强震前后震源区应力场变化一例

美国夏威夷Kaoiki地区1983年11月16日发生M=6.6地震。取该地区1977-1985年的74次M3地震的震源机制解, 分时段进行系统聚类分析发现:一般年份的震源机制类型和各类型所占比例差别不大;6.6级地震前后出现其它时间没有的直立节面走滑类型地震, 主震亦属此种类型, 此时还抑制了其它时间占优势类型地震的发生。笔者认为, 这是一种可信的前兆现象。取不同时间段震源机制解, 用滑动矢量拟合法反演震源区应力场的结果表明, 6.6级地震前后出现方向较稳定的应力场, 其最大压应力主轴1和最小压应力主轴3分别呈近东西和近南北的水平方向。中等压应力主轴2基本直立, 且前震、主震、余震的震源机制与它们吻合。其它时间的应力场都表现为2取近水平的状态, 相应的地震破裂以低倾角水平滑动为主。强震前后的震源区应力场与其它时段应力状态的显着差异表明, 应力场的变化控制了强震孕育、发生、发展的过程。文中最后讨论了Kaoiki地区特定的环境因素及其作用。      

2013年8月香格里拉德钦—得荣M_S5.9地震序列震源机制与应力场特征

利用中国区域台网地震波形记录,采用CAP方法反演了香格里拉德钦(位于云南省)—得荣(属于四川省)2013年8月28日MS5.1、8月31日MS5.9地震及8次MS4余震的震源双力偶断层面解和震源质心深度.结合震区地质构造、余震分布、烈度分布、动力学背景等资料,分析了此次地震序列的震源机制和应力场特征.反演结果表明,此次地震序列为节面倾角倾斜的正断层型地震,发震断层为NWW向活动构造带.序列中最大地震MS5.9和次大地震MS5.1地震的破裂节面分别为走向299°、倾角53°、滑动角-73°;走向290°、倾角55°、滑动角-72°.震源区受到强烈的水平拉张力、垂直挤压力作用.MS5.9地震后续余震T、P轴方位角随时间变化强烈,表明MS5.9地震后震源区应力调整作用明显.震源区应力场反演结果显示,地震发生的构造带上最大主拉应力为NNE-SSW向,最大主压应力为NW-SE向,与GPS观测所反映的地表最大主应力分布方向基本一致,表明震源区的应力状态可能主要受到背景大尺度构造应力场的控制.此次地震序列填充了川滇地区震源机制及应力场的空间分布图像,1976年以来可靠的震源机制解资料表明香格里拉次级块体是川滇块体及周边区域显著的拉张作用区域.香格里拉次级块体和保山次级块体正断层地震的断层节面及震源应力轴分布的空间变化,与GPS观测反映的地表最大主拉应力分布较一致,其空间分布特征反映了在青藏高原物质挤出背景下,块体之间相互作用、地势差异等作用对构造活动的影响.     

芦山地震序列震源机制及其构造应力场空间变化

利用近震波形拟合方法获得2013年芦山Ms7.0地震序列共37个余震的震源机制解及其深度(3.4≤Mw≤5.1).大部分地震震源机制以逆冲为主,有个别走滑型地震.震源深度主要分布在10~20 km范围.在稳定可靠的震源机制解基础上,用阻尼线性逆推法,划分不同间距网格,分别计算研究区平均构造应力场.结果表明,芦山及其周边地区的应力状态以挤压为主,应力性质主要为逆冲型,但局部地区出现走滑应力性质,最大主应力方向主体呈NW-SE,不同深度的构造应力性质和方向在局部地区存在一定差异.对比分析汶川地震震源区一带的构造应力场,龙门山断裂带西南段,除北西向小鱼洞破裂带外(最大主压应力和最小主压应力近水平,应力性质以走滑为主),其应力状态基本一致,以挤压为主,应力性质主要是逆冲型,有少量走滑型,最大主应力方向与龙门山构造带近垂直.     

龙滩库区水库地震震源机制及应力场特征

文中使用龙滩水库地震监测台网记录的波形数据,采用P波初动、SH波和P渡位移振幅比数据计算震源机制解的FOCMEC方法,获取了龙滩库区2006年9月蓄水至2008年底发生的73次M_L2.0以上地震的震源机制解,并在此基础上反演了库区应力场。龙滩库区2006年10月蓄水以来发生的2级以上地震以逆断层型为主,由震源机制解获得的2个地震丛集区应力场的主压应力都近于水平,取向都为NWW-SEE。反映出蓄水后库区仍为以水平NWW-SEE向压应力为主的应力场结构,且最大主压应力倾角更为水平。而最大主张应力及中等应力轴的分布则不一致,显示出在近水平的主压应力背景下,龙滩库区局部应力场的非一致性。通过对龙滩水库地震机制解特征及应力场的认识和讨论,初步提出了龙滩水库诱发地震的发震机理,认为载荷作用所引起的剪应力增大不是龙滩水库蓄水诱发地震的主要因素,而蓄水所产生的孔隙压力作用和库水渗透的润滑弱化作用的耦合作用可能是主要的成因     

唐山地震震源区构造应力场强度的初步分析

利用唐山地区丰富的震源机制解资料反演构造应力场，并结合构造物理研究手段，对唐山地震震源区现代构造应力场的3个主应力绝对量值进行了估算，给出了地壳介质参数取理论平均值的情况下，唐山地震震源区构造应力场３个主应力量值随深度的变化趋势．研究分析了摩擦系数c、孔隙压力P0和应力形因子 等参数与应力值的关系，发现最大主应力1的垂向增长率与摩擦系数c成正比，与孔隙压力P0和应力形因子成反比；而最小应力值3的垂向增长率与孔隙压力P0成正比，与摩擦系数c和应力形因子成反比．本文对应用震源机制解资料反演完整的应力张量进行了一次有意义的尝试．      

唐山地震前后地下水位异常过程的力学解释及与震源演化过程的关系

本文探讨了唐山地震前后天津、唐山地区地下水位异常形成的机理、力学过程的解释,以及与震源演化过程的关系,认为:唐山震中区和外围天津地区分别受震源迭加的垂直向上力派生的水平向张应力作用和深部横向水平力拖曳派生的垂直向下牵引力作用,造成地下水位的长期下降。临震时天津地区受震源应力场强化的反馈作用,使深部横向水平力拖曳受阻,引起观测水层产生回压,而震中区则因主破裂前的预滑,引起震源应力场转向,使观测水层的应力状态发生改变,出现地下水位的临震突转回升。又因唐山位于震源体上方,天津紧邻震源体的外围,且观测水层分别为坚硬灰岩和松软土层,具有不同的水文地质力学性质,故地下水位异常发展,显示出不同下降速率的统一孕震力学过程。文末,用唐山震中区地下水位异常资料,讨论了与震源演化过程的关系。     

濮阳小震集中区应力场跟踪分析

利用垂直向Pg和Sg波的最大振幅比法求解方法,计算濮阳小震集中区2002—2014年9月以来的45个ML≥2.0中小地震的震源机制解,结果表明,研究区地震震源类型以小水平力的推扭。进一步跟踪分析该区地震震源应力场最大主压应力轴的时序变化特征、震源机制一致性参数时空分布与地震的关系,以期寻找与该区地震有关的应力场时空变化信息。     

2003年6月青岛震群地震震源机制与震源区应力场特征

利用山东数字地震台网记录的2003年6月青岛震群波形资料,由P波、SV波、SH波初动和它们之间的振幅比,联合计算了ML≥2.9地震的震源机制解。结果表明,震群发生前期,震源机制较为一致,P轴与北东东(80°)近水平方向的区域应力场主压应力方向一致,震群发生后期震源机制变化相对较大。上述现象相对于强震P轴方向与区域应力场主压应力方向一致,而余震P轴絮乱的现象有一定的相似性。但相对于强震在震后引起的主压应力方向变化(约40°~96°)来说,青岛震群地震引起震源区P轴的变化(约45°)并不显著。     

宁洱地震序列的震源机制解分析

利用云南数字地震台网资料得到宁洱地震序列的主震、5.1级强余震和52个余震震源机制解.分析表明,该地震序列的发震断裂呈NW走向,倾角陡立.在接近水平的近南北向压应力作用下,断裂具有右旋走滑的错动性质.主震、强余震和众多的余震都发生在同一发震断裂上.大量的余震震源机制解结果与主震一致,是地震序列的主要破裂类型,但还存在与主要类型不一致的倾向滑动类型,这可能与余震破裂起始点的微构造控制作用有关,但是它们呈水平向的应力轴与主震的主应力轴一致.NW向断层作右旋走向错动,滑动断层推挤的象限都是逆冲类型的余震,而拉张的象限都是正断层类型的地震.宁洱地震序列的震源机制和周围4次5级以上地震的震源机制相同,表明震源区应力场和区域应力场完全一致,宁洱地震的孕育和发生受区域应力场的控制.     

用震源机制解确定东北地区地壳应力场

利用中、强震震源机制资料和区域小震平均解给出了中国东北地区地壳应力场的分布。由多个震源机制的平均结果得到,东北南部地区(42°30’以南)主压应力方向为NE70°。东北中部地区(吉林省和黑龙江省东南部)主压应力方向近似NE100°,它与深源地震震源机制解P轴一致,可能该区应力场分布受深源地震影响,东北北部地区(黑龙江省和内蒙北部)主压应力方向为NE58°。东北地区浅源地震震源机制解P轴仰角大多数小于30°,表明该区以水平应力为主。由震源机制结果也讨论了中国东北地区地震断层活动状况。     

我国现今地应力状态及有关问题

本文主要利用应力解除法及水压致裂法原地应力测量资料,对我国现今地应力状态及有关问题进行了分析讨论。原地应力测量资料表明,应力值随深度增加而增加;水平主应力有着很强的方向性,最大水平主应力的方向具有一定的分布规律,与地质构造和现代地壳运动有着一定的关系。      

唐山地震前后的应力变化

在距唐山地震震源约百公里的大港油田,以水压致裂法,在深度1000——4000米之间,测定了69次地应力值,对比了1973——1980年大地震前后八年内的应力值变化.在主震前,构造应力场出现明显变化:(1)水平应力梯度降低,即在最大与最小水平主应力方向呈现应力松弛;(2)水平应力与深度的相关系数降低,即构造应力场受到扰动;(3)断层滑动系数增高,断层出现无震蠕动.此外,结合地质构造与应力测量结果,对唐山地震发生过程中的一些异常现象,如无震蠕动、地下水位变化、浅层和外围地区的应力松弛,以及应力沿断层面向深层和闭锁区的转移等,进行了分析和讨论.      

固体潮应力张量对地震的触发作用

用无体力作用的平衡方程的型、型通解与有体力作用的平衡方程的特解相迭加得到自由边界条件下的潮汐应力张量.讨论了主应力和主应力轴随深度的变化, 在100公里的深度范围内, 主应力轴在空间的取向发生的偏转可达10左右(=30时).选用我国195~(?)年以来有精确断层面解的、Ms5.0的70个地震的资料, 研究了发震时刻对于潮汐流体静应力、潮汐最大剪应力、沿断层错动矢量的潮汐剪应力的位相分布.所得的结论是, 潮汐流体静应力与地震的发震时刻没有明显关系.潮汐最大剪应力对地震有一定的触发作用;沿断层错动矢量的潮汐剪应力对地震的触发作用更明显些;斜滑型地震对潮汐最大剪应力的位相有极好的相关性.      

长江带现代地震构造应力场分布特征

根据长江带76个地震震源机制解与17个小震综合断层面解的结果统计分析,得到该带地震应力场主应力方向的优势分布。表明该带处于北东东—南东东向挤压和北北西—近南北向引张的构造应力作用之中。在力的性质上,该带水平张应力高于水平压应力,斜向压应力又高于斜向张应力,与华北地区比较,主应力方向相对向东南方向偏转,该带水平力和斜力所占比例均高于华北地区,同时讨论了该带中三个分区的现代构造应力场分布及它们的力源关系。     

唐山大震前后震区构造应力场的光弹性模拟实验

本文根据唐山震区的地质构造模拟制作光弹模型,以N60°E方向加压进行唐山震前应力场的光弹性模拟实验。用打孔的方法模拟强震的应力释放。实验结果表明:1.在N60°E方向压缩时,唐山—丰南一带、滦县、野鸡坨和卢龙等地区是最大剪应力集中区,与唐山7.8级、滦县7.1级地震及强余震的震中分布基本吻合。说明唐山大震及余震的发生是近东西向压应力场作用的结果。2.当唐山7.8级地震应力释放后,震前具有高应力背景值的其它地区,应力进一步加强。说明唐山地震的发生导致了应力场的重新调整,增强了强余震发震的动力条件。3.实验结果证明,在断裂带两侧、端部或几条断裂的复合部位,其主应力方向与区域应力场的总体方向比较,大致有10°～25°的偏转。强震的应力释放导致震中区附近的主应力方向与震前相比也发生约10°～20°的偏差。     

1987年8月10日灵武5.5级地震前后小震活动图象及震区应力场特征

本文对1987年8月10日灵武5.5级地震进行了综合研究。其地震序列属前震—主震—余震型,前震和余震沿该区两条主要断裂分布,主震位于两条断裂交汇部位。震前形成了明显的小震活动空区。这次地震的发震构造走向为322°,长16km。震区应力场主压应力方向为268°。本文还指出,强烈的水平和垂直差异运动是灵武地区频繁多震的主要原因。     

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     

伽师强震群震源破裂特征的初步分析

为深入研究1997年新疆伽师地区连续发生的强震群的震源破裂特征,利用全球数字地震台网(GDSN)宽频带数字资料及区域台网资料,较详细地研究了伽师强震群的震源机制及震源破裂特征.结果表明:伽师强震群的震源机制解主要有走滑和正倾两种破裂类型,其共同特点是主压应力轴方向沿北北东向,主张应力轴沿北西向,与区域构造应力场方向存在差异,具有明显局部特征;从震源破裂特征来看,伽师强震的滑动尺度、上升时间和持续时间均较小,震源破裂面积不大,是由一点向四周快速扩散的脆性破裂,无明显伸展方向;伽师强震群的破裂断层面为北东向,与震源深度梯度变化带、地壳接触变形梯度变化带、等烈度线以及地震扩展方向吻合;伽师强震群是在近南北向挤压环境下,在震源区附近剪切和张扭应力作用下发生的多次沿北东向的脆性快速破裂,从而造成了伽师强震群以张性破裂和左旋走滑为主的震源特征.     

潮汐应力对地震的触发作用

文中计算了由日、月引潮力在地球内产生的潮汐应力场,研究了潮汐应力对地震的触发作用.采用的地球模型是分为十五层的球对称模型.对于近30年来我国或我国邻近发生的七十次较大的地震,计算了震源处在发震时刻的球坐标系中的潮汐应力.通过坐标变换,得到了发震断层面中的正应力及沿错动矢量方向的剪应力.根据岩石的库仑剪破裂准则来判断潮汐应力对所研究的震例是否具有触发作用.结果表明,在七十个震例中,潮汐应力对其中四十三个有触发作用.对于华北地区的十八个震例,潮汐应力对其中十四个有触发作用.还可看出,对于浅源走滑型地震有较明显的触发作用,而对浅源斜滑及倾滑型地震则没有明显的触发作用.对国外七十二个震例的计算结果得到了类似的结论.最后,对华北地区中任一可能的发震地点,提出一种根据潮汐应力来预测发震的危险时间范围的方法.      

唐山地震热力源的研究

本文从应力场角度分析了1976年唐山地震发生的可能力源。震前唐山地区除受有太平洋板块和印度板块的作用外,主要受有附近的热力源的作用。以渤中为中心的下辽河—渤中—黄骅上地幔隆起的高温区和沧东断裂水平温度梯度带的存在,使唐山地区位于热应力集中区。本文根据已有的观测结果,提出了将温度变化区简化为圆形、狭长矩形和椭圆形等三个力学模式,分别求得它们的解析解,并计算了它们的热应力场。结果表明:在增温区以内,正应力都是压应力,剪应力很小。在增温区以外,法向应力为压应力,周向应力为张应力,水平剪应力较大,但各个应力分量随着距离增加而衰减,只在增温区的边缘地带达到最大值,其数值有几百巴的数量级。唐山恰好位于该增温区的边缘地带,表明热力源是促使唐山地震发生的重要原因。 除唐山地震外,华北地区近年发生的几个大地震如邢台、河间、渤海、海城地震,以及1983年发生的菏泽地震,均位于热应力的高值地带,这些地震的孕育和发生显然也与热力源的作用有关。