1966年以来华北地区一系列七级大震破裂过程的数值模拟

用非连续变形分析方法(DDA+FEM)数值模拟，在华北地区各地块相互制约的块体系统环境中，地块边界断层上发生1966年邢台地震、 1969年渤海地震、 1975年海城地震、 1976年唐山地震等不同类型破裂模式大震的破裂过程. 数值模拟结果给出每个大震释放的主应力场，最大剪应力变化等值线图，地震前后位移变化矢量图，发震断层滑移随时间变化以及走滑错距和应力降等震源参数. 这些结果与地震的震源机制，用地震波资料研究得到的震源参数,宏观等震线,地表观测的水平位移矢量图基本一致. 其中1969年渤海地震正交破裂模式的结果与宏观等震线及小震分布图像更接近. 1976年唐山地震复杂震源模式与该震早期余震分布图像更相符. 表明用DDA+FEM方法进行数值模拟研究，能较好地模拟地震破裂过程.     

1997年玛尼地震对青藏川滇地区构造块体系统稳定性影响的三维DDA+FEM方法数值模拟

本文用三维非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏川滇地区三维构造块体相互制约的大背景中,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的初始位移场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上进一步数值模拟1997年玛尼7.9级大震的发生过程,研究大震引起研究区各块体边界断层应力状态变化的特征.（1）发震断层两侧发生左旋走滑错动,最大水平位错大约7 m;（2）深部位错面上位错分布与用地震波资料震源反演的结果类似;（3）最大差应力变化等值线图与由星载D\|INSAR技术获取的地表形变场图像相似;（4）地表垂直位移表明地震断层面略向北逆冲.计算模拟得到了玛尼地震发生引起青藏川滇地区构造块体系统各边界断层上库仑破裂应力变化的分布,表明玛尼大震的发生除了使其发震断层的两端库仑破裂应力增大,应力进一步集中外,位于上地壳层上东昆仑断裂中段的2001年昆仑山8.1大震（H=11 km）发震断层段的库仑破裂应力增加约2 MPa,位于中地壳层上喀拉昆仑断裂带中的2008年改则6.9级地震（H=30 km）发震断层段的库仑破裂应力也增加约0.7 MPa,可见这两个已接近破裂强度地段的失稳对发生大震起了一定促进作用.研究结果也表明：作者发展的三维DDA+FEM方法能有效地用于大震活动与各构造块体相互作用关系的研究.     

2010年4月玉树M_S7.3地震序列的断层结构

利用双差定位方法对玉树地震序列2010年4月14日至10月31日间发生的ML≥1.0地震进行双差定位,得到1545个地震的重定位结果.综合分析地震双差定位结果和玉树地震序列中强地震震源机制解,发现玉树MS7.3地震发震构造由北西向和北东东向两条相交断层组成,主震发生在北西走向的甘孜—玉树断裂带上,5月29日的MS5.9余震序列发生在北东东走向的一条隐伏断裂上,两条断裂均接近直立.甘孜—玉树断裂是羌塘地块和巴彦喀拉地块的构造边界,由于羌塘地块和巴颜喀拉地块的差异运动使甘孜—玉树断裂强耦合段应力高度积累,在应变能超过岩石强度时破裂失稳发生了MS7.3地震.主震断层的左旋滑动导致北东东向断层的正应力减小,库伦应力增加,45天后触发了MS5.9余震序列的活动.     

用（DDA+FEM）方法数值模拟1975年海城、1999年岫岩地震发生的过程l

用非连续变形分析方法（DDA+FEM）， 数值模拟了华北地区各地块相互制约构造环境中发生的1975年海城地震及1999年岫岩地震的过程. 通过对岫岩前震及近期余震分布图象的研究， 以及前人对海城地震的研究， 提出了海城、 岫岩地震发震构造块体模型. 数值模拟结果给出了两次地震释放的主应力变化、 最大剪应力变化等值线图， 地震前后位移变化矢量图， 及发震断层滑移随时间的变化， 分别与相应地震的震源机制、 宏观等震线、 发震断层的走滑性质等的结果基本一致.      

汶川地震和芦山地震的孕震机理及震前中长期地震危险性研究

运用非连续变形分析法与三维有限元法相结合的方法,以GPS资料作为位移速率和震源机制的约束条件,通过数值模拟研究了青藏高原及其东侧邻区构造地块的运动、变形、相互作用及其与近30年来发生于该区的大地震之间的关系。研究中引入了以应力与摩擦强度的比值定义的断层“失稳危险度”,通过数值模拟计算得到了研究区地壳块体边界断层的失稳危险度分布。结果表明,失稳危险度高的地段与近期该区发生的M_S≥7.0地震所在的位置基本一致,其中龙门山断裂带上包括汶川和芦山大地震的发震断层均为失稳危险度最高值地区。计算得到的应变率强度分布图显示,青藏高原东部边缘整条地带均为应变率强度的陡变带,特别是以龙门山断裂带上的陡变最为明显,其西侧应变率强度为东侧的近4倍,而且,这个带位于宽度相同、走向与龙门山断裂带走向相一致的高应变能密度带中,表明这两次大地震前,作为其发震断层的龙门山断裂带已积累了相当高的应变能,失稳危险度高,处于力学上的不稳定状态。模拟计算得到在上地壳层中,2001年昆仑山口西M_S8.1地震引起汶川、芦山地震发震断层的库仑破裂应力增加约0.016 MPa,相当于龙门山断裂带约两年的应力积累,也就是说,使汶川、芦山地震发震断层的失稳破裂提前了约两年。 此外,关于2008年汶川M_S8.0地震的模拟计算表明,汶川地震的发生也使包括芦山地震发震断层的龙门山断裂带西南段和东昆仑断裂带东南端的库仑破裂应力增大,应变能积累增强,这说明汶川M_S8.0地震的发生对已处于失稳危险度较高状态的2013年芦山地震和2017年九寨沟地震发震断层的提前失稳破裂起到了促进作用。      

浅源走滑大震震源过程的某些特征

本文给出了邢台、海城、唐山三大地震的震源机制研究结果,并结合其它大震资料,对浅源走滑大震震源过程的特征作了初步探讨.这类地震的P波波形一般都较复杂,可用单断层多重破裂或复断层多重破裂作解释.地震震级愈大,其第一子震的震源持续时间和破裂长度都愈长.发生在活动频繁、贯穿性好的深大断层上的地震与发生在无明显大断层地区的地震相比较,前者的应力降和位错上升速度都比后者的偏低,而且这种差别在第一子震上表现尤其明显.     

引潮力对显著地震触发作用与大震关系的机理讨论

初步讨论了引潮力对显著地震触发作用与大震关系的机理。 结果表明, 这一机理是比较复杂的。 地震发生时水平引潮力方位与地震断层面走向接近, 可能增加断层面上的剪应力, 有利于地震的发生; 水平引潮力方位与地震主张应力轴T轴接近, 可能减小断层面上的正应力, 从而减小断层面上的摩擦力, 也会有利于地震的发生。 所讨论的3个震例中有2个共同点: 其一为大震前显著地震发生时水平引潮力方位相互比较接近; 其二为显著地震破裂面走向和大震破裂面走向基本一致。     

唐山地震序列应力触发的粘弹性力学模型研究

根据前人对唐山地震破裂分布、地壳波速和粘性结构的研究,考虑局部应力场、孔隙流体压力和断层附近软介质的影响,计算了唐山地震产生的,投影到后续大余震断层面和滑动方向上的库仑破裂应力变化。结果表明,随后发生的滦县地震和宁河地震均发生在唐山地震产生的库仑破裂应力变化为正的区域。为研究唐山地震、滦县地震和宁河地震对后续小震的触发作用,根据前人对该地区构造应力场和地震破裂分布的研究,假定构造应力量值为10 MPa,求得了震源附近各处可能的小震震源机制。将上述3次地震产生的应力变化投影到可能的小震破裂面和滑动方向上,发现唐山地震、滦县地震和宁河地震产生的正库仑破裂应力变化的ldquo;蝴蝶rdquo;形分布与后续小震发生的空间分布具有较好的一致性,95%的余震发生在库仑破裂应力变化增加的区域,说明唐山地震序列中前面的大震对后续小震的发生起到了调制作用。该研究结果对大震后余震的危险性快速评估具有一定意义。如果大地震发生后能够快速确定详细的破裂分布和震源区域详细断层及滑动特性资料,本文方法可用来预测未来大余震的发震位置。      

1976年唐山地震震源动力过程的数值模拟

用新LDDA(Lagrangian DiscontinuousDeformation Analysis)方法模拟了唐山地震断层的破裂、错动和应力释放的整个动力过程．模拟结果表明,唐山地震的震源滑动过程在发震断层上各处不一样．近场位移受断层的曲率影响,断层凹侧的位移大于断层凸侧的位移．滑动过冲现象在震中处最大,并向断层两端衰减．我们发现,唐山地震断层的破裂速度和应力降与断层上的初始剪应力大小有关．唐山发震断层的最大动态、准静态位错量和剪应力降均发生在中间部位,分别是7.1 m、6.2 m和8.1 MPa、5.4 MPa,发震断层的平均准静态位错量和剪应力降分别为4.5 m和3.3 MPa,断层破裂的传播速度从震中向东南和西北方向分别为3.08 km/s和1.18 km/s．      

北部湾地震的震源机制及地震地质条件

对北部湾地震的震源机制解和地震地质条件进行了详细分析，认为靖西－崇左断裂带过震中的北北西向断层为发震断裂，四会－吴川断裂带过震中的北东东向断层为控震构造，震源构造应力场的主压应力方向为北西－南东向，发震断层的活动方式既有垂直差异运动又有走滑运动。     

溧阳-介休-五原北西地震带强震的破裂特征

溧阳——介休——五原北西向地震条带,是唐山地震后华北地区地震活动最为活跃的地带。通过研究发生在这条带上强震的震源机制,破裂过程,震源参数及迁移特点,发现这条带上的较强地震具有以下特点: 1.ML5.0级地震的破裂面走向均为北西向,与条带的总体走向基本一致。反映这些地震具有沿破裂面方向迁移的特点。 2.强震是从中间向北西及南东两个条带的延伸方向交替扩展迁移的,并且强度有逐个增大的趋势。而1980年3月9日在条带上平遥地区发生ML=5.7级地震后,再不具备上述迁移,震级增大的特点。 3.截止现在,均以中强震释放能量。其中多数的主压应力P轴与华北地区统一的主压应力方位基本一致,但仍有几个强震与华北地区总体走向明显不同,说明局部条件的影响在这个带上有时可以起主导作用。      

特大地震对震源邻区的增(减)震作用的研究

通过研究中国大陆1910年以来8级以上特大地震和国外几组典型特大地震对震源邻近区域的影响,发现特大地震往往发生在断裂带上,一组或一次特大地震可能使发震断裂部分破裂,而未破裂断裂的构造应力可能增大,又成为大震的空段,该空段短时间内可能会发生大震(起到增震作用);反之,发震断裂完全破裂或没有大震空段,震源邻近区域构造应力可能减小,短时间可能不会发生大震(起到减震作用)。依据这一结果,可对特大地震发生后震源邻近区域的后续大震作短、中期预测。     

2003年伽师6.8级地震序列特征和震源机制的初步研究

在位于1997-1998年新疆伽师9次6级地震分布区域的东南端，2003年2月24日又发生6．8级地震。结合伽师6．8级地震序列震源机制解结果，对该地震序列的基本特征和震源区应力降等进行了对比分析。结果表明，6．8级地震断层是在北西向的区域应力场挤压作用下产生的倾滑逆断层，震源以单侧破裂为主，破裂方向与极震区走向，以及北西向的主压应力方向一致。震前震源区应力显著增强，震后应力释放较为彻底。中强余震震源机制解与主震有明显差异，表现出震源区应力场处于不稳定的调整阶段，余震震源机制的差异为震后地震趋势的判定提供了依据。     

龙陵地震的震源机制

本文使用P波初动资料求得1976年5月29日两次龙陵主震及5级以上强余震的震源机制解,并根据体波频谱测定了两主震的断层尺度、破裂速度、地震矩、平均位错、应力降等震源参数。结果表明,该区在近南北向压力作用下,第一主震是北西走向的右旋逆断层,第二主震是北东走向的左旋逆断层;断层尺度小、地震矩小、应力降低是第一主震的重要特征,显示出该震具有很高的初始破裂应力和终止残余应力。这个高的残余应力是继发第二主震的重要原因。     

安徽北淮阳构造变形带特征与应力状态研究

在分析安徽北淮阳构造变形带变形特征和活断层作用的基础上,利用该区现代中小地震资料,采用近震直达P波、S波垂直向最大振幅比方法、震源机制的系统聚类和统计分析法,反演部分地震震源机制,并分析现代中小地震活动特征及应力场状态。结果表明,北淮阳构造变形带上主要断层现今处于活动状态;现代中小地震震源总体较浅,在2次6级地震震中附近形成小震密集区,可能反映了震源区介质相对破碎。震源机制的系统聚类和统计分析结果显示,该区断层以走滑或斜滑型破裂为主,但存在倾滑的逆断层;区内应力作用方向以水平为主,也存在部分垂向力作用;主压应力P轴的优势分布为近EW向,其中既有华北应力场,也有华南应力场作用;有少量近NS向应力场作用存在。反映该区处于应力场过渡区,因此将其作为华北、南华地块区的边界是合理的。     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究（二）──强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系

分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时．应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明：①当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；②孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性．     

2008年汶川8.0级地震孕震机理研究

用三维流变非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏高原及邻近地区三维构造块体相互制约的大背景中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的速度场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上,模拟计算现今构造块体边界断层上表征剪应力及法向应力等综合影响的危险度分布.结果表明,上、中地壳层危险度分布中危险度较高的地段多数与近几十年来发生的七级以上大震区域基本一致.包括2008年汶川8.0级等大震的发震断层.通过分别对龙门山断裂带东西两侧的两种不同构造格局进行试算表明,龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度、分层与物性明显变化对汶川大震的孕育发生均起了关键性作用.计算得到的应变率强度分布图可见,高原东部整个边缘地带均接近应变率强度的陡变带.其中以龙门山断裂带上的陡变最为明显,西侧应变率强度是东侧的近4倍,而且断裂带东侧应变率强度等值线衰减比西侧快.反映了汶川大震逆冲型发震断层地区独特的特征.此外,由计算得到的应变能密度分布图可见,龙门山断裂带在上、中地壳层中均位于宽度相同、其走向与龙门山断裂带走向一致的高应变能密度带中,在上地壳层这个带的东西两侧则是应变能密度较低的地区,而在中地壳层,其强度在断裂带东侧逐渐向东衰减,西侧应变能密度高,而东侧应变能密度较低.表明在印度板块强烈推挤作用和高原各构造块体相互制约及龙门山断裂带东西两侧特殊构造环境中,高原地壳物质向东水平运动,受到龙门山断裂带东侧介质刚性强度较大的四川盆地阻挡,使得汶川大震发震断层在大震前已积累了相当水平的应变能,并同时处于力学上的不稳定状态.     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究(二) ——强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系x,auto,auto,415px);}style> hf=httprztl.com >business

分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时，应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明:① 当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；② 孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性.      

沿加利福尼亚圣安德烈斯断层系地震引起地表破裂的条件

当断层破裂期间剪应力超过通常为流体静压力状态的地壳表层屈服强度时,沿断层深部成核的地震破裂才能传播到地表。例如圣安德烈斯断层系,对于错位断层的地震活化来说,深部需要超流体静压力。根据围岩和断层岩石的破裂准则,能造成地面破裂的滑动事件估计发生在沿与主压应力成小于65°角的断层面的孕震深度上。这些滑动事件在震源深度上需要的最小剪应力约为30 MPa。对地震间隔期长且推断粘结强度高的断层,预测的活化角≤55°,表明南加利福尼亚圣安德烈斯的一些地段,包括圣贝纳迪诺地区、埃尔西诺断层带和圣哈辛托断层的部分,为能使地表破裂的未来大地震的最可能的震源场地。为了进一步约束这些地震的位置,我们急切需要使用实验室试验、震源机制研究及对这类圣安德烈斯断层系的地震活断层进行钻孔,来探查深部断层岩石的摩擦性质和应力状态。     

2010年青海玉树地震及震后青藏高原强震趋势分析

2010年4月14日青海玉树发生7.1级地震,这是该区历史上发生的最为强烈的地震。该地震属走滑型,地处青藏高原巴颜喀拉地块南边界,发震断裂为甘孜—玉树—风火山左旋走滑断裂,地震破裂主要向震中东南方向。该地震是巴颜喀拉地块与羌塘地块以不同速率向东运动,地块间的差异运动使其边界应力积累到一定程度引发破裂的结果。根据地震定标律估算的主震断层破裂参数和应力参数为:地震矩M0=1.78×1019N.m,矩震级MW=6.8,断层破裂面积S=468km2,断层错距D=1.4m,断层破裂长度L=37km,断层破裂宽度W=12.6km,剪应力τ0=16.8MPa,应力降Δσ=7.03MPa。历史地震分析表明,玉树7.1级地震是在世界8级以上地震、中国西部大三角7.8级以上地震、南北地震带7级以上地震和巴颜喀拉块体7级以上地震处于强烈活动背景下发生的。玉树地震后,青藏高原巴颜喀拉地块、羌塘地块及川滇菱形块体未来发生7级以上地震的危险性较大。