A uniform representation in the calculation of seismic radiation efficiency and rupture speed

According to energy partition principle,we have derived a generalized formula used to calculate the radiation effi-ciency.It overcomes the numerical errors involved in the estimation of radiation efficiency caused by the uncer-tainties owe to the different frictional mechanisms which is used to describe the earthquake faulting.Using real seismic data published in the previous studies,we have recalculated the radiation efficiency with associated to the different frictional mechanisms,and compared with previous results lack of consideration of frictional mechanism.The results indicate that,based on the new formula,the radiation efficiency we have estimated is always less than 1,and the unphysical conclusion of radiation efficiency greater than 1 is avoided completely.     

Constraints on rupture speed of the 2001 M S 8.1 West Kunlun Mountain Pass earthquake by co-seismic surface rupture slip displacements based on the slip-weakening mechanism with frictional undershoot involved

With co-seismic surface rupture slip displacements provided by the field observation for the 2001 MS8.1 West Kunlun Mountain Pass earthquake, this paper estimates the rupture speed on the main faulting segment with a long straight fault trace on the surface based on a simple slip-weakening rupture model, in which the frictional overshoot or undershoot are involved in consideration of energy partition during the earthquake faulting. In contrast to the study of Bouchon and Vallée, in which the rupture propagation along the main fault could exceed the local shear-wave speed, perhaps reach the P-wave speed on a certain section of fault, our results show that, under a slip-weakening assumption combined with a frictional undershoot (partial stress drop model), average rupture speed should be equal to or less than the Rayleigh wave speed with a high seismic radiation efficiency, which is consistent with the result derived by waveform inversion and the result estimated from source stress field. Associated with the surface rupture mechanism, such as partial stress drop (frictional undershoot) associated with the apparent stress, an alternative rupture mechanism based on the slip-weakening model has also been discussed.     

龙木错地区泽错岩体演化历史及构造意义:来自地球化学和年代学的约束

沿大型断裂带出露的深成岩体记录并保存了形成时的大地构造活动及后期演化和变形的重要信息。为了更好地理解羌塘西部花岗岩的成因机制和演化历史,本文选取了龙木错断裂南部的泽错岩体进行地球化学、SHRIMP锆石U-Pb年代学及云母和钾长石~(40)Ar/~(39)热年代学分析。全岩地球化学判别图显示花岗岩样品为高钾钙碱性系列至钙碱性系列和过铝质。矿物组合表明无角闪石且含白云母。以上特征均显示出明显的S型花岗岩趋势。锆石U-Pb年龄为123±1. 7Ma至107±1. 4Ma,表明岩浆侵位的时代为早白垩世,此时班公-怒江洋仍在向北俯冲。云母和钾长石~(40)Ar/~(39)年龄及前人低温热年代学数据显示,侵位后岩体至少有四个阶段的冷却,包括120～90Ma、90～38Ma、38～26Ma和26～0Ma。第一阶段在侵位后10Myr内快速冷却至低于～320℃,而随后以相对较慢的速率冷却至～220℃。从90Ma到38Ma期间经历了较长时期极为缓慢的冷却,该阶段构造活动趋于静止,表明羌塘地体-拉萨地体碰撞应发生在90Ma之前。中新世受控于龙木错断裂左旋走滑的影响,最后一期的构造变形以东西向伸展为主,深成岩逐渐剥露至地表。龙木错断裂可能作为中新世以来高原物质向东运移西部边界的一条新的应力释放途径。     

花岗岩三轴循环加卸载条件下的气体渗透率

为研究花岗岩在三轴循环加卸载条件下气体渗透率的演化规律,利用岩石多场耦合三轴试验仪分别对花岗岩进行三轴恒下限分级循环加卸载试验和气体渗透试验。试验结果表明：加载曲线与上一次循环卸载曲线形成塑性滞回环,随着循环次数的增加,每个循环应力下限的轴向应变也随之增加;前期几个循环试样体积压缩明显,以轴向压缩变形为主,后期轴向应力达到一定数值时体积由压缩转为扩容,裂纹发展方向偏向于轴向方向,均呈剪切脆性破坏;气体渗透率变化分为稳定下降阶段、缓慢增加阶段、急剧上升阶段3个阶段,试样脆性破坏后气体渗透率均上升2～3个数量级;体积应变曲线拐点与横向应变曲线结合起来可以作为研究岩石渗透率变化规律的一个重要参考因素。     

龙门山构造带北段构造变形特征 ——来自汶川科钻四号孔(WFSD-4)的证据

2008年MW7.9汶川地震在青藏高原东缘龙门山构造带内毫无征兆的情况下发生,并沿灌县—安县断裂和映秀—北川断裂分别产生了约80 km和275 km的不同性质的地表破裂带,在世界地震史上实属罕见,表明龙门山构造带在以往经历了极为复杂的构造演化和运动变形。地震后迅速启动的汶川地震断裂带科学钻探项目,为我们认识龙门山构造带以往运动和变形本质提供了全新的素材和视角。本文以位于龙门山构造带北段的汶川地震断裂带科学钻探四号孔(WFSD-4)岩心作为主要研究对象,并结合地表构造变形研究,对WFSD-4的岩心变形特征和龙门山构造带北段的构造变形序列进行了分析与探讨,认为:D1变形期以岩心和地表早期面理S1顺成份层发育为特征,多被同时期长英质脉体填充,显示伸展机制下的韧性变形,推测为轿子顶穹隆构造的形成时期; D2变形期为区域主导性面理S2的形成时期,岩心中劈理面上可见绢云母等矿物,石香肠构造指示NW–SE的韧性挤压变形特征。岩心和地表均可见S2切割早期面理S1,错断早期顺S1贯入的长英质脉体; D3变形期以NW–SE向挤压冲断为主,岩心中面理S2发生褶皱变形,局部生成间隔劈理S3。地表可见区域主导面理S2变形,形成平行褶皱,轴面走向北东,发育同时期的NW向陡倾的活动断裂,部分成为汶川地震的发震断裂,该期对应于龙门山构造带北段的喜山期构造运动,褶皱强化,推覆强烈,也是唐王寨向斜的最终成型时期;岩心和地表均可见面理S2膝折的构造现象,为局部地表抬升过程中的重力成因,构成D4期变形。     

青藏高原的地质研究新进展:薪火相传,深化拓张

正青藏高原的形成和演化一直以来都是固体地球科学研究的热点,也是我国地学研究的主要特色所在。在青藏高原以往的研究中,无数的地质工作者们付出了极大的努力和心血,使得我们今天对青藏高原及其周缘的基本地质单元组成、地质演化过程和动力学机理有了初步的认识,这些基本的素材成为继续深入开展青藏高原地质研究必不可少的基石。尽管前人在青藏高原内部及周缘开展了大量的基础地质工作和科学研究,积累了丰富的     

华北地区烈度衰减模型建立及其用于震中区域和震级的定量估算.

利用地震烈度资料定量估算历史地震震中区域和震级的方法是由Bakun和Wentworth于1997年首先提出的．该方法定量程度高,对烈度数据较少或发生在近海的历史地震的定位和震级估算尤为有效．按照Baku和Wentworth给出的思路,笔者尝试了对我国华北地区的历史和近代地震的震中和震级进行初步分析．首先,选取20世纪以来发生在该地区的10次有仪器记录的地震（5.3le;MSle;7.8）,对该地区的烈度-震级-震中距衰减关系进行标定并给出了烈度衰减模型,表明华北地区烈度随震中距增大而衰减的速率明显小于美国加州地区（约50%）．在此衰减模型的基础上,提出了确定震级和震中区域的网格搜索试算方法（GSTSL）,并给出了适用于华北地区的圈定震中区域和烈度震级的等值线置信值．最后,讨论了计算震中区域等值线时所引进的权因子Wi及其中参数b对震中区域等值线圈闭性的影响．利用该方法,对发生在1668年莒县——郯城地震,1679年三河——平谷地震,以及1966年隆尧地震和1969年渤海地震进行了分析．需要指出的是,该方法也可推广应用于我国其它历史地震资料丰富的地区．      

利用地震烈度数据重构历史地震震级和震中位置的方法

采用现代仪器地震记录和烈度资料,我们建立了用于定量估算历史地震震级和震中位置的烈度衰减模型和分析方法,并对我国西南川滇地区的历史和近代地震的震中和震级进行了重新分析.利用20世纪以来该地区十四个有仪器记录的地震（5.9≤M_s≤8.0）及相应的烈度数据,对其烈度-震级-震中距衰减关系进行标定,并建立了用于震中和震级估算的烈度衰减模型.结果表明,当震级一定时,川滇地区烈度随震中距增大而衰减的速率明显小于美国加州地区（～60%）.在衰减模型基础之上,发展了确定震中区域和震级的网格搜索试算方法（GSTSL）,并给出了确定震中位置和震级的等值线置信值.采用所建立的分析方法,对1786年康定地震,1850年西昌地震,1913年峨山地震和1970年通海地震进行了分析,给出了更为精确合理的结果.     

1976年M_S7.8唐山地震断层动态破裂及近断层强地面运动特征

采用美国南加州地震委员会(SCEC)Steven Day博士提供的三维有限差分断层瞬态破裂动力学模型(3D-FDM),以1976年唐山M_S7.8地震为例,从简化的断层双侧破裂模式出发,对该地震发震断层的动态破裂过程及近断层地表运动特征进行了仿真模拟和计算.研究区域为围绕发震断层200 km×140 km×40 km(深度)的长方形块体组成,模拟计算的空间分辨率和时间分辨率分别为200 m和0.012 s,形成的空间网格节点数为1051×701×201.在DELL小型上作站上,我们实现了对源程序的移植和并行计算.同时,通过引进计算机可视化技术,对模拟数据进行了3D/4D解释分析.另外,在对源程序修改过程中,实现了对京津唐地区三维地壳速度结构的嵌入,在一定程度上增强了对地震波传播以及地面运动模拟的真实性,并讨论了地震破裂的方向性对近断层地表运动的影响.最后根据初步研究结果结合京津唐地区活动断层构造特征,对唐山M_S7.8级主震后随之而来的1976滦县M_S7.1级余震及宁河M_S6.9级余震的动态触发机制提出了新的解释.由于受主震破裂方向性作用的影响,使得主震对后续两个较大余震产生的动态应力变化的峰值在断层的走滑方向上较大,为2～3 MPa,在逆冲方向上较小,为0.1～0.2 MPa.即唐山主震的发生使得其周边的应力场有一个瞬态的应力调整,唐山主震对后续余震的发生有促发作用.     

中国土壤温度的空间插值方法比较

利用中国698个气象站点1971~2000年的地面气候资料,采用三种不同方法预测中国0cm、20cm和40cm深度年均土壤温度的空间分布,其中普通克里格和泛克里格法直接以年均土壤温度数据为源数据、回归克里格法以中国年均气温数据和中国DEM数据为源数据进行预测。预测结果的准确性通过平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)值来评价。结果表明回归克里格法预测的MAE值和RMSE值均为最小,说明其预测结果的准确性最好、预测的极端误差也最小;其次为泛克里格法;普通克里格法预测的效果最差。回归克里格法预测结果由于采用了中国DEM数据进行修正,在空间特征表达方面能够更好地表达复杂地形地区的局部变异,其平滑效应明显小于泛克里格法和普通克里格法的预测结果。