北祁连山东段强震间静态库仑应力变化与触发作用研究

基于Coulomb3.3软件,通过研究地震累加与单震的库仑应力变化对后续地震的触发关系,对北祁连山东段及邻区自1561年以来的9次强震静态库仑应力变化进行了研究。结果表明：对于叠加现象来说,后一地震事件除了门源地震落在应力影区外,先前地震活动对后续地震都产生了明显的触发作用,库仑应力变化在0.1~4.066 bar之间;而对于单独事件的应力变化,断层距较小的地震之间相互触发的影响较大。根据库仑应力变化和年应力累积量的比值,得出地震在没有先前地震作用下还需要的应力累积时间。最后根据大震后区域断裂库伦应力变化及断裂强震活动历史等特征,对本区未来强震地震危险性进行分析,得出本区未来地震危险区位于云雾山断裂以及天祝-景泰—古浪一带的金强河断裂上。     

库仑应力变化及其在地震学中的应用研究进展

首先介绍了库仑应力的定义及其物理含义。阐述了库仑应力在强震对余震的触发作用、强震对后续地震序列的触发、应力影区对地震的抑制作用、地震活动性分析以及相关软件的应用等五个方面的应用研究进展。最后探讨了库仑应力在地震学应用中存在的不足与前景。     

2021年云南漾濞MS6.4地震动态应力对后续余震活动的触发作用

选取IRIS远震台站波形数据,反演了云南漾濞M_S6.4地震震源破裂过程,计算了断层破裂在近场产生的动态库仑破裂应力变化,并讨论了主震对近场余震活动的动态应力触发作用。结果显示:动态库仑应力演化过程与震源破裂特征反演结果一致,其大小分布与地震序列分布的疏密程度也具有较好的相关性。主震产生的静态和动态库仑破裂应力均促进余震的发生,但相比静态应力,余震位于库仑破裂应力正值区域的比例提高了21%,余震与动态库仑应力变化的正负区域有更好的一致性,动态应力能更好地解释震后余震分布的空间特征。垂直于地震序列主干10 km处出现小震丛集,该现象可能是由主震产生的动态库仑破裂应力占主导作用所致。定量分析主震对余震的动态应力触发结果显示,主震后一周内M_S4.0以上的8次余震接收点均受到了动态库仑破裂应力的触发作用。      

2014年于田MS7.3地震对后续余震和远场小震活动的动态应力触发

本文采用离散波数法,计算了2014年于田M_S7.3地震的断层破裂在近场和远场产生的库仑破裂应力变化,并结合地震活动特征,讨论了M_S7.3地震对后续余震活动和远场区域小震活动的动态应力触发作用.结果表明, ① M_S7.3地震产生的库仑破裂应力变化对其西南侧主体余震区的地震活动起到了抑制作用,这可能是本次M_S7.3地震序列余震活动水平不高的主要原因;距主震约30 km的北东方向余震区后续地震活动受到了主震产生的动态和静态应力变化的共同触发作用,动态应力变化峰值为2.78 MPa,静态应力变化为0.80 MPa,这与该区余震较为活跃相一致;距主震约45 km的北部余震区受到动态应力触发作用,应力变化峰值为0.72 MPa. ② M_S7.3地震产生的动态库仑应力变化空间分布呈非对称性,其中北东方向、北部余震分布与动态应力变化正值区存在相关性,从应力变化的角度解释了M_S7.3地震的后续余震空间活动特征. ③ M_S7.3地震在沙雅、伽师地区的远场接收点产生的动态应力变化峰值分别为0.09 MPa、0.1 MPa,对两个区域的小震活动具有动态触发作用.     

2014年四川康定MS6.3和MS5.8地震的应力触发研究

以2014年四川康定M_S6.3和M_S5.8地震为研究对象,计算了2次主震在近场和周围断层造成的库仑破裂应力变化,研究主震与余震的触发关系,以及2次主震对周围断层施加的应力负荷作用。结果表明:2次主震的共同作用控制了后续地震活动的演化趋势,其中康定M_S6.3地震产生的库仑破裂应力变化对后续余震事件的触发占主导作用。鲜水河断裂带南段和安宁河断裂带受到了一定的应力加载作用,未来地震活动的趋势可能会加强。     

云南武定M6.5地震动态库仑破裂应力变化的数值模拟及其与余震活动的关系

在离散波数法（DWN）基础上,计算了武定M6.5地震断层破裂在周围介质中产生的位移时程（位移理论地震图）和动态位移场;进行弹性动力学转换后,求得应变时程和动态应变场;最后得到了武定M6.5地震所产生的动态库仑破裂应力变化量和动态库仑破裂应力变化场,进而研究其与后续余震的关系. 结果表明,动态应力最大峰值和静态应力的正区均呈非对称性分布,两者的分布特征与余震的分布特征基本一致. 在动态应力峰值为正的确定区应力值超过了0.1 MPa触发阈值, 在静态应力值为正的确定区应力值超过了0.01 MPa触发阈值. 这说明动态应力和静态应力均有助于余震的发生.      

云南澜沧-耿马Ms7.6地震的完全库仑破裂应力变化与后续地震的动态、静态应力触发

计算和研究了1988年云南澜沧-耿马Ms7.6地震产生的完全库仑破裂应力变化的时空演化图像, 对继澜沧地震13 min后发生的耿马M7.2地震的应力触发问题进行了分析, 同时也对澜沧-耿马地震后24 d内发生的Ms5.0~6.9后续强余震的应力触发问题进行了探讨. 结果显示, 澜沧地震断层破裂产生的完全库仑破裂应力变化空间分布图像具有很强的非对称性, 正值的动态和静态库仑破裂应力变化区域均具有与强余震分布位置吻合较好的现象. 耿马Ms7.2地震受到了澜沧Ms7.6地震产生动态和静态库仑破裂应力的触发作用; 绝大多数后续强余震受到了动、静态库仑破裂应力的综合触发作用.     

2000年以来南美板缘强震对2014年智利M_S8.2地震触发关系的初步研究

计算了2000年以来南美板缘强震(先前地震)对2014年4月1日智利北部M_S8.2主震、2014年4月3日M_S7.6强余震以及本次主震对其后续余震的应力触发作用,研究结果表明:先前地震在主震震源机制解2个节面上产生的库仑应力变化均为正;采用不同的有效摩擦系数,在主震破裂面上产生的库仑应力变化超过阈值(0.01MPa)的子元最低占22.2%,库仑应力变化为正子元的比率最低和最高分别为74.3%、95.5%。先前地震和主震在4月3日M_S7.6地震震源机制解的2个节面上产生的库仑应力变化也均为正,且远大于触发阈值;最低有58.2%的破裂面子元上库仑应力变化超过触发阈值,最低有64.0%的破裂面子元上库仑应力变化为正。故先前地震有利于本次主震的发生,先前地震及本次主震又有利于M_S7.6强余震的发生。根据全球CMT目录搜索到的8次余震震源机制解资料,计算了本次主震在后续余震震源机制解节面上的库仑破裂应力变化,计算结果显示,主震对其后续余震的触发效果不明显,由于余震资料的有限性,主震对余震的触发作用还有待于进一步研究。     

地震应力触发研究

介绍地震应力触发基本理论．从地震静态和动态应力触发、粘弹性模型在地震应力触发中的应用、火山喷发或爆炸与地震触发及地震触发的其它解释等几个方面，综述近年来地震应力触发的研究进展，并对地震应力触发研究近期的发展进行展望．      

1973~1976年四川松潘强震序列的应力触发过程

本文计算和研究了1973~1976年四川松潘4次强震组成的序列引起的库仑应力变化图像,分析了由该序列各次事件引起的近场应力变化及其与后续强震发生以及余震分布的关系,同时分析了该序列引起的远场应力变化与随后25年区域中-强地震活动的关系.结果显示：1973年8月11日松潘黄龙6.5级地震导致虎牙断裂带中段上库仑应力的显著增加并触发了1976年8月16日的7.2级地震;此后,又沿断层向南相继触发了1976年8月22日的6.7级地震和8月23日的7.2级地震.该序列的绝大多数余震主要发生在主震发震断层的近场库仑应力增加区.另外,在该强震序列发生后的25年中、在距该序列发震断层中部约200 km范围内,6次5.0~6.6级地震均发生在由该序列引起的远场、微量的库仑应力变化增加区中.     

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.     

基于案例分析的库仑应力变化触发地震机理探索

在许多地震触发研究案例中,不少学者都利用大地震造成的库仑应力变化研讨其对后续地震的影响,但众多结果中存在的共同规律尚未得到很好的统计与归纳。基于库仑应力变化理论,通过统计多个地震序列与典型事件中库仑应力研究结果,分别从震级,触发距离,触发地震库仑应力变化(ΔCFS)以及触发时间4个方面进行分析。结果表明,静态库仑应力的最优影响范围在5～50 km间,触发地震的应力条件多在0.01～0.4 MPa,触发地震震级与距离和主震震级无明显对应关系;动态触发的作用范围在100～2500 km间,主震震级通常较高,触发地震的震级都小于主震震级,在几个典型远程触发的事件分析中,主震震级与可触发距离呈正相关,但触发次数与其他所分析因素均无关;震后应力转移的三种机制,从理论上合理地解释了长时间尺度延迟触发的现象,但精确计算应力转移的量值可能对库仑应力变化与触发地震之间关系的更合理解释有推动作用,需引起关注。     

大震地震波对云南地震活动的远场动态应力触发作用

基于云南数字地震台网记录,计算了印尼大震、昆仑山口西大震和古吉拉特邦大震的地震波在云南地区产生的远场动态库仑破裂应力变化,研究了大震产生的动态库仑破裂应力变化对云南地震活动的远场动态应力触发作用及其特征。结果显示,印尼大震产生的库仑破裂应力对云南地震活动有明显的触发作用,昆仑山口西大震产生的库仑破裂应力对云南地震活动有触发作用,但不显著,古吉拉特邦大震在云南地区产生的库仑破裂应力没有触发作用。最后分析和探讨了这3次大震触发作用差异的原因。     

2008年新疆于田MS7.3地震对后续 地震的完全库仑应力触发作用

在离散波数法基础上计算2008年3月21日新疆于田M_S7.3地震造成的近场区域完全库仑应力变化, 分析该变化对余震发生所产生的影响, 得到了此次地震在2008年10月5日乌恰M_S6.8地震震中处所产生的动态库仑破裂应力变化. 计算结果表明, 该地震近场区域库仑应力变化图像演化大概持续了60 s, 库仑应力变化对余震的触发率达到90%以上, 其中动态库仑应力变化图像更好地解释了余震的分布. 余震震中处的完全库仑应力变化计算结果表明, 其动态库仑应力变化远远大于静态库仑应力变化. 于田M_S7.3地震在乌恰M_S6.8地震震中处造成的最大动态库仑应力变化为0.12 MPa, 说明后者可能受到了于田M_S7.3地震的动态应力触发作用, 但不显著;而静态库仑应力则对其影响很小.      

汶川8.0级地震的余震触发作用和对断层的应力加卸载作用

采用可变滑动震源模型,计算和研究了汶川M_S 8.0地震产生的应力变化及对后续6次强余震的应力触发作用,并定量分析了汶川地震对附近活动断裂带的库仑应力加卸载作用。结果显示:汶川地震产生的库仑破裂应力变化分布图案复杂性强,主要由发震断裂复杂的空间展布形态以及震源断层活动具有逆冲兼右旋走滑两种性质决定。汶川地震产生的库仑破裂应力变化对多数强余震存在一定的触发作用。汶川地震的发生对附近的断裂带有不同程度的影响,其中青川断裂中段和北段、岷江断裂南段和灌县-江油断裂南段,主要是以强烈的库仑破裂应力加载作用占主导地位,有利于强余震序列的孕育、加速以至于发生;东昆仑断裂带和鲜水河断裂带受到了轻微的应力加载作用;龙泉山断裂带、华莹山断裂带和西秦岭北缘断裂带主要受到了轻微的卸载作用。     

Visco-elastic stress triggering model of Tangshan earthquake sequence

We calculated the Coulomb failure stress change generated by the 1976 Tangshan earthquake that is projected onto the fault planes and slip directions of large subsequent aftershocks.Results of previous studies on the seismic fail-ure distribution,crustal velocity and viscosity structures of the Tangshan earthquake are used as model constraints.Effects of the local pore fluid pressure and impact of soft medium near the fault are also considered.Our result shows that the subsequent Luanxian and Ninghe earthquakes occurred in the regions with a positive Coulomb fail-ure stress produced by the Tangshan earthquake.To study the triggering effect of the Tangshan,Luanxian,and Ninghe earthquakes on the follow-up small earthquakes,we first evaluate the possible focal mechanisms of small earthquakes according to the regional stress field and co-seismic slip distributions derived from previous studies,assuming the amplitude of regional tectonic stress as 10 MPa.By projecting the stress changes generated by the above three earthquakes onto the possible fault planes and slip directions of small earthquakes,we find that the "butterfly" distribution pattern of increased Coulomb failure stress is consistent with the spatial distribution of follow-up earthquakes,and 95% of the aftershocks occurred in regions where Coulomb failure stresses increase,indicating that the former large earthquakes modulated occurrences of follow-up earthquakes in the Tangshan earthquake sequence.This result has some significance in rapid assessment of aftershock hazard after a large earthquake.If detailed failure distribution,seismogenic fault in the focal area and their slip features can be rapidly determined after a large earthquake,our algorithm can be used to predict the locations of large aftershocks.     

昆仑山口西8．1级地震的应力触发作用及对周边断层的影响

采用可变滑动震源模型,计算Ms8．1昆仑山口西地震产生的库仑破裂应力变化,解释余震的空间分布特征。以此为基础,分析了此次大地震在周边断层上产生的应力变化及其对地震活动性的影响。结果表明,两个模型和两种方法计算得到的应力变化均呈现相似的分布特征。应力增加区与后续地震活动的对应关系,反映昆仑山口西地震对后续地震活动的触发效应。玛尼断裂带和东昆仑断裂带受应力变化影响最明显。     

俯冲带上特大地震静态库仑应力变化对后续余震触发效果的研究

地震静态触发研究在全世界范围内广泛开展,并取得显著成效;但是否所有的大地震,地震静态触发都有很好的效果,对此目前还不甚清楚.本文通过计算最近发生在俯冲带上的三次特大地震(2011年日本东北地震(M_w=9.1)、2010年智利地震(M_w=8.8)与2004年苏门答腊—安达曼地震(M_w=9.0))所产生的静态库仑应力变化,考察主震库仑应力变化对其后续余震空间分布的影响,从而研究俯冲带上特大地震对地震的触发效果.计算结果显示:对于2011年日本东北地震,仅有47%的后续余震发生在库仑应力增加的区域;2010年智利地震也只有47.6%的余震位置处于库仑应力变化的正值区;2004年苏门答腊地震触发了49.8%的后续余震.文中通过进一步改变模型参数(如:采用不同的有效摩擦系数,使用不同作者给出的震源模型等)进行计算,结果表明这三大地震对后续余震的触发比例仍然不高(最好情况下,触发比例也不超过60%).但对于板内地震(如:2008年汶川地震,1999年集集地震),主震对后续余震的触发比例超过85%.由此可以推知,对于俯冲带上的特大地震,地震静态触发效果不显著.因此,对于俯冲带上大地震的触发问题,还需深入研究.