利用1996年丽江地震序列反演震区应力状态

本文以1996年丽江MS7.0地震为例,以地震目录和强震震源模型为输入参数,将力学计算与统计分析相结合,反演计算了1986～1996年间丽江震区2.5°×3.0°空间范围内的地壳应力状态.结果表明,丽江地区应力场最大主应力为近南北向,方位角为355°,最小主应力方位角为241°,二者倾角为近水平,应力形因子为0.398,最大主应力大小约为53 MPa,远小于完整岩石的强度.该方法可获得地壳深部绝对应力大小、有效摩擦系数,反演获得的震区地壳深部应力状态的方向性特征与震源机制解结果基本一致;该研究表明地震活动的空间分布可以为我们提供有关强震孕震的地壳深部应力状态信息.这些结果对了解震区应力场具有理论上和实践上的意义.     

利用原地应力实测资料分析芦山地震震前浅部地壳应力积累

龙门山断裂带南段的芦山MS7.0级地震给雅安地区人民群众和当地社会带来巨大的损失,如何从地壳应力积累的角度来研究该次地震对于深入认识孕震发震机理将有很大的帮助.项目组在过去21年中在该区域积累了22个钻孔的应力实测资料,这些应力资料显示该区域的应力状态为逆冲断层应力状态,最大水平主压应力方向为N44°—64°W,而且在过去20多年里,该区域的应力状态是稳定的.文中提出利用平均差应力和平均有效应力之比μm来表征地壳应力积累的能力和水平.通过理论分析可知μm的物理意义与μ是近似的,完全可以用μm代替μ来开展分析.利用实测应力数据计算得到的μm范围为0.39~0.56,接近于Byerlee定律所定义的μ=0.6的下限值,该范围与龙门山断裂带震后断层泥稳态摩擦系数的范围完全吻合,芦山地震的发生说明研究区的地壳应处于摩擦极限平衡或者亚平衡状态.芦山地震的震源机制解反应的应力状态为逆冲断层应力状态,主压应力轴方向为122°,与该区域的应力测试数据所反应的应力状态一致.通过与他人的研究成果对比分析可知,芦山地震可看作汶川地震对龙门山断裂带南段区域的断层加载而诱发产生的一次地震.     

利用原地应力实测资料分析芦山地震震前浅部地壳应力积累

龙门山断裂带南段的芦山MS7.0级地震给雅安地区人民群众和当地社会带来巨大的损失,如何从地壳应力积累的角度来研究该次地震对于深入认识孕震发震机理将有很大的帮助.项目组在过去21年中在该区域积累了22个钻孔的应力实测资料,这些应力资料显示该区域的应力状态为逆冲断层应力状态,最大水平主压应力方向为N44°—64°W,而且在过去20多年里,该区域的应力状态是稳定的.文中提出利用平均差应力和平均有效应力之比μm来表征地壳应力积累的能力和水平.通过理论分析可知μm的物理意义与μ是近似的,完全可以用μm代替μ来开展分析.利用实测应力数据计算得到的μm范围为0.39~0.56,接近于Byerlee定律所定义的μ=0.6的下限值,该范围与龙门山断裂带震后断层泥稳态摩擦系数的范围完全吻合,芦山地震的发生说明研究区的地壳应处于摩擦极限平衡或者亚平衡状态.芦山地震的震源机制解反应的应力状态为逆冲断层应力状态,主压应力轴方向为122°,与该区域的应力测试数据所反应的应力状态一致.通过与他人的研究成果对比分析可知,芦山地震可看作汶川地震对龙门山断裂带南段区域的断层加载而诱发产生的一次地震.     

京津唐张地区中小地震应力降的时空分布及其与中强地震的关系

本文使用北京台网数字地震记录计算的应力降,研究了京津唐张地区中小地震应力降的时空分布及其与中强地震的关系。研究结果表明:(1)中小地震应力降的空间分布与地壳的地质构造、活断层分布和走向,介质非均匀性有密切关系。(2)中小地震应力降随时间变化可能反映了应力状态随时间的变化。(3)中强地震的发生与中小地震的高应力降有关。本文的结果可用于首都圈的震情监测预报。     

大震前地壳内应力方向趋于集中的地震学研究

一百多年来,地震学家一直在寻求地震预测方法,然而,目前还没有一种可靠的方法可以用于实践（Geller,1997）。由于地震预测在防震减灾方面的重要性,很多科学家致力于各种方法的尝试,地震孕育过程的应力变化相比地壳构造应力有可能是很小的,因此,地壳构造应力场方向相对应当比较稳定。但地壳构造应力与地震孕育应力场变化的比例究竟有多大是一个没有定论的科学问题。     

中国地震局地壳应力研究所科技服务工作简介

中国地震局地壳应力研究所为中国地震局直属研究所,是李四光教授于1966年邢台地震后倡导组建的,1971年划归地震局,1986年2月改建为国家地震局地壳应力研究所,1998年改为中国地震局地壳应力研究所.研究所现已被纳入科技部非营利性公益科研院所系列,是我国地壳动力学研究的重要基地,是以地壳动力学、地震前兆观测与预报、地震与地质灾害等有关的基础理论和应用研究为主要任务的综合性研究所.     

地壳介质剪切波分裂研究的部分进展

剪切波穿过各向异性介质传播时会发生分裂现象,而在地壳中产生各向异性的主要因素是大量充满液体的定向排列的微裂隙。通过剪切波分裂参数可以研究地壳介质的特性、地壳应力状态及应力场的变化,并可用于地震预测。利用地壳介质各向异性特征研究断层性质也是一个新的动向。     

地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理

青藏高原东缘低地形变速率的龙门山断裂带上相继发生了2008汶川Mw7.9级地震和2013芦山Mw6.6级地震.地震勘探与震源定位结果揭示了龙门山区域地震空间分布特征：纵向上,龙门山断裂带这两次地震主震均发生在龙门山断裂带上地壳的底部（14~19 km）,绝大部分余震均发生在上地壳范围（5~25 km）,而在其中、下地壳深度范围内鲜见余震发生;横向上,地震（Mw>3）在龙门山断裂带青藏高原一侧密集分布且曾有大震发生,而四川盆地地震稀少（Mw>3）.为探讨龙门山断裂带地震发生机理,并解释以上龙门山区域地震空间分布特征,本文建立了龙门山断裂带西南段跨芦山地震震中区域的四种不同流变结构的龙门山断裂带三维岩石圈模型,以地表GPS观测资料为约束边界条件,数值模拟龙门山断裂带岩石圈在数千年以上长期匀速构造挤压作用下的应力积累特征,探讨了地壳分层流变性质对地壳应力积累的影响,分析了该区域地震空间分布与构造应力积累速率的关系.计算结果表明：该区域在数千年的应力积累过程中,脆性上地壳中应力表现近于恒定值的线性增长趋势,龙门山断裂带上地壳底部出现应力集中积累现象,这一应力集中现象可以解释龙门山断裂带汶川地震与芦山地震主震的发生,及其大部分余震在脆性上地壳中的触发;青藏高原一侧上地壳应力积累速率远远高于四川盆地的应力积累速率,这一应力积累分布现象可以解释龙门山区域青藏高原一侧地震密集而四川盆地地震稀少的地震空间分布特征;通过比较不同流变结构模型中的应力积累状态,认为导致这一应力积累空间分布状态的重要控制因素在于青藏高原中、下地壳较低的黏滞系数与四川盆地中、下地壳较高的黏滞系数的差异.在柔性的中、下地壳内,应力增长近于指数形式,稳定状态之后其应力增长速率近于零,构造应力积累难以达到岩石破裂强度,因而鲜见地震发生.地壳各层位的应力增长率差异与地震成层分布的现象共同揭示了龙门山区域岩石圈分层流变结构：脆性上地壳、韧性中、下地壳（青藏高原一侧较弱,四川盆地一侧较强）、韧性岩石圈上地幔.     

龙门山断裂带南段岩石圈磁场变化分析

根据巴颜喀拉块体东部2011—2014年3期岩石圈磁场年变化情况,结合地壳应力资料,重点分析龙门山断裂带南段的岩石圈磁场变化与应力积累的关系。该区域2011—2012年和2012—2013年岩石圈磁场变化明显弱于周边区域,实测地壳应力结果反映汶川M_S8.0地震震后应力积累水平很高。压磁效应分析认为汶川M_S8.0地震后该区域高应力积累、低应变率的动力学背景是控制该区域岩石圈磁场弱变化的主要因素。此外,芦山M_S7.0地震及康定M_S6.3地震前震中区存在局部岩石圈磁场水平矢量的弱变化现象,尤其是2012—2013年水平矢量大小和方向均与周边区域相比存在明显差异,这可能是两次地震的前兆异常。     

深浅构造的应力状态与运动特征

在活动构造调查中我们曾遇到地壳浅部构造与地壳深部构造不一致的情况,在地震烈度调查中我们也经常发现宏观震中与微观震中的空间位置不同。本文从地壳深浅部构造应力状态和运动特征的角度,对其可能的形成机制进行了分析。文中首先对地壳可能的应力状态进行了估计,然后结合对褶皱和断裂的深浅部构造应力状态与运动特征的分析,解释了地壳深浅部构造差异性的形成机制。在此基础上分析了宏观震中与微观震中存在差异的原因,最后对地壳应力场的影响因素进行了简单介绍。     

地震力学（上）

1 引言地震是由构造应力引起的在地壳和地幔中的一种突然的破裂过程。为了解地震的物理学,确定在地震发生前、发生时及发生后各个阶段应力状态是非常重要的。在最近的几十年里,在地震学方面取得了重大进展,地震断层带附近应力状态的细节也变得越来越清楚。然而,应力状态一般来说是由在复杂结构传播的地震波间接地推算而来。由此确定的应力参数依赖于     

第9章天山地震成因带的地壳应力状态

由地震学（地震）、地球动力学（现代运动）、地质（造山作用）资料得出,天山地震成因带地壳处于复杂的应力状态中,目前造成应力作用的因素不清楚,因而,不能对地壳内大地构造过程增强或减弱的时间和强度作出预测。但是,我们研究了可能能量源的作用,这有助于解释地壳内现代构造及其引发的地震。     

根据大地震前后应力轴偏转和应力降求取应力量值的研究

为求解震源处应力量值,运用大地震造成的应力方向偏转和地震应力降给出了求取震源处应力大小的方法.地震前后的应力方向可根据大量前震和余震震源机制统计给出;地震应力降可通过地震波或地壳形变资料的震源破裂反演研究得到.该研究对地震动力学具有一定的意义.      

流体力与构造应力及其相互关系的探讨

构造应力是地壳构造运动最基本的力源之一, 地下流体及流体力在地壳中普遍存在并对构造运动产生重要影响。 该稿讨论了地下流体、 流体力和构造应力以及它们的概念与作用, 分析了流体力和构造应力的异同点: 构造应力是各种力源在地壳中产生变形而引起的应力的综合力, 流体力是流体存在和活动所产生的各种力的合力, 它们的力源主要来自地球内部, 内涵相互交叉, 大小不同, 但均能产生构造变动。     

地磁资料通化处理软件的应用研究

通过地磁测量来预报地震，是从19世纪才逐步发展起来的。地壳的构造运动表现为许多形式，板块的沉降、断层的错动、火山爆发、滑坡、地震、泥石流等都是典型的构造运动。这些现象的发生与地壳的温度、应力有着非常大的关系。前苏联卡拉尼柯夫和卡皮查作了几个成功的岩石磁性压缩实验，获得了岩石磁性与温度和压力的关系，发展了压缩效应理论。     

青藏高原南部上地壳正断层地震活动的一种可能解释

利用三维弹-粘性有限元分析,探讨青藏高原内部张性构造应力状态的可能形成机制．根据数值模拟结果得到以下结论：如果较破碎的高原上地壳物质具有小于其下部岩石圈物质的有效粘滞系数时,在印度大陆向北的强烈挤压下,青藏高原南部地壳上部仍可以处在张性应力状态下;如果上地壳的粘滞系数较高,则得不到正断层应力状态．模拟结果显示,具体的构造应力状态随岩石圈深度的增加而变化,由浅层的以张性应力状态为主过渡到其下部的走滑断层应力状态．张性应力状态可能主要存在于青藏高原南部的地壳上部．     

冀东地区深孔地应力测量及其意义

为获得矿山深部开采和设计所需要的地应力基础资料,中国地质科学院地质力学研究所于2012—2013年在冀东地区滦县—乐亭大断裂附近开展了3个钻孔水压致裂的应力测量工作,钻孔孔深为500—1 000 m.地应力测量结果初步揭示了研究区地壳浅表层现今地应力的分布规律.实测结果表明:现今研究区域应力场优势方向为NW70°;3个测点的最大剪切应力与平均应力的比值um范围为0.24—0.48,平均值分别为0.30,0.40和0.30,均未达到地壳应力摩擦极限状态(um=0.6)的水平,而唐山大地震后不久研究区浅层获得的um则较大,个别点大于0.6,平均值为0.44,表明唐山大地震后研究区应力积累程度较低,应力释放较为充分;依据断层摩擦准则及拜尔利定律可知,研究区发生较大地震活动的危险性较低.      

M_s8.0汶川地震对M_s7.0芦山地震成核失稳的影响Mw

依据速率-状态依赖性摩擦本构关系,并结合中下地壳和上地幔的黏弹性松弛效应,以震后库仑破裂应力变化和同震动态库仑破裂应力变化的计算为基础,模拟了两种应力变化对芦山地震断层的失稳发震时间的影响,研究了2008年Ms8.0汶川地震与2013年Ms7.0芦山地震之间的触发关系.计算得到,汶川地震在芦山地震震源断层面上产生的动态应力变化的峰值为0.127 MPa;此外,经过近5年中下地壳和上地幔的黏弹性松弛效应,芦山地震震源断层面上受到的震后应力变化值为0.025 MPa.结果表明,芦山地震的震源断层在应力积累逐渐接近临界状态的某一特定时期内,受到了汶川地震产生的动态应力变化、静态应力变化以及黏弹性松弛效应造成应力变化的共同触发作用,且动态应力的延迟触发作用可能更为显著.最后对芦山地震之后研究区域的应力变化场进行了初步探讨.     

MS8.0汶川地震对MS7.0芦山地震成核失稳的影响

依据速率-状态依赖性摩擦本构关系,并结合中下地壳和上地幔的黏弹性松弛效应,以震后库仑破裂应力变化和同震动态库仑破裂应力变化的计算为基础,模拟了两种应力变化对芦山地震断层的失稳发震时间的影响,研究了2008年M_S8.0汶川地震与2013年M_S7.0芦山地震之间的触发关系.计算得到,汶川地震在芦山地震震源断层面上产生的动态应力变化的峰值为0.127 MPa;此外,经过近5年中下地壳和上地幔的黏弹性松弛效应,芦山地震震源断层面上受到的震后应力变化值为0.025 MPa.结果表明,芦山地震的震源断层在应力积累逐渐接近临界状态的某一特定时期内,受到了汶川地震产生的动态应力变化、静态应力变化以及黏弹性松弛效应造成应力变化的共同触发作用,且动态应力的延迟触发作用可能更为显著.最后对芦山地震之后研究区域的应力变化场进行了初步探讨.     

青藏高原东北缘活动断裂剪切模量及应力状态数值模拟

作为控制断层两盘相对运动的重要因素,断裂带介质力学性能与断层面上的滑动速率及应力状态、区域地壳运动速度场等密切相关.受印度板块北东向推挤以及阿拉善地块和鄂尔多斯地块的阻挡作用,青藏高原东北缘构造变形复杂.本文在综合区域动力学环境、活动断裂空间展布以及下地壳黏滞性结构的基础上构建了青藏高原东北缘三维有限元动力学模型;以GPS速度场为约束模拟研究了断层剪切力学性能对区域地壳运动速度场图像的控制作用,进而在最优模型基础上分析了当前青藏高原东北缘不同断裂的应力状态.结果显示：阿尔金断裂东段和广义海原断裂对区域地壳运动速度场控制作用强烈,但二者剪切力学性能相反,阿尔金断裂东段断层剪切模量与周边地壳介质相当,而广义海原断裂断层剪切模量可低至周边地壳介质剪切模量的1/10000;六盘山断裂和西秦岭北缘断裂对区域地壳运动速度场的控制作用较弱,模拟结果显示二者均具有较强的剪切力学性能.基于最佳模型的应力状态分析指出：阿尔金断裂东段,广义海原断裂西段的木里—江仓断裂、中段的金强河—毛毛山—老虎山断裂、东段的六盘山断裂,以及西秦岭北缘断裂中西段当前应力率水平较高,且与前人给出的青藏高原东北缘高闭锁区域吻合.动力学上的高应力率与运动学上的强闭锁良好吻合,预示着这些断裂是地震危险分析值得关注的区域.