地震滑动加速和减速过程中的摩擦作用

在地震滑动过程中,断层动态摩擦是地壳内控制地震破裂的决定性因素。天然地震的脆性裂纹理论[1-3]使得以下观点被普遍接受:在地震断层快速滑动的过程中,断层摩擦力减弱,即所谓的滑动弱化[1]。高速断层泥实验[4-5],以及最近关于热增压[6-7]和摩擦熔化[8]的试验都支持该理论。但是,这些研究均仅针对固定的断层滑动速率。在本文中,我们的实验展示了不同滑动速率下断层物质的摩擦行为——这一模型的设置更接近天然地震的特征。实验结果表明,在断层滑动加速和减速的过程中,断层摩擦经历了增长、弱化和再增长。这种摩擦变化可能可以由低滑动速率下和更现实的滑动速率之下的速率-状态摩擦行为[9-10]来解释,但包含了不同的物理机制和不同的规模。最初的摩擦增强可能会阻碍小破裂向大地震的发展。断层滑动减速过程中的摩擦增强可能导致地震破裂呈脉冲状[11-14],并使得静态应力下降到与动态应力变化相比较低的水平[15]。     

震源动力学破裂过程数值模拟研究

首先阐述了震源动力学过程研究的重要意义, 在此基础上, 研究了复杂的断层几何形态及介质模型对动力学破裂过程的影响, 并对常用的有限元方法、 离散元方法、 有限差分方法和边界积分方程方法等进行了相应介绍. 讨论了这些数值模拟方法各自的优缺点, 建议在方法的选择上应视具体问题及计算的精度而定. 最后对动力学数值模拟的关键部分, 滑动摩擦准则进行了论述. 常用的滑动摩擦准则有滑动弱化准则、 速率弱化准则和速率-状态依赖摩擦准则. 在单纯考虑某个地震的动力学破裂传播过程时, 滑动弱化准则较为常用, 其中滑动弱化距离的选取至关重要. 但若考虑整个地震循环, 速率-状态依赖摩擦准则更为合适.      

利用PALSAR数据反演2010年玉树地震断层的同震滑动分布

为深入了解2010年玉树地震引起的地表位移及发震断层的细节情况,对玉树地震震前、震后的PALSAR数据进行干涉处理,并针对轨道不精确引起的相位残差问题,采用最小二乘多项式模型拟合的方法对其进行去除,得到玉树地震地表的同震形变场.结果显示,形变最大地区发生在33.06°N、96.83°E附近,雷达视线方向形变最大值为-0.442 m.通过地质调查结果及合成孔径雷达干涉测量(InSAR)形变场的分析,对断层进行分段,基于弹性半空间位错模型对分段后的断层进行了同震滑动分布反演,并对反演结果的可靠性进行分析.结果表明,断层的最大位移为2.084 m,位于隆宝滩地表以下14 km处,反演结果对应的矩震级为Mw7.0,与地震学和地质调查的情况较吻合,且反演的结果较可靠.     

复杂岩质边坡的破坏类型及稳定性分析

复杂岩质边坡主要受结构面发育状态控制形成多种类型的变形破坏模式,与土质边坡迥异。本文以招商局漳州开发区11号山西段边坡为例,基于现场地质调查,对其主要节理面进行统计分析和变形模式评判,并对圆弧滑动破坏、楔形体破坏、平面滑动破坏及滚石破坏等各种破坏类型进行定量化评价,进而对边坡整体稳定性进行分析评价,为治理该复杂岩质边坡提出合理化建议,并总结形成复杂岩质边坡稳定性分析的评价思路和基本流程。     

川西安宁河断裂带晚第四纪地层地貌序列和构造活动性研究

本文以川西安宁河河谷第四纪沉积记录和晚第四纪地表构造变形研究为基础,借助孢粉分析、构造过程等诸多定量信息,试图较深入地认识河谷阶地成因及其块体边界断裂的活动特征和强震活动特征,为进一步开展边界断裂动力学研究和强震预测提供详实和可靠的基础资料。     

川滇菱形块体东边界各断层段强震演化特征研究

在搜集整理川滇菱形块体东边界断裂带的断裂分段、特征地震和古地震资料基础上,结合各特征参数之间的经验关系,给出东边界断裂带各断层段的长度、宽度、特征地震震级、错动距离等参数.以GPS速度场为约束,利用弹性位错模型反演各断层段深部的年平均滑动速率;针对某些特征地震断层段,根据错动距离及复发周期,确定其位错年积累速率.比较这二种速率之间的定量关系,并利用这一关系给出所有断层段上地震位错年积累速率和地震复发周期.在此基础上,利用弹性位错模型逐次反演1700年以来所有M≥6.8级地震对各断层段位错积累的影响,并将这种影响纳入特征地震的离逝时间中,得到了离逝时间与复发周期的比值,并进行归一化处理最终获取了各断层段的临震危险程度.震例研究表明,当比值为0～1时,断层较安全;当比值〉1时,断层段地震危险程度较高.2009年的结果表明：临震危险程度接近或大于1的断层段有鲜水河断裂带塔公段、安宁河断裂带北段、小江断裂带蒙姑-东川段、东川-寻甸段和宜良-澄江段,其临震危险程度分别为1.35,0.92,1.17,1.04和1.09.     

2009年萨摩亚—汤加特大地震触发的两次大震

特大地震(≥8.0级的地震)一般都含有构造板块之间边界岩体的突然滑动。这种板间的破裂通常出现在俯冲带特大逆冲事件的海沟斜坡区,会产生动态及静态应力变化,从而激活周边的板内余震(Christensen and Ruff,1988;Dmowskaetal,1988;Layetal,1989;Ammonetal,2008)。本文研究的地震序列展示一少见的例子———特大海沟斜坡的一次板内地震触发了广泛的板间断层活动,颠倒了典型的活动模式,从而广泛地扩大了地震和海啸灾害。2009年9月29日,在汤加俯冲带北端的外海沟斜坡发生矩震级8.1的正断层地震事件,该震开始破裂后的2分钟内,发生了总地震矩等于矩震级8.0级的第二个特大地震,它由两次(矩震级均为7.8级)板间下插逆冲大地震组成,导致了周边俯冲带巨型逆断层的破裂。联合的断层作用引发了海啸,局部地区抬升约12m,导致萨摩亚、美属萨摩亚和汤加192人死亡。地震信号的重叠掩盖了这样的事实:相隔约50km的性质不同的断层发生了不同几何形状的破裂,这些被触发的逆冲断层滑动只有通过详细的地震波分析才能揭示出来。在汤加北部俯冲带的大部分区域内,激活了广泛的板间和板内余震活动。     

2010年1月12日海地 Mw7.0地震InSAR同震形变观测及同震滑动分布反演

2010年1月12日GMT时间21时53分,在海地境内(72.57°W,18.44°N)发生了Mw7.0地震.文中利用干涉合成孔径雷达(InSAR)方法获得了覆盖整个震区的高精度形变观测资料,用以研究该地震的发震机理.采用ALOs PALSAR数据,分析了轨道、大气等误差源对干涉信号的影响,最终获得了雷达视线向(LOS...     

遗传算法反演龙门山断裂带断层三维滑动参数研究

利用位错理论模型将遗传算法运用于断层三维滑动参数反演问题的求解,采用川西地区2004—2007年GPS观测数据对龙门山断裂带主要断层的三维滑动速率进行计算分析。结果表明：反演结果在量值上整体较小,与地质结果具有较好的一致性,走滑分量︱U1︱〈3.2 mm/a,倾滑分量︱U2︱〈1.54 mm/a,张开分量︱U3︱〈2.5mm/a,低滑动速率反映断层的闭锁及应力的积累及大地震发生的危险性;局部分量较地质结果偏大,反映实测GPS数据反演结果体现的是断层实时活动状态;遗传算法的全局收敛、不依赖初值等优点使结果更加稳定,而张开分量显示局部不规律性,表现出各子断层空间活动不均匀性。     

鄂尔多斯盆地南部直罗油田长8油层油气沸腾包裹体群研究

运用激光拉曼光谱、包裹体充填度测定等方法对鄂尔多斯盆地直罗油田富南3井、6井长8油层裂缝岩芯充填物中包裹体群进行分析,发现富南3井、6井与英旺油田英16井长8油层中油气沸腾包裹体群完全相同,密集分布的气泡不停晃动,证实油气沸腾包裹体群不是孤立的、偶然的地质现象。富南3井、6井和英16井长8油层裂缝岩芯的原始裂缝性质为滑动-剪切裂缝和剪切裂缝,在区域构造的作用下,反复发生拉张-挤压交替活动;在拉张发生的瞬间,与裂缝沟通的油层里的原油发生减压沸腾,原油中的轻质馏分和其他流体进入裂缝空间;在随后的挤压发生时,裂缝基本封闭,一部分流体返回原来的油层,一部分被挤到别的裂隙空间形成新的油藏;残留在裂缝里的碳酸钙,在较高的地层压力下逐渐结晶,并把残留的轻质馏分包裹,形成油气包裹体;这些油气包裹体形成压力较高,又包裹着成分类似液化气的轻质馏分,在常温常压下就处于沸腾状态;这样的过程反复进行,在裂缝充填物中形成了沿着晶体生长线以及成片、成带分布的油气沸腾包裹体群。上述油气沸腾包裹体群的形成过程就是油气的地震泵运移机制,丰富了油气运移地震泵地质模型。