断层间相互作用与地震触发机制的研究进展

计算地震引起的静、动应力变化量空间分布图象是国内外研究断层间相互作用与地震触发机制的两个主要方法。依据半弹性空间地震位错理论获得的静应力变化量，可以长期存在于邻近断层面上，直至下一次地震发生。因此，静应力变化量空间分布图象既被用来解释一次地震后余震活动在邻近断层上的分布规律，又被用来研究一个地区几十年至几百年地震活动过程中断层问相互作用特点和强震迁移规律。但静应力变化量随距离缩减快，空间分布与地震破裂扩展方向无关。动应力随距离衰减速度慢，量值大；在地震破裂扩展方向上，动应力变化量可以比相反方向高出一个数量级。由于动应力是伴随地震波传播而出现的，因此，动应力变化量是暂态的，作用于邻近断层面上时间有限。在分析国内外研究现状的基础上，提出我国目前在该研究领域所面临的一些问题，并说明了解决这些问题的主要技术途径。     

印度科依纳中小地震的前震和成核

用分布在 8 km范围和主震前5 0 0小时内的前震时空图像 ,研究了 1 993～ 1 996年期间的 5次科依纳主震 (M 4.3～ 5 .4)的破裂成核过程。成核过程发生在两个阶段 ,即主震动态破裂前的准静态和准动态破裂过程。主震发生前 ,观测到成核区以 0 .5～ 1 0 cm/ s的速度扩展 ,直到其直径达到约 1 0 km为止。还发现破裂成核开始于浅部 (<1 km) ,然后逐渐向深部发展 ,在孕震层底部 (大约在 8～ 1 1 km深处 )引起主震。地震在浅部成核可归因于科依纳和瓦纳 (Warna)水库在亚静水压条件下引起的孔隙压力增加的结果 ,而破裂向孕震层底部的传播可能受沿断层带的局部应力集中和较深处的孔隙压力扩散的控制。     

断层相互作用与地震触发机制研究回顾与展望

断层相互作用与地震触发关系研究是震源物理学领域的热点问题,能够帮助认识强震的孕育过程与物理机理,在地震危险性分析与预测研究中也有良好的应用前景.前人的综述文章从应力触发的基本原理、方法、适用性及多个震例研究的角度,提供了详细的阐述,然而从地震活动性分析这一角度对地震触发的介绍并不详尽,也未对这两个角度的结合和互补提供进一步的探讨.本文从物理模型和统计模型两个角度,综述了过去几十年针对断层相互作用和地震触发机制研究的成果与进展;通过介绍速率-状态摩擦律,展现这一科学问题的内在统一性,并对目前存在的问题和未来的可能研究方向进行了梳理和展望.从物理模型角度,着重分析了断层相互作用来源的几个重要机制：静态应力触发、动态应力触发和黏弹性应力触发,以及计算的基本原理和方法.在统计模型方面,介绍了地震活动性分析的基本原理和方法,重点分析了ETAS模型和b值在断层相互作用和地震触发机制中的应用.从两个模型结合的角度,指出两者互相验证的统一内涵以及速率-状态摩擦律的基本原理和方法.分析指出通过库仑应力计算和ETAS模型这两种不同的角度,可以综合研究多断层或地震之间的应力相互作用,并提供交叉验证,增加结果...     

逆冲和消减地震的应力触发及圣安德烈斯南部及其邻区逆冲和走滑断层的相互作用

指出逆冲地震的触发、抑制和丛集的主要特性可以用库仑破裂应力变化来解释。解释中我们采用了一套代表模型及详细实例。虽然地表破裂的逆冲断层使得大部分周围地壳的应力降低，但逆冲盲断层的滑动却使得某些附近区域，特别是震源断层上方的应力增加。这样逆冲盲断层可以触发浅部次生断层的滑动，并产生广泛分布的余震。短逆冲破裂对于触发大小相差不多的邻近逆冲断层特别有效。我们的计算结果表明，在加利福尼亚中部连续的逆冲序列中，1983年Mw6．7级科林加地震使得1983年Mw6．0级努涅斯地震和1985年Mw6．0级凯特尔曼山地震破裂与库仑破裂应力分别接近了10bar和1bar。理想化的应力变化计算与伴随大逆冲事件的地震活动性分布一致，这与前人的研究结果是一致的。俯冲带破裂的计算结果促使了俯冲前缘隆起发生正断层事件，并有利于地震破裂带周围及其下倾延伸区发生逆断层事件。这些特性在1957年Mw9．1级阿留申地震和其他大逆冲地震是明显的。我们进一步研究了能得到详细滑动模型的1960年Mw9．5和1995年Mw8．1级智利地震引起的破裂面上的应力变化。计算的库仑破裂应力增加为2-20bar，与余震地点和震后滑动密切相对应，而应力降低10bar的地区余震缺失。我们也提出主走滑系统的滑动调制了附近逆冲和走滑断层的应力。我们计算得到圣安德烈斯断层上1857年Mw7．9级蒂洪堡地震以及后续震间滑动使得科林加断层接近破裂约1bar，但抑制了全部海岸山岭的逆冲断层。1857年的地震也促使于1952年发生Mw7．3级科恩县地震的怀特沃尔夫逆冲断层接近破裂约10bar，但抑制了自1857年以来从来没有破裂的左旋加洛克断层上的滑动。于是我们有充分理由认为，应力转移在很宽的时间和空间尺度上对逆冲断层的地震活动性有控制作用。     

考虑应力触发余震的第三维：1993年俄勒冈克拉马斯福尔斯地震序列

有限维断层上的倾滑产生的静态应力变化在三维情况下有很大改变。1993年的美国俄勒冈州克拉马斯福尔斯地震序列显示出位于断层外的浅源余震群具有混合的倾滑和走滑震源机制。模拟的静态应力变化与余震位置表明，用传统的二维方法观察会得出使人误解的结果，而完整的三维分析方法表明浅源右旋滑动与倾滑主震之后的局部应力扰动一致。     

2009年萨摩亚—汤加特大地震触发的两次大震

特大地震(≥8.0级的地震)一般都含有构造板块之间边界岩体的突然滑动。这种板间的破裂通常出现在俯冲带特大逆冲事件的海沟斜坡区,会产生动态及静态应力变化,从而激活周边的板内余震(Christensen and Ruff,1988;Dmowskaetal,1988;Layetal,1989;Ammonetal,2008)。本文研究的地震序列展示一少见的例子———特大海沟斜坡的一次板内地震触发了广泛的板间断层活动,颠倒了典型的活动模式,从而广泛地扩大了地震和海啸灾害。2009年9月29日,在汤加俯冲带北端的外海沟斜坡发生矩震级8.1的正断层地震事件,该震开始破裂后的2分钟内,发生了总地震矩等于矩震级8.0级的第二个特大地震,它由两次(矩震级均为7.8级)板间下插逆冲大地震组成,导致了周边俯冲带巨型逆断层的破裂。联合的断层作用引发了海啸,局部地区抬升约12m,导致萨摩亚、美属萨摩亚和汤加192人死亡。地震信号的重叠掩盖了这样的事实:相隔约50km的性质不同的断层发生了不同几何形状的破裂,这些被触发的逆冲断层滑动只有通过详细的地震波分析才能揭示出来。在汤加北部俯冲带的大部分区域内,激活了广泛的板间和板内余震活动。     

由同震应力得到的地震危险性--去年发生在印度尼西亚的地震使该地区的地震危险性增加

由于印尼苏门答腊-安达曼地震以及由它引起的海啸造成了大量人员伤亡,与其比邻的巽他海沟俯冲带触发地震的可能性引起了真正的关注。我们已经计算了这个区域以及临近区域——苏门答腊直立走滑断层的同震应力分布,发现两个构造上的应力都增加了,从而极大地提高了原已很大的地震危险性。尤其是这个区域发生大的俯冲带地震的可能性增加,     

云南大姚、姚安及附近地区地震活动与潮汐应力的触发关系

以云南大姚、姚安及其附近地区8个M5.0地震序列为研究对象,计算了主震震源断层上的潮汐应力,并通过Schuster潮汐相位角统计检验,分析了该地区地震活动与潮汐应力的触发相关性,进一步确认两者的潮汐应力触发关系。结果显示,7个地震序列的P值小于5%,6个地震序列的潮汐库仑破裂应力为正值。考虑到震源参数的不确定性,8个M5.0地震序列中,至少5个地震序列与潮汐应力存在一定的触发相关性,说明潮汐应力对该地区地震活动具有一定的潮汐触发作用。     

滇西北地区现今构造应力状态及其与地震的关系

基于搜集到的2000—2018年滇西北地区MS≥3.0地震的震源机制解,运用线性叠加反演法进行应力场反演,分析了滇西北地区现今的构造应力状态,进一步探讨了应力张量方差的时空分布与地震活动的关系。结果显示：(1)滇西北地区地震的震源机制解类型复杂,主要以走滑型（46%）为主,正断型（27%）次之;(2)研究区的构造应力场具有整体的一致性和局部的非均匀性,呈现为NNW向挤压和ENE向拉张的走滑型应力结构,说明研究区受到来自NNW向的水平挤压作用,对该地区上地壳运动和断裂活动起主导作用;(3)滇西北地区的应力张量方差大都小于0.2,除北部一些地区外,应力场基本处于均匀状态。根据应力张量方差随时间的变化和后续地震可知,中强地震大都发生在应力张量方差值低于0.2的情形,且主要发生在应力张量方差减小即震源机制解趋于一致的过程中。空间上这些地震基本都发生在应力张量方差的低值分布区及其边缘,这一结果有助于判定发震地点和了解区域应力集中增强过程。     

印度板块与欧亚板块在兴都库什—帕米尔地区相互俯冲的动力作用分析

兴都库什—帕米尔地区是印度板块与欧亚板块相互碰撞的强烈变形区域,也是中国大陆与周边板块动力传递的关键部位,明确该地区两大板块俯冲接触的几何形态和动力作用对研究区域动力环境具有实际意义.本文首先基于Hayes等在2009和2010年提出的Slab1.0的研究思路,利用地震参数准定量地给出两大板块在兴都库什—帕米尔地区碰撞接触的几何形态.结果表明,印度板块在兴都库什地区呈现自南往北的俯冲;欧亚板块在帕米尔地区呈现由北往南的俯冲;同时在兴都库什和帕米尔之间存在俯冲交汇区,在该区印度板块以北西方向、欧亚板块以南东方向相互俯冲.其次基于哈佛大学提供的震源机制解,对不同接触部位进行了应力张量反演,结果显示在兴都库什俯冲区域主要表现为逆冲性质,帕米尔弧西段主要表现为走滑性质,且均具有较好的一致性;而在俯冲交汇区域,走滑、逆冲性质并存,表现为震源机制一致性紊乱.结合两大板块接触的几何形态和区域应力场反演结果,认为印度板块在兴都库什地区主动往北俯冲,而欧亚板块在帕米尔地区被动往南东—南向俯冲,形成两大板块的相互俯冲.本文从几何形态和应力场反演分析两大板块在兴都库什—帕米尔地区碰撞的动力作用方式,可为该区域地球动力学相关研究提供基础资料.     

喜马拉雅地区的地震活动与近期地壳运动

由于穿越条件的限制,用地面地质方法研究喜马拉雅地区的近期地壳运动有许多困难,但是地震活动与地震波特点可以为我们提供这方面的信息。我们对1897年以来80年间喜马拉雅地区的地震,做了以下三方面工作:1.根据地震活动与震源机制资料研究断层的现代活动方式。2.用零矢量方法确定地块运动位移矢量的方向。3.根据地震矩估算地壳滑动速率。最后,根据这三方面的工作成果,对这一地区的近期地壳运动模式做了初步讨论     

太行山麓淇县—新乡—焦作地区现今构造应力状态与地震活动关系

本文根据现今断裂活动特征、地下水活动、震源机制等资料初步研究了河南省淇县—新乡一焦作地区的现今构造应力状态。并结合有限元分析计算,初步探讨了应力状态与地震的关系。最后指出了该区有可能发生中强地震的构造部位