新疆伽师地区地应力的GPS损伤模拟研究

采用几何损伤理论和方法推导了地壳存在不同方向和大小的断层时的有效应力的公式,讨论了利用几何损伤来分析和计算地壳中存在不连续断层的理论和方法,同时对中国新疆地区的地应力变化用几何损伤理论和方法结合该地区的GPS资料进行了数值计算研究,通过比较计算结果与1997年1月至1998年12月发生在该地区的Ms≥5．0地震活动可以看出,新疆南部的中强地震活动区主要在应力场变化激烈的地区。     

东昆仑活动断裂带大地震之间的黏弹性应力触发研究

对青藏高原北部东昆仑破裂带大地震之间的应力转移和断层相互作用进行研究. 考虑1937年以来沿此破裂带发生的5个M≥7的地震：1937年M7.5花石峡地震，1963年MS7.1都兰地震，1973年MS7.3玛尼地震，1997年MW7.5玛尼地震和2001年MW7.8可可西里地震，模拟了黏弹性成层介质中地震断层错动产生的应力演化过程，并计算了在后续地震破裂面上产生的库仑破裂应力变化. 结果表明，前面4个地震均造成2001年可可西里地震断层面上库仑破裂应力的增加，并且中地壳和下地壳的黏弹性松弛效应使得库仑破裂应力场随着时间的推移而逐渐加强. 在计算过程中定量估计了可可西里地震发生时前面4个地震同震形变和黏弹性松弛导致可可西里地震破裂面上库仑破裂应力变化之间的比值，发现前3个地震由黏弹性松弛造成的变化远远大于同震形变所造成的变化. 可可西里地震之后应力场的模拟表明东昆仑断层中段的东大滩－西大滩断层段（位于可可西里地震破裂以东及都兰地震以西）的库仑破裂应力显著增加，变化值达0.05～0.1 MPa，预示这一地区地震危险性的增加.     

利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系h

推导了地球内应力场变化与地面位移场和重力变化的关系;讨论了利用地面位移变化速率来计算地球内应力场变化的边界元方法;最后,利用中国新疆伽师地区的GPS观测资料,对该地区地壳内的应力场变化进行了计算,并分析和讨论了该地区地壳内的局部应力场变化与地震活动和断层构造活动的关系．      

1997年新疆伽师强震群发展过程中发震断层间相互作用的影响

1997年发生在新疆伽师的强震群迄今仍在持续活动，从1997年1月21日震群发生至1997年10月18日，共发生5级以上地震15次.震群发生前，该地区几乎没有地震活动.根据伽师震群地震的精确定位结果及震源机制解，我们设定该震群的发震构造是一组NNW（北北西）向的雁形右旋走滑断层和一组NE（北东）向雁形正倾滑断层.并以此作为模拟该区域理论地震活动的力学模型，开展震群区域理论地震活动的模拟研究.模拟结果证实了断层间的相互作用或应力传递能产生震群活动的猜测，并对伽师震群中为何部分地震的震源机制是正断层进行了合理解释.进一步推测伽师位于地壳厚度的陡变带也可能是引起该地区地震活动丛集发生的原因.     

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.     

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.     

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。     

2014年2月12日M_w6.9于田地震震源破裂过程及对周围断层的应力影响

2014年2月12日,在新疆于田县发生了里氏7.3级地震.在该地震震中附近,前人研究证明发育了大量规模不同的活动断层(如康西瓦断裂与贡嘎错断裂等).根据地震触发理论,地震发生后因地壳同震变形会导致其周边不同性质断裂破裂应力发生变化,进而影响其地震的潜在危险性.本文利用地震远场波形记录,反演了该地震滑动模型.之后,根据弹性无限半空间位错理论,计算了该地震在近场范围内活动断裂上的同震应力变化.其目的在于讨论于田地震引起的附近断裂上的库仑应力变化以及这些活动断裂可能潜在的地震危险性.在地震发生后,从国际地震学联合会(IRIS)地震数据中心,下载了震中距离介于30°~90°的地震远场波形记录,为保证台站方位角分布均匀,从中挑选了27个不同方位角的高信噪比地震记录参与理论地震图的生成和波形反演过程.我们采用广义射线理论计算生成远场理论地震波形数据.每个子断层参数的反演则利用基于全局化反演的快速模拟退火反演方法.在有限断层反演过程中,我们采用了强调波形拟合的相关误差函数作为待反演的目标函数,拟合的断层参数使目标函数为最小.之后,根据弹性无限半空间位错理论,以库仑破裂准则为基础,结合反演得到的地震震源机制解和地震位错模型,计算该地震引起的近场断层面上库仑应力的变化.由远场波形计算结果可以看到,于田地震的震源深度为10km,地震断层的倾角约71.9°,破裂面上最大的同震位移达到210cm,以左旋走滑为主并具有正倾滑分量,地震能量主要在前15s内释放.由此得到该地震的地震矩为2.91×1019 N·m,地震震级为Mw6.9.于田地震引发的余震,大致分布在三个区域内:普鲁断裂北部、康西瓦断裂东部和贡嘎错断裂中部.弹性应力计算结果表明,于田地震导致阿尔金断裂西段、普鲁断裂中段、康西瓦断裂东段和贡嘎错断裂中段的静态库仑应力明显增加,其中以康西瓦断裂东段和贡嘎错断裂中段应力增量为最大,分别达到了0.05 MPa和0.04 MPa.大量研究证明,当地震所导致的库仑应力变化大于0.01 MPa时将具有明显的地震触发作用.根据本文结果,2014年于田Mw6.9地震使普鲁断裂、贡嘎错断裂和康西瓦断裂上的库仑应力增量均超过了触发阈值,具有被触发出地震的潜在危险.因此,在以后的地震学研究中,应加强对该三条断裂地震危险性的研究和监测.此外,近6年以来,研究区域发生了3次6级以上的地震.这些地震均沿着贡嘎错断裂,由南西向北东迁移,逐步靠近阿尔金断裂,并且逐渐由正倾滑型地震转变为走滑型地震.阿尔金断裂的走滑速率达到了9mm·a-1,所以,尽管本次地震导致的阿尔金断裂库仑应力增量小于0.01 MPa,阿尔金的地震危险性也应该加强监测.     

利用重复重力观测资料研究地震活动与地壳的损伤演化过程

利用细观损伤力学模型建立了地壳损伤演化过程地球重力场变化的关系。探讨了利用重力观测资料计算地壳微裂纹密度参数变化分布的理论与计算方法。利用河西地区1992－1999年多期重复重力观测资料对该地区的裂纹密度参数变化进行了计算，并将计算结果与该地区的各观测时间段内相应发生的一级以上地震活动进行了对比分析，取得了一些有意义的结论和认识。     

地震前地表重力场变化的一种可能解释——应力-损伤耦合效应

文中运用损伤力学研究方法 ,提出孕震过程中引起地壳破坏的应力 -损伤耦合效应。利用应变等效性假设 ,推导了地壳体的应力 -损伤耦合效应与地表重力变化之间的理论关系。根据岩石力学实验的不同加载途径 ,模拟了 1976年唐山 7 8级地震和 2 0 0 1年昆仑山口西 8 1级地震重力演化的不同特征 ,结果与实际情况符合较好 ,表明应力 -损伤耦合效应可以作为地震前地壳重力变化的一种物理解释     

Relationship between regional stress field variation and earthquake activities from GPS data

IntroductionWith the development of science and technology, especially with the development of spatial geodetic technology (Tralli, Timothy, 1988), it is possible to precisely obtain the continuous geodetic data on the earth surface by Global Positioning System (GPS) observation. The spatial geodetic technology can be used to observe the deformation response on the earth surface caused by the stress field variation, and some deformation and movement feature in the earth crust during the pro…     

论新疆深大断裂特征与地震的关系(1)

新疆地区大地构造演化及地质构造运动非常强烈、复杂,由此而发育形成了许多规模巨大的深大断裂.这些断裂对于区域构造环境、构造运动方式以及变形特征都起着重要的作用.通过对深大断裂的研究,对于进一步认识区域应力场的变化和大地震孕育发生的过程有着十分重要的意义.     

地幔快速隆起对构造地震的触发作用

本文应用弹性半无限空间内均匀膨胀的球体对球上介质的作用,作为地幔快速上涌触发构造地震的力学模型。按照地面垂直位移的年变化率,利用这个模型反推出这种虚拟的膨胀球的半径和膨胀强度。並计算出它在地壳中产生的附加应力。尽管此种附加应力比驱动地壳水平运动的力要小得多,但它能在高倾角断层上引起张性的法向应力,而且在隆起区内还有较高的附加剪应力。这些应力比固体潮、地极移动和地球转速变化等因素产生的附加应力都大得多。因此,地幔快速上涌对构造地震的触发作用应该比上述诸因素更大。由于近十余年来我国不少地区的走滑型强震大都发生在地壳上隆区或者在其边缘,而且发震断层都是高倾角断层,因此,本文能够对此作粗浅的解释。     

2017年米林6.9级地震与1950年察隅8.6级地震的关系及两次地震对周边活动断层的影响

2017年11月18日,我国西藏林芝市米林县发生M6.9地震.其东南220 km距离处,1950年发生了察隅8.6级大地震.二者同处喜马拉雅东构造结大拐弯处,周边分布多条活动断裂带.察隅地震作为20世纪我国内陆最大的地震,它的发生对周边断层活动性的影响目前研究尚少.本文基于分层半无限空间黏弹性地球模型,计算了察隅地震对周围活动断裂带和米林地震的影响,同时利用有限断层破裂模型计算了米林地震对周边活动断层产生的同震库仑应力变化,并分析了两次地震的关系,讨论了下地壳及以下介质的黏滞系数和断层有效摩擦系数对计算结果的影响.结果表明,察隅地震影响范围广、强度大且持续时间长,对喜马拉雅东构造结周边活动断层均产生了较大的影响,库仑应力变化达到数MPa量级.在下地壳黏滞系数为1.0×10²⁰ Pa·s、摩擦系数为0.4情况下,按照青藏高原主要活动断裂每年由正常构造运动应力累积1~4 kPa计算,察隅地震的发生使米林地震提前了相当于2.79~11.15年的时间.米林6.9级地震影响范围和强度有限,只对震源附近的活动断层产生一定影响,库仑应力变化最大为数十kPa量级,对远处的断层影响较小.下地壳及以下介质的黏滞系数在震后黏滞松弛过程中影响逐渐明显,断层有效摩擦系数对同震库仑应力计算影响较大.     

我国境内瑞利波的相速度

本文利用新不列颠岛两个地震在十二个基本台站所记录到的瑞利波,计算了我国不同地区的相速度.着重讨论鉴别和对比不同台站记录中同一震相的方法.在大部分台站的记录中,见到有周期约为35秒的相位,和后面的位相比较,它的周期较大,振幅较小.波形的对比对初步鉴别震相有很大的帮助.详细的震相对比是根据周期随距离变化的规律和各震相到时的规律.两个地震所得的相速度很符合.计算的结果表明:利用三台计算相速度时,如果射线的路程差别较大,海洋路程的校正是不能忽略的.因为有关我国地壳构造的资料还很少,我们所得的瑞利波相速度只能与普瑞司修正后非洲大陆的相速度理论相比较,由此得到我国不同地区的地壳厚度.这样所得的厚度,虽然不能视为最后的结果,但是它们仍然表现与主要地质单元之间有密切的联系.     

利用重复地震研究新疆阿合奇—伽师—乌恰地区地壳介质变化

利用射线追踪方法对新疆伽师地区的重复地震进行位置归一处理,提高走时精度以达到观测伽师—乌恰和伽师—阿合奇地区地壳介质变化的目的。计算了伽师地区2005年1月至2011年3月ML≥2.5重复地震序列经射线追踪和波形互相关方法校正后的P波走时差。结果显示,在2009年2月20日柯坪5.4级地震前阿合奇台的记录观察到该地区短期的地壳介质速度明显升高现象,2010年6月10日乌恰5.2级地震前乌恰台也同样记录观察到该现象。     

The heterogeneous characteristics of crust-mantle structures and the seismic activities in the northwest Beijing region

Introduction Zhangjiakou-Bohai seismic zone is a major active seismic zone that passes through the north-ern part of North China. Zhangjiakou-Beijing area, the northwest part of North China, is located at the intersection position of Yanshan, Taihangshan uplift, and Shanxi down-faulted zone, and the geological structures in this area are extremely complicated. Many researchers in the geoscience circle always pay close attention to this region because Yanqing-Huailai region is located in th…     

Variations in thickness of fault‐controlled dikes and its implications: A case study of Gosung area,South‐East Korea

Dikes are natural records that can be used to understand the way magma flows in the crust. Coastal platform outcrops in Gosung, South Korea, show clear evidences that their intrusion took place along pre‐existing fractures. We analyzed outcropping dikes, measuring variations in dike thickness as well as fracture density (cumulative number of fractures along strike) and geometry around the dikes. The geometry and thickness variations of dikes intruded along pre‐existing fractures can be interpreted to understand the effect of pre‐existing fractures to evolution on magma flow, especially related with fault damage zones. This helps us to gain a better understanding of magma and fluid flow along pre‐existing fractures. Magma flow is greater along planes that strike perpendicular to the direction of least compressive horizontal stress, and along well connected fractures that show a high degree of connectivity. At the fault tip and linkage damage zone, there is a concentration of extensional fractures; in these areas injected dikelets can form. As faults become linked, the fracture density increases, until they become fully linked and act as one through‐going fault plane. As faults evolve, the boundary conditions of the faults vary and this has an impact on dike characteristics. Fracture geometry around dikes that intruded pre‐existing faults can be used as a record of fault evolution and this can give insights into how the maturity of a fault system can affect to the related magma or fluid flow characteristics.