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。     

云南及邻区地壳应力场研究

地壳应力场对探讨区域构造动力过程和形变机制有重要意义.为了获得云南及邻区精确的构造应力场以及确定先前研究中存在差异地区的构造应力场,本研究首先在搜集研究区已有震源机制解的基础上,使用gCAP方法反演了近年来发生的地震震源机制解,共获得研究区震源机制解1302个; 其次,在应力场反演时,提出了定量设置反演网格大小的方法,并删除阻尼和无阻尼反演应力场结果性质存在差异的网格.最终,基于大量震源机制解资料获得研究区精确的应力场：（1）云南及邻区震源机制解类型以走滑型为主,遍布整个研究区,逆走滑和逆冲型地震集中分布在云南与四川盆地交界地区,正断型和正走滑型地震较少,主要分布在滇西和滇西北地区; 研究区震源机制解的多样性,在一定程度上反映了研究区构造活动和应力场的空间差异性.（2）云南及邻区整体应力场表现为：主压应力轴方位迹线呈以西北角为中心的扇形分布,主张应力轴方位迹线呈以西北角为中心的弧形分布,总体上反映青藏高原物质向东南的运移作用对研究区应力场具有控制作用.（3）研究区应力场类型以走滑型为主,局部地区出现逆冲和拉张型应力场,所得结果与前人应力场研究结果总体上一致.（4）腾冲火山区地壳应力场为走滑型,与腾冲地区断裂以走滑型为主相一致,一定程度上揭示出现今火山活动对浅部地壳应力场的影响较小.

     

中国及邻区现代构造应力场的数值模拟

我国及邻区的现代构造应力场作为一平面应力问题用有限单元法进行了计算。将本区地壳看成是一不均匀的弹性板,根据各地区杨氏模量E、泊松比v和地壳厚度T的不同,组成12种材料区。全区被分成288个三角形单元。考虑了五种应力和位移边界条件,这些边界条件分别反映了印度洋板块、太平洋板块及菲律宾海板块对我国及邻区施加应力的相对大小。将计算得到的最大剪应力值与强震分布进行对比,将最大主压应力方向与震源机制解的最大主压应力方向进行对比,选择一种和实际符合得最好的边界条件作为可取的模式。结果表明:来自印度洋板块的作用力最大,大约是来自太平洋板块和菲律宾海板块作用力的两倍。     

中国及邻区现代构造应力场的数值模拟

我国及邻区的现代构造应力场作为一平面应力问题用有限单元法进行了计算。将本区地壳看成是一不均匀的弹性板,根据各地区杨氏模量E、泊松比v和地壳厚度T的不同,组成12种材料区。全区被分成288个三角形单元。考虑了五种应力和位移边界条件,这些边界条件分别反映了印度洋板块、太平洋板块及菲律宾海板块对我国及邻区施加应力的相对大小。将计算得到的最大剪应力值与强震分布进行对比,将最大主压应力方向与震源机制解的最大主压应力方向进行对比,选择一种和实际符合得最好的边界条件作为可取的模式。结果表明:来自印度洋板块的作用力最大,大约是来自太平洋板块和菲律宾海板块作用力的两倍。     

帕米尔及邻区地壳上地幔P波三维速度结构的研究

研究了帕米尔及邻区(65°E-80°E,30°N-45°N,深度0-2km)的P波三维速度结构. 所使用的59054条初至P波到时数据取自ISC的73个台站对5402个地震的记录报告,这些地震和台站都在研究区内. 以水平面上1°×1°和不等的深度间隔(随深度在20-90km之间变化)划分网格并设置初始三维速度模型,用近似弯曲快速射线追踪方法计算走时和射线路径,用LSQR方法进行反演. 反演结果的分辨率用检验板方法进行了讨论,并引入了定量描述还原程度质量的两个参数. 初步结果表明:(1)天山山脉的km深度处,在东部和西部各有一个明显高速区,而在74°E、41°N附近的低速区可能与天山地表大断层在该处被大幅错开相关. 在75°E附近的天山山脉下,波速在40-60km深度偏高,而在60-90km深度(或更深)又偏低,反映了天山下方构造和物性的复杂性. (2)在由帕米尔构造"结"南侧往北直至天山以北的速度纵剖面上,显示了印度-欧亚板块在帕米尔构造"结"地区的强烈碰撞挤压作用:在抬高地面形成高原的同时,也把浅部速度较低的地壳岩石层介质俯冲拖曳到了深部.     

帕米尔及邻区地壳上地幔P波三维速度结构的研究

研究了帕米尔及邻区(65°E-80°E,30°N-45°N,深度0-2km)的P波三维速度结构. 所使用的59054条初至P波到时数据取自ISC的73个台站对5402个地震的记录报告,这些地震和台站都在研究区内. 以水平面上1°×1°和不等的深度间隔(随深度在20-90km之间变化)划分网格并设置初始三维速度模型,用近似弯曲快速射线追踪方法计算走时和射线路径,用LSQR方法进行反演. 反演结果的分辨率用检验板方法进行了讨论,并引入了定量描述还原程度质量的两个参数. 初步结果表明:(1)天山山脉的km深度处,在东部和西部各有一个明显高速区,而在74°E、41°N附近的低速区可能与天山地表大断层在该处被大幅错开相关. 在75°E附近的天山山脉下,波速在40-60km深度偏高,而在60-90km深度(或更深)又偏低,反映了天山下方构造和物性的复杂性. (2)在由帕米尔构造"结"南侧往北直至天山以北的速度纵剖面上,显示了印度-欧亚板块在帕米尔构造"结"地区的强烈碰撞挤压作用:在抬高地面形成高原的同时,也把浅部速度较低的地壳岩石层介质俯冲拖曳到了深部.     

辽宁及邻区地壳上地幔三维速度的地震成析成像

引言在过去的 2 0年中层析成像技术应用于许多科学和技术领域 ,其中 ,70年代 CT的出现 ,引起了医学放射诊断学的革命 ,并产生了巨大的影响。自那时以来 ,CT技术在许多学科 ,如在地球物理勘探、射电天文学、遥感技术及各应用科学中得到了广泛应用。在地球物理学中 ,地震层析成像的研究大约开始于 70年代后期 ,是取得地壳上地幔三维速度结构图像的一种有效方法 ,我国很多地区采用这种方法对地壳速度结构进行了研究 ,取得了良好的效果。如刘福田用近年来发展的正交投影算子方法对中国大陆中东部地区进行了速度结构成像研究。辽宁及邻区的地震…     

台湾海峡及其邻区现今构造应力场数值模拟

本文将台湾海峡及其邻区划分为多个具有不同弹性参数的等厚区块,并利用基于弹性理论的有限元数值模型,以GPS观测速度和由震源机制解(FMS)得到的主应力轴方向为约束条件,计算了该研究区的现今构造应力场.结果表明:(1)最大主应力轴在台湾海峡中部和台湾岛弧中部大致为NW-SE向,在东北部呈顺时针旋转,而在南部呈逆时针旋转;(2)研究区水平位移场大致以23°N为界,南强北弱,且在北部呈顺时针旋转,南部呈逆时针旋转;(3)东沙-澎湖-北港隆起因强度大于周边盆地区而成为"阻挡带",导致在其南北出现两个反向的构造逃逸区,并且隆起东南区形变特别强烈,而其西北区则相对较弱.     

浙北及邻近地区应力场数值模拟与地震危险区预测

根据构造地质学、地震地质学的考察和观测结果,结合构造单元、地震活动分区和研究区位置确定计算模型的范围,选定一个构造骨架,确定计算模型的边界形状和几何参数。然后参考地震震源机制解结果和新构造运动特征,选定模型边界条件,参考岩石力学实验结果,确定模型的物理参数,最后利用线弹性二维有限元程度计算了各节点位移、各单元应力应变及应变能增量。通过分析应用应场和应变能增量划分出２个地震危险区。     

北祁连-河西走廊地区垂直形变与构造应力场关系的初步研究——三维有限元拟合结果分析

根据已知的地震地质资料对北祁连 -河西走廊及相邻区进行了三维有限单元剖分 ,在线弹性条件下 ,拟合了其 2 0a来垂直运动的总体趋势。计算表明 ,北祁连 -河西走廊地区垂直形变的拟合结果 ,与背景应力场的约束形式和变化特征密切相关 ,其中采用构造应力场增强作为加载条件以及稳定地块作为位移约束条件得出的拟合结果与该区域 2 0a来垂直运动的整体分布特点相一致。在此基础上 ,进一步得到其背景应力场增强的量值估算 ,其中SN方向的压力变化为 +0 .11MPa(压为正 ) ,EW方向的压力变化为 +0 .0 4MPa(压为正 ) ,EW方向的压力变化量是SN方向的 3倍左右。此外 ,根据计算得到的 10～ 15km深处剪应力增量Δγxy的分布情况 ,对比中强地震震源分布可以看出 ,剪应力增量与震源在空间分布上有一定的关联性。震源往往分布在剪应力增量变化较剧烈处 ,从而证实了拟合得出的构造应力场具有一定的合理性     

A 3D finite element modeling on the relationship between crustal stress and earthquake activity in Liaoning and its vicinity

IntroductionTectonic earthquakes are the consequence of localized stress concentration. A basic way of learning the process of earthquake preparation and occurrence is to study the distribution and evolution of the tectonic stress.Since the 1980s a series of achievements in Earth stress research have been announced in the world (e.g., Zoback, 1992). In last two decades many researches on crustal tectonic stress have been carried on in China, including earthquake focal mechanism analyses, in-…     

中国大陆及邻区强震活动主体地区形成的数值模拟

在一定时期内,中国大陆及邻区强震活动发生在相对集中的地区,本文简称为主体地区;不同时期的主体地区在空间上有较大距离的转移与变换．本文在前人研究基础上,对主体地区的形成机制进行探讨,认为岩石圈韧性层的变形控制了强震活动主体地区的主要位置和形态,而周围板块边界作用是形成主体地区的主要驱动力．\r\n 以中国大陆及邻区韧性层为模拟对象,建立二维粘弹性有限元模型模拟韧性层的变形及应力场分布．考虑到板块边界活动在时空上的不均匀性,将板块边界分段,以不同板块边界段组合作为各时期强震活动主体地区形成的主要约束,模拟大陆内部韧性层应力集中区的形成．模拟结果显示了6种与实际强震活动主体地区有可比性的应力分布,说明在相应的板块边界段组合作用下,在韧性层可以形成与各主体地区的形态和方位基本一致的应力集中区．     

连云港─银川岩石圈壳─幔组合结构剖面构造应力场的有限元数值模拟

从岩石圈壳－幔组合结构出发，选择了大华北岩石围块体内一条NWW向连云港－银川的岩石圈壳－幔组合结构剖面，试图先从一个简单的力学模型开始，用二维有限元法得到岩石围（地壳和上地幔顶盖层）中的构造应力场的分布特征，从而解释板内地震与　岩石围亮－幔结构比值（R）相关的力学原因。     

南海及邻域现代构造应力场的数值模拟

将南海及邻域的现代构造应力问题视为弹性板的平面应力问题,用有限元法对现代构造应力场进行计算。以海沟俯冲带为主要边界,全区离散成1130个单元和612个节点。根据各单元的地壳厚度、P波速度、密度以及泊松比将区内地壳分成5种类型。考虑了4种外力作用方式,这些外力分别反映了印澳板块和菲律宾海板块对研究区的作用力大小和方向。将计算得出的最大主压应力方向与震源机制解的P轴方向进行比较,选择一种和后者符合最好的边界条件和计算结果作为可取模式,并分析了南海及邻域现代构造应力场的分布格局。     

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。     

地壳变形与地应力变化关系的研究

地震地质研究表明，地壳变形与地应力变化直接相关，它们之间存在着比较复杂的关系。本文在分析甘肃东南部地区地应力及地壳变形观测资料的基础上，结合其它前兆物理现象的对比，用数值模拟方法，研究了地应力变化与地壳形变、地震活动性以及区域构造活动之间的关系。其方法和结果拓宽了不同观测资料横向综合分析的路子，使其在地壳动力学、地震地质研究和地震预报中得到更广泛、更进一步的应用。     

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.      

用考古数据研究渭河断陷现代地壳运动与地震活动的关系

通过对大量考古数据的统计分析，用文化层顶面的平均埋深速率对渭河断陷进行了下沉速率分区，进而用文化层的埋深、厚度及其距现代地面的高度，定量地研究了渭河断陷现代（距今３０００～５０００ａ）地壳垂直差异运动速率与地震活动的关系。最后，对渭河断陷未来几十年内的地震危险性作了估计，认为该区在今后２０～３０ａ仅有发生５级左右地震的可能性     

利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系h

推导了地球内应力场变化与地面位移场和重力变化的关系;讨论了利用地面位移变化速率来计算地球内应力场变化的边界元方法;最后,利用中国新疆伽师地区的GPS观测资料,对该地区地壳内的应力场变化进行了计算,并分析和讨论了该地区地壳内的局部应力场变化与地震活动和断层构造活动的关系．