岩石的流变性质与断层模型

本文以断层带的为形机制为主题，简要总结了与此相关的岩石流变性质的研究结果，讨论了已有的几个断层带模型，并就进一步应开展的研究课题提出了一些建议。     

地壳主要岩石流变参数及华北地壳流变性质研究

岩石流变参数和变形机制是根据断层摩擦和岩石幂次流动本构关系建立岩石圈强度剖面的基础。近 30年来 ,高温高压实验取得了很大进展 ,获得了大量地壳矿物和岩石流变资料。本文系统总结了这些流变实验资料 ,并应用流变数据结合地震震源深度分布 ,对华北地壳流变性质进行了研究。结果表明 ,以花岗岩和低级变质岩为代表的上地壳为脆性破裂 ,其强度受断层摩擦约束 ,以长英质片麻岩为主的中地壳和以中性麻粒岩为主的下地壳上层处于塑性流变状态 ,由干的基性麻粒岩组成的下地壳下层处于脆性向塑性流变的过渡状态。华北地壳的这种物质组成和流变为地壳不同层次的解耦和强震孕育提供了力学条件 ,也构成了不同尺度块体的底边界     

岩石变形研究方法进展

岩石变形是构造地质学研究的重要内容.自20世纪50年代起,随着理论的不断完善和技术手段的不断成熟,岩石变形研究由最初的对单一地质构造露头的定性几何描述到逐步定量化研究.目前,岩石变形的研究大多限于单一尺度下的均匀变形研究,缺乏多尺度、非均匀变形的综合性研究.基于此,本文重点介绍了能够从多个尺度对地壳岩石变形进行综合研究的最新方法—多阶幂律模拟法.该方法对于深入理解自然界变形拥有巨大的优势:1)是建立在科学的非线性非均质变形理论体系上的一种新的岩石变形模拟方法;2)为解决露头尺度与宏观尺度的岩石变形研究提供了新的思路;3)基于Mathcad软件进行模拟,具有图表可视化和易于操作的特点.     

汶川地震震后短期青藏高原东北缘地壳变形特征成因讨论

2007—2009年时段GPS数据资料显示青藏高原东北缘地区地壳运动较前期(1999-2007年时段)发生明显变化.本文分别对汶川地震同震影响、震后粘弹性松弛影响和震后余滑影响进行了分析.结果表明,同震对该区域地壳变形特征的形成存在一定影响,而震后粘弹性松弛和余滑产生的影响均可忽略不计.分析认为,对于中国大陆这种多块体系统而言,现有的震后变形机制并不能充分解释震后短期某些区域地壳运动变形特征的形成,汶川地震震后短期青藏高原东北缘的地壳变形特征的形成可能主要与震后块体运动调整有关.     

强震变形的地震大地测量监测与研究

地震大地测量是将大地测量（特别是空间大地测量）与地震学及构造地质学进行融合的新兴交叉学科,其可用于监测地震孕育的地球物理背景场及动态变化过程,对相关形变实现了10²a～10^-2s的宽频带监测,基本弥补了地震学与构造地质学间的频率空白。以多频带的地震大地测量技术（GNSS、InSAR、高频GNSS）为支撑的陆态网络工程,不仅获得了中国大陆长期的地壳运动图像,而且在强震形变监测中发挥了重要作用。汶川、芦山、尼泊尔廓尔喀及九寨沟等地震的研究成果表明,高频/静态GNSS、InSAR、精密水准相融合的多频大地测量,极大地拓展了地震形变监测的时空频域,促进了大陆型地震的相关研究,为地震预测预警研究奠定了基础。然而,目前使用的地震大地测量资料有限,同时,我国地震大地测量监测网络也有待不断加密和优化。     

近断层水库大坝的震后变形问题分析

本文以拟建水库大坝为例计算了位于断层附近的坝址区在发生6~7级地震时的位移、应变和应力。结果表明这种位移、应变和应力都达到很大的值,对于近断层的重大工程设施必须考虑断层发震产生的震后变形引起的“抗断问题”。     

震后形变和岩石圈流变学结构

岩石圈流变学结构是控制不同构造环境下岩石圈形变的关键因素之一. 随着空间大地测量观测技术的发展, 基于空间大地测量数据的震后形变研究对揭示断裂带内的力学性质和区域性岩石圈流变学结构已成为可能. 该文首先基于岩石力学的摩擦和流变学实验, 对余滑和分布式韧性流的构造物理背景进行了分别阐述, 并介绍了震后形变数值模拟中本构关系和数值模型的发展. 数值模型主要有解析、 半解析和纯数值3类, 涉及的本构关系包括基于速率-状态摩擦准则的余滑以及分布式韧性流中常用的线性流变学模型(麦克斯韦尔体和标准线性固体)和瞬态流变学模型(宏观经验性的伯格斯(Burgers)体和微观幂律流变律). 然后以美国南加州1992年Landers M_W7.3地震和1999年Hector Mine M_W7.1地震震后形变研究为例, 介绍了震后形变的研究进展. 最后回顾了大陆岩石圈流变学结构的研究进展, 并以震后形变研究中的流变学结构(“三明治模型”和“焦糖布丁模型”)存在的争议为例, 说明了岩石圈流变学结构研究所具有的挑战性.     

先存组构对各向异性岩石流变强度的影响

地壳深部岩石普遍存在变形组构,花岗质岩石中的变形组构不仅影响岩石强度,而且对后期变形具有显著控制作用。近年来,先存组构对各向异性岩石的流变强度影响成为高温高压实验研究的热点之一。文中对前人给出的各向异性岩石(包括云母片岩-片麻岩、石英-钙长石均匀混合体与层状组构样品)半脆性-塑性流变实验数据进行了重新整理与分析,结合作者开展的不同组构条件下花岗片麻岩与糜棱岩流变实验结果,讨论了先存组构对各向异性岩石流变强度的影响。实验数据表明:1)各向异性岩石的面理与最大主应力方向的角度是影响强度的主要因素。在半脆性破裂域,样品压缩方向垂直于面理(PER)和平行于面理(PAR)的强度基本相同,在压缩方向与面理呈30°夹角时,岩石破裂强度最小;在塑性流变域,垂直于面理方向的强度显著高于平行于面理方向的强度,当面理与最大主应力方向的角度为45°时,岩石强度最小。2)后期变形对原有组构的继承与改造程度,决定了各向异性岩石强度高低。3)样品中矿物的含量、分布与粒度对各向异性岩石强度有显著影响。理论模型预测结果与云母片岩实验结果比较吻合,但其他类型各向异性岩石的流变比理论模型结果要复杂得多。因此,进一步开展具有先存组构的各向异性岩石的流变实验,并将实验变形与实际地质条件下更为复杂的岩石变形进行对比分析,是认识各向异性岩石流变和变形机制最有效的方法。     

多矿物岩石流变规律的研究进展及存在问题

总结了近年来由多种矿物组成的岩石的流变规律的研究，阐述了多矿物岩石流变性质研究的意义和进展，再从实验和理论两个方面，详细论述了目前最具代表性的三种理论模型，算术平均方法、几何平均方法和能量极小方法，最后，指出这方面研究仍然存在的问题和进一步研究的方向。     

云南断层形变强震异常特征

运用1983～2009年云南地区跨断层短水准短基线观测资料,研究了该时段3组7次M≥6.5地震(澜沧—耿马M7.6、M7.2,孟连M7.3、武定M6.5、丽江M7.0,姚安M6.5、缅北M7.0)的形变前兆特征。以断层运动速率与基准值之比定义异常参数R,定量分析了异常与本区域强震的关系,提出强震预测指标。结果表明,R值出现异常后0.5～16个月,川滇菱块内发生M≥6.5或菱块外围400km范围内发生M≥7.0,并表现出不同的异常特征。菱块外强震前比菱块内强震前R值异常出现时间早,异常持续时间较长;菱块外强震前R为正值异常,菱块内强震前R为负值异常。研究结果对预测云南地区M≥6.5强震有一定的应用价值。     

云南地区断层形变群体异常与成组强震

运用前兆综合信息量S、前兆群体非均匀度ID以及近源异常凸现值NS的数学分析这三种方法，对云南地区1982～2004年跨断层短基线短水准资料进行了分析处理．结果表明，在云南地区Ms≥6强震前断层彤变群体异常显著，尤其是成组强震前，群体异常信息较为丰富。     

基于小波分析提取的云南强震数字化形变异常特征

运用小波分析理论及其时频分析方法,阐述了提取高频信息与低频信息的方法,并用该方法提取了2001年以来云南地区强震(MS≥6)前数字化形变异常。结果表明,在MS≥6地震前,震中附近(<250km)的倾斜、应变和重力等形变信号出现周期为3~11天的异常信息;重力和倾斜异常出现较早,可作为中短期指标,应变异常出现较晚,可用作短临指标;震源区最先出现应变异常,应变异常可作为未来强震震中的判定指标。这些强震前数字化形变异常特征对该地区未来强震三要素的中短临判定具有较好的参考作用。     

青藏高原东北隅弧形构造区现代中小地震密集区与历史强震的关系探讨

青藏高原东北隅地区位于青藏高原、鄂尔多斯和阿拉善三大块体交汇部位,发育一组以逆走滑活动为主的弧形断裂系,其新活动性强,历史及现代强震频发,是探讨现代中小地震密集区与历史强震关联性的理想地区,也是检验和发展小震密集区值方法及其适用条件的有利地区.本文采用甘肃省地震局对该区1970年以来1～5级地震仪器监测目录,利用网格点...     

山西及邻区中强地震前断层形变特征及预报指标研究

通过对山西地震带及邻区近年来发生的一系列中强地震前断层位移测量进行处理，综合研究了观测的映震能力，通过分析山西5年来5期GPS观测资料，对水平形变做出了解释，在此基础上，讨论了震前地震形变特征及应力场变化情况，获得了用形变预报中强地震的指标。     

动态地壳形变与川滇地区成组强震活动

初步分析了1982年以来川滇地块的地震,存在2组强震活动,即1988～1989年澜沧、巴塘、小金地震,1995～1996年孟连、武定、丽江地震.研究了川滇地区跨断层短水准、短基线、连续蠕变观测资料在这2组强震前中期-短期的形态异常和年速率动态异常.震前形变异常场地震数的比例在云南地区为0.33～0.42, 而四川地区较低.部分场地出现的异常时段有一定的同步性.文中对跨断层形变异常图像与成组强震关系作了初步的讨论.     

华北强震地形变及重力前兆特征与孕震机理

通过分析华北地区强震地形变及重务前兆特征,发现震前在较大范围内存在与构造密切相关的动力不过程;在震中区介质状态发生变化。在此基础上提出了改进的组合－硬化模式：调整单元的运动,牵动较大范围构造运动的加及断层两侧深层介质密度变化;应力集中单元由于能量的不断积累,介质出现硬化过程。上述机理形成了前兆的各个阶段。     

Focal Depth of Earthquakes in the Qinghai-Xizang Plateau and Its Tectonic Implication

In the previous work of the present study,moment tensors of 11 major earthquakes in the Qinghai-Xizang Plateau and its surrounding region from 1966 to 1980 are estimated by generalized inversion technique.The seismic source time function and focal depth are immediately determined in the inversion.The results indicated that all earthquakes investigated here are shallow events within the upper crust.The purpose of this paper is to present a summary of the distribution of focal depths of earthquakes in and near the Qinghai-Xizang Plateau from the above result,combining the focal depths of 78 significant earthquakes from 1964 to 1986,which are relocated individually by other authors,as well as to discuss its tectonic implication.     

强震后高层建筑结构变形监测精度提高的研究

为解决强震作用后倾斜高层建筑结构监测存在的精度低、用时长等问题,提出高精度强震作用后倾斜高层建筑结构形变监测方法。通过确定回归平面强震后倾斜高层建筑结构的法线倾斜值、倾斜角与倾斜方向,来确定强震作用后倾斜高层建筑结构形变情况,完成强震作用后倾斜高层建筑结构的形变监测。使用BXJC 1.0软件进行建筑高层建筑形变模拟实验,在建筑高层附近设定四个基准点,基于建筑高层的底部每个立柱中近似等高方位设定16个形变监测结构点,实验发现:所提方法监测误差小精度高,监测误差最大值为0.05%,且监测用时较短,证明此方法进行监测的可行性。