应力场演化与强震间相互作用的有限元模拟研究

针对川滇地区,在大量搜集前人资料和结果的基础上,建立了包括上地壳、中地壳、下地壳、上地幔等4层结构的三维有限元模型。通过反复调试,确定了其边界条件。然后计算了川滇地区背景应力场、断层蠕动产生的应力场和强震触发的应力场,以及它们的动态变化。结果表明后续地震大多发生在前面地震引发的库仑破裂应力正值区,前一地震对后续地震有一定的触发作用,强震是在较高的应力背景下成组发生的。这对判断、识别地震异常,提高地震预测水平有着很大的意义。     

中国西南地区地震活动数值模拟的初步研究

初步建立了西南地区有限元动力学模型。讨论了由于地震发生产生的应力变化对西南地区整个系统的应力调整情况，初步结果表明，许多强震发生在应力增强区。     

华北地区震源断层与深浅构造关系的初步研究

使用地震资料（等震线、地表破裂带、地形变、余震平面和剖面分布及震源机制）描述强震震源断层的立体特征。发现震源断层的上界即为由地震测深资料得到的Ｇ界面，并与该界面之下的高倾角深断裂吻合，证明地震时深断裂发生了剪切错动。震源断层与Ｇ界面之上的铲形正断层构成不连接的两套断裂系统，它们之间存在有对应和无对应的复杂关系。     

青藏高原下地壳流动方式的数值模拟研究

青藏高原存在柔性下地壳流动被越来越多的学者接受, 但是关于下地壳流动方式及速度存在争议。 地表运动有GPS等直接测量, 上地幔运动有S波分裂间接反映, 下地壳运动目前没有直接观测手段, 使得开展数值分析非常重要。 本文利用三维球壳黏弹性有限元模型研究了青藏高原下地壳柔性流动方式和流动速度。 本文通过对地表GPS观测资料的拟合与不同数值模型的对比分析, 认为青藏高原柔性下地壳东向流动遇到四川盆地的抵阻, 下地壳物质可能仅在高原东南方向存在物质外溢通道, 而在高原东北方向不存在类似的物质通道; 下地壳的流动速度比地表运动速率每年快几毫米至十几毫米, 对应的黏滞系数为10¹⁸~10¹⁹ Pa·s。     

川滇地区应力场演化与强震间相互作用的三维有限元模拟

针对川滇地区，在大量搜集、总结前人资料和结果的基础上，建立了包括上地壳、下地壳(两层)、上地幔等4层结构的三维有限元模型. 通过反复调试，确定了其边界条件，并且计算了川滇地区背景应力场、断层蠕动产生的应力场和强震触发的应力场，以及它们的动态变化. 结果表明:后续地震大多发生在前面地震引发的库仑破裂应力正值区，前一地震对后续地震有一定的触发作用，强震是在较高的应力背景下成组发生的. 这对判断、识别地震异常，提高地震预测水平有着很大的意义.      

汶川Ms8.0地震同震效应的三维非线性数值模拟分析

基于多学科的研究成果,充分考虑对地质构造运动和地震活动起着重要作用的活动断裂,采用接触摩擦分析理论处理活动断裂的力学特征,建立了川滇地区活动断裂三维非线性有限元模型.模型中包含的22条活动断裂均采用接触摩擦单元处理,整个3-D模型划分为单元37233个,节点10469个.     

中国大陆现今地应力场黏弹性球壳数值模拟综合研究

中国大陆现今实测地应力场的状态与板块构造环境、活动断裂带分布、地形地貌以及地壳结构呈现一定相关性. 在中国大陆西缘,印度洋板块与欧亚板块陆发生陆碰撞,在中国大陆东缘,菲律宾海板块、太平洋板块俯冲到欧亚板块之下. 中国大陆内部被大型活动断裂带分割为多个块体,各个块体的地壳结构和厚度呈不均匀分布,地形地貌起伏具有很大的差异. 笔者以中国大陆块体模型为基础,把板块构造作用和重力势作为主要影响地应力状态的两个主要要素,在现今活动构造、GPS和实测地应力等成果的约束下,利用线性黏弹体球壳有限元模拟分析了中国大陆现今地应力场的分布特征和控制因素. 结果表明: (1)构造应力场总体上呈现出西部挤压,东部拉张的特征,印度板块与欧亚板块的持续碰撞形成了青藏高原及其周缘的挤压性质的构造应力场,而东部菲律宾板块与太平洋板块的俯冲形成了黄海、东海和环渤海区域的拉张性质的构造应力场,中间为拉张环境和挤压环境的过渡,最大主应力的方向受到板块构造环境和活动构造分布的控制;(2)重力的影响主要体现在地形梯度大和地壳厚度结构变化大的地壳浅部区域,在藏南、滇西北局部地区的地壳浅部由于受到重力势控制,呈现为张性应力场,在塔里木地区由于重力势引起的应力场与构造应力场同为挤压性质,因此该区的挤压强度得以增加;(3)中国大陆浅部地应力场的状态主要受到区域板块构造环境、块体边界活动构造带的展布和地形的控制,总体上以南北构造带为界,西部以较强的压性构造环境为主,东部为较弱的压性构造环境,藏南和滇西北局部地区存在有张性构造环境;构造应力对地应力的贡献比重随着深度增加而增加;(4)采用黏弹性模型的构造应力场模拟结果比完全弹性模型的模拟结果能够更好地与实测地应力场相吻合,利用完全弹性模型分析由地震等诱发的地应力瞬时变化是有效的;(5)青藏高原东南缘最大主应力方向发生了较大的偏转,其主要控制因素有:印度板块持续的碰撞、中下地壳对上地壳拖曳以及印度板块通过实皆断裂对欧亚板块的剪切拉伸作用. 中国大陆现今地应力场是整个地壳岩石黏弹特性长期演化和断裂活动的结果,是地应力场动态演化过程中在现今时间点上的状态,受到板块构造环境、大陆内部活动断裂分布、地形地貌和地壳结构等因素不同程度的控制,模拟结果为中国大陆地应力场提供了一个定量的参考模型.     

三峡水库蓄水后等效应力场的数值模拟和胡家坪M_S4.1地震的孕震机理

利用有限元方法,在三峡水库172m试验性蓄水后发生胡家坪MS4.1地震的大背景中,建立了三峡库首区三维线弹性有限元模型。计算得到了172m水位相对于蓄水前库首区地壳8km深度处的等效应力场,与该地区同期流动重力场异常分布特征基本一致。在此基础上,将蓄水后等效应力场的变化与胡家坪MS4.1地震对比后发现,本次地震发生在等效应力递增区与递减区的梯度带上。分析认为,这样的地段等效应力变化明显,是应力应变积累和构造活动强烈的部位,加之处于仙女山断裂的北端段,容易促使断裂失稳错动而引发地震活动。     

中国东部地区地震活动与构造应力场关系的有限元数值模拟

运用有限元数值模拟方法结合板块构造边界条件和板内构造分布特征对中国大陆东部地区的基本构造应力场进行数值模拟,根据研究区受周边板块作用的情况分析板块边界作用力的变化对内部应力场的影响。对比有限元数值模拟结果解释了中国大陆东部地区地震活动空间分布的特点。     

地震应力触发数值模拟的初步研究

本文基于有限元方法，初步建立了西南地区二维和三维数值模拟有限元模型，并针对川滇地区，重点建立了包括上地壳、下地壳、上地幔等的三维有限元模型。最后，讨论了地震产生的应力变化对整个西南地区的应力调整情况。结果表明：前一地震对后续地震有一定的触发作用。因此，强震活动有限元模型的建立对判定未来强震危险区有一定的作用。     

灵丘盆地主要活动断裂和1626灵丘地震发震构造

灵丘盆地位于山西地堑系的东北部,曾于1626年发生7级地震.文中通过解译SPOT5影像、分析SRTM3数据和野外调查,对该盆地进行宏观的构造地貌分析和对比,结合探槽以及地质剖面确定主要活动断层的几何分布和最新活动特征,进而探讨灵丘地震的发震构造.结果显示:太白维山山前断裂大部分段落最新活动时代限于晚更新世晚期.NE向的水涧-落水河断裂灵丘县城以西段造成同级地貌面高差约6m,其中最新活动在地表残留高约1m的断层陡坎,县城及以东段无明显地貌表现;NW向的华山河断裂具有枢纽断层特征,在盆地北部断裂向西倾并造成华山河Ⅰ级阶地两侧约10m的高差,在盆地南部断裂向东倾,剖面和相关地貌揭示该断裂在南段为一条高角度的活动正走滑断裂;据此认为,1626年灵丘地震为水涧-落水河断裂西段和NW向的华山河断裂共轭作用的结果.     

地震与活动断裂空间关系的三维可视化建模

在回顾国内学者利用2D GIS空间分析功能研究地震与活动断裂关系的基础上,认为利用3D GIS更能准确地分析地震与活动断裂之间的三维空间关系.采用中国地震活动断层探测技术系统设计的数据结构,在ArcGIS下构建了三维断层模型,尝试性地提出了基于三维断层模型的三维空间缓冲区模型;并利用向量判别法实现了三维缓冲区的空间分析,进而实现了地震与活动断裂三维空间关系的分析方法,基于该模型对太原市区内主要断裂与地震的空间分布关系进行了初步定量分析研究.     

澜沧—耿马地震孕育过程中应力场时空变化与预测检验

本文利用地震波资料,对1988年11月6日澜沧—耿马大震孕育过程中,震区及周围地区应力场(方向和强度)时空调整变动进行了分析研究。资料表明,在大震孕育发展的不同阶段,震区及周围应力场调整变动有着不同的表现特征。本文还对依据应力场时空调整变动在大震前作出的中期预测与震后检验进行了分析讨论。     

浅源强震的判据和发震概率

根据确定潜在震源区的多判据原理,强震的发生不仅要满足准静态强度条件,而且必须具备突发释放足够能量的条件,而所有这些条件可以通过突发应力降判据、总能量判据和强度判据加以表达。本文建立了它们相应的概率表达式和估计发震总概率的方法,并针对我国28例地震进行了验算     

活动断裂的可变破裂尺度地震行为与级联破裂模式的应用.

初步揭示出中国大陆地区活动断裂的地震破裂尺度可变行为,即在同一断裂部分不同轮回的破裂规模是不同的,因而地震强度也随时间变化．这种变化的趋势不具必然性．根据定义的相对破裂规模,统计表明：两相继轮回的破裂规模相同的概率最小．当前一轮回的破裂规模为小时,后一轮回的趋于大的概率为0.48;当前一轮回的破裂规模为中时,后一轮回的趋于小和大的概率分别为0.69和0.25;当前一轮回的破裂规模为大时,后一轮回的趋于大的概率为0,而趋于小和中的概率分别为0.36和0.64．笔者引入并完善了级联破裂模式,用于描述同一断裂部分破裂尺度的可变性和复杂性．在总结已发生过级联破裂的走滑活动断裂基本特征的基础上,提出这类断裂的级联破裂分段的原则．作为应用举例,对川西安宁河断裂带的一部分进行了级联破裂分段,并进而评估了未来地震的可能强度以及其对应的概率．     

四川西部理塘-巴塘地区的活动断裂与1989年巴塘6.7级震群发震构造研究

四川西部的理塘—巴塘地区以近SN向的断裂构造为主,并发育 1组NNE和NW向的共轭剪切破裂带。文中在详细的TM卫片和航空照片判译的基础上,以活动构造地貌学为主线,重点解析了该地区断裂构造晚更新世—全新世以来活动的表现形式,确定近SN向的金沙江断裂带晚第四纪以来的近EW向的缩短速率为 2~3mm/a,NNE向巴塘断裂的右旋水平滑动平均速率为1. 3~2. 7mm/a,NW向理塘断裂的左旋水平滑动平均速率为 2 .6~4. 4mm/a。结合地球物理场、震源机制解、GPS测量等资料,分析了该地区现今地壳运动的总体态势及其所导致的块体运移规律,指出 1989年巴塘 6 .7级震群的成因,是由于NNE向巴塘断裂和NW向理塘断裂共轭剪切所派生的近EW向正断层的张性破裂所致,揭示了一个挤压构造环境内正断层发震的典型震例     

中国大陆东部中-弱活动断层潜在地震最大震级评估的震级-频度关系模型

中国大陆东部中-弱活动断层小区的震级-频度关系符合特征地震模式,其指数函数部分(即G-R关系)的最大截距震级a/b明显偏小于当地的特征震级MC。为了能利用参数a/b间接估计断层小区潜在地震的最大震级,文中发展了综合历史与现代地震资料建立断层小区长期震级-频度关系的方法,计算出130个断层小区按t=500a归算的G-R关系参数at/b值。分析表明,断层小区已发生的最大地震震级Mmax与at/b值呈正相关,且随着at/b值的增大,最大地震震级Mmax的上限呈现较平整、单调上升的特点。已基于这种特点分别建立起华北、华东—华中、华南与东南沿海三大区域的最大地震震级上限Mmu-at/b值关系的3个经验公式,作为利用at/b值估算断层小区潜在地震最大震级的经验模型。文中应用新发展的方法与模型估计了若干断层小区的潜在地震最大震级。研究还揭示出中-小震群、余震和触发型地震序列、人为诱发地震等现代异常地震活动以及最小完整性震级的确定等均对断层小区的at/b值计算有影响     

区域加载过程与发震断层变形演化的实验研究

使用双剪粘滑模型模拟自发地震和诱发地震的区域加载过程,利用应变观测系统多点连续观测发震断层附近的局部应变变化。在应力与应变空间上描述了地震过程的区域应力路径和局部应变路径。结果表明,局部应变路径与应力宏观路径的形态差异较大,但两者的转换阶段对应,存在一定映射关系。断层局部变形路径的走向标明了断层所处在的变形阶段。自发地震的应变路径可以划分为3个部分:应变积累阶段、剪应变的线性偏离阶段和失稳滑动阶段。诱发地震的应变路径包括4个阶段:正斜率的应变积累阶段、负斜率的稳态滑动阶段、亚稳态应变僵持阶段、扰动失稳滑动阶段。自发地震与诱发地震有各自的路径模式,可以从应变路径上判别断层稳定性与可能的地震类型。     

EXPLORATION OF UNDERWATER THREE-DIMENSIONAL TOPOGRAPHY AND ACTIVE FAULTS: A CASE STUDY OF QIONGHAI,XICHANG

The theories, techniques and methods for the exploration of active faults in the terrestrial domain are relatively mature, while such efforts in the water domain remain very few. In this study, the AAE shallow profiler was used to detect the underwater three-dimensional topography and active faults in the Qionghai area, Xichang for the first time. Based on the SKUA-GOCAD software platform and its DSI interpolation method, three-dimensional modeling of the exploration data was carried out. The survey profiles clearly reveal three different reflection interfaces, including the underwater interface, the interface between the silt layer and shallow sedimentary layer, and the bottom of the shallow sedimentary layer. The three-dimensional topography of the Qionghai area was mapped initially. Moreover, evidence of active faults was first found in several survey profiles from the reflection interface cutoff. This study also analyzed and discussed the working principle and characteristics of the AAE shallow profiler, including their parameters and various factors of exploration. The mapped three-dimensional topography and active faults in the Qionghai area of Xichang can provide a reference for research on the active tectonics underwater in the future.