,当断层发生超剪切破裂时,断层上的位错幅度、破裂产生的地震波速度及加速度都会显著增大,从而造成地震灾害大大增加,这很可能是玉树地震的震害特别严重的重要原因.从模拟实验中还看到,若是模型中的断层没有发生拐折,在模型的其他参数都保持不变的情况下,破裂速度不会发生变化.但是,若初始应力场的方位与断层之间的夹角发生变化,这时断裂系统中尽管存在断层拐折,也不是一定能产生超剪切破裂.只有当初始应力方位与断层之间的夹角以及断层走向变化的偏角二者之间的关系恰到好处时,断层拐折才有可能促使断层破裂由亚剪切转化为超剪切破裂.所以,玉树地震之所以能产生超剪切地震破裂,恰恰是发震断层几何与初始应力场方位之间的关系达到某种"最佳状态"的结果.这也可能是天然地震中超剪切破裂事件稀少的原因之一.因此,研究超剪切地震破裂过程的动力学机制,对于深入研究地震震源过程、地震灾害评估等有着非常重要的科学意义.     

位错模型的有限单元公式

本文讨论了弹性和粘弹介质中用劈节点技术离散的结构面与非均匀位错面的等价原理,并由此证明有限单元位错公式表示的位移场与沃尔特拉位错公式表示的位移场等价,从而获得求解断层面错动产生的位移场与应力场的统一理论和方法,即用Volterra(沃尔特拉)位错公式和地面位移观测资料,反演断层面上的位移或位移速率,再用位错的有限单元公式和反演的断层位错,正演计算位移场和应力场。     

有限元模拟弹性位错的等效体力方法

计算地震位错造成的位移场和应力场,对于估计大地震引起的后续地震活动发展趋势十分重要.本文提出在弹性位错问题的有限元模拟中,用等效体力代替位错源,从而在构建几何模型时不用包含断层,却可以处理包含任意复杂断层的问题,极大降低建模的难度.使用此方法,本文计算并讨论了在球形地球模型下2011年日本Tohoku-Oki特大地震对华北地区断层的影响,结果表明此次地震使华北主要断层趋于稳定.     

2021年5月漾濞MS6.4地震序列发震机理的应力分析

为了从应力的角度解释2021年5月漾濞M_S6.4地震序列的发震机理,本文开展了包括刻画断层结构,反演震源区应力场,研究应力场对断层的加载作用以及地震序列中较大地震对断层活动的库仑应力影响等4个方面的研究,具体的认识为,(1)相比于前人工作中利用区域台阵定位结果刻画的断层结构,结合布设在漾濞震源区的实时地震监测台阵捕捉的7905个余震位置和沿断层均匀分布的16个M3.5以上地震的震源机制,我们刻画了漾濞地震序列发震断层的精细结构：漾濞地震序列最主要的特征为NW向和NE向两组断层共同破裂,NW向断层为右旋走滑破裂,NE向断层为左旋走滑破裂;(2)利用震源区1°×1°范围内的90个历史震源机制反演了震源区的背景应力场,得到震源区为近南北向水平挤压,东西向水平拉张的走滑型应力状态,应力方位的不确定度很小,而主应力相对大小(R)的不确定度很大,为0.2～0.8;(3)分析了漾濞地震序列两组发震断层的稳定性,发现两组发震断层均为应力场作用下最易失稳的断层.此外,发生在两组断层上地震的震源机制分别与两个最易失稳断层的震源机制相似,说明了背景应力对断层行为的控制作用;(4)两组断...     

地壳中张力区对孕震断层的作用

本文应用裂缝的位错理论及位错在应力场中受力的概念讨论了地壳中水平张力区对孕震断层的作用。从理论上计算了位于径向分布的张力区中孕震断层端部所受力的表达式和方向。指出张力区对孕震断层有类似于象力的作用。在一定配置条件下,它有利于裂缝的传播,并使裂缝在传播过程中拐弯。地壳底部受一定分布的垂直力作用时,会在其周围产生水平张力区。因此,可以通过地形变资料、孕震断层周围的地质情况去寻找张力区的可能存在区域并分析它对孕震断层可能产生的作用。     

发震时深浅构造相互作用导致横向断层致锁的有限元分析

本文利用三维有限元方法，研究和计算了大震发生前、发生时，发生后震源断层面与深部同面立接断层之间的相互作用以及发震后促使深部断层发生错动从而对震源区近场横向活动断层致锁的结果，得到以下结果：（１）临近大震前震源断层面端部调整单元下方的深部断层有较高的剪应力水平，造成震时对震源断层面发生底辟作用的条件，即调整单元区对应的深部断层单元首次满足破裂条件并发生破裂。（２）震源端部的调整单元和具有蠕能力的横向     

唐山地震前后的应力变化

在距唐山地震震源约百公里的大港油田,以水压致裂法,在深度1000——4000米之间,测定了69次地应力值,对比了1973——1980年大地震前后八年内的应力值变化.在主震前,构造应力场出现明显变化:(1)水平应力梯度降低,即在最大与最小水平主应力方向呈现应力松弛;(2)水平应力与深度的相关系数降低,即构造应力场受到扰动;(3)断层滑动系数增高,断层出现无震蠕动.此外,结合地质构造与应力测量结果,对唐山地震发生过程中的一些异常现象,如无震蠕动、地下水位变化、浅层和外围地区的应力松弛,以及应力沿断层面向深层和闭锁区的转移等,进行了分析和讨论.      

山西阳曲M_S4.6地震特征

从序列基本情况、序列类型、应力场、地质构造背景等方面详细分析了2010年6月5日山西阳曲MS4.6地震序列特征,结合已有研究结果,指出阳曲地震类型为主震-余震型。从其所处的构造区域以及余震展布、震源机制解结果,综合分析认为系舟山西麓断裂不是其发震断裂。     

长江带现代地震构造应力场分布特征

根据长江带76个地震震源机制解与17个小震综合断层面解的结果统计分析,得到该带地震应力场主应力方向的优势分布。表明该带处于北东东—南东东向挤压和北北西—近南北向引张的构造应力作用之中。在力的性质上,该带水平张应力高于水平压应力,斜向压应力又高于斜向张应力,与华北地区比较,主应力方向相对向东南方向偏转,该带水平力和斜力所占比例均高于华北地区,同时讨论了该带中三个分区的现代构造应力场分布及它们的力源关系。     

关于昌马7.5级地震的成因探讨

本文从三维空间的角度,从昌马地震发生的区域构造背景和构造应力场,震源断裂和震源应力场,地震的动力来源,震源介质条件、震源闭锁形式和地震发震机制等方面探讨了昌马地震的成因,提出了“三维空间四方受压的震源闭锁模式和“倒楔型”劈裂的发震机制。     

引潮力对显著地震触发作用与大震关系的机理讨论

初步讨论了引潮力对显著地震触发作用与大震关系的机理。 结果表明, 这一机理是比较复杂的。 地震发生时水平引潮力方位与地震断层面走向接近, 可能增加断层面上的剪应力, 有利于地震的发生; 水平引潮力方位与地震主张应力轴T轴接近, 可能减小断层面上的正应力, 从而减小断层面上的摩擦力, 也会有利于地震的发生。 所讨论的3个震例中有2个共同点: 其一为大震前显著地震发生时水平引潮力方位相互比较接近; 其二为显著地震破裂面走向和大震破裂面走向基本一致。     

龙陵大震震型及有关问题讨论

本文根据１９７６年龙陵大震三次主震由南向北的迁移特征以及３次主震及其强余震活动所反映的震源时空分别位于不同的震源区，但首尾相接，且各自有前震和余震。用立交模式和深部剪切蠕滑断层对龙陵大震发生在完整的花岗岩体内作了解释。用介质相对完整、区域压力大解释了主震发生时形成复式震源，以及余震相对发育持特征，对于复式震源提出了用各震源提出了用各震源断层长度累计总和求震级的方法。