断层相互作用的模拟研究

以库仑破裂应力变化计算为基础,研究断层的相互作用。从震源断层和投影断层两个角度出发,研究5种地震断层模型分别描述地震断层和投影断层时库仑破裂应力变化的分布特征,分析震源断层以及投影断层的不同滑动机制对库仑破裂应力变化分布的影响。分析发现,断层的相互作用与断层的滑动机制关系密切;走滑断层还与其左右旋有一定关系;除斜滑断层外,其他断层之间的相互作用呈现一定的对称关系。     

基于Sentinel-1A的2021年双湖MW5.7地震同震破裂模型

利用Sentinel-1A SAR数据提取2021年西藏双湖县M_W5.7地震同震形变场及2.5D形变场,反演断层滑动分布模型。计算不同节面解为接收断层产生的库仑应力变化差异确定发震构造,并结合余震分布信息评估未来地震风险性。结果表明,地震震中为34.37°N、87.71°E,震源深度6.51 km,发震断层倾向东、走向33°、倾角50°、平均滑动角-74°,以倾滑为主兼有少量左旋走滑分量,最大滑动量0.26 m。短时间内,震区南部地震风险较小,北部则需要结合更多资料进一步分析。本次地震是在羌塘块体持续向东扩张的背景下,受EW向拉伸作用使得黄水湖正断层发生的一次弥散型变形活动,SN向地堑得到进一步扩张。     

汶川地震和芦山地震对青藏高原东缘主要活动断层应力变化的影响

根据弹性无限半空间位错理论,结合汶川地震和芦山地震的同震破裂模型,以及该地区活动断层几何学和运动学特征,应用Coulomb程序,计算了2008年汶川地震静态库仑应力变化,并和余震分布特征进行对比;同时,计算了2008年汶川地震和2013年芦山地震共同作用产生的静态库仑应力变化,并将结果投影到青藏高原东缘主要活动断层上。结果表明:汶川地震产生的余震大部分分布在其造成的静态库仑应力增加区;汶川地震在芦山地震震中区域产生的静态库仑应力显著增加,增加值为0.010~0.050MPa,汶川地震产生的静态库仑应力变化使得芦山地震提前到来;鲜水河断裂北部、东昆仑断裂、秦岭南缘断裂西段、青川断裂东段、茶坝—林庵寺断裂西段、灌县—江油断裂、大川—双石断裂的静态库仑应力均有不同程度的增加;岷江断裂、虎牙断裂、汶川—茂县断裂、江油—广元断裂、鲜水河断裂南部的静态库仑应力有不同程度的降低;考虑到青藏高原东缘历史大地震和余震分布情况,未来应加强对鲜水河断裂西北段和东昆仑断裂地震危险性的监测与研究。     

利用InSAR资料反演宁洱Ms6.4地震震源参数及库仑应力变化

首先利用ALOS PALSAR数据,通过D-InSAR技术获取2007-06-03云南宁洱MS6.4地震的同震形变场,然后基于Okada弹性半空间位错模型反演该地震的断层几何以及精细滑动分布,最后计算宁洱地震后周边断层的静态库仑应力变化。结果表明,形变主要集中在西盘,最大视线向形变量为51.6 cm;反演得到的震源位置为23.05°N、101.02°E,深度3 km,断层走向145°,倾向49.5°,平均滑动角153°,发震断层为NNW向普洱断裂,断层活动以右旋走滑为主,兼具逆冲分量;断层面最大滑动量为1.2 m,反演得到的震级为MW619。基于库仑应力场发现,磨黑断裂处于库仑应力增加区域,而2014年景谷地震位于负值区域。结合实地考察资料和反演结果表明,宁洱地震为浅源地震,但断层并未出露地表。     

2015年西藏定日MW5.7地震震源参数估计和静态应力触发研究

采用InSAR形变监测资料计算2015年西藏定日M_W5.7地震同震形变场,反演发震断层几何参数和滑动分布。在此基础上,研究尼泊尔M_W7.8主震对定日地震的静态库仑应力触发影响。综合分析地震滑动机制和构造特征,认为定日断层为西倾隐伏断层。反演结果表明,地震破裂相对集中,主要深度在6~9 km,破裂以正断滑动为主。发震断层走向约178°,倾角约 48°,破裂区长约5 km,宽约5 km,最大滑动量约0.2 m,释放的地震矩约3.7×10¹⁷ N·m,对应矩震级M_W5.6。尼泊尔主震同震库仑应力在定日地震震源处约为0.2 bar,造成藏南申扎-定结拉张地堑应变加载。     

InSAR数据约束下的2022年泸定MS6.8地震震源参数及滑动分布

基于Sentinel-1A升降轨数据,使用D-InSAR反演泸定M_S6.8地震同震形变场。首先基于弹性半空间位错模型反演地震震源参数,然后利用分布滑动模型确定断层面上的滑动分布,最后计算周边断层的静态库仑应力变化。结果表明,此次地震造成的雷达视线向最大形变量约为18 cm,同震位错以左旋走滑为主,主要发生在6～24 km深度,最大滑动量约为2.5 m,位于16 km深度,发震断层主要为鲜水河断裂。静态库仑应力触发关系显示,鲜水河断裂南段和安宁河断裂北端的库仑应力显著增强,强震趋势值得关注。     

菲律宾棉兰老岛2019年4次MW>6.0地震断层运动模型及库仑应力传输研究

基于雷达干涉测量技术,利用ALOS-2、Sentinel-1卫星升降轨雷达影像,获得2019-10~12发生在菲律宾棉兰老岛的4次M_W>6.0地震的同震形变场,并以此形变结果为约束,反演得到4次地震的断层运动模型。综合分析发现,此次地震序列由3条断裂的破裂引起,其中2019-10-16和2019-10-31的2次地震为同一发震断裂,2019-10-31地震断层破裂区域位于2019-10-16地震断层破裂的东北延伸段,最大滑动量约为1.1 m,约为2019-10-16地震最大滑动量的2倍。2019-10-29地震由一条独立断层破裂引起,断层最大滑动量约为2.0 m。2019-12-15地震由一条东北向倾斜断层破裂引起,断层最大滑动量约为3.0 m。此外,2019-10-16地震引起2019-10-29地震显著滑动区明显的正向库仑应力传输;而2019-10-29地震显著增加了2019-10-31地震震源区域的库仑应力;前3次地震对2019-12-15地震孕震断层的库仑应力传输总和为负值,说明静态库仑应力传输可能不是此次地震触发的主要诱因。     

库水载荷对水库触发地震的机制研究

利用有限元方法,研究库水载荷产生的应力场及其在断层面上引起的静态库仑破裂应力变化。通过计算发现,库水载荷的加载位置对地震的触发作用有重要的影响:当库水加载于断层正上方或断层上盘时,对正断层型的地震有促进作用,对逆断层型的地震有抑制作用。但是,当库水载荷作用于断层的下盘时,对于倾角较大的正断层与逆断层地震,库水都起抑制作用;而对倾角很小的断层起促进作用,但不会产生很强的水库地震。     

基于InSAR约束的2022年泸定MW6.6地震同震滑动分布及库仑应力变化

基于Sentinel-1A升降轨影像数据,利用D-InSAR获取2022-09-05泸定地震视线向同震形变场。首先利用贝叶斯方法搜索断层的先验几何参数,利用非负最小二乘原理反演断层精细滑动分布,然后根据断层滑动分布参数计算震中附近库仑应力变化,最后利用震间GPS速度场数据计算发震区震间应变场。结果表明：1)泸定地震的同震形变场沿视线向的最大形变量为15 cm; 2)泸定地震是一次典型的左旋走滑型地震,断层走向为NNW-SSE,约167°,沿走向破裂约为55 km,倾角约74°,断裂深度主要为0～17 km,最大滑动量约为1.12 m,对应深度为1 km,释放的总地震矩为1.02×10¹⁹ Nm,对应矩震级为M_W6.64;3)鲜水河断裂带南东段、安宁河断裂带北段和玉龙希断裂中北段处于应力加载状态,未来发生地震的可能性较大;4)震源区位于拉张应变和挤压应变的转换区域,该应变转换区可能与多个不同活动块体在该地区的交会有关。     

2017-08-08四川九寨沟MS7.0地震对周边区域应力影响

基于2017年九寨沟M_S7.0地震破裂模型及区域均匀分层粘弹性地壳模型,计算此次地震引起的周边地区同震及震后库仑应力变化,讨论地震对周边若干活动断层的影响。结果表明,此次地震增加了虎牙断裂北段发震破裂区两端的库仑应力,最大同震库仑应力增量为148 kPa,在很大程度上超过地震应力触发阈值10 kPa,震后50 a内破裂区两端的库仑应力有所增强,但增量较小,仅在3~5 kPa左右;虎牙断裂南段同震库仑应力增量较小,在3 kPa左右,震后50 a内应力基本无变化;塔藏断裂带西北段的同震应力增量在5～33 kPa之间,在大部分区域超出应力触发阈值,震后应力有所加强,但是增量较小(约为3 kPa)。库仑应力加载有可能增加以上活动断层的地震危险性,需加强监测。地震对雪山断裂带西段(以虎牙断裂与雪山断裂交叉点为界)的影响较小,其同震库仑应力最大增量仅在6.15 kPa左右,未超过地震应力触发阈值。同时,地震还减小了雪山断裂带东段、白龙江断裂舟曲段、岷江断裂北部以及龙日坝断裂北部地区的库仑应力,可能短时间内减小了这些地区的地震危险性;而对距离震中较远(150 km以外)的地区(如青川断裂)影响十分微弱,其同震与震后应力变化可忽略不计。     

1994年美国北岭地震震源区构造应力状态反演及动力学解释

针对余震震源机制解相对比较复杂、紊乱这一现象,借助ZMAP软件包的特点,提出在尽可能减少人为分区因素情况下,利用余震震源机制解反演计算震源区应力状态的具体思路。利用1994年美国北岭MW6.7地震的余震震源机制解,采用Michael提出的应力张量反演算法,对震后震源区的构造应力状态及其分布进行反演分析,探讨了地震后震源区应力状态的调整变化及其与地质构造的关系。结果表明：1）震后震源区最大主应力为近水平,方向为北北东向,北北东向的水平挤压是北岭震源区构造应力状态的一个明确特征;2）震后震源区深浅部的构造应力状态可能不完全一致,虽然深部和浅部的最大主应力方向均为北北东向,但震源区深部的应力类型为逆断型,震源区浅部的应力类型为走滑型,深部数据组的反演结果与区域构造应力场相一致。认为北岭地震后震源区深浅部构造应力状态的差异可能与震源区的地震构造和北岭主震的错动方式有关。北岭主震是一次逆冲型地震,地震发生后,在区域构造应力的作用下,震源区应力继续释放,隐伏的北岭断裂（可能包括其周围的小断层）继续逆冲运动,从而产生一些逆冲型的中小余震。深部构造应力状态没有发生明显的改变,但北岭断裂的逆冲运动有可能引起了震源区浅部应力状态的变化。     

2020-01-23四川石渠MS4.3地震震源机制及发震构造研究

基于数字地震台网波形数据,采用gCAP反演方法解算四川石渠M_S4.3地震的震源机制。结果表明,最佳双力偶解为节面Ⅰ走向134°、倾角82°、滑动角11°,节面Ⅱ走向42°、倾角79°、滑动角171°;最佳质心深度为9 km,矩震级为M_W4.53。为测试震源机制解的稳定性和可靠性,从地壳速度结构、定位误差和数据质量影响等方面进行分析,研究结果表明,这些因素对反演结果影响较小。余震序列展布方向为NW向,主要分布在主震偏北东侧附近,发震断层具有向NE倾的趋势。综合震源区地质构造特征、主震震源机制解和余震序列的空间分布特征,初步判断石渠地震的发震断层面为节面Ⅰ,即长沙贡玛断裂,是一次左旋走滑型地震事件。     

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2008年汶川地震破裂向东北传播的应力作用证据

基于采用混合大地测量数据反演得到的破裂分布模型,从库仑应力的角度计算北川断层的破裂过程,为北川断层从西南向东北破裂提供应力作用上的证据。将北川断层分为5个断层,分别计算前续断层在后续断层上产生的库仑应力变化。结果显示：1）映秀-虹口段在龙门山-清平段上、龙门山-清平段在高川-北川段上、高川-北川段在北川-屏东段上和北川-屏东段在南坝-青川段上产生的库仑应力变化为正的区域占绝大部分;2）高川-北川段上有约81.7%的区域破裂主要是由龙门山-清平段的破裂触发,而前续断层（映秀-虹口段）对高川-北川段上的破裂影响很小;3）北川-屏东段上有约83.2%的区域破裂主要是由高川-北川段的破裂触发,而前续断层（映秀-虹口段和龙门山-清平段）对北川-屏东段上的破裂影响很小;4）南坝-青川段上有约99.4%的区域破裂主要是由北川-屏东段的破裂触发,而前续断层（映秀-虹口段、龙门山-清平段和高川-北川段）对北川-屏东段上的破裂影响很小。同时,计算北川断层对彭灌断裂的应力触发作用,推测映秀-虹口段的破裂触发了彭灌断裂上大部分区域的破裂,龙门山-清平段的破裂触发了彭灌断裂上一小部分区域的破裂。     

邯郸地区主要断裂库仑破裂应力模拟与地震危险性分析

首先基于粘弹性有限元模型,结合邯郸地区活动断裂探测、历史强震数据及区内岩石圈介质分布,建立三维粘弹性有限元断层模型;然后代入运动学特征边界条件,模拟目标区活动断裂上发生地震引起的应力应变场变化;最后计算1830年磁县地震引起的周围断裂面和滑动方向上产生的库仑破裂应力变化,分析未来目标区强震危险性。根据实际地质情况和现今运动学条件模拟出的模型结果显示,磁县断裂上1830年磁县地震震中附近库仑应力减小,表明磁县断裂活动减小了1830年磁县地震震中附近的地震危险性;但在磁县断裂中、西段两端与2条北东向断裂（紫山西断裂和太行山山前断裂）交接处附近库仑应力有所加强,未来该地区的地震危险性值得关注。     

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