震级—破裂长度关系与断层破裂模型

现代工程地震的进展之一是对所论地区作概率的地震危险性分析。1968年,Cornell首先对地震危险性分析作系统的研究,提出了著名的“点源模型”。70年代,洪华生(A.H-S)等提出断层破裂模型。该模型假设,断层破裂长度仅由震级决定,场地烈度由场地到断层破裂区的最短距离决定。由于断层破裂模型的广泛使用,震级-破裂长度关系的研究已成为危险性分析工作的一部分。     

加州断层活动的分形成丛性

我们研究了加州几个地区古地震记录的时间分布,时间的尺度从数十年至数十万年。分析时使用了断层泥的电子自旋共振坪的定龄方法所获的年龄数据,断层带~(14)C定龄的沉积物及历史地震的记录。在加州中部的圣安德烈斯断层中历史记录和圣加布里埃尔断层带的古地震记录都具有自相似特性,分维为0.43～0.46。在历史地震和古地震时间尺度上,加州南部的圣安德烈斯断层带的分维是0.67,表明比加州中部更为均匀的断层活动。在小于一年的时间尺度上,很大程度的分布是随机的。     

帕克菲尔德断层模型的压磁场

对适用于加州帕克菲尔德附近的圣安德烈斯断层上中强地震（Ｍ￣６）地震不稳定模型,计算了作为时间和地面位置函数的理论压磁场。不稳定模型对一个３２ａ地震轮回的所有时段模拟断层滑动和应力,其中包括失稳（主震）滑动。当该断层的一个近乎闭锁的断块受周围非地震滑动的作用变得充分承载以致于达到快速破裂的条件时,就会发生主震滑动。使用基于类似于应变核的压磁核的解析法,直接由断层滑动计算了压磁场。在地震间隔期间,闭锁     

活动断层、地震灾害与减灾对策问题

本文在对活动断层的定义和相关概念的论述基础上,通过活动断层与地震灾害间空间分布上的相关性分析,以及海原断裂带松山和阿尔金断裂带阿克塞老城西等地点的探槽地质剖面的介纠等,揭示出活动断层近地表永久性地质变形的局部化特征,永久变形带宽度一般小于30m。文章最后介绍了美国加州地震断层划定法案的主要内容和活动断层填图计划作为积极有效减灾的一项公益性对策,指出中国大陆地区应有步骤地开展大比例尺活动断层填图来有效地减轻可能遭遇的地震灾害。     

地震断层运动论的进展

前言地壳内发生的地震绝大部分是断层急剧滑动引发的 ,至少规模比较大的地震是由于原有断层滑动而产生的。一般认为这些断层总是在不断反复进行时而粘附 ,时而滑动的过程。譬如 1 995年兵库县南部地震就是地质图上早已标绘了的野岛断层的滑动引起的 (即使在地表也能明显地看到 )。由此“活断层”一词在日本引起了广泛的关注。最近造成巨大灾害的 1 999年 8月的土耳其伊兹米特地震和 1 999年 9月的台湾地震均表明 ,地震是地质图上所标绘的活断层的滑动引起的。那么 ,原有断层上的滑动运动 (断层运动 )是怎样一种状况 ?滑动始于断层的哪一部位…     

地震预警断层参数实时识别方法(FinDer)详解及其性能初步评价

详细阐述了美国加州ShakeAlert地震预警系统中使用的断层破裂参数实时测定方法(FinDer FinDer:Finite Fault Rupture Detector)的技术细节.利用1999年集集Mw7.6级地震、2008年汶川Ms8.0级地震及2013年芦山Ms7.0级地震,以及日本K-NET台网记录的80次中...     

断层围陷波观测和应用

断层围陷波的观测特点是利用密集的地震台阵,横跨断层布设测线。可以利用爆炸震源也可以利用余震进行观测,本文分别介绍了实际观测的例子。对大地震破裂带内部的观测,测线位置通常布设在地表破裂带明显、已开挖了地震探槽、断层陡坎出露等地震地质的典型地段。利用爆炸震源激发观测断层围陷波,震源位置应尽量选择在断层带上,震源炸药量大约500kg,测线位置与震源的距离大约5—15km。断层围陷波在新破裂带和老的断层中都能形成和传播,因此该方法可以用于大震破裂带研究,也可以用于城市活断层探测。     

论地震断层的标度律

主要使用Wells和Coppersmith(1994)汇编的震源参数数据库,研究了地震断层的地震矩M_0、平均位移δ、破裂宽度W和破裂长度L之间的标度关系。结果表明:地震矩M_0与破裂长度L的关系大致为:M_0～L~2;大地震的破裂长度与破裂宽度无关;平均位移δ与破裂长度L的关系大致为:δ～L;平均位移与破裂宽度无关。因此,Scholz(1982)提出的乙模型比Romanowicz(1992)提出的W模型更适合于描述地震断层的标度律。     

新生破裂影响地震破裂跨越断层阶区传播过程的扩展有限单元法模拟

采用扩展有限元方法计算了断层阶区内介质产生的新生破裂对地震破裂跨越断层阶区传播过程的影响。模型中新生的断层扩展遵循最大剪应力破坏准则，当最大剪应力超过岩石的承受极限时，完整介质产生破裂形成新的断层，并且新断层的扩展方向为最大剪应力方向。扩展有限元法模拟结果表明，断层阶区内新生的断层改变了断层阶区的几何形态，同时也改变了断层破裂后的应力状态。新生破裂可以改变库仑应力在空间的分布格局，特别是可以提高断层上的应力水平，从而提高地震破裂跨越断层阶区的能力。模拟结果还显示，断层阶区内新生破裂的产生，可以使得地震破裂跨越10 km宽的断层阶区，若阶区内部介质没有产生新生破裂，则地震破裂无法跨越该断层阶区。本研究有助于进一步认识地震破裂跨越断层阶区的传播过程，特别是对地震震源过程分析及地震灾害评估等具有重要的科学意义。     

地震序列性质与断层分维研究

本文引入地震断层的自扩展破裂模式,用以解释地震序列的特征并计算地震断层的分维数。由自扩展破裂模式,本文导出地震断层的分维数为D=ln(1+Abln q/1+q)/ln q/1+q,其中q为余震区长度与主震的破裂尺度之比,A=2.1。在q≥1时,D=Ab,这与Aki的公式b=D/2是一致的。     

断层破裂速度对地震动及其地震灾害影响的有限单元法模拟

断层破裂传播速度通常会影响强地面运动加速度的空间分布及地震的灾害程度,但究竟是如何影响的,目前未见全面的定量分析.为此,本研究设断层破裂速度从小到大发生改变(从亚剪切波速度到超剪切破裂速度),同时利用有限元方法计算在不同破裂传播速度的情况下,破裂产生的地震动及强地面运动峰值加速度(PGA)的空间分布,计算时保持在所有情...     

新疆库尔勒活动断裂和断层破裂段探讨

新疆南疆重镇库尔勒市及附近地区，至少分布着９条颇具规模的活动断裂。尤其斜切库尔勒市区北部的库尔勒断裂，新活动十分强烈。库尔勒断裂东段与兴地断裂西段很可能是连通的一条地震破裂段，两者均存在着丰富的多期次古地震事件的遗迹，为较稳定的断层“破裂单元”。该破裂段上现代地震活动异常平静，但发现了明显的蠕滑错开形迹。这种地震的发生与断层滑动不协调现象，说明断层运动受到了抑制，能量在某处得以积累，有酿成大震的条件和危险。     

活动断层周期性粘滑变形的宏观和微观证据

收集和归纳了活动断层周期性破裂(高速)变形的宏观和微观证据。这些对于我们识别断层上的过去发生的粘滑(古地震)事件遗迹,研究断层活动习性,以更有效地进行地震预测预报是有益的。     

第四纪地层中断层同震错动行为的离心机试验研究

运用试验地球物理学的原理和方法来研究认识当地震发生时在第四纪地层中断层同震错动行为的有关特征,为减轻地震灾害相关问题进行基础研究.原创了在试验模型中预制断层的方法来模拟第四纪地层中存在的断层,用离心机模拟试验研究第四纪地层中不同活动年代、不同上断点深度断层的同震错动行为,特别是地表破坏(地表形变和破裂)特征,取得了新的...     

地震断层形态研究综述

随着我国工程建设事业的不断发展,一大批土木工程基础设施正不断向地下深部、深海和中西部地区延伸转移,如地铁工程、跨海跨湾工程铁路和铁路工程(如川藏铁路)等都具有里程长、规模大的显著特点,在我国特殊的地震地质构造背景下,会不可避免地遇到地表或地下深部地震断层的作用。断层的作用方式与断层破裂的形态关系密切,研究不同场地的地表断层形态对工程结构抗断层错断设计有重要意义。本文归纳了不同场地条件下地震地表断层的形态和断层的空间展布特征,总结了地震断层形态的研究现状,分析了影响地震断层形态的因素,探讨了当前研究工作的不足与今后的研究方向,以期能为相关研究工作提供参考。     

海地地震使邻近断层应力增大

2010年1月12日,在距离海地首都太子港15km处发生了M7．0地震,这次地震使Enriquillo断层上一个长40km的区段破裂。根据2010年5月3日在奥地利维也纳召开的欧洲地学联盟（EGU）大会上提交的研究成果,此次地震增加了该断层上与破裂区段相邻的东段断层上的破裂应力,从而增大了该区段的破裂风险。     

铲形逆断层和平行逆断层体系的破裂特征——以龙门山断裂带中段为例的数值模拟

汶川地震是有地震历史记载以来首次发生在大陆内部的高角度8级逆冲强震,给板内逆冲强震研究提供了许多新的课题。论文主要开展了以下两方面的研究:(1)近地表陡倾角铲形逆断层的破裂特征研究。基于龙门山断裂带中段动力学背景建立有限元模型,系统地研究近地表陡倾角铲形逆断层(本文所称近地表陡倾角铲形断层,要求近地表倾角至少≥65°)的破裂特征,并探讨了汶川地震逆冲滑动量随深度分布形态所可能蕴含的地壳信息。对于近地表陡倾角铲形断层,在断层倾向的高强度挤压下,断层近地表部分对逆冲破裂和滑动有一定的阻碍作用;铲形断层的近地表倾角越陡,陡倾角部分的深度范围越大,断层近地表部分对逆冲破裂和滑动的阻碍作用会越明显;近地表陡倾角的铲形断层形态和巴颜喀拉块体的高强度挤压很可能是形成汶川地震逆冲滑动量随深度分布形态的重要原因,无地表破裂的前期地震并不是造成汶川地震滑动量随深度分布特征的必要条件。(2)平行逆断层体系中断层活动之间的相互影响研究。讨论了分布距离对平行逆断层地震活动规律的影响,并定量地评估了汶川地震中前山断裂同震逆冲破裂对中央断裂逆冲破裂释放的影响。同震破裂实验结果显示:在同震逆冲破裂中,前山断裂和中央断裂的破裂释放之间有一定的替代关系;汶川地震中,由于前山断裂发生同震逆冲破裂,中央断裂相应段落逆冲破裂释放很可能降低了约10%,减少的标量地震矩约为9.54×1018 N·m。平行逆断层长期挤压破裂实验结果显示:在龙门山断裂带的动力学环境和浅层构造背景下,当平行逆断层之间的距离在20km以下时,两条平行逆断层会在破裂释放上形成主次关系,距离越短,主次关系越显著;两条平行逆断层之间发生同步逆冲破裂的比例很低,受平行逆断层之间距离的影响也很小;两条平行逆断层之间发生同步地表逆冲破裂的比例更低,在龙门山动力学机制和浅层构造背景下,距离在10~20km左右时,平行逆断层之间最容易发生同步地表逆冲破裂。结合龙门山断裂带中段的实验结果显示:后山断裂的地震活动很可能相对独立;12km的距离使得中央断裂和前山断裂之间发生同步地表逆冲破裂的风险相对较高,这很可能是导致汶川地震中出现同震地表破裂的一个重要原因。     

青藏高原东北缘断层系统的大地震迁移概率及断层滑动速度的分段特征

青藏高原东北缘是青藏高原隆升、生长及变形前缘.区域地震活动频繁,且地震在其主要断层带之间时空迁移.为了研究区域大地震在主要断层带之间的迁移规律与概率,以及主要断层带大地震破裂的时空分布特征,本文建立了青藏高原东北缘地区的三维黏弹塑性有限元模型,模拟了区域断层系统的地震循环,得到了人工合成的万年时间尺度的地震目录.根据模拟的地震目录,并结合古地震数据,计算分析了大地震(MW≥7)在研究区各个主要断层带之间的迁移概率,探讨了黏度、高程、统计时间长度等因素对大地震在各主要断层带之间的迁移概率和大地震在各主要断层带上的发生概率的影响,并且初步调查了海原断层带和香山天景山断层带的大地震破裂时空分布特征.研究结果显示:继区域最近两次大地震(1920年海原断层带上的M8.5海原大地震和1927年香山天景山断层带上的M8古浪大地震)之后,下一次大地震(MW≥7)发生在海原断层上的概率最大,约为51%～81%;其次是在香山天景山断层上,概率约为9%～37%.模型结果显示,不同的青藏高原中下地壳上地幔黏度大小,对大地震在各个断层带之间的迁移规律和迁移概率的影响较小;而研究区的高程载荷对地震迁移则有显著的影响:高程载荷易于使得海原断层地震活动减弱及香山天景山断层的地震活动增强.研究结果也显示了青藏高原东北缘地区主要断层带的地震活动与断层滑动速率分布的分段性显著;大地震在断层带上的破裂位置并不固定,呈现不均匀性;并暗示了断层几何形状对地震活动、断层滑动速率分布与大地震破裂位置的控制作用.     

断层横向构造在逆冲型地震破裂中的作用——以汶川地震小鱼洞断层为例

大地震破裂大多由横向构造(如阶区、弯曲和分叉)所分割的多个段落组成.2008年5·12汶川地震破裂沿北东走向上穿过了多个横向构造部位,特别在震中北东45 km的位置,小鱼洞断层、北川断层和彭灌断层三者之间呈现复杂的断裂切割相交关系.复杂断层几何结构对破裂的扩展是有抑制还是促进的作用？在相交的断裂段之间是否存在最优的破裂顺序？本文以库仑应力分析为手段,探讨在汶川同震破裂初始30 s内,破裂在多分支断裂中选择扩展路径时的可能应力相互作用.库仑应力分析显示:如果北川断层先发生破裂,其滑动对小鱼洞断层和彭灌断层均产生强烈负应力的抑制作用,而彭灌断层的滑动却反而对小鱼洞断层和北川断层浅部有强烈正应力的促进作用.因此,从准静态应力分析角度,彭灌断层先于北川断层发生破裂的可能性较大,这一破裂顺序与小鱼洞断层参与同震破裂过程的事实相符.此外,小鱼洞断层在链接北川和彭灌断层的同震位移中可能起到桥梁作用,但非静态应力的影响.横向构造在逆冲型地震破裂扩展过程中起到的牵引作用使得逆冲型地震破裂能够比走滑型地震跨越更宽的阶区.横向构造是逆冲断裂带内广泛发育的构成单元,因此在地震危险性分析的最大潜在震级测算中应该考虑其作用.     

断层破裂传播速度与破坏性地震的烈度分布——浅源地震的断层不均匀性与短周期波动的多普勒效应

地震的等震线不仅反映了地震的大小,而且也反映了地震断层过程的类型和破裂速度.单侧破裂的断层过程呈现出蛋型的等震线,而双侧破裂的断层过程呈现出椭圆的等震线,等震线的长轴与短轴之比对于破裂传播速度十分敏感.本研究利用理论等震线与观测结果相比较的方法,确定了1964年日本新地震、1983年日本海中部地震、1975年中国海城地震和1976年中国唐山地震的破裂传播速度、断层类型以及断层走向.得到的断层破裂速度是剪切波的0.7——0.9倍.这些值比用长周期地震波所确定的要稍大.产生这种差异的原因是:对烈度起主要影响的短周期地震波强烈地依赖于小尺度的断层不均匀破裂过程,以及局部的破裂传播的开始和终止;而由长周期波所得到的破裂速度却反映了在整个断层上破裂传播的平均过程.根据等震线图所得出的断层类型及断层走向与其它独立方法的结果相一致.这意味着本方法可以应用于推断某些历史地震的断层类型、破裂传播速度及破裂传播方向.