应力转移在地震发生中的作用

地震改变邻近断层的剪切应力和正应力。新的证据支持小应力变化导致大的地震活动速率变化的假说。地震活动速率(余震)在应力增加的地方增加,在应力降低的地方减少。地震活动速率的增加和降低之后均有随时间而变化的恢复。将应力变化转换成发震概率变化时,可以看到地震之间的相互作用对地震危险性产生了很大的影响。     

苍山地震库仑破裂应力变化与地震活动相关性探讨

本文收集了苍山地震周围断层的几何参数和运动学参数, 选择不同的接受断层, 研究了苍山地震库仑应力变化对余震及周边断层活动的影响。 结果表明, 苍山地震正的库仑应力变化对余震活动有促进作用, 大部分苍山余震分布于库仑应力变化增加区域, 应力增加量值为0.003~0.005 MPa。 通过对比该地区苍山地震前后16年的地震资料, 发现苍山地震正的库仑应力变化对苍山断裂附近地震活动增强亦有一定的促进作用, 而对于周边其他断层, 由于距离较远, 库仑应力变化量较小, 苍山地震库仑应力变化的影响可以忽略。     

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15km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.     

昆仑山口西8．1级地震的应力触发作用及对周边断层的影响

采用可变滑动震源模型,计算Ms8．1昆仑山口西地震产生的库仑破裂应力变化,解释余震的空间分布特征。以此为基础,分析了此次大地震在周边断层上产生的应力变化及其对地震活动性的影响。结果表明,两个模型和两种方法计算得到的应力变化均呈现相似的分布特征。应力增加区与后续地震活动的对应关系,反映昆仑山口西地震对后续地震活动的触发效应。玛尼断裂带和东昆仑断裂带受应力变化影响最明显。     

北祁连山东段强震间静态库仑应力变化与触发作用研究

基于Coulomb3.3软件,通过研究地震累加与单震的库仑应力变化对后续地震的触发关系,对北祁连山东段及邻区自1561年以来的9次强震静态库仑应力变化进行了研究。结果表明：对于叠加现象来说,后一地震事件除了门源地震落在应力影区外,先前地震活动对后续地震都产生了明显的触发作用,库仑应力变化在0.1~4.066 bar之间;而对于单独事件的应力变化,断层距较小的地震之间相互触发的影响较大。根据库仑应力变化和年应力累积量的比值,得出地震在没有先前地震作用下还需要的应力累积时间。最后根据大震后区域断裂库伦应力变化及断裂强震活动历史等特征,对本区未来强震地震危险性进行分析,得出本区未来地震危险区位于云雾山断裂以及天祝-景泰—古浪一带的金强河断裂上。     

大震地震波对云南地震活动的远场动态应力触发作用

基于云南数字地震台网记录,计算了印尼大震、昆仑山口西大震和古吉拉特邦大震的地震波在云南地区产生的远场动态库仑破裂应力变化,研究了大震产生的动态库仑破裂应力变化对云南地震活动的远场动态应力触发作用及其特征。结果显示,印尼大震产生的库仑破裂应力对云南地震活动有明显的触发作用,昆仑山口西大震产生的库仑破裂应力对云南地震活动有触发作用,但不显著,古吉拉特邦大震在云南地区产生的库仑破裂应力没有触发作用。最后分析和探讨了这3次大震触发作用差异的原因。     

基拉韦厄火山区的地震速率变化可作为应力计

地壳中的应力变化通常通过地表附近的形变作观测约束，运用模型计算来估计。但是，地震活动变化与应力的广泛相关性(Simpson and Reasenberg，1994；King，et al，1994；Jaume and Sykes，1996；Harris，et al，1995；Stein，1999)使我们认为，应力变化或许可用地震目录估计的地震发生率来计算。因为地震活动数据是日常搜集的，并具有很好的时间和空间分辨率，这种可能性相当有吸引力。但由于地震速率随应力和时间的变化都是非线性的，因而这种方法的有效性还没有被证明。这里我们给出两种方法运用地震速率随应力和时间变化的公式，由地震速率数据来反推应力变化(Dieterich，1994．)。将这些方法用于夏威夷的基拉韦厄火山区，得到了与独立估计十分一致的结果，表明地震速率可作为一种实用的应力遥测计。     

2006年珊溪水库ML 4.6震群静态库仑应力变化及其对后续地震的影响

浙江省珊溪水库2006年2月4日至11日发生8个M_L 4以上地震,最大地震为M_L 4.6地震,截至2009年12月10日,共发生1 063次小地震。为探讨8个M_L 4以上地震主发震断层的库仑应力变化特征以及库仑应力变化对后续地震发生的促进作用,基于库仑破裂准则,计算珊溪水库该M_L 4.6震群的静态库仑应力变化,讨论不同有效摩擦系数对库仑应力变化的影响,并依据Dieterich速率—状态摩擦定律计算并讨论其静态库伦应力变化对后续地震活动性的影响。结果表明,珊溪水库8次M_L 4.0以上地震的静态库仑应力变化及库水下渗导致的静摩擦力变化,对后续地震的发生起到一定促进作用,约76.3%的地震发生在库仑应力变化为正的区域;有效摩擦系数的取值对库仑应力场与余震分布之间的关系影响不大;计算F_11-1、F_11-2及F_11-3分支断层中部的库仑应力变化,发现库仑应力在F_11-1、F_11-2     

地表水体对断层应力与地震时空分布影响的综合分析——以紫坪铺水库为例

为系统研究水库对附近地区地震活动的影响,提出了一个综合分析地震活动性与水库蓄水引起的应力变化的方法并开发了通用性较强的软件。以紫坪铺水库为例,对水库引起的应力变化与库区附近地震活动性变化的关系进行了详细分析。一方面,定量地分析了水库蓄水过程在附近断层附加的库仑应力变化;另一方面,用紫坪铺水库地震观测台网的地震目录,对包括地震发生频度、能量释放速率、b值、空间相关距离等统计参数的时间演化进行了详细解析。数值计算结果发现,无论是荷重还是孔隙压的扩散都在被认为是汶川大地震发震断层的映秀-北川断层和灌县-江油断层的库区下伏段引起了明显的库仑应力变化。地震活动统计特性的时间演化与主要断层的应力变化之间存在明确的且符合岩石力学破坏准则的相关性。据此,初步认为紫坪铺水库在其蓄水过程中对其地下的龙门山中央断层和山前断层有明显的作用     

由兰德斯和赫克托矿地震的地震波触发的地震

加州1992年兰德斯7.3级地震和1999年赫克托矿7．1级地震的接近和相似允许人们对触发地震的假设进行检验，而这在以前是不可能的。赫克托矿地震证实了对兰德斯地震所提出的推断：瞬时、振荡的“动态”形变以地震波的形式辐射，能触发地震活动速率的增加(Hill，et al，1993；Anderson，et al，1994；Gomberg and Bodin，1994；Spudich，et al，1995；Gomberg，1996；Gomberg and Davis，1996)。在本文中，我们对地震活动速率的空间和时间变化(Matthews and Reasenberg，1988)进行了量化。在兰德斯地震的北部地震活动速率增加，而对赫克托矿地震这种增加主要发生在震中以南。我们认为破裂方向性分别使兰德斯和赫克托矿断层的北方和南方动态形变提高，这可以由地震波速度场的不对称性得到证明。对于触发作用，动态和静态应力变化都很重要，距离较远处动态应力变化起主要作用。峰值波速证明了动态触发闽值的存在，并约束了动态触发闽值的范围。在大多数地区，这个阈值依赖当地的条件，从零点几到几MPa变化，超过静态闽值一个量级以上。在某些地点触发过程直到动态形变平息了之后才开始。这些观测现象的物理机制可能与导致液化和循环疲劳的机理相似。     

2008年汶川大地震对周围断层的影响

2008年5月12日的汶川地震明显地改变了区域地震的应力场．理解这种应力场的改变对周围断层构造加载进程和区域地震危险性的改变非常重要．本文以汶川地震的破裂为驱动源,计算了该地震造成周围断层上的静态库仑破裂应力变化．结果表明,汶川大地震的发生使得龙门山断裂北部和最南端、鲜水河断裂最南端、东昆仑断裂、陇县——宝鸡断裂、鄂拉山断裂、白玉断裂、日月山断裂南端、马边——盐津断裂南部、班公错——嘉黎断裂西部、则木河断裂的库仑破裂应力增加,量值达0.00001——0.06MPa．库仑破裂应力增加尤为显著的断裂量值分别为:龙门山断裂的地震断层南端最大增加0.01MPa、北端0.03MPa,秦岭南缘断裂的西南部最大增加0.03MPa,东昆仑断裂的东南部为0.007MPa,地震破裂断层西南部的鲜水河断裂为0.005MPa,西秦岭北缘断裂的天水——宝鸡段为0.004MPa,陇县——宝鸡断裂为0.0003MPa．该地震还使得龙日坝断裂、怒江断裂、西秦岭北缘断裂西部、秦岭北缘断裂、庄浪河断裂、日月山断裂北部、海原断裂、岷江断裂、玉树——玛曲断裂、金沙江断裂的库仑破裂应力减少;减少尤为显著的断裂为龙门山断裂的断层破裂段、岷江断裂和鲜水河断裂的炉霍段,其库仑破裂应力减少分别达0.04——0.7MPa,0.001——0.1MPa和0.008——0.01MPa．本次地震在小金河、安宁河和大凉山断裂面上产生的库仑应力变化很小,对断层地震活动没有显著影响．      

几次复杂地震中不同破裂事件之间的应力触发问题

很多地震都具有复杂的震源破裂过程,作为一个近似,可以用两次或两次以上子破裂事件来描述,子破裂事件之间的时间间隔从几秒到数十天．为探讨不同的子破裂事件之间的关系,计算了邢台地震、唐山地震、青海共和地震和云南丽江地震的第一次子破裂事件所产生的静态库仑破裂应力变化．与断层滑动有关的静态应力的计算采用Okada（1992）给出的公式．结果表明:上述地震中第一次子破裂事件所产生的静态库仑应力变化均对后续的子破裂事件有触发作用,即后续的子破裂事件落在第一次子破裂事件引起的库仑破裂应力增加的区域中．      

1937年花石峡地震滑动亏损和后续地震应力触发研究

在1937年花石峡7 1/2级大地震后，沿该地震断裂带上，于1963、1971年又先后发生了7级和6．3级2次地震。这2次地震不仅震中位于1937年地震断裂沿线上，而且所形成的地表破裂也与1937年地震地表断裂重合，断错方式也完全一致。中计算了沿1937年花石峡地震地表破裂带及其延长线上的库仑破裂应力变化，发现2次后续地震都发生在库仑破裂应力变化为正的断层单元上，而且其震级和库仑破裂应力变化为正的断层单元长度有很好的对应关系。这说明，1937年花石峡地震产生的库仑破裂应力变化触发了同一断裂带上的2次后续地震。在1937年花石峡地震地表破裂带东端，有一段库仑破裂应力变化为正、长度大于34km断层单元，这可能是未来中长期6．5级以上地震易发地段。     

2014年于田MS7.3地震对后续余震和远场小震活动的动态应力触发

本文采用离散波数法,计算了2014年于田M_S7.3地震的断层破裂在近场和远场产生的库仑破裂应力变化,并结合地震活动特征,讨论了M_S7.3地震对后续余震活动和远场区域小震活动的动态应力触发作用.结果表明, ① M_S7.3地震产生的库仑破裂应力变化对其西南侧主体余震区的地震活动起到了抑制作用,这可能是本次M_S7.3地震序列余震活动水平不高的主要原因;距主震约30 km的北东方向余震区后续地震活动受到了主震产生的动态和静态应力变化的共同触发作用,动态应力变化峰值为2.78 MPa,静态应力变化为0.80 MPa,这与该区余震较为活跃相一致;距主震约45 km的北部余震区受到动态应力触发作用,应力变化峰值为0.72 MPa. ② M_S7.3地震产生的动态库仑应力变化空间分布呈非对称性,其中北东方向、北部余震分布与动态应力变化正值区存在相关性,从应力变化的角度解释了M_S7.3地震的后续余震空间活动特征. ③ M_S7.3地震在沙雅、伽师地区的远场接收点产生的动态应力变化峰值分别为0.09 MPa、0.1 MPa,对两个区域的小震活动具有动态触发作用.     

1900年以来巴颜喀拉块体应力演化与周缘强震关系的数值模拟研究

以巴颜喀拉块体为研究对象,考虑区域地质构造差异,主要活动断裂带,活动块体和边界断裂带的划分结果,引入深部三维速度结构,建立能反映地表起伏和岩石圈分层结构的青藏高原地区三维黏弹性有限元模型.以地壳水平运动速率观测值和最大主压应力方向测量值为约束条件重建研究区现今构造背景应力场.在此基础上模拟了自1900年以来巴颜喀拉块体周缘的7级以上强震序列,从库仑破裂应力角度研究了应力演化与强震的关系、强震之间的相互作用关系以及长期构造加载对强震的影响.研究结果表明,巴颜喀拉块体周缘强震的发生可能与震源区总应力的增加有关.2008年汶川地震导致龙门山断裂带南段应力增加,表明汶川地震对2013年芦山地震有促进作用.鲜水河断裂带上的7级以上强震序列对发生在邻近龙门山断裂带上的2008年汶川地震和2013年芦山地震有延迟作用.     

论速率—状态破裂模型和库仑破裂模型

考察了库仑破裂应力模型和速率－状态磨擦模型的预测效果。我们研究由于阶跃应力扰动（即地震引起的静态应力增加）以恒定速率在时刻t0时叠加到“背景”应力（如构造加载）上而引起的破裂时间的变化△t（时间提前）。△t的可预测性就意味着地震活动速率r(t)/r0的可预测性，r0是取决于构造应力的一恒定速率，地震活动速率可用地震目录来检验。符合余震序列一般特性的r(t)/r0模型必须能预测出符合大森定律的地震活动性衰减速率，序列的持续时间长度应少于主震轮回周期时间长度的百分之几，并能直接返回到背景活动速度。库仑模型要求一个断层在加载期间保持为闭锁状态，破裂瞬时发生，△t与t0无关。这些特性意味着地震活动速率会出现瞬时的无限增长，而持续时间为零。对不同的状态演变规则所作的r(t)/r0的数值计算表明，在主震发震时刻非常接近于破裂状态的断层上会发生余震，这些断层特性必定是“库仑式”的，从而使滑动演变规则可被排除。实际余震的数量特征可以制约速率－状态本构关系的参数；α也许会低于实验值，刚度也许会高，正应力也许会低于静岩压力。我们同时对库仑模型和速率－状态模型作了理论上的比较。当本构关系参量α相对于参量b减少时，速率－状态模型的断层特性就更接近于“库仑式”。这是因为滑动开始是减速的，表明断层接触状态初始是愈合的。当参量α数值较小时，减速更为明显，则断层表现为更加接近于闭锁状态。即使当速率－状态模型的△t具有库仑式特性时，它的大小仍然可能差－常数，常数大小与b有关。在这种情况下，速率－状态模型的特性类似于一个修正的库仑破坏模型，即弱化使破裂应力临界值降低，从而增加了时间的提前量。与非库仑式响应的偏离也与加载速率、弹性刚度、初始条件以及状态演变规则的假设等有关。     

玛尼7.9级地震对昆仑山口西8.1级地震的触发作用及动力背景初探

根据库仑静应力变化的概念，对青藏块体中部地区1997年11月8日玛尼7．9级地震及2001年11月14日昆仑山口西8．1级地震的应力触发作用进行了初步研究。不同震源机制解计算结果表明，玛尼地震造成了昆仑地震断层面上10^-3MPa量级的库仑应力增量，该变化仅使得昆仑地震的发生提前了最长10年左右，表明当前地壳应变能水平可能并不很低。对照20世纪初以来全球7级以上强震频度和强度演化特征与地球自转变化的关系，认为地球自转幅度衰减、变化频率升高是近期强震活动的重要控制因素。昆仑山口西8．1级地震的发生，可能是地球自转持续加速阶段后期，青藏块体内部区域应力场逐渐强化，及玛尼地震应力触发的结果。     

1973~1976年四川松潘强震序列的应力触发过程

本文计算和研究了1973~1976年四川松潘4次强震组成的序列引起的库仑应力变化图像,分析了由该序列各次事件引起的近场应力变化及其与后续强震发生以及余震分布的关系,同时分析了该序列引起的远场应力变化与随后25年区域中-强地震活动的关系.结果显示：1973年8月11日松潘黄龙6.5级地震导致虎牙断裂带中段上库仑应力的显著增加并触发了1976年8月16日的7.2级地震;此后,又沿断层向南相继触发了1976年8月22日的6.7级地震和8月23日的7.2级地震.该序列的绝大多数余震主要发生在主震发震断层的近场库仑应力增加区.另外,在该强震序列发生后的25年中、在距该序列发震断层中部约200 km范围内,6次5.0~6.6级地震均发生在由该序列引起的远场、微量的库仑应力变化增加区中.     

从库仑破裂应力和余震分布角度探讨汶川地震和芦山地震的关系

本文以龙门山及周边地区为研究对象,考虑区域地质构造差异、主要活动断裂带、地表附加重力影响,建立能反映地表起伏和岩石圈分层结构的龙门山地区三维粘弹性有限元模型。以地壳水平运动速率观测值为约束条件重建研究区现今构造背景应力场,在此基础上分别模拟了汶川地震和芦山地震的发生机理。通过分析同震库仑破裂应力变化与余震空间分布的关系,探讨了2次地震主震对余震的触发作用以及汶川地震对芦山地震的影响。研究表明,汶川地震和芦山地震的余震大部分由其主震触发,汶川地震对芦山地震的余震有约6.78%的触发作用。汶川地震的同震库仑破裂应力在芦山地震主震位置的增加值约为0.016MPa,如果龙门山断裂带南段库仑破裂应力年累积速率按照0.4×10-3-0.6×10-3MPa·a-1计算,汶川地震使芦山地震提前了约27-40年。计算还表明汶川地震和芦山地震的发生使鲜水河断裂带南段和虎牙断裂的库仑破裂应力增加,这些断裂带在未来发生地震的可能性增加。     

邢台老震区库仑应力演化及地震危险性分析

基于Burgers粘弹性层状模型,综合考虑同震位错和震后粘滞松弛效应,利用PSGRN/PSCMP程序计算地震破裂面上产生的库仑破裂应力变化,分析邢台地震序列中每次6级以上地震前的所有6级以上地震对本次地震的综合库仑破裂应力变化,探讨强震间的应力触发关系.结果表明:除3月26日6.2级地震外,其余地震均发生在库仑应力增加...