深部剪切形变带对浅源地震的控制——立交模式有限元的模拟计算

本文在“立交模式”的基础上,用三维粘弹有限元方法计算了几个简化的地质体模型,讨论了地壳下部的蠕滑断层对浅部断层活动的影响和对浅部应力场的调整和控制过程。结果表明,深部断层的蠕滑作用可使浅部应力场增强,井使得在特定方向,特定走向的断层内的应力加速积累或松弛。据此,本文解释了地震震中沿直线的迁移问题,同时也讨论了大地震原地重复发生的力学机制。     

定常边界力作用下断层应力应变积累的模拟与地震危险区讨论

本文讨论了(1)区域应力场和震源应力场随时间的变化,提出在前兆机制研究的模拟计算中,可将前者看作是定常的,而后者是随时间不断变化的;(2)地震危险区的判别,认为在应变梯度较高同时应力又较集中的区域附近可能易发生中强地震。 作者通过用Max well粘弹性模型对一含壁垒的走滑断层的应力、应变积累过程进行有限元模拟,探讨了震源体发震前形成高应力差和高应变梯度的原因和过程。主要结论是:即使区域应力场是定常的,由于断层内外物质力学性质的不均匀分布,中强震的危险区终将出现在壁垒处及断层端部;断层内软弱带上可能仅发生小震或蠕滑。     

水库地震成因的新看法——弱化象力模式

以前的水库地震成因学说大多是认为地下断层积累了较高的应力,难以错动,当水库蓄水后,水通过裂隙渗透到断层面上,从而降低了断层面上的有效正压力或摩擦系数,导致断层的快速错动形成地震。然而这个学说对解释极浅源地震是有困难的。根据模拟实验,产生粘滑要有一定的正应力,否则仅能产生稳滑。在地下几公里的深度上围压比较小,因之在这样的深度是否存在粘滑条件还值得商榷。在这种情况下,用水去帮助断层错动更没有必要了。本文作者认为水库地区坚硬介质中大量小裂缝的接通是某些水库发生大量小震的原因。水进入裂缝后可加强裂纹的蠕滑,它使裂纹端部形成应力集中,有利于诸裂纹间的接通,而不是水进入断层后使断层本身发生错动而形成地震。当大量小裂缝互相接通时,即大量水库小震发生后,水又进一步渗透到小震活动区,使这一软弱区的范围(面积和深度)进一步扩大,形成应力调整区。如果在库区下方较深处有隐伏的蠕滑断层(走滑或倾滑),这可成为水库区另一个调整单元。它们之间相对完整的介质区即为应力积累区——震源区。在区域应力场的作用下,隐伏的蠕滑断层端部有剪应力集中,另外水库弱化区下方也有应力集中,这就使两个调整单元有接通的趋势,当积累单元的应力达到极限值时,这种接通就必然产生,并形成较大水库地震。另外,水库弱化区的下界面对蠕滑断层端部还有象力作用,它也有使该断层向弱化区传播的趋势,从而导致较大的水库地震。本模式说明,如果建水库前对未来诱发的地震进行预测时,应注意库区更深部是否有隐伏断层存在。     

地震危险性估计的一种尝试

本文根据三角网统一平差和跨断层测量资料，利用位错理论的反演方法，计算了唐山和北京，怀来地区几条主要断层滑动速率和滑动方向，其结果与我们用有限元方法计算的断层应力场配套。并获得三点结果：（１）断层滑动速率大，则断层上庆力高，反之亦然；（２）断层滑动方向与断层应力场方向配套；（３）当跨断层短线大度年变化持续出现线笥关系时，断层浅部与深部滑动一致，而且断层浅部滑速率大，此却表示有发生地震的危险性。     

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。     

基岩区断层黏滑与蠕滑的地质标志 和岩石力学实验证据

文中总结了基岩断层带黏滑与蠕滑的地质标志与岩石力学实验证据,分析了控制黏滑与蠕滑的物理机制。断层带内的矿物组成、矿物变形机制、流体作用和断层带变形方式等是控制黏滑与蠕滑的主要因素。富含黏土矿物的断层泥具有速度强化型摩擦滑动,控制着断层蠕滑,而以方解石、石英、长石及辉石等造岩矿物为主的断层泥在大陆浅源地震的震源深度条件下具备黏滑条件。脆性破裂伴随的扩容过程是断层黏滑的必要条件,而压实、碎裂和塑性剪切变形形成的叶理和小褶皱对应于蠕滑。在流体作用下,压溶使孔隙和微裂隙愈合,有利于断层强度的恢复和断层闭锁,既是断层发生不稳定滑动的根源,也是断层带局部存在高压流体的条件,而在流体作用下的退变质反应与水解反应生成黏土矿物和层状及环状硅酸盐矿物,不仅降低了断层带的强度,还导致断层向蠕滑转变。断层带内均匀分布多个剪切面和较宽的变形带对应于蠕滑,局部化的R剪切及Y剪切、窄变形带和摩擦镜面对应于黏滑。     

构造力源和震源应力场

中国大陆不仅受到相邻板块的挤压力，而且还受到深部剪切蠕滑断层的作用。通过相邻板块间地震活动带的线性分布、走向可以对中国大陆地块的推压力方向进行确定。由多种力源讨论了震源应力场。     

昌马断裂带断层岩研究及其粘滑,蠕滑特征

在对断层岩的分布、内部结构、宏观变形及断层泥中石英颗粒形态、表面特征研究分析的基础上，讨论了昌马断裂带粘滑、蠕滑特征。同时指出，昌马断裂带虽以粘滑运动为主，但仍伴有一定量的蠕滑活动。     

确定辽东半岛潜在震源区的断层活动性研究

本文讨论了在地震活动中等或较弱、而又没有发现古地震遗迹的地区(辽东半岛属于这类地区),如何利用断层活动性资料评价该区的地震危险性和确定潜在震源区的问题,并取得以下结果:1.该区发生的5级以上地震基本与晚更新世有过活动的断层有关;2.研究区活断层据其运动特性划分为以粘滑为主、蠕滑为主和粘滑、蠕滑兼有三类。6级地震发生在粘滑断层段;3.利用晚更新世活断层长度和个别断层的位移量估算了一些断层可能的最大震级     

利用滑动速率,占地震资料估算走滑断裂的粘滑及蠕滑量的方法

断层走滑包括粘滑和蠕滑,前者是伴有强震发生的快速运动,后者则是一种缓慢的无震稳滑运动,这２种运动常随时间交替出现,共同构成了断层的基本运动方式,在利用断层滑动速率讨论大震重复率的问题中,人们最关心的问题则是如何从总滑动量中分辨和划分出其中包包含的粘滑和蠕滑量,特别是对蠕滑量的划分,因为它直接影响大震重复率的正确性,笔者在野外考察的基础上,对昌马活动断鲜明的位移量进行了分级,确定出昌马断裂带全新以来     

浅部软弱层对走滑破裂引起的地面运动影响的物理模型

报告了利用泡沫橡胶模拟浅部软弱层对走滑破裂引起的强地面运动影响的结果。走滑地震引起强地面运动的计算机模拟,有时与对断层浅部滑动特性的某些任意假设有关（如：断层面上部２ｋｍ处的滑动固定为０）。断层滑动反演研究表明,走滑断层浅部的高频辐射通常低于断层深部。在多数情况下,（１）断层区上部几公里的断层可能较弱,不能维持地震高动能释放期间所需求的高水平的剪应力;（２）断层滑动可能具有不同的本构关系,例如,滑     

像力及其在震源过程中的作用

本文应用固体物理学中位错所受自由面的像力的概念来讨论调整单元(自由面或软弱介质)对孕震震源地区断层的蠕裂、临震前锁住段断层中预位移的传播以及地震发生时裂缝的失稳传播的影响。推导了几种不同形状的自由边界对螺型位错和刃型位错作用的像力的表达式。以直立倾滑断层为例求出了震源地方断层某一段发生相对位移时由于自由面的像力作用而在断层上引起的附加应力场。估算了实际断裂情况下此附加应力场的数量级。认为像力的作用在震源过程中尤其是在研究对大震的触发作用时是不可忽视的。从像力的观点出发解释了地震发生时的一些现象。     

浅部软弱层对走滑破裂引起的强地面运动影响的物理模型

报告了利用泡沫橡胶模拟浅部软弱层对走滑破裂引起的强地面运动影响的结果。走滑地震引起强地面运动的计算机模拟,有时与对断层浅部滑动特性的某些任意假设有关(如:断层面上部2km处的滑动固定为0)。断层滑动反演研究表明,走滑断层浅部的高频辐射通常低于断层深部。在多数情况下,(1)断层区上部几公里的断层可能较弱,不能维持地震高动能释放期间所要求的高水平的剪应力;(2)断层滑动可能具有不同的本构关系,例如,滑动强化。本文的目标是显示利用浅部软弱层进行物理模拟的结果,为假设断层浅部滑动引起长上升时间和高频脉冲降低提供物理基础。软弱区利用在泡沫橡胶模型中插入几英寸宽的软塑性层来模拟。软弱层长时间作用的强度比模型剩余部分低一个量级。瞬时速度强化的作用估计是动力滑动事件中滑动时的3倍。显示了沿走滑断层2km深的软弱区确实能降低浅部滑动的高频能量辐射,这种效果可以由在长得多的上升时间滑动突发时增加一较小幅值的短上升时间脉冲来描述。对15cm的软弱区,平均脉冲幅值降低了约4/10。对于20cm情形,降低了约2/10,30cm时降低了约1/10。根据这些结果可以看出,软弱层越厚,短上升时间加速度脉冲通过软弱层到达表层就越困难。软弱层速度强化特性进一步降低滑动运动和增长上升时间。在模拟研究中,如果已知断层浅部是软弱层或未储存大的剪应力,这些结果支持走滑断层浅部的高频辐射减少的结论。     

海城地震前短期宏观前兆的可能机制

依据黄海、渤海及邻近地区的实测地应力结果,探讨了活动断裂的走向与区域最大水平主应力方向的关系。结果表明:如果活动断裂的摩擦系数基本相同,则在构造应力场逐渐增强过程中地区内走向为N52°E和N64°W附近的断层面上的剪应力将首先达到摩擦强度而产生滑动(粘滑或蠕滑);走向为N33°W至N21°E附近的断层则不易滑动。海城地震前的短期宏观前兆可能是在走向有利于滑动的断层面上剪应力较早达到断层的剪切强度(τ_(12)≥τ)而产生蠕滑的结果。     

民乐盆地某些活断层断层泥中石英颗粒的表面特征及其地震地质意义

本文对民乐盆地三条活动断层断层泥内石英颗粒表面的显微构造作了较系统的研究。根据这些石英颗粒表面特征对该区莺落峡等断层的滑动性质和断层活动的相对年代进行了讨论。提出了以下的新看法:莺落峡断层的中段为粘滑段,东西两段为蠕滑段,古震源在该断层的黑河口一带,发生的时代大致在晚更新世晚期或全新世早期;茨湖断层具有最新活动特征,粘滑标志明显。另外清水沟老断层在全新世时也有新活动。     

2021年青海玛多MW7.3地震同震和早期震后断层滑动模型及发震构造摩擦属性

地震同震和早期震后断层滑动是研究发震断层深浅部孕震形态及摩擦性质的重要手段.本文基于雷达干涉测量(InSAR)数据获得了玛多地震同震和早期震后形变场,并反演得到了发震断层的滑动分布模型.研究结果表明同震滑动主要分布在上地壳浅部,并且存在多个滑动亏损区域.发震断层在东端分叉处的倾向与主断裂和西端倾向相反.基于N-SBAS方法获得的震后4.5个月形变场显示,断层近场震中区域的累积形变量达5 cm,远场区域累积形变达2 cm.震后早期余滑分布在断层浅部和深部以及两侧的横向延展区域;部分余滑区域与同震区域重叠.其中,上地壳浅部的余滑达20 cm且填充了同震滑动亏损.时序地震矩显示上地壳浅部区域在震后快速余滑而深部稳定滑动,表明了发震断层区域的复杂摩擦属性.     

青藏高原东北缘断层泥的研究

本文对青藏高原东北缘一些主要断裂（包括阿尔金、昌马、毛毛山等断裂）的断层泥首次进行了研究。在对断裂带的内部结构、围岩成分、断层泥的厚度及石英颗粒表面特征等综合分析的基础上对断裂的活动年代、活动方式及断层泥形成的深度进行了讨论。石英颗粒表面上溶蚀程度（颗粒表面的光滑程度、凹凸现象及孔洞发育情况）可划分为６种类型并且每种类型都有相应的年代。根据断裂的粘滑、蠕滑特征，对该区的各活动断裂进行了粘滑段与蠕滑段的划分。用红外光谱与稀土元素的分析结果，算得断层泥形成的深度在地壳１０ｋｍ范围内。     

蠕滑中的断层:是福，还是祸？

地球构造板块运动驱动断层滑动。一些断层会以地震的形式快速破裂,释放大量能量;另一些断层则以更加平稳的方式滑动,从而缓慢的释放能量。后者就是所谓的蠕滑断层,通常被认为地震危险性较小,但是越来越多的证据表明它们比先前认识的更为复杂,依然具有显著的致灾性。Harris[1]最新的一篇综述报道了全球范围内浅层大陆断层带蠕滑断层的地震潜力。本文通过对已有的研究进行全面的回顾,重点关注了何时、何地,为什么发生断层蠕滑,以及哪些情况下断层蠕滑可能代表着高地震危险性,并对未来工作方向提出一些建议。      

结构岩体变形、破坏与地震前兆关系的实验研究

本文主要以岩石试件切口在单轴压缩条件下的扩张来模拟大陆内部断层端部扩张型地震的孕育过程。在实验中观测了试件在外力作用下的应力-应变关系、张裂纹和剪切破坏在时间和空间上的扩展顺序,以及由此引起的声发射和纵波走时变化特征。根据实验结果讨论了由断层端部扩展引起地震的前兆——如断层蠕滑、前震迁移路径、地下水和地形变等各类地震前兆上显示的差异性,对于观测前兆和前震区与主震区的相对位置,具有一定的指导意义     

利用滑动速率、古地震资料估算走滑断裂的粘滑及蠕滑量的方法

断层走滑包括粘滑和蠕滑,前者是伴有强震发生的快速运动,后者则是一种缓慢的无震稳滑运动。这２ 种运动常随时间交替出现,共同构成了断层的基本运动方式。在利用断层滑动速率讨论大震重复率的问题中,人们最关心的问题则是如何从总滑动量中分辨和划分出其中所包含的粘滑和蠕滑量,特别是对蠕滑量的划分,因为它直接影响着大震重复率的正确性。笔者在野外考察的基础上,对昌马活动断裂的位移量进行了分级,确定出昌马断裂带全新世以来的水平滑动量大致可划分为５个级别：３１～４１ ｍ ;２５～３１ ｍ ; １５～２２ ｍ ; ８～１３ ｍ ;１～５．５ ｍ ,同时依据古地震学方法并结合１４Ｃ断代法及断层崖形成年代的数学模拟计算,求得全新世以来在昌马断裂带上共发生５ 次古地震事件。在上述２ 项资料确定的基础上,进一步对昌马断裂带的粘滑及蠕滑量进行了划分,并给出了它们随时间的变化情况