中国大陆及邻区现代构造应力场分区

以“中国大陆地壳应力环境基础数据库”资料为基础,总结了中国大陆及邻区现代构造应力场的基本特征,提出了划分构造应力分区的原则,将中国大陆及邻区现代构造应力场划为四级应力区. 指出一级构造应力区主要受板块边界的几何特征和作用在边界上的力所控制,应力作用在大范围和长时间内保持均匀和稳定;二级构造应力区受控于区域块体间的相互作用,在较大区域范围内应力作用具有较强的相关性;三级构造应力区受控于区域内部块体间的相互作用,在一定区域范围内应力结构具有相似性;四级构造应力区受控于块体和断裂相互作用的影响,其应力性状(方向、强度、结构等)一致性较好. 论文还初步分析了控制中国大陆及邻区现代构造应力场分布的动力学环境.     

中国西部地区地壳结构特征与强震活动相关性研究

中国西部地区是地震活动十分强烈的地区,天山、阿尔泰、帕米尔和西昆仑都是著名的地震构造带,在这些地震构造带和周边地区发生了多次震级大于5级的强震.本文通过分析西部地区的重力场特征,根据重力数据结合地震剖面、应用Parker-Oldenburg方法反演得到了研究区莫霍面深度,通过对比地震层析成像的反演结果,分析了研究区的地壳结构特征.计算结果表明,研究区地壳结构不均匀特征明显,在造山带地区一般是莫霍面坳陷区,盆地则是莫霍面隆起区,主要造山带地壳速度结构表现为高速区,盆地和主要凹陷区为低速区.根据计算结果和以往强震震中位置分析了地壳构造与强震活动的相关性,西部地区的地震活动与地壳结构的横向不均匀密切相关,强震主要发生在地壳速度变化带附近和地壳速度结构差异较大的地区,在构造应力作用下,这些地壳介质非均匀地区易发生强震,这是中国西部造山带和盆-山边界附近频发强震的构造原因之一.     

地震视应力在中国大陆西部强震趋势预测中的应用

以中国大陆西部(20°~50°N, 73°~105°E)为例, 以中国地震台网中心月报目录为基础, 参照美国哈佛大学(CMT)逐个筛选出1990年1月1日至2005年12月31日中国大陆191个地震作为样本, 对用哈佛大学提供的地震矩和震级能量公式计算的视应力值σ_app1与完全由震级经验公式估算出的地震矩和地震辐射能量计算出的视应力值σ_app2进行了对比分析。 在此基础上, 通过对1970年以来中国大陆7级以上强震的震例总结, 对地震视应力异常区与强震发生地区的关系进行了研究。 并结合钻孔应力、 应变学科在年度预测中对中国大陆西部强震发生地区的预测情况进行了R值评分。 结果表明: ① 当震级上限固定时, σ_app1与σ_app2的差值序列之方差, 表现出随着震级下限增大而增大的特征。 在3.5≤M_S≤6.0区间内, σ_app1与σ_app2拟合程度较好。 ② 地震视应力异常区的变化与迁移可能是构造大区应力、 应变场中显著应力变化区的变化与迁移的反映, 具有图像直观、 量化、 预测区间有限等优点, 可用于强震发生地区的预测, R值约为0.35。 并对强震发生地区趋势预测的总体思路进行了有意义的讨论。     

用单元降刚法探索中国大陆强震远距离跳迁及主体活动区域转移

中国大陆强震有成组活动、远距离跳迁和不同时段形成主体活动地区的特征.本文利用强震发生位置处单元降刚法,对中国大陆地区强震的远距离跳迁和主体活动地区转移机理进行了数值模拟研究.得出的新认识是:(1)在地壳中存在初始应力场的环境中,已发生强震区部分丧失承载能力(模拟中作为显著降低单元组的弹性模量来处理),可以引起大范围兆帕量级的应力场调整,它是后续强震可远距离跳迁的主要因素;(2)一个活动期中,中国大陆强震主体活动地区及其迁移,受主要活动断层分布、初始应力场和边界载荷的配置方式的综合影响,但在十年左右的活动幕中,边界载荷的配置方式可能是控制主体活动地区及主体活动地区转移的重要因素.     

华北地区地震震源机制分区特征

正反映地壳应力状态最常用的方法是对发生在地壳深部地震的震源机制研究。与数量少且分布集中的强震相比,中小地震数量众多,地理分布广泛,为探测区域地壳应力状态提供了可能。华北地区地震活动强度和构造变形强烈,是中国大陆强震活动最强烈的地区之一,加强对该地区应力状态的研究,具有重要意义。     

中国大陆与周边板块边界强震活动的互动关系探讨

分析中国大陆与周边板块边界、尤其是西部地震“大三角”地区强震活动的关系认为,中国大陆与周边板块边界带的强震活动之间存在互动关系,而不完全是后者对前者的触发作用。进而根据中国大陆地震构造环境、大尺度地壳运动变形动态与强震活动状况,研究和探讨了这种“互动关系”可能的构造动力机理和我国大陆未来地震活动的发展趋势。     

中国大陆的强震活动与活动地块

中国大陆晚新生代和现代构造变形以地块运动为主要特征,活动地块是被形成于晚新生代、晚第四纪(10～12万年)至现今强烈活动的构造带所分割和围限、具有相对统一运动方式的地质单元。不同活动地块的运动方式和速度是不同的,地块间的差异运动在其边界最强烈。强震是在区域构造作用下,应力在变形非连续地段不断积累并达到极限状态后突发失稳破裂的结果,活动地块边界带由于其差异运动强烈而构造变形非连续性最强,最有利于应力高度积累而孕育强震。我国大陆几乎所有8级和80％～90％的7级以上强震发生在活动地块边界带上,表明地块间的差异运动是大陆强震孕育和发生的直接控制因素。     

中国大陆地区强震活动特征统计

从时空展布和应变积累释放角度,对中国大陆及大陆西部和东部地区地震活动进行分析,认为青藏高原地震区是中国大陆强震活动主体区域,在目前空间格局不发生改变的情况下,巴颜喀拉地块区及边界、川滇地区是强震活动主要场所的可能性较大;其次为新疆地震区,其强震主体区域依次为南天山与西昆仑交汇区、阿尔泰地区、南北天山地区;中国大陆东部目前可能处于第2轮回后剩余释放阶段或可能已进入第3个轮回的应变积累阶段,总体应变积累水平较低,发生强地震的可能性较小,若进入活跃期,华北地震区应是M≥6.0地震活动的主体区域。     

中国大陆及邻区强震活动主体地区形成的数值模拟

在一定时期内,中国大陆及邻区强震活动发生在相对集中的地区,本文简称为主体地区;不同时期的主体地区在空间上有较大距离的转移与变换．本文在前人研究基础上,对主体地区的形成机制进行探讨,认为岩石圈韧性层的变形控制了强震活动主体地区的主要位置和形态,而周围板块边界作用是形成主体地区的主要驱动力． 以中国大陆及邻区韧性层为模拟对象,建立二维粘弹性有限元模型模拟韧性层的变形及应力场分布．考虑到板块边界活动在时空上的不均匀性,将板块边界分段,以不同板块边界段组合作为各时期强震活动主体地区形成的主要约束,模拟大陆内部韧性层应力集中区的形成．模拟结果显示了6种与实际强震活动主体地区有可比性的应力分布,说明在相应的板块边界段组合作用下,在韧性层可以形成与各主体地区的形态和方位基本一致的应力集中区．      

我国大陆的强震迁移及其高潮期开始的一种判别方法

该文指出了我国大陆某些地区之间强震的迁移规律,它有助于分析我国大陆地震活动高潮期是否开始,并可做某些地区的强震的趋势预报.1900年以来,我国大陆Ms≥7.0级地震的空间分布如图1.图中一区为喀什附近的地震密集区,二区为东北深震区,三区为海原达日、阿兰湖所包围的西北地区.这三个地区之间的强震具有一定的迁移规律.其中某些强震具有特殊的含义,由此来判别我国大陆地震活动高潮期是否开始.我们把这种预报方法简称为强震判别法.     

龙门山地区历史强震数值模拟

考虑区域地质构造差异、主要活动断裂分布特征和地表附加重力影响,建立反映龙门山地区地表起伏和岩石圈分层的三维粘弹性有限元模型。以GPS为约束重建研究区现今构造应力场,依次模拟龙门山地区1900年以来发生的5次M_S 7.0以上地震,从库仑应力和等效应力角度,分析应力场演化对强震的影响以及强震间的相互作用关系。研究结果表明:从库仑应力角度,有3次地震对后续地震有促进作用,其中汶川地震对芦山地震有触发作用;从等效应力角度,有4次地震对后续地震的发生具有加速作用。     

川滇地区7级大震前中强震震源机制变化

分析了 70年代以来 ,川滇地区发生的 8次 7级大震前 5年内 ,发生在大震孕震区和震源区内的中强震震源机制解时空分布。结果表明 ,最早中强震发生在大震震源区或其附近 ,其发震应力场与区域构造应力场一致 ,与大多数大震发震应力场一致或接近。大多数中强震震源破裂特征与大震明显不同。之后有多次中强震发生在距大震震源区较远的大震孕震区内其他地方 ,它们的发震应力场往往经历了与区域构造应力场和大震应力场一致与不一致的多次交替变化。大震前最后 1个中强震也发生在距大震震源区较近的地方 ,其发震应力场与大震发震应力场明显不一致 ,偏转了 30°～ 5 0° ,或更多 ,大多数也与区域构造应力场不一致 ,有的中强震发震断裂破裂特征与大震不一致。大震前中强震震源机制的变化 ,反映了大震孕育过程的不同阶段 ,区域构造应力场的时空调整变化和增强过程 ,以及由此引发的构造断裂异常活动 ,揭示出与大震发生有关的应力场和震源破裂特征信息     

1900年以来巴颜喀拉块体应力演化与周缘强震关系的数值模拟研究

以巴颜喀拉块体为研究对象，考虑区域地质构造差异，主要活动断裂带，活动块体和边界断裂带的划分结果，引入深部三维速度结构，建立能反映地表起伏和岩石圈分层结构的青藏高原地区三维黏弹性有限元模型.以地壳水平运动速率观测值和最大主压应力方向测量值为约束条件重建研究区现今构造背景应力场.在此基础上模拟了自1900年以来巴颜喀拉块体周缘的7级以上强震序列，从库仑破裂应力角度研究了应力演化与强震的关系、强震之间的相互作用关系以及长期构造加载对强震的影响.研究结果表明，巴颜喀拉块体周缘强震的发生可能与震源区总应力的增加有关.2008年汶川地震导致龙门山断裂带南段应力增加，表明汶川地震对2013年芦山地震有促进作用.鲜水河断裂带上的7级以上强震序列对发生在邻近龙门山断裂带上的2008年汶川地震和2013年芦山地震有延迟作用.     

青藏高原及邻区未来地震活动性趋势数值分析

区域中长期地震危险性数值分析研究,需要对其初始构造应力场有所了解,但目前以及未来一段时期内仍无法直接观测到深部孕震层区域的应力场状况.本文首先基于岩石库仑-摩尔破裂准则,利用青藏高原及邻区百年历史范围内的强震信息,来反演估算该区域的初始应力场.然后,考虑区域构造应力加载及强震造成的应力扰动共同作用,重现了历史强震的发展过程.然而对于初始应力场的反演估算,本文仅能给出区域其上下限的极限值,并不能唯一确定.因此,采用Monte Carlo随机法,进行大量独立的随机试验计算,生成数千种有差异的区域初始应力场模型,且保证每种模型都能令历史强震有序发生,但未来应力场演化过程不尽相同.最后,将数千种模型在未来时间段内的危险性预测结果集成为数理统计结果,据此给出了区域未来的地震危险性概率分布图.初步结果显示未来强震危险性概率较高地区集中在巴颜喀拉块体边界及鲜水河断裂带地区.     

鲜水河断裂带库仑应力演化与强震间关系

以鲜水河断裂带为研究区,首先验证了该断裂带上1893年以来M6.7以上地震的相互触发作用,然后采用更符合实际的分层黏弹介质模型研究强震震后黏滞松弛引起的库仑应力变化对后续地震的影响,并基于负位错理论计算鲜水河断裂带10个断层段的震间长期构造加载作用引起的断层上的应力积累.在此基础上,讨论同震、震后、震间效应引起的累积库仑应力变化与区域强震活动的关系,给出断层上库仑应力随时间的演化.结果表明,鲜水河断裂带上1893年以来发生的7次强震均在其前面一系列强震及构造应力加载的驱使下发生,同震、震后、震间三方面效应均引起了鲜水河断裂带不可忽略的库仑应力变化.对断层上的库仑应力状态的研究,可进一步为揭示地震的发生规律、找寻危险断层段提供线索.     

利用GPS观测研究山西断陷带现今构造应力场变化与地震活动

基于1999—2007年山西断陷带GPS站点位移速率,采用格林函数法计算了山西断陷带地壳10 km深处的最大主应力和最大剪应力变化,并与区域地质构造、中强地震活动及其震源机制解等对比分析,结果表明:山西断陷带中强地震活动受区域构造应力场的控制,现今应力场变化强烈的区域,地震活动水平相对较高,地震震源机制与构造应力场变化特征一致性较强;构造应力场变化和中强地震活动还受构造相关区强震活动的影响,2009年以来忻定盆地原平段至石岭关隆起区中强地震活跃可能与汶川8.0级地震影响有关;山西南部尤其是运城盆地具有较高的背景应力水平,应进一步关注该区域的地震危险性。     

强震中期阶段区域性形变异常的共性特征及其机制以青藏块体东北部为例

强震前中期阶段(1～3年或稍长)区域性形变异常往往表现出3个方面的共性特征: ① 区域垂直运动变形呈现与构造有关的异常隆起区、 垂直差异变形高梯度带(有的还呈“四象限”)分布特征; ② 水平运动变形呈现与活动地块及断裂构造有关的、 以剪切变形为主的高应变集中区(带)特征; ③ 区域性垂直形变异常区与水平形变的高应变分布区共生的特征。 分析这些异常共性特征的形成机制, 初步认为: 它们是在基本统一的大区域构造应力场控制下, 不同层次块体系统运动及其边界带变形的非平稳、 非协调性, 在活动地块边界地带和地块内部次级断裂构造部位产生变形差异而导致应力-应变积累、 孕育强震到一定阶段的结果。 在此基础上, 分析探讨了基于区域性形变异常共性特征、 结合地质构造活动背景进行强震中期预测的意义。     

The stress field in the area from the west of Beijing to the Shanxi-Hebei-Nei Mongol border region

According to conditions of seismogeological structure and the data on seismicity in the area from the west of Beijing to the Shanxi-Hebei-Nei Mongol border region, the tectonic stress field and the seismic stress field in this area are studied by using the finite element method and the dislocation theory. In the light of the distribution features of these stress fields and the characteristics of recent activity of small earthquakes, it is inferred that there are two relative stress concentration zones in the area, they are (1) the zone which is bounded on the south by the Heishansi fault, on the west by the Niuxinchuan-Sihuizhuang fault and on the north by the Liangjiazhuang fault; and (2) the zone with a NW long axis, which is surrounded by the intersection zone of the Tianzhenbei, Jiucaigou-Huangtugudui, and Zhanggao faults. Of these, in the first relative stress concentration zone, a strong earthquake will be more probable to occur in future to the west of Huailai at the place where the Xiahuayuan, Hunjingdong and Sangganhe faults converge together but do not intersect, or in its surrounding area. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,13, 307–318, 1991. The English version of this paper is improved by Dr. Zhixin Zhao.     

Preliminary research to determine stress districts from focal mechanism solutions in Southwest China and its adjacent area

The method of sliding direction fitting is used to determine stress districts, taking the shear stress directions and ratios of shear stress to stress on fault planes given by focal mechanism solutions as the criteria to select focal mechanism solutions of one region and sorting out the earthquakes controlled by different tectonic stress fields, and then determining the stress districts from epicenter distribution of earthquakes. We call this method as step by step convergence method. By inversion analyzing of 297 focal mechanism solutions, we consider that Southwest China and its adjacent area can be divided into 5 stress districts, and we worked out directions of the three principal stresses and values of shape factor φin 5 stress districts.     

赣北地区中小地震震源机制分析

利用Snoke方法计算赣北地区2008—2015年11个M_L≥3.0中小地震震源机制。结果表明,其P轴和T轴方向与该区域构造应力场基本一致。赣北地区以近EW向挤压、近NS向拉张的构造应力为主。区域内断层错综复杂,以走滑、正断型为主。其中九江—瑞昌地区受襄樊—广济断裂、郯庐断裂相互作用,在方向稳定的构造应力作用下,易发生走滑型为主的地震。