地幔物质上涌引起断层强度的变化和分布

本文根据多孔介质弹性变形与流体扩散在力学上的相互作用,选取了耦合本构关系式作为数学模型并对其求解,研究了地壳中三种类型断层在地幔物质上涌作用下,所产生的附加断层强度的变化和分布。主要结果是:(1)在空间上,“上涌”面所造成的断层强度软化区位于隆起的边翼地区;(2)在时间上,“上涌”对构造地震的触发滞后于隆起过程。本文通过对唐山地震的分析认为,地幔物质上涌在地震孕育和发生过程中起着重要的作用,并估算了震源面上的强度软化值。最后,求出了在“上涌”作用下,地壳中所产生的最大剪切应力分布。结果表明:“上涌”造成的破裂区域最易发生在地壳中层的隆起边翼地带,而且此区域形成的断层很可能是高倾角的断层。     

地幔物质上涌对地震断裂酝育的作用

应用快速傅里叶变换和有限差分法分析仅有物质迁入时,具有不同倾角的正断层、逆断层和走滑断层上附加强度的变化和分布。研究发现,地幔物质上涌对地震断裂酝育和发生具有重要作用,其机制是上拱力和物质迁入共同作用使岩右圈中产生断层强度弱化区。     

从地震折射和反射剖面结果讨论唐山地震成因

通过唐山震中的地震测深以及深反射剖面,揭示了唐山震源区的浅部及深部构造图象,它与以往的推测很不相同。 唐山东面的开平向斜属中生代构造,探测的结果表明,向斜轴是一近于直立的地壳断裂。唐山地震时的水平地形变主要是由开平地壳断裂的位移引起的,它是北北东-南南西向右旋走滑断裂。开平地壳断裂西面的陡河断层是一自地表向南东方向下插的正断层,断层倾角为26°,延伸至5km深处。陡河正断层刚好插到唐山市震中区的正下方。唐山地震时的垂直地形变主要是由陡河正断层的滑动引起的。 野鸡坨-丰台断层通过震源区的西部边缘,断层以西的第四纪沉积层,在过去一百万年间曾经沿北北东方向水平滑移15km,表明它也是一个右旋的走滑断层。但是它在近代数百年间并无地震活动,唐山地震时该断层的滑动亦不明显。 开平地壳断裂和陡河正断层在唐山地震时同时滑动,说明地震的作用力除区域水平构造力外,地壳上方还存在一个附加的引张力。在开平断裂处,上部地壳的反射面倾角杂乱,而且在它的正下方,莫霍界面明显错断,因此,地幔顶部的热物质可能自开平地壳断裂中上升。热物质产生的热应力在地壳上方可表现为张应力,而在地壳下方却表现为压应力,这与反射地震剖面图的现象相符合。开平地壳断裂中热物质的上升对地震的产生有     

地表动态大地测量资料反映的孕震断层变形机制研究

正构造地震孕育、发生、震后调整过程中应力应变积累、释放必然伴随有相应的地壳形变发生。利用大地测量动态资料研究与地震过程密切关联的地壳形变时空动态特征是地震预测研究的重要途径之一。由于构造地震发生在活动断层上(通常在10km以下的深部),因此,如何建立逼近真实的地表形变动态变化与孕震断层深浅部应力应变状态的关系,以揭示孕震     

中国北天山褶皱逆冲带2016年MW6.0呼图壁地震—盲逆冲和上覆褶皱地震

2016年呼图壁M W6.0地震发生在中国天山褶皱逆冲带北部。然而,由于震级小、震源深且无地表破裂,2016年呼图壁地震的同震断层破裂模型和地震构造至今仍然未知。本文研究表明,2016年呼图壁地震发生在一个深地壳(15~20km)盲逆冲断层上,且深部盲逆冲断层的破裂触发了浅层上覆褶皱的运动。本文使用Sentinel-1A/1B卫星观测的升轨和降轨干涉合成孔径雷达(InSAR)数据反演构建了2016年呼图壁地震的发震构造。研究发现,单个断层不能很好地拟合Sentinel-1升轨和降轨数据观测到的InSAR形变场。基于InSAR观测大地测量数据,研究发现沿齐古背斜发育的一个沿深度方向倾角变化的小断层也在呼图壁地震中发生了破裂,增加了上述小断层后,模型反演残差显著降低。整体而言,2016年呼图壁地震发生在一条走向264.4°、倾角28.8°的地壳深部盲断层上,显著的断层滑移位于地表以下13~18km深度处,峰值滑移量约10.0cm。触发的浅层地壳断层弯曲褶皱具有铲形的断层几何形状,其破裂以逆冲运动为主。浅层褶皱结构上由主震产生的静态库仑应力变化为负,表明对于呼图壁地震浅层断层破裂,动态库仑应力可能比静态库仑应力在触发浅层断层破裂中起着更重要的作用。最后,研究结果表明,深震源的中强地震有可能引发该地区浅层上覆断层弯曲褶皱的破裂。     

华北地区强震活动与月相的关系及其机制

华北地区及其地震带的强震活动与月相密切相关。华北地区和河北平原、河淮及南海地震带强震大都发生在朔前后。郯庐和汾渭地震带强震多发生在上弦前后,依据华北地区强震孕育的地壳上地幔构造,探讨了引潮力触发地震的可能机制--潮致流体上涌触发模式,该模式的要点是:①上地幔和地壳内存在流体是孕育强震的必要条件;②深部流体可能快速上涌;③引潮力可能是触发流体快速上涌的主要作用力;④深部流体通过如应力腐蚀或雷宾德尔效应之类的非线性机制激发地震。     

层状介质中膨胀圆台体震源模型的应力场、应变场及位移场计算

用两层介质中存在的一膨胀圆台体作为模型以便模拟地幔物质上涌孕震的力源模式．计算了层状介质结构条件下结构底部膨胀圆台模拟力源在不同横向、纵向尺度以及不同锥角时的应力场、应变场及位移场的变化．结果表明，介质中及地表附近的应力场、应变场、位移场不仅与上涌力源的几何参数和物理参数有关，而且也受到层状介质结构参数的制约和影响．这种数值模拟不仅为解释上地幔物质向地壳下部侵入的现象提供了一种有意义的方法，而且表明对于考虑地幔物质上涌孕震过程有关的前兆场分布而言，必须认真考虑介质结构不均匀性问题．     

板内大断裂形成问题的讨论

本文讨论了大断裂形成的力源问题,分析了我国一些大地震的资料后认为大断裂形成的力源是板块水平挤压力和上地幔垂直力作用到地壳后引起的应力迭加的结果。综述了前人利用断裂力学理论与实验结果研究地壳中断裂传播时所持的不同观点。地壳中断裝的传播不只是受断裂力学规律本身的制约,外部附加的剪切应力对断裂的传播也起着重要作用。地壳下部大断裂蠕滑所产生的施加在地壳上层底部的分布剪切力在地壳上层中产生的附加剪切力可以增强原来断裂端部的剪切应力,使岩体首先超过抗剪强度因而断裂沿合成剪切力的方向快速错动,从而形成了地壳中长而直的断裂带。利用弹性体的半空间问题推导了分布剪切力在地壳上层产生的附加应力场和估算了附加剪切应力和附加张应力的大小。利用静力弹性位错理论分析了软弱区引起的像力对断裂扩展的影响。在实际地壳中介质並不是均匀的,在地壳上层还可能存在一些局部的破碎区、软弱区。积累单元断层面除受有效构造应力外还受到由于断层物质蠕变形成的附加剪切应力和由于软弱区、破碎区的存在形成的附加剪切应力的作用,这两种附加剪切应力都是时间的函数,随着时间的增加而增加,而且像力还和积累单元断层面到软弱区的距离成反比。断裂的传播要受到软弱区对它作用的像力,即相当于附加了一个剪切应力在断裂端部,增加了断裂端部的应力强度因子。最后讨论了震源断层面的下方有岩浆侵入时的防拐作用。当孕裳的脆性层底部有热物质侵入而形成直线凹槽时断裂沿其传播也不拐弯。     

井孔水位微动态形成机理的探讨

井孔地下水位微动态是地壳附加应力作用下形成的。地壳中产生附加应力的主要因素有地球固体潮、大气压力变动、降雨与地表水体的荷载及断层活动等。井孔水位微动态形成的基本过程是:产生附加应力→含水层变形与孔隙压力变化→含水层—井孔间产生水流运动→井孔水位发生升降。本文从岩土力学与地下水动力学的观点,对于上述过程中的重要环节进行了初步的探讨     

滑动弱化模型下的库仑应力变化与远程触发问题

地震断层破裂在周围固体介质中能产生静态附加应力场.当依据库仑破裂准则和破裂模型推测构造应力变化,用以判断能否触发某处断层破裂时,这种应力变化称作"库仑破裂应力变化".一次地震产生的"库仑应力变化"被认为能影响下一次地震的发生.讨论了计算"库仑应力变化"所采用的不同模型,指出伏尔泰拉错动模型不能真实反映震源参数,因而所给...     

内蒙、甘、宁某些地区地球上部电导率分布的横向变化特征

这篇文章给出了内蒙、甘肃、宁夏某些地区的大地电磁测深结果。这些结果显示出,在地震带内地壳和上地幔电导率分布的横向变化是很明显的,而在比较稳定的鄂尔多斯地台内电导卑分布的横向变化较小,地壳和上地幔的电导率结构比较简单。基于这些结果发现,上部地壳(10—15公里)低阻层在大震震中区较为发育,这可能与大震有关。我国西北地区已有的大地电磁测深结果显示出,莫霍面並不是一个清楚的电性分界面,而某些地区的地壳中部低阻层似乎与康拉界面相应,这就使得后者成为一个明显的电性分界面。     

南北地震带北段地壳微动态变化的初步研究

本文根据应力台站和水平形变的实际观测结果,研究了南北地震带北段1970—1983年间的区域地壳微动态变化特征及其与同时期中强地震活动的关系,得出1970—1983年本区地壳微动态变化与地球自转角速率的长期变化有关的初步结论。     

相变脱水——震源区水内部来源的一种可能的方式

本文由分析我国西北某些地区地壳上地幔电性结构特征出发,讨论了地震区地壳上地幔内的物理环境与地震活动关系方面的某些问题。並以1932年昌马大震震区深部热力学环境为例,结合前人某些岩石物理实验、固体破坏的实验和理论研究结果,讨论了在地震孕育过程中,在震源区内发生某些矿物脱水的可能性。     

地壳快速弹性破裂与强震

本文对非均质地壳的现代形变和破裂过程,构造体系与地震体系,前兆体系与破裂信息以及我国大陆区的强震破裂带(破裂区)与破裂网等问题进行了探讨。认为强震的发生过程不是孤立的,是现代构造活动中的一种高速、高能弹性破裂(或再破裂)体系的一部分。强震破裂网的骨架主要取决于地壳强度的非均质性;而区域破裂的方式、优势方向和动态主要取决于区域应力场的变化。因此,地震活动有网络体系性,前兆效应也应有网络体系性。这类问题的研究对前兆观测、分析震情监视预报等工作都有重要的实际意义。     

地壳内岩石的化学组成与地震成因之间关系的探讨

本文从岩石的物理化学性质方面讨论了地壳内含量较少的基性、超基性岩对地震孕育的作用,通过理论上的探讨并与实际情况对比,分析了各类岩石的粘度特性,建立了一个确定构造运动粘滑或蠕滑的地面参考指标。     

中国大陆震源机制深度变化反映的地壳-地幔流变特征

大陆岩石层流变性质是一个重要而又没有完善解决的问题：既存在支持Moho面附近为强地幔-流动弱地壳模式的实验和观测事实，也存在支持流动弱地幔-强地壳模式的观测事实. 本文利用哈佛震源机制矩张量解及有关震源深度资料，对我国震源机制随深度的变化进行分析，发现虽然表浅地震震源机制主应力轴倾角接近水平或竖直，但中、下地壳和上地幔震源机制主应力轴倾角则多样化. 这与某些存在柔性下地壳软弱层地区具有孕震层下缘震源机制主应力轴也接近水平或竖直的特征明显不同. 它可能表明上述两种壳-幔流变模式在我国均存在，对我国岩石层流变性质还需要分区进行更细致的多方面研究.     

辽宁及邻区地壳构造应力场及其与地震活动关系的三维有限元数值模拟研究

依据最新的辽宁及其邻近地区地壳上地幔三维地震波速结构，并考虑地质构造、断裂以及地壳深部的构造环境等因素，建立研究区的三维地质模型；结合震源机制解与原地应力测量资料，分析区域现代地应力场特征，确定了研究区的边界约束和动力边界条件．在以上基础上，采用线弹性介质模型进行研究区三维构造应力场的有限元数值模拟，探讨研究区地壳应力场的基本特征．对比分析表明，本区地壳内应力场的三维有限元数值模拟结果与已发生的地震有着较好的对应关系，并指出了值得注意的有潜在发震可能的地震危险区．      

地壳中张力区对孕震断层的作用

本文应用裂缝的位错理论及位错在应力场中受力的概念讨论了地壳中水平张力区对孕震断层的作用。从理论上计算了位于径向分布的张力区中孕震断层端部所受力的表达式和方向。指出张力区对孕震断层有类似于象力的作用。在一定配置条件下,它有利于裂缝的传播,并使裂缝在传播过程中拐弯。地壳底部受一定分布的垂直力作用时,会在其周围产生水平张力区。因此,可以通过地形变资料、孕震断层周围的地质情况去寻找张力区的可能存在区域并分析它对孕震断层可能产生的作用。     

A STUDY OF ABYSSAL FRACTURES IN THE UKRAINIAN SHIELD BY GEOPHYSICAL METHODS*

According to data presented by YU.A. Kosigin, 84% of all endogenous mineral deposits are in some direct or indirect relation with the fractures of the earth's crust. Therefore the discovery and the study of the spatial disposition of the fractures is the most important object for geophysicists. Abyssal fractures are of particular interest. By geophysical methods one can find the geometrical parameters of abyssal fractures such as their extent, the depth of formation, the breadth of the zones, and the amplitude of the relative displacement of separated blocks. The methods determining these parameters are widely known. A calculation of the difference in the levels of the erosion cuts of the blocks are of particular interest under shield conditions. A method to calculate this difference by gravity interpretation of “step” anomalies and by using the gradient model of the earth's crust is proposed. A comparision of the results of gravimetry and magnetometry with those of deep seismic soundings shows that the fractures of the first and the second order in the Ukrainian shield cut the earth's crust and part of the upper mantle so they can be qualified as abyssal fractures. In the Ukrainian shield the spatial regularities of the fractures determined by geophysical methods can be used for the prognosis of the ore deposits.     

基于2001年MW7.8可可西里地震震后形变模拟研究藏北地区岩石圈流变学结构

青藏高原岩石圈的流变学结构和形变机制是地学界长期争论的重大科学问题.2001年发生在东昆仑断裂带的M_W7.8可可西里地震造成青藏高原北部地区岩石圈构造应力场的很大改变,引起下地壳与上地幔的快速弛豫形变,从而为研究这一问题提供了难得的机会.本研究采用该区域的GPS震后观测,反演这一地区岩石圈的流变学参数并探讨其形变机制.反演所采用的数据来自45个GPS观测点,其中包括一个中国地壳运动观测网络的基准站,数据最长时间跨度达6.4年.大地震震后形变场主要来源于地壳、上地幔的黏弹性松弛与断层面上的震后余滑,因此本研究同时反演介质的黏滞系数和断层的震后余滑.考虑到东昆仑断层南侧的巴颜喀拉-羌塘地区与北侧的柴达木盆地地区具有明显不同的地壳结构,断层南北两侧采用不同的Burgers体流变学结构,其下地壳-上地幔的短期和长期黏滞系数采用网格搜索法获得;断层震后余滑反演则同时施加近似正比于库仑应力的约束.最终结果显示：东昆仑断层北侧柴达木盆地地区下地壳-上地幔短期和长期黏滞系数分别为5×10¹⁸ Pa·s和1.5×10²⁰ Pa·s;东昆仑断层南侧巴颜喀拉-羌塘地区下地壳-上地幔短期和长期黏滞系数分别为1.5×10¹⁸ Pa·s和1.5×10¹⁹ Pa·s.这一结果表明：巴颜喀拉-羌塘地区下地壳-上地幔黏滞系数显著低于柴达木盆地,意味着巴颜喀拉-羌塘地区下地壳可能存在部分熔融,其地壳形变模式更趋近于连续形变,而柴达木盆地形变模式更趋近于块体运动.研究区下地壳长期黏滞系数比下地壳流模型所主张的黏滞系数高2~3个数量级,表明下地壳流在本地区可能不存在.