THE STATIC STRESS TRIGGERING INFLUENCES OF THE 2015 MW6.4 PISHAN,XINJIANG EARTHQUAKE ON THE NEIGHBORING AREAS

Based on the rupture models of the 2015 Pishan M_W6.4 earthquake and half space homogeneous elastic model, the Coulomb stress changes generated by the earthquake are calculated on the active faults near the earthquake region. The horizontal stress changes and the displacement field are estimated on the area around the epicenter. Results show that:(1)The Coulomb stress is decreased in the west of the western Kunlun frontal thrust fault(9.5×10³Pa), and increased in the east of the western Kunlun frontal thrust fault and the middle of the Kangxiwa faults. More attention should be taken to the seismic rick of the east of the western Kunlun frontal thrust fault; (2)Based on the analysis on the location of the aftershocks, it is found that most of the aftershocks are triggered by the earthquake. In the region of increased Coulomb attraction, the aftershock distribution is more intensive, and in the area of the Coulomb stress reduction, the distribution of aftershocks is relatively sparse; (3)The horizontal area stress increases in the north and south of the earthquake(most part of the Qaidam Basin and the northwest of the Qinghai-Tibet plateau), and decreases in the east and west of the earthquake(northern part of the Qinghai-Tibet plateau and eastern part of the Pamir Mountains). In the epicenter area, the principal compressive stress presents nearly NS direction and the principal extensional stress presents nearly EW direction. The principal compressive stress shows an outward radiation pattern centered on the epicenter with the principal extensional stress along the direction of concentric circles. The principal compressive stress presents NW direction to the west of the epicenter, and NE to the east of the epicenter. With the increase of radius, the stress level gradually decays with 10⁷Pa in the epicenter and hundreds Pa in the Maidan Fault which is in the north of the Qaidam Basin.     

青藏高原东北缘地震时空迁移的有限元数值模拟

地震在大陆内部断层系统中的时空迁移和丛集的基本力学机制一直是地球科学家关注的重要问题.青藏高原东北缘地震活动频繁,其地震时空迁移和地震丛集现象显著,是研究这个问题的重要区域.我们建立了一个三维黏弹塑性有限元模型,模拟了青藏高原东北缘主要活动断层系统的地震循环和地震时空迁移;计算了断层系统的应力演化;并探讨了断层之间的相互作用及地震时空迁移和地震丛集的原因.模拟结果显示断层之间的相互作用通过增加或降低断层上的库仑应力,加速或延缓了地震发生,使得区域地震可以在短时间内集中发生,从而形成地震丛集;另外,区域经过多个地震循环的长期演化,一些孕震断层上的应力状态恰好都达到屈服的临界状态附近,从而也可以导致这些断层上的地震在短期内集中发生,因此产生地震丛集和地震迁移.我们发现当区域经历地震丛集之后,该区域的应力大大释放,区域进入地震平静期;随着构造加载的持续,区域应力逐渐恢复,为下一次地震丛集或地震序列累积应力和能量;上述过程可以重复发生.因此地震丛集期与平静期交替出现.我们还统计了各个断层的大地震相互迁移的模拟结果,结果显示青藏高原东北缘下一次大地震有很大的概率会发生在海原断层上.     

2017年九寨沟地震所受历史地震黏弹性库仑应力作用及其后续对周边断层地震危险性的影响

首先对2017年九寨沟M_S7.0地震周边断裂活动和历史地震特征进行了阐述;然后利用黏弹性地壳模型,计算了1933年叠溪地震、1976年松潘震群和2008年汶川地震对2017年九寨沟地震的同震和震后库仑应力作用.该结果显示1933年叠溪地震对九寨沟地震具有延缓作用,而1976年松潘震群和2008年汶川地震对九寨沟地震的黏弹性库仑应力作用为正;随着下地壳和上地幔黏弹性物质的持续作用,前述几次地震总的黏弹性库仑应力在九寨沟地震破裂中心点处负的库仑应力逐渐减弱,而在破裂北段这些库仑应力逐渐转为正值,并促进了九寨沟地震的发生.本文也计算了九寨沟地震后对周边断层的库仑影响,并将此影响值转换为对断层能量积累的影响时间上,结果显示塔藏断裂带西段和中段在内的多条断裂带受到黏弹性库仑应力影响时间值超过10年.将库仑应力影响时间值加入到部分已知离逝时间的断层段上,也得到了这些断层段的未来30年特征地震发生概率.最终结果认为玛沁断裂带、玛曲断裂带、哈南—稻畦子断裂中段和西段等断层段的强震危险性需要重点关注.     

九寨沟M_S7.0地震对巴颜喀拉块体东北缘活动断裂影响的有限元模拟

在详细调研地震地质资料的基础上,构建了巴颜喀拉地块东北缘三维有限元模型。以九寨沟M_S7.0地震同震位错为荷载,模拟计算了九寨沟地震的发生对巴颜喀拉块体东北缘主要活动断裂加卸载效应的影响。模拟结果显示,九寨沟地震的发生对龙日坝断裂、虎牙断裂、青川-平武断裂西段、迭部-白龙江断裂西段和东段、临潭-宕昌断裂东段,以及处于甘青川交界危险区内的东昆仑断裂东段、塔藏断裂西段,处于六盘山南-西秦岭东危险区的西秦岭北缘断裂东段表现为库仑应力加载;对岷江断裂、塔藏断裂东段库仑应力卸载效应显著。     

临潭-宕昌断裂及附近地区静态库仑应力变化及地震活动性研究

基于Okada的弹性半空间模型,分别计算岷县MS6.6、MS5.2地震和岷县-卓尼MS5.0地震对后续地震的静态库仑应力变化,分析应力扰动对后续地震的影响。结果显示：1）研究区内3次中强地震的共同作用促进了后续地震的发生,后续地震绝大部分位于应力增加区内;2）临潭-宕昌区域背景地震活动性较强,尤其是宕昌及周边地区,地震活动呈条带状展布,与临潭-宕昌断裂走向垂直,研究区整体地震活动性变化以宕昌地区为中心向外呈辐射状减弱;3）岷县段、西段和中段处于应力累积阶段,未来发生强震的可能性较小,宕昌段未来一段时间内地震活动性高于区域背景地震活动性,值得高度关注。     

基底构造对矿床定位的控制机制:焦家金矿带构造应力转移模拟

大型-超大型金矿床具有群聚产出的空间分布规律,这种空间产出规律与断裂带的渗透性结构有关。通过应力转移模拟,计算库伦破裂应力(CFS)的变化值,获取断裂带渗透性结构可以为成矿流体通量及其中金属沉淀成矿概率提供半定量约束。胶西北焦家金矿田是我国第一个千吨级金矿田,其内金矿化严格受NE-NNE向的焦家断裂带构造控制,而其深部隐伏的近EW向基底构造带对成矿的贡献尚不明确。为此,我们根据地球物理资料解译的基底构造带空间形态,通过三维有限元模拟计算基底构造带对理想模型和焦家断裂带内库伦破裂应力变化的影响,探讨基底构造对矿床定位的控制机理。研究表明,EW向基底构造带对区域库伦破裂应力的变化有明显影响,模拟结果图像可视作该深度上NE-NNE向浅表断层和EW向基底构造带分别引起的库伦破裂应力变化之和。成矿深度上某一点因基底构造带活动引起的库伦破裂应力变化的值与基底构造带埋深与成矿深度间距的平方呈反比。当基底构造带和浅表断层运动方向指向同一象限时,基底构造带和浅表断层交汇部位的库伦破裂应力变化值相对减小;而基底构造带和浅表断层运动方向指向不同一象限时,基底构造带和浅表断层交汇部位的库伦破裂应力变化值相对增大。焦家金矿带内基底构造带在成矿期发生右行为主的走滑活动,滑动侧伏角不大于30°,滑动位移量略大于浅表的焦家断裂带。基底构造带在成矿期的再活动导致在其与浅表断裂交汇部位形成构造节点(如新城、焦家),引起该处断层破裂的传播受到阻滞,库伦破裂应力增大,而岩石破碎,有利于高渗透性的裂隙-网脉系统的发育和大型-超大型金矿床的产出;在远离焦家主断裂带的前孙家、洼孙家等部位,浅表断裂引起的库伦破裂应力变化不明显,而基底构造带引起的库伦破裂应力变化占主导,发育高渗透性裂隙-网脉系统的发育和中-小型金矿床(点)的产出。基底构造带的空间展布及其埋深与成矿深度的间距可作为评估区域成矿潜力的重要因素,EW向基底构造带与NE-NNE向浅表断层的交汇部位是重点靶区,且基底构造埋深与成矿深度的间距越小则发育金矿床的概率和规模越大。     

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     

完全库仑破裂应力变化与云南龙陵震群序列的应力触发

计算和研究了1976年云南龙陵Ms73、Ms74双主震产生的完全库仑破裂应力变化及其对后续震群序列的动态和静态应力触发作用.结果显示,龙陵第2主震受到了第1主震的动态和静态库仑破裂应力的触发作用.龙陵双主震的13个后续强余震中,发生在龙陵三角形块体内部的强余震,90%都受到了第1或第2主震的动态库仑破裂应力触发或静态库仑破裂应力触发作用,发生在三角形块体外部的强余震,2/3受到了第2主震的动态库仑破裂应力触发作用.从触发作用的强度和范围上看,第2主震的动态和静态库仑破裂应力触发作用都大于第1主震.就近场而言,受到龙陵双主震的动态和静态库仑破裂应力触发作用的余震数目相当,但动态库仑破裂应力的触发作用范围大于静态库仑破裂应力.     

喀什-乌恰地区近年来强震活动平静的可能成因

通过分析喀什—乌恰地区和伽师—柯坪块区强震产生的静态库仑破裂应力变化(ΔCFS), 从断层相互作用和中等地震活动加、 减速特征的角度, 初步论证了两个区域强震活动交替发生特征的可能机理。 库仑破裂应力和加速矩释放模型拟合结果表明, 伽师—柯坪地区1997—1998年成组发生的伽师6级强震、 新疆南部周边发生的1992年苏萨梅尔M_S7.5地震和2005年巴基斯坦7.8级地震产生的静态应力变化不利于喀什—乌恰地区强震的发生, 可能使得该区后续强震的发生时间延迟了。 另一方面, 位于1992年苏萨梅尔M_S7.5地震和1997—2003年伽师系列强震产生的ΔCFS为负的喀什—乌恰地区地震活动表现为弱加速特征, 这或许是1993年以来喀什—乌恰地区强震平静特征的原因。 喀什—乌恰地区7级地震产生的正的ΔCFS可能有利于伽师—柯坪地区后续强震的发生, 3组7级地震产生的ΔCFS为正的区域内后续强震发生前均出现了一定程度的加速特征, 从而定量解释了喀什—乌恰地区强震活动对伽师—柯坪块区地震活动的影响。     

Evolution of cumulative Coulomb failure stress in northeastern Qinghai-Xizang （Tibetan） Plateau and its effect on large earthquake occurrence

We simulate accumulative Coulomb failure stress change in a layered Maxwell viscoelastic media in the north-eastern Qinghai-Xizang(Tibetan)Plateau since 1920.Lithospheric stress/strain evolution is assumed to be drivenby dislocations of large earthquakes(M≥7.0)and secular tectonic loading.The earthquake rupture parameters suchas the fault rupture length,width,and slip are either adopted from field investigations or estimated from their sta-tistic relationships with the earthquake magnitudes and seismic moments.Our study shows that among 20 largeearthquakes(M≥7.0)investigated,17 occurred in areas where the Coulomb failure stress change is positive,with atriggering rate of 85%.This study provides essential data for the intermediate to long-term likelihood estimation oflarge earthquakes in the northeastern Tibetan Plateau.