基于动摩擦应力下调滑移弱化机制，利用地表破裂同震位移约束2001年昆仑山口西MS8.1地震破裂传播速度

利用2001年昆仑山口西MS8.1地震现场观测所提供的地表破裂同震位移数据,使用简单滑移弱化破裂模型,估算了发震主断层上的破裂传播速度. 该模型中考虑了断层破裂时动摩擦过程中应力上调和下调机制对地震波辐射能量分配的影响. 对比Bouchon和Valleacute;e有关昆仑山口西地震主断层破裂传播速度超过剪切波速度,甚至达到P波速度的结果, 采用动摩擦应力下调时的滑移弱化模型 (分数应力降模型),结果表明,伴随较高的地震波辐射效率,主断层的平均破裂传播速度等于或小于瑞利波速度,这与许力生和陈运泰的体波反演结果,以及陈学忠震源应力场估算的结果是一致的. 最后,联系到由地表破裂现象所反映出的断层力学特征,如与视应力相关的分数应力降 (动摩擦应力下调), 基于滑移弱化模型, 讨论了可能的震源破裂机制.      

华北北部地区现今应力场时空变化特征研究.

依据2002——2006年的中小地震资料,利用格点尝试法分析计算了华北北部4个应力小区的平均主应力轴,讨论了华北北部地区的现今应力场特征.在此基础上,对1977——1998年研究区内的单个地震震源机制解进行了进一步的分析计算,并结合以往的研究结果,研究了华北北部地区现今应力场随时间的变化特征,结果印证了唐山地震前后,唐山震源区及其邻近地区应力场主应力方向出现的转动和变化的现象:1976年唐山发生7.8级地震后,唐山震源区及其邻近的北京地区和邢台地区震源机制解的平均P轴可能顺时针转动了约15deg;——30deg;。北京地区和邢台地区近期（2002——2006年）的平均主应力轴与唐山地震前的综合断层面解较为一致,这两个地区应力场似乎转回到唐山地震前的状态. 而唐山区震源机制解的平均P轴在地震后则一直稳定在EW向上。位于张家口——渤海断裂带西段的京西北地区,其现今应力场则相对比较稳定,唐山地震前后主应力方向没有太大变动。鉴于数据资料等方面的原因,本文的研究结果仅仅是初步给出了华北北部地区应力场近几十年来一种可能的调整变化图象。      

2008年盈江地震序列的震源参数和震源机制相关系数研究

基于云南数字地震台网记录的2008年盈江地震序列的数字波形资料,采用波谱分析方法和Brune震源模型,得到盈江地震序列的震源参数。利用两次地震事件的相同台站的震源谱参数（零频振幅）计算谱振幅相关系数,据此对地震的震源机制进行聚类分组,并收集和对比地震序列已知的震源机制解结果,发现每组内震源机制解P轴的相关性较好,且相关系数越大,P轴的方位角就越接近。将盈江地区划分为三个研究区,联合震源参数的应力降和聚类分组中每组的平均震源机制解结果研究地震序列发生过程中应力的释放水平和应力场方向变化特征。结果表明：不同阶段震源机制解类型的变化和转化特征一定程度上反映了孕震过程中区域应力场随时间的变化特征,并且地震震源机制解类型在时间段上的集中并向区域构造应力场方向转换的现象可能是发生强震的标志。震源机制解分组类型和对应类型的地震的应力降有一定依赖关系,震源机制解类型反映的应力场与区域应力场接近的地震应力降高,震源机制解类型反映的应力场与区域应力场差距较大的地震应力降普遍较低。     

2008年盈江地震序列的震源参数和震源机制相关系数研究

基于云南数字地震台网记录的2008年盈江地震序列的数字波形资料, 采用波谱分析方法和Brune震源模型, 得到盈江地震序列的震源参数。 利用两次地震事件的相同台站的震源谱参数(零频振幅)计算谱振幅相关系数, 据此对地震的震源机制进行聚类分组, 并收集和对比地震序列已知的震源机制解结果, 发现每组内震源机制解P轴的相关性较好, 且相关系数越大, P轴的方位角就越接近。 将盈江地区划分为三个研究区, 联合震源参数的应力降和聚类分组中每组的平均震源机制解结果研究地震序列发生过程中应力的释放水平和应力场方向变化特征。 结果表明: 不同阶段震源机制解类型的变化和转化特征一定程度上反映了孕震过程中区域应力场随时间的变化特征, 并且地震震源机制解类型在时间段上的集中并向区域构造应力场方向转换的现象可能是发生强震的标志。 震源机制解分组类型和对应类型的地震的应力降有一定依赖关系, 震源机制解类型反映的应力场与区域应力场接近的地震应力降高, 震源机制解类型反映的应力场与区域应力场差距较大的地震应力降普遍较低。     

云南地区中小地震震源机制及构造应力场研究

利用云南数字地震台网记录的区域波形资料, 通过波形反演确定了发生在云南地区的33次中小地震的震源机制. 结果表明,在川滇菱形块体内部及边界附近的地震以走滑为主,由震源机制得到的主压应力方向从北到南由北北西-南南东方向转向近南北向,张应力轴方向则主要表现为北东东-南西西或北东 南西向;在青藏高原东部地区,主压应力方向从青藏高原内部向外成放射状展布,张应力方向大多与该地区的弧形构造平行. 在28N附近地区,主压应力轴和张应力轴方向都存在较大的变化,其分界线似与龙门山断裂向西南方向的延长线相对应. 川滇菱形块体之外的地震的主压应力轴和张应力轴方向与块体内部的方向存在一定的差异. 通过与哈佛大学中强地震震源机制结果的对比发现,云南地区中小地震震源机制的反演结果与强震震源机制的结果有较好的一致性,表明中小地震的震源机制可用于该地区区域构造应力场的研究.     

根据大地震前后应力轴偏转和应力降求取应力量值的研究

为求解震源处应力量值,运用大地震造成的应力方向偏转和地震应力降给出了求取震源处应力大小的方法.地震前后的应力方向可根据大量前震和余震震源机制统计给出;地震应力降可通过地震波或地壳形变资料的震源破裂反演研究得到.该研究对地震动力学具有一定的意义.      

京津地区小地震（1986—1988）的应力降分布

为了观测京津地区小地震的应力降分布,我们采用了1986年以来北京台网记录到的发生在该地区的小地震资料,用时间域中计算小地震震源参数的方法,求出了81个小地震的应力降值。表1及表2分别给出了1986年4月至12月及1987年11月至1988年9月的小地震震源参数值。表中T_r为由地震图中测出的P波初动半周期,u_(αm)为P波初动振幅,α为求出的震源半径,M_0为地震矩,Δσ为应力降。震源半径α是利用参考文献[1]中的T_r-α/V关系曲线,假定Q=400,破裂速度V=2.75公     

应力降研究进展综述

本文介绍了国内外关于应力降研究及应用的一些进展。对应力降定义及计算方法进行简要介绍,对地震应力降整体特征、应力降与地震大小、应力降与构造环境、应力降与序列类型等之间的关系进行简要综述,重点讨论了应力降在震后趋势判定中的可能应用,并对应力降计算结果的不确定性进行了初步讨论。应力降表征地震错动导致的位错面上的应力变化,其定义为地震前后初始应力σ_0与终止应力σ_1之差。地震应力降数值大多为零点几兆帕至数十兆帕,以10MPa以下的居多。应力降与震级、震源深度、构造环境、震源机制、序列类型等之间的关系复杂,对此,也存在诸多不同的认识。消除震级影响之后,地震序列应力降随时间持续升高的现象,对后续强余震有一定的时间指示意义。值得注意的是,诸多因素均会影响应力降的计算结果,数值实验结果显示,拐角频率、零频极限的综合误差对应力降计算结果影响显著,二者不确定性造成的应力降计算误差几乎完全覆盖余震应力降随时间的变化。     

祁连山中东段地区三维速度结构研究

应用中——法数字化地震台网自1996年以来所记录到的微震S-P资料，对祁连山中东段地区三维速度结构与震源参数进行了联合反演，获得了该区的三维速度成像．速度结果反映出深部构造的一些重要信息，为进一步研究该区的活动构造及地震参数计算，提供了科学依据．      

地应力主应力的方位角求和与平均

在世界应力图编制中, 9%来自地应力解除和水压破裂法, 23%来自井孔崩裂法, 63%来自震源机制, 5%来自地质方法(Zoback et al., 1989). 其中, 除地应力解除和部分水压破裂测量资料能提供水平应力的主应力大小和方向外, 其余地应力测量方法仅能提供主应力方向, 不能提供主应力大小.     

A uniform representation in the calculation of seismic radiation efficiency and rupture speed

According to energy partition principle,we have derived a generalized formula used to calculate the radiation effi-ciency.It overcomes the numerical errors involved in the estimation of radiation efficiency caused by the uncer-tainties owe to the different frictional mechanisms which is used to describe the earthquake faulting.Using real seismic data published in the previous studies,we have recalculated the radiation efficiency with associated to the different frictional mechanisms,and compared with previous results lack of consideration of frictional mechanism.The results indicate that,based on the new formula,the radiation efficiency we have estimated is always less than 1,and the unphysical conclusion of radiation efficiency greater than 1 is avoided completely.     

Bounding of near-fault ground motion based on radiated seismic energy with a consideration of fault frictional mechanisms

The energy radiated as seismic waves strongly depends on the fault rupture process associated with rupture speed and dynamic frictional mechanisms involved in the fault slip motion.Following McGarr and Fletcher approach,we derived a physics-based relationship of the weighted average fault slip velocity vs apparent stress,rupture speed and static stress drop based on a dynamic circular fault model.The resultant function can be approximately used to bound near-fault ground motion and seismic energy associated with near-fault coseismic deformation.Fault frictional overshoot and undershoot mechanisms governed by a simple slip-weakening constitutive relation are included in our consideration by using dynamic rupture models named as M-and D-models and proposed by Madariaga(1976) and Boatwright.We applied the above function to the 2008 great Wenchuan earthquake and the 1999 Jiji(Chi-Chi) earthquake to infer the near-fault ground motion called slip weighted average particle velocity and obtained that such model-dependent prediction of weighted average ground velocities is consistent to the results derived from the near-fault strong motion observations.Moreover,we compared our results with the results by McGarr and Fletcher approach,and we found that the values of the weighted average particle velocities we obtained for these two earthquakes are generally smaller and closer to the values by direct integration of strong motion recordings of the near-fault particle velocity waveform data.In other words,if this result comes to be true,it would be a straightforward way used to constrain the near-fault ground motion or to estimate source parameters such as rupture speed,static and dynamic stress drops.     

Constraints on rupture speed of the 2001 M S 8.1 West Kunlun Mountain Pass earthquake by co-seismic surface rupture slip displacements based on the slip-weakening mechanism with frictional undershoot involved

With co-seismic surface rupture slip displacements provided by the field observation for the 2001 MS8.1 West Kunlun Mountain Pass earthquake, this paper estimates the rupture speed on the main faulting segment with a long straight fault trace on the surface based on a simple slip-weakening rupture model, in which the frictional overshoot or undershoot are involved in consideration of energy partition during the earthquake faulting. In contrast to the study of Bouchon and Vallée, in which the rupture propagation along the main fault could exceed the local shear-wave speed, perhaps reach the P-wave speed on a certain section of fault, our results show that, under a slip-weakening assumption combined with a frictional undershoot (partial stress drop model), average rupture speed should be equal to or less than the Rayleigh wave speed with a high seismic radiation efficiency, which is consistent with the result derived by waveform inversion and the result estimated from source stress field. Associated with the surface rupture mechanism, such as partial stress drop (frictional undershoot) associated with the apparent stress, an alternative rupture mechanism based on the slip-weakening model has also been discussed.     

最小能量准则用于1995年河北沙城ML 4.1地震序列破裂性质的探讨

运用变分原理,我们得到了最小地震波辐射能量约束准则并用于研究震源的物理过程.通过研究1995年M_L4.1河北沙城地震序列主震和余震的动力学过程,可知主震和余震震源的动态破裂过程明显不同;M_L4.1主震的破裂速度与瑞利波速相近,约为剪切波速度的0.89倍;而28个余震的破裂速度远远小于剪切波速度,大约是剪切波速度的0.05到0.55倍.根据裂纹扩展模型,计算得到其余震的地震波辐射效率多在10％以下,这也说明了余震的地震效率较低.我们认为余震震源的动态破裂过程应与断层内部新生裂纹的扩展有关,而非简单的岩体间的相对滑动.余震震源的动态破裂传播与破裂能占主导地位的小地震有关.这些小震所带来的破裂能也导致了断层的进一步扩展.在对该地震序列的研究中,我们发现主震与余震的震源破裂过程在能量分配上有着本质的区别.因此当地震断层尺度相当小时,破裂能的贡献不能忽略,它的大小将显著地影响地震波辐射能的大小.     

最小能量准则用于1995年河北沙城ML 4.1地震序列破裂性质的探讨

运用变分原理,我们得到了最小地震波辐射能量约束准则并用于研究震源的物理过程.通过研究1995年ML4.1河北沙城地震序列主震和余震的动力学过程,可知主震和余震震源的动态破裂过程明显不同;ML4.1主震的破裂速度与瑞利波速相近,约为剪切波速度的0.89倍;而28个余震的破裂速度远远小于剪切波速度,大约是剪切波速度的0.05到0.55倍.根据裂纹扩展模型,计算得到其余震的地震波辐射效率多在10%以下,这也说明了余震的地震效率较低.我们认为余震震源的动态破裂过程应与断层内部新生裂纹的扩展有关,而非简单的岩体间的相对滑动.余震震源的动态破裂传播与破裂能占主导地位的小地震有关.这些小震所带来的破裂能也导致了断层的进一步扩展.在对该地震序列的研究中,我们发现主震与余震的震源破裂过程在能量分配上有着本质的区别.因此当地震断层尺度相当小时,破裂能的贡献不能忽略,它的大小将显著地影响地震波辐射能的大小.     

地震触发研究中库仑应力随摩擦系数增加而增大的矛盾及其解决

近年来,通过计算库仑破裂应力变化研究地震触发及断层的相互作用,进而估计地震灾害已经成为国际上研究的热点.研究中,为考察库仑模型触发地震的效果,计算时往往要改变模型参数进行检验,特别是让有效摩擦系数从0.0到0.8之间变化.许多研究人员的计算结果表明,库仑破裂应力随着摩擦系数的增加而增大,即断层上摩擦系数的增大可以导致触发地震能力的提高.这显然与我们的常识相违背:摩擦总是阻碍断层滑动、抑制地震发生的,即断层面上的摩擦越大,地震越是难以被触发.文中通过对库仑破裂应力的计算公式进行详细分析后发现,之所以出现摩擦越大,地震越容易被触发的现象,其原因是研究者在计算中没有考虑在构造应力作用的环境里,摩擦系数本身的变化所带来的附加库仑应力变化.若某个地震使一个位于地下15 km的典型断层面上的正应力增加2 MPa,如果只考虑静岩压力,当摩擦系数从0.3增大到0.4后,传统库仑破裂应力变化为0.8 MPa;而综合库仑应力变化则大约为-39.2 MPa.所以,若从整体上来分析断层在地震位错及摩擦系数变化所造成的综合库仑应力改变,就不可能出现库仑应力随摩擦系数增加而增加的不正常现象.由此可见,今后在利用库仑模型研究地震触发问题时,应综合考虑构造应力场及摩擦系数本身变化所带来的库仑应力变化.     

An effective approach to determine the dynamic source parameters

In this study, we present a new and effective method to determine the dynamic source parameters (i.e., stress drop and strength distribution). We first assume that the kinematic source parameters, i.e., the slip and rupture time distributions on the fault plane, are known from the previous source inversion studies. Then, using the seismic source representation theorem we determine the dynamic stress field on a fault plane from known kinematic parameters. Finally, we determine the strength of the fault defined as the peak stress just before the rupture. We have tested the validity of this method by using an illustrative two-dimensional analytical example. To assess the applicability of this method, we have applied it to study the 1979 Imperial Valley earthquake, and obtained consistent results with those ofMiyatake's (1992) andQuin's (1990). Compared with previous methods, this new method is simple, straightforward and accurate, and needs much less calculation. Therefore, it is expected to be useful in exploring the seismic source process.     

Variation of stress during the rupture process of the 1995 M_L=4.1 Shacheng, Hebei, China, earthquake sequence

Introduction An earthquake could be caused by the failure of focal material or fast slip on the pre-existed faults under the tectonic stress based on the understanding of the occurrence process of earth-quakes in which the stress change could play a key role. Therefore to examine the stress change is beneficial to understanding the physic process actually occurring in the source region deeply. The apparent stress is defined as the product of seismic efficiency and the average stress on the foc…     

1995年7月20日河北沙城ML4.1地震序列破裂过程中应力变化的研究

根据地震破裂动力学, 研究了1995年7月20日河北沙城ML4.1地震序列破裂过程中, 视应力和静态应力降与动态应力降之差的变化. 结果表明, 主震的视应力约为5 MPa, 而余震的视应力平均约为0.047 MPa. 在破裂过程中, 主震的动态应力降大约为静态应力降的1.6倍,其差值约为2.7 MPa; 余震的动态应力降一致小于静态应力降,其差值平均约为-0.75 MPa. 因此,主震发生时,最终应力大于动摩擦应力,与断层突然锁住的模式相符; 余震发生时,最终应力小于动摩擦应力,与地震断层错动过头的模式相符. 因此, 主震和余震的发生过程是有差别的.