1976年唐山强震群震后库仑应力演化及其与2020年古冶5.1级地震的关系

采用能够综合协调长期变形和震后短期变形的Burgers流变模型,模拟了1976年唐山强震群引起的震后形变场以及同震和震后库仑应力变化。结果显示:1976年唐山强震群中主震的两个破裂面以及滦县和宁河两次强余震均对2020年古冶5.1级地震表现为库仑应力加载。岩石圈粘弹性松弛效应引起的库仑应力变化显示,震后15年前后,库仑应力演化状态呈现显著的差异性:震后15年内,库仑应力变化剧烈;而震后15年后,库仑应力呈现缓慢的稳定增加状态。该过程与唐山强震群余震区地震活动过程相似,可能暗示1976年唐山强震群余震区应力调整过程已基本稳定。     

唐山地震的震源机制

以震源机制结果为基础,分析主震断层面对余震活动的控制作用;讨论主震后余震区内的应力分布状况;指出震源区介质由紧张平衡态逐步变为松弛平衡态的过程及其初步证据。在分析大量资料以后,指出唐山1976年7月28日7.8级地震的震源机制在华北地区具有典型意义。最后,讨论可望用于地震预报的某些信息。以及对于没有前震的大地震进行前兆观测研究的可能方向     

2012年河北唐山M_S4.8地震前首都圈东部视应力时空变化特征

本文采用近震源Brune模式,采用国家数字测震台网数据备份中心提供的地震波形资料,测定了2011年1月至2012年5月期间首都圈东部85次ML≥2.0地震的视应力,分析了2012年4月28日河北唐山MS4.8地震前动力学参数的时空变化特征,并讨论了震源参数的标度关系。结果如下:1视应力时序变化显示,唐山MS4.8地震前首都圈东部视应力出现了明显的升高变化过程;2视应力空间分布显示,唐山MS4.8地震前,首都圈东部视应力在震源区出现了相对高值集中区。     

2020年7月12日唐山MS5.1地震前后视应力变化

2020年7月12日河北唐山发生MS5.1地震,震中位置位于唐山老震区,是1995年之后唐山地区最大地震.选取河北台网监测到的2016年1月1日至2020年12月24日期间河北唐山地区ML≥2.5地震,利用Brune模型,计算出震源区相应地震的视应力值,分析震源区应力调整过程;利用CAP和GPAT两种方法计算河北唐山M...     

2006年7月4日河北文安MS5.1地震前震中周围地区小震视应力随时间的变化

2006年7月4日河北文安发生MS5.1地震,震前的2001年10月始在震区附近形成了ML≥1.5地震空区,这次地震发生在该空区边缘。本文在近震源条件下,根据Brune模式,利用北京数字遥测地震台网观测到的波形资料,测定了该空区边缘发生的20次ML≥2.0地震的地震矩和地震能量,进而计算了地震视应力,分析了空区形成过程中这些地震的视应力随时间的变化。结果表明,2004年出现了明显的视应力升高过程。这说明该空区的形成伴随着应力的增强过程,可能具有预测意义。     

2020年河北唐山5.1级地震前震源参数变化

利用谱分析方法对河北省测震台网2016年1月—2020年7月唐山老震区(117.5°～119.5°E,39°～41°N)85次M_L≥2.5地震进行震源参数分析,发现该时段唐山老震区应力降范围在0.1～10.3MPa,主要集中在0.1～1.0MPa,其中应力降小于2MPa的地震占81%。当2.5≤M_L≤3.5时,应力降、拐角频率与震级之间无明显的对应关系;ML≥4.0地震较少,但应力降有随震级增大而增大的趋势,拐角频率有随震级增大而减小的趋势。2019年12月5日河北丰南M4.5地震和2020年7月12日唐山M5.1地震之间发生了 7次M_L≥2.5地震,震级范围为2.5≤M_L≤2.8,提取该震级范围的震源参数进行时空分析,发现唐山M5.1地震前有2次明显的高应力降事件,2次高应力降事件呈现出应力降数值高、拐角频率高、震源尺度小的特点,表明单位体积所释放能量较多。2次高应力降事件均发生在唐山M5.1地震震中17km范围内,可能是唐山M5.1地震前震源区构造应力较高的一个标志。     

华北4次中、强地震前震源区及其附近应力场的变化

使用小震机制解资料 ,分析了 1975年海城 7 3级和 1976年唐山 7 8级强震及 1983年菏泽 5 9级和 1995年苍山 5 2级中强震前 ,震源区及其周围不同构造部位应力场的时、空变化 ,证实震前震源区附近应力场曾有某些异常改变 ,如唐山强震前震源区周围出现长达 4a多的小震机制解主应力轴一致性取向的现象 ,菏泽地震前小震机制解P轴“集中—转向” ,苍山地震前P轴偏转且一致性增强。同时还发现 ,唐山地震前应力场异常变化开始时间可能早于 1972年 ;震源区内的陡河台与源外区的昌黎台小震综合机制解反映出震前的受力差异 ;震源断层附近不同应力区内震源机制解和地震活动有时空动态差异。这些现象一定程度上提供了不同构造条件和应力背景下 ,中、强震前震源区不同构造部位力学状态的改变或地震孕育过程的信息 ,对研究不同地震的孕震过程及差异有一定意义。     

唐山7.8级地震前后微震震源参数

应用参考资料[1]中提出的方法,测定了唐山7.8级地震前后,震源及其邻近地区微震震源参数（地震矩、应力降、震源尺度）。结果表明:唐山地震前数年,唐山-宁河-滦县一带发生的震级相近的小地震,具有较高的应力降和较小的震源尺度;并自1974年7月以来,唐山地震震源区介质看来出现一个应力加速积累的过程;震后,相应地区内小地震的应力降减小,震源尺度增大,这与海城地震所得结果是一致的。     

唐山地震序列应力触发的粘弹性力学模型研究

根据前人对唐山地震破裂分布、地壳波速和粘性结构的研究,考虑局部应力场、孔隙流体压力和断层附近软介质的影响,计算了唐山地震产生的,投影到后续大余震断层面和滑动方向上的库仑破裂应力变化。结果表明,随后发生的滦县地震和宁河地震均发生在唐山地震产生的库仑破裂应力变化为正的区域。为研究唐山地震、滦县地震和宁河地震对后续小震的触发作用,根据前人对该地区构造应力场和地震破裂分布的研究,假定构造应力量值为10 MPa,求得了震源附近各处可能的小震震源机制。将上述3次地震产生的应力变化投影到可能的小震破裂面和滑动方向上,发现唐山地震、滦县地震和宁河地震产生的正库仑破裂应力变化的ldquo;蝴蝶rdquo;形分布与后续小震发生的空间分布具有较好的一致性,95%的余震发生在库仑破裂应力变化增加的区域,说明唐山地震序列中前面的大震对后续小震的发生起到了调制作用。该研究结果对大震后余震的危险性快速评估具有一定意义。如果大地震发生后能够快速确定详细的破裂分布和震源区域详细断层及滑动特性资料,本文方法可用来预测未来大余震的发震位置。      

华北地区小震综合断层面解的动态变化

本文采用地震学P波初动资料求解小地震综合断层面解方法,使用115个地震台的4000余个小地震初动资料,测定了华北地区近年小震应力场。提出在同一地震构造带上,小震断层面解的主压应力方向具有一致性。大地震前、后区域应力场可能发生变化。分析了1981年菏泽5.9级地震前小震应力场的动态变化特征等。指出随着大地震的发生,区域应力场发生变化是形成复杂的多层次的地震活动性的基础。最后,对华北地区应力场特征及高应力背景区等做了讨论     

首都圈地区震源机制解及现今构造应力场时空变化特征研究

基于2009年1月至2017年11月首都圈地区发生的8 061个地震事件的23 293条P波初动极性数据,采用改进的格点尝试法计算了首都圈地区单次地震的震源机制解和小震综合断层面解。在初步分析这些数据的基础上,利用计算得到的单次地震的震源机制解和搜集到的已有历史地震的震源机制解数据,运用线性反演法对首都圈地区构造应力场的时空变化特征进行了研究。结果显示:① 研究区的地震震源机制解类型以走滑型为主,正断型次之,这些地震震源机制解的P轴方位大都为ENE向和近EW向,与该地区的构造应力场方向基本一致,仅有个别地震的P轴方位为NNW向;② 首都圈地区的构造应力场具有较好的一致性和连续性,最大主应力轴方位由西部的ENE向至东部的近EW向呈现顺时针旋转的趋势,应力类型整体上为走滑型,这与以往的研究结果相一致;③ 通过与已有研究结果相比较认为:京西北地区现今构造应力场是相对稳定的,最大主应力轴未呈明显改变;唐山地区和北京地区的构造应力场（最大主应力轴）在1976年唐山地震前后可能发生了变化,唐山地震后一年至今（1977—2017年）是否发生变化,依据现有的计算结果尚不得而知,需要更多的研究来进一步验证.      

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.      

Focal Fault and Stress Field of the Yao‘ an M 6.5 Earthquake on January15,2001

Using the 78 focal mechanism solutions of the fore shocks, main shock and after shocks of the earthquake sequence for the Yao'an earthquake, the characteristics of the focal faults and stress field for the earthquake sequence are analyzed. The results show that the main rupture plane of the Yao'an earthquake sequence is a tectonic fault with N50°W strike and steep dip and all the main shock, the fore shocks and the vast majority of after shocks occurred on the main rupture plane. A tectonic fracture with NNE-NE strike also participated in development process of the sequence. The focal stress field of the sequence dominated by principal compressional stress with nearly horizontal orientation SSE is consistent with the regional tectonic stress field. In the sequence development, the stress field in the focal region was complex with multi-azimuths and multi-action models and the focal rupture showed complex features with multi-directions and multi-patterns.     

张渤带陆地段现代构造应力场的非均匀特征

依据活动构造展布及震中分布等情况,将张渤带(张家口-渤海断裂带)陆地段及邻近地区划分为6个应力区,利用格点尝试法计算了1967～2006年间这6个分区内的529个震源机制解.结果显示,6个分区的应力结构较为一致,均为走滑型应力结构;但在应力方向上有明显不同,其应力主轴方向有由西北端的NEE向至东南端的近EW向呈顺时针旋转的趋势.此外,以1976年唐山地震与1998年张北地震为时间界限,计算了张渤带陆地段3个构造交汇段(即张北-怀来段、南口-三河段、天津-塘沽段,简称西段、中段、东段)上的地震震源机制解及各构造段在不同时段的平均主应力轴分布,得到了应力场随时间的变化特征.其中,西段与中段的构造应力场变化复杂,其应力主轴方向在唐山地震后经调整已基本回复至唐山地震前的状态;而东段的平均应力主轴呈顺时针旋转,目前仍为近EW向.张渤带陆地段现代构造应力场的时空非均匀变化特征可能与周边块体的相互作用及两次中强地震(唐山地震与张北地震)有关.     

The environment shear stress field for the 1976 Tangshan earthquake sequence

（陈培善，肖磊，白彤霞，王溪莉）Ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｆｏｒｔｈｅ１９７６Ｔａｎｇｓｈａｎｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓｅｑｕｅｎｃｅ￥Ｐｅｉ－ＳｈａｎＣＨＥＮ；ＬｅｉＸＩＡＯ；Ｔｏｎｇ－ＸｉａＢＡＩａｎｄＸｉ－ＬｉＷＡ...     

2016年8月唐山震群视应力变化特征

2016年8月河北唐山发生震群活动,具有频次高、持续时间长等特点。利用首都圈数字化地震台网监测的2016年1月—2017年5月河北唐山地区M_L≥2.5地震,采用遗传算法反演震源参数,计算相应地震视应力值。分析结果如下：①此次地震序列为前震—主震—余震型;②视应力值在震群发生前明显增高,发生过程中出现高低相间现象,在M_L 4.3主震出现峰值,震源区应力状态不稳定,震后视应力恢复正常;③震群视应力与震级呈现一定正相关。     

在地震孕育和发生过程中共轭断层活动的作用

根据海城、唐山和松潘—平武地震的地震前兆、地震序列和地质构造资料,提出了在地震孕育和发生过程中,不仅主震断层面有明显的活动,与之共轭的另一组断层面也有重要作用。在震中区,前震和余震可能分布于一对共轭断层面上,而不只是局限于主震断层面。地震前兆的分布范围存在于比震中区更为广大的一个区域内,该区内共轭断层网络中的某些断层带常成为前兆异常分布带或集中区。其形成原因可以用区域应力场中应力集中和沿共轭剪切网络所产生的破裂及滑动来解释     

基于唐山7.8级地震探讨动态应力作用

运用三维非线性动态有限元方法(Non-linear Dynamic FEM)仿真模拟研究了菱形模型的动态应力作用,分析了1976年唐山7.8级地震.结果表明:(1)唐山地震前增强的中强地震产生的冲击力形成的应力波反射后发生半波损失, 成为动态的拉伸应力,通过减小内摩擦而引起岩石产生裂纹、局部破裂并发生串通,一方面触发地震,另一方面为孕育唐山地震积累能量,表现为正反馈过程.(2)唐山地震产生的冲击力加卸载存在时间差,造成加卸载冲击波相位不同,结果产生的动应力和围压叠加致使围压波动和下降,导致抗剪切强度降低,使初始破裂分别向北东、西南方向传播.(3)冲击力的卸载,相对于产生拉伸性的应力波,反射后发生半波损失,成为动态的压缩应力,致使围压增大并导致破裂停止;而动态应力在传播过程中衰减.因此,余震的发生是一个负反馈过程.     

大森-宇津定律的一种可能机制以唐山大地震为例

为了探讨大森-宇津定律的物理机制, 本文在余震区等效黏度远低于其外部, 且构造应力场在整个余震活动时间间隔内基本保持不变的假设条件下, 提出了一个开尔文黏弹性地震震源体概念模型． 该模型可用于模拟主震后断层蠕变和震源区应力调整触发的余震序列以及蠕变停止后余震终结、 介质恢复到弹性状态、 断层重新闭锁和积累下一次地震的整个过程． 有限元方法可用来计算非均匀黏弹性地震震源体模型中主震和每次余震所引起的应力场及其随时间的演化过程． 在此基础上, 采用开尔文黏弹性地震震源体概念模型和有限元方法模拟了1976年唐山M_S7.8地震余震序列． 结果表明: 经验的大森-宇津定律可以用开尔文黏弹性震源体模型来解释, 这意味着余震衰减的频度取决于蠕变的速率; 余震序列持续时间受控于震源体的黏度, 即黏度越大, 蠕变时间越长, 余震持续的时间也就越长．