"中国大陆地壳应力环境基础数据库"项目成果介绍

本文详细介绍了“中国大陆地壳应力环境基础数据库”项目的立项背景、目标、所开展的主要工作、取得的成果、研究成果的社会效益和对该领域研究未来工作的展望。     

日本海沟俯冲带MW9.0地震震源区应力场演化分析

于2011年3月11日发生在日本东北部的M_W9.0级逆冲型板间地震是日本有地震记录以来震级最大的一次地震.本研究基于NIED F-net矩张量解目录中的震源机制解,选取两个长轴相互垂直的矩形区域进行应力场2D反演,获取了日本海沟俯冲带地区应力场的空间及时间分布图像.结果表明：主震前,俯冲带地区应力状态在空间上大体趋于一致,即应力轴（P轴、σ₁轴及S_Hmax轴）系统性地倾向板块汇聚方向,P轴、σ₁轴倾角整体偏缓（<30°）,且远离震源区及日本海沟东侧区域内的应力轴倾角普遍大于主震震源区内应力轴倾角;主震前,受2003年5月26日在宫城县北部发生的M_W7.0地震影响,位于M_W9.0地震震源区西北侧的应力场出现明显扰动,σ₁轴倾向顺时针偏转150°~180°,并于之后大体恢复至震前状态,同期其他地区没有明显变化,这种情况可能和主震断层局部（深部）的前兆性滑动有关;主震后,距离震源区较远处应力场变化不大,主震震源区内应力场发生显著改变,P轴及σ₁轴均以大角度（>60°）倾伏于板块汇聚方向,S_Hmax轴顺时针偏转60°~90°且在日本海沟附近普遍平行于海沟轴.这项研究以时空图像的方式展示了大地震前应力场变化的特点,反映了大地震孕震过程中构造与地震的相互作用,对于理解大地震孕震过程有重要意义.     

利用GPS数据和实时概率模型评估川滇南部中长期地震危险性

应用GPS数据确定法和地震矩率法计算了川滇南部主要活动断裂分段特征地震复发间隔,在此基础上,运用实时概率模型计算了各条断裂未来10年、30年、50年、100年的发震概率.结果表明,川滇南部未来百年特征地震复发的可能性按概率值大小依次为:安宁河断裂带小相岭段,小江断裂东川段,安宁河断裂带冕宁西昌段,则木河断裂带,丽江-小金河断裂丽江宁蒗段,小江断裂带华宁段,小江断裂带嵩明宜良段和红河断裂带北西段.     

乌鲁木齐市区断层附近原地应力测量研究

利用水压致裂原地应力测试技术,在乌鲁木齐市区碗窑沟断裂东段、雅玛里克断裂东段和西山断裂带中、东段开展了断层附近原地应力测量研究,得到了地表浅部构造应力的大小、方向和分布特征。钻孔HFZK3位于碗窑沟断裂东段的南侧,孔深62.13m;钻孔HFZK5位于雅玛里克断裂东段的南侧,孔深30.00m;钻孔HFZK9和HFZK12都位于西山断裂带的中、东段,孔深分别为34m和54.5m。根据实测的地应力资料,断层附近最大水平主压应力方向为NE—NEE向,与区域构造应力SN—NNE向主压方向有一些差异,说明受断层活动影响,断层附近的应力状态与区域应力场明显不同。利用地应力实测资料研究了断层的活动性,在测量深度域内水平和垂直应力的关系为σH>σh>σV,该应力状态有利于逆断层活动,与地质资料反映的以逆断层活动为主基本一致。利用库仑摩擦滑动准则,摩擦强度取0.6～1.0进行分析,断层附近的现今地应力状态达到或超过产生逆断层摩擦滑动的临界值,表明测区现今构造活动以逆断层为主。研究区的3条断层不具备发生走滑断层活动的可能性,其中雅玛里克断裂东段、西山断裂带中段和东段具有发生逆断层活动的可能性,相比而言,西山断裂带中段危险性更大     

海原、六盘山断裂带至银川断陷第四纪构造应力场分析

利用断层滑动资料反演构造应力张量从而确定出海原、六盘山断裂带至银川断陷的第四纪两期构造应力场 :早更新世末期以前 ,为北东—南西挤压型构造应力场 ,由此造成该地区断裂活动主要以逆断为主 ;早更新世末期至中更新世以后 ,构造应力场发生了调整 ,主压应力方向由早期的北东—南西改变为北东东—南西西 ,应力结构由挤压型转变为走滑型 ,并导致断裂活动由早期的逆断为主变为走滑为主 ,这种应力场格局一直持续至今。研究区现代构造应力场可划分为 :海原断裂带走滑应力区、六盘山逆断 -走滑混合应力区和银川断陷拉张应力区     

乌兰乌拉湖-玉树断裂东段晚第四纪滑动速率

乌兰乌拉湖-玉树断裂是巴颜喀拉地块与羌塘地块分界地带的一条重要活动断裂.该断裂东段晚第四纪以来活动强烈,断错地貌特征明显,为全新世活动的左旋逆冲断裂.利用后差分GPS对阶地与洪积扇断错地貌进行了精细测量,并结合碳十四(14C)和光释光(OSL)测年结果对地貌面年代进行限定,获得该断裂东段晚更新世晚期以来的垂直位错量为5...     

利用1996年丽江地震序列反演震区应力状态

本文以1996年丽江M_S7.0地震为例,以地震目录和强震震源模型为输入参数,将力学计算与统计分析相结合,反演计算了1986～1996年间丽江震区2.5°×3.0°空间范围内的地壳应力状态.结果表明,丽江地区应力场最大主应力为近南北向,方位角为355°,最小主应力方位角为241°,二者倾角为近水平,应力形因子为0.398,最大主应力大小约为53 MPa,远小于完整岩石的强度.该方法可获得地壳深部绝对应力大小、有效摩擦系数,反演获得的震区地壳深部应力状态的方向性特征与震源机制解结果基本一致;该研究表明地震活动的空间分布可以为我们提供有关强震孕震的地壳深部应力状态信息.这些结果对了解震区应力场具有理论上和实践上的意义.     

大华北地区地震灾害与风险评估

地震灾害与风险是两个本质不同的概念：地震灾害是指由地震所引起的自然现象,而地震风险是指由地震灾害所导致人类及其环境破坏的可能性。在考虑抗震设防时,地震风险是更为重要的因素。本文首先对地震灾害与风险这两个概念进行探讨,然后利用500年的历史地震烈度资料对大华北地区的地震灾害和风险进行评估。研究结果表明,大华北地区具有较高的地震灾害和地震风险,尤其是鄂尔多斯周缘和京津唐地区;研究区内很多城市现行的抗震设防要求可能偏低。     

利用GPS数据估算川滇南部地震(M_S≥6.5)平均复发间隔

利用川滇南部GPS站点速度资料,采用Kriging插值和有限单元中形函数(拉格朗日差值函数)求导原则,计算了川滇南部主应变速率.在此基础上,引入Kostrov地震矩率计算方法,由主应变速率求得了研究区的地震矩率,进而借助于Ward地震平均复发间隔公式计算了研究区地震(MS≥6.5)平均复发间隔.计算结果表明,川滇南部不同震级档地震复发间隔空间分布总体上与区内主要活动断裂展布基本吻合;地震复发间隔低值区主要分布在地震活动水平和滑动速率较高的安宁河—则木河—小江断裂带、丽江—小金河断裂西南段、红河断裂西北段.所得的结果与利用历史地震资料获得的结果基本一致.该方法对于历史地震资料缺乏或不完整地区和活动断层定量研究程度较低的地区有着潜在的应用价值.     

曲江断裂南东段全新世滑动速率

高精度SPOT卫星影像和野外地质调查表明,曲江断裂南东段断错山前冲沟及河流Ⅰ级和Ⅱ级阶地,在探槽中见到断裂断错全新世地层,是一条右旋走滑的全新世活动断裂,兼有逆冲性质,断裂的最新活动是1970年通海7.8级地震。对曲江断裂典型走滑断错地貌进行研究,曲江断裂南东段在五街一带水平滑动速率为(3.36±0.1)mm/a,白林山一带水平滑动速率为(3.21±0.3)mm/a。