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.     

澜沧—耿马地震带大震47年复发周期及其科学意义

在前人研究的基础上,利用自相关函数方法分别对云南各主要地震带大震复发周期分别进行了系统计算,发现云南各地震区大震复发周期随着各自与板块缝合线的距离增是呈现规律性增加：澜沧－耿马地震带,因东、西两邻区大震复发周期分别为４６－４７年,故确认其大震复发周期为４７年。该４７年大震复发周期的确定,超越了本带历史地震记载缺乏、近３０年来地震活动高度平静、前人经验和前兆台网十分薄弱等难以逾越的障碍,对１９８８－     

中国大陆原地复发强震的基本特征及其预测

在印度板块与欧亚块相碰撞形成的喜马拉雅弧板块边界力作用下，中国大陆有自己独特的现代构造运动和地震活动基本格架。格架是两组近似于对数螺线的现代构造滑移线，即最大剪切应力和剪切应变集中释放的区，带。在这种格架控制下，强震和大震在原地或基本在原地重复发生是中国大陆地震活动的重要特征。本文还提出了ｉ－ｆ－ｊ复发轮回模式和估计当前轮回强震复发时间的概率分布以及计算未来强震复发概率分式。为中，长期预测原地复发     

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.     

龙门山断层地震周期及其动力学过程模拟研究

在断层面上引入速率-状态相依摩擦本构关系、考虑铲形逆冲断层几何结构特征、断层下盘和上盘中下地壳及上地幔为黏弹性介质、上盘上地壳为弹塑性介质，本文用二维有限元动力学模型模拟了龙门山断层上大震准周期复发行为、分析了断层上地震孕育位置、地震周期不同阶段的应力/应变场演化特征.不同于近垂直走滑断层上的地震周期行为，大陆铲形逆冲断层上的构造应力的积累和释放过程更复杂、有其独特性.我们得到如下认识：（1）铲形逆冲断层上的地震复发是准周期行为.（2）龙门山断层最大库仑应力位于断层17~20 km深处，应力长期积累和同震释放都在此深度最大，说明地震会在此处孕育、发动.（3）在断层破裂的深部和浅部，同震滑动大小和构造应力释放大小并非同步，而是差异悬殊.（4）地震仅部分释放区域积累的应变能，断层上盘上地壳顶部和底部的褶皱、破裂等永久变形形式也是释放应变能的重要形式.（5）应变能密度增量的演化图像分为：震间、同震、震后期，清晰反应了龙门山断层附近的地震动力学过程.（6）地震发生除释放能量外，同时也对近断层的中地壳和断层底部有很大的应变能加载；这些加载，在震后期可能通过震后滑移、余震或中下地壳乃至上地幔的驰豫形变用几十年时间释放.以上对大陆内铲形逆冲断层上变形特征的了解，有助于我们在其地震周期行为中评估地震危险性.     

天津平原全新世古地震遗迹初探

大震复发周期具有区域性的差异。在地震复发周期很长的地区,仅仅根据少量地震史料进行烈度区划具有明显的局限性。在有些低烈度区“意外”地发生毁灭性大震就属于这种情况。为了弥补历史地震记录资料的不足,古地震遗迹的研究就具有重要意义。 天津滨海平原成陆甚晚,人类定居及文化发展较迟。从目前已掌握的史料看,发生在     

中国大陆及邻区板内应力场的数值模拟及动力机制探讨

中国大陆位于欧亚板块的东南部, 受到印度板块、太平洋板块和菲律宾海板块的碰撞挤压与俯冲作用, 其构造应力场形态和动力学机制相当复杂. 本文采用伪三维有限元方法, 以世界应力图2008年版本数据(WSM2008)的应力方向和应力型两类指标作为主要约束, 对中国大陆及邻区的动力驱动机制进行数值模拟, 给出了中国大陆周边地区板块边界力的大小和方向估计. 同时对3个典型情况的数值模型进行了分析. 结果显示, 软流层静压推力对该区域构造应力场影响相对较小, 板块边界力作用则起主导作用; 印度板块在喜马拉雅造山带对欧亚板块的碰撞控制了中国大陆地区应力场的基本形态, 是形成川滇地区走滑型地震为主的重要原因; 琉球海沟——南海海槽俯冲带边界力显示了挤压-张性的分段特性, 贝加尔裂谷表现为拉张作用. 进一步的分析表明, 中国大陆大部分区域内最大水平剪应力分布图像与该地区地震辐射能量密度的分布存在较好的空间正相关性．      

昆仑Ms 8.1地震前青藏块体北、东缘水平运动变形的关联特征

青藏块体东北缘和川滇GPS监测区1991(1993)、1999和2001年高精度GPS观测资料揭示：2001年11月14日昆仑Ms8．1地震前，青藏块体北、东缘构造区域水平运动变形场动态演变具有一定的关联性特征。即：在继承性运动总体背景下，临近大震发生时两区域运动强度同步减弱且变形状态发生变化。结合地质构造分析研究认为，昆仑Ms8．1地震前，青藏块体边界运动变形的关联性变化与大震孕育后期大范围应力应变快速积累所形成的扰动应力场有关；随着块体内部大震的发生、应变能的大量释放和构造应力场的调整，可能会促使块体边界地带具有较高应变积累的相关构造部位(尤其是未被历史强震破裂贯通的地带)的应力应变的进一步积累或破裂释放。     

阿尔金地区构造应力场研究

用软材料和激光全息光弹模拟实验方法,分析了阿尔金地区现代构造应力场的特征和在区域应力场作用下阿尔金断层的活动规律以及大震前后震区应力场的调整情况,结果表明:阿尔金地区现今构造应力场主压应力轴近南北向,南边印度板块向北推进的过程中,使得青藏高原西北边界的阿尔金断裂各段的活动性质和滑移速度不同。东西两段左旋位移较明显;中段呈明显压性;应力集中区分布在一些特殊构造部位。模拟大震应力释放反映,大震后震中区附近剪应力值迅速下降,周围一些地区的剪应力值升高,形成未来地震危险区。     

青藏高原北部地区构造变形特征及与强震关系

通过对1993～1999、1999～2001年青藏高原北部地区GPS水平运动资料的非震负位错模型反演和形变应变场时空演化分析,结合地质构造和有资料积累以来的强震活动,研究块体及边界带的构造变形特征,以及与强震孕育的关系．结果表明：(1)5级以上,特别是6级左右及6级以上地震多发生在区域应变场剪切应变率或面膨胀率高值区、边缘或其附近,尤其是与区域主干断裂构造运动一致的剪切应变率高值区;形变差异显著的块体边界附近;沿块体边界断裂带的高应变积累的闭锁区段及其附近．(2)1999～2001年较1993～1999年大范围的水平运动速率明显减弱,但应变率的减弱幅度不大,可能揭示昆仑山口西8．1大震孕育对北东向的构造应力传递起了某种“阻隔和调制作用”及太平洋板块的西进作用加强．(3)目前应变场分布高值区、块体间差异运动显著的边界带及高应变积累闭锁段有阿尼玛卿断裂中东段与鄂拉山断裂交汇区、祁连山构造带中东段及与海原断裂西段交汇区、日月山一拉脊山断裂与西秦岭北缘断裂交汇区、庄浪河断裂与西秦岭北缘断裂交汇区、六盘山断裂附近．     

中国大陆地壳应变能密度年变化率图像与强震活动关系的初步探讨

以现代构造应力场和地壳运动的观测结果为约束条件,利用有限元方法计算了中国大陆地壳应变能密度年变化率,三维有限元模型采用粘弹性本构关系,包含了中国大陆主要活动断裂带,在青藏高原考虑了因高海拔地势蓄集的附加重力势能和地壳山根浮力作用。     

断裂活动的平行消减作用

依据断裂活动时代，滑动速率，破裂位移，强震复发期和地震释放能量等要素，通过一些典型实例证明，断裂活动的平行消减作用具有普遍意义，讨论了与断裂活动平行消减作用有关几个问题，本的研究成果对确定断裂活动力源，认识断裂和地质活动规律以及地震预报和地震危险性分析重要意义。     

Coupling of tectonic loading and earthquake fault slips at subduction zones

Because of the viscoelastic behaviour of the earth, accumulation of elastic strain energy by tectonic loading and release of such energy by earthquake fault slips at subduction zones may take place on different spatial scales. If the lithospheric plate is acted upon by distant tectonic forces, strain accumulation must occur in a broad region. However, an earthquake releases strain only in a region comparable to the size of the rupture area. A two-dimensional finite-element model of a subduction zone with viscoelastic rheology has been used to investigate the coupling of tectonic loading and earthquake fault slips. A fault lock-and-unlock technique is employed so that the amount of fault slip in an earthquake is not prescribed, but determined by the accumulated stress. The amount of earthquake fault slip as a fraction of the total relative plate motion depends on the relative sizes of the earthquake rupture area and the region of tectonic strain accumulation, as well as the rheology of the rock material. The larger the region of strain accumulation is compared to the earthquake rupture, the smaller is the earthquake fault slip. The reason for the limited earthquake fault slip is that the elastic shear stress in the asthenosphere induced by the earthquake resists the elastic rebound of the overlying plate. Since rapid permanent plate shortening is not observed at subduction zones, there must be either strain release over a large region or strain accumulation over a small region over earthquake cycles. The former can be achieved only by significant aseismic fault slip between large subduction earthquakes. The most likely mechanism for the latter is the accumulation of elastic strain around isolated locked asperities of the fault, which requires significant aseismic fault slip between asperities.     

华北地区地震迁移规律的数学模拟

本文描述了一个解时空反演问题的方法.通过把华北地区看成是由24条主要断裂带组成的地质构造骨架,在15公里深处按照平面应变的理想塑性体处理,用有限单元方法计算了本地区在均匀边界外力作用下发生地震危险的地带.然后用逐次降低断层内摩擦系数的办法,模拟近十二年来历次大地震,计算释放应力后应力场的变化、断层的错动.将计算结果和实测资料进行对比,对各个力学参数和构造骨架进行了多次修改,使它们尽量接近.结果说明本方法能够基本上重复近十二年来的地震迁移规律,并可望对未来的地震危险区提出参考意见.结果还说明地震以后在沿断层错动方向的左前方有一狭窄扇形地带安全度增加,而其余较大地区由于断层处的应力释放使剪破裂的危险度有些增加.      

构造地震及其可能震级的初步研究——以“人”字型构造为例

一个地区未来地震的可能震级的估计是地震危险性评价的一个极其重要的方面。本文根据已知的地质条件,利用线弹平面有限元方法计算区域构造应力场,并确定所积累的总应变能和产生的破裂区面积,然后利用经验公式估计出与断层活动有关的构造地震的可能震级     

2011年M_W9.0东日本大地震动力学破裂过程的数值模拟

力学上,地震可以看作在应力场作用下由于断层带介质的突然损伤或软化导致的断层带失稳事件.本文基于这个地震动力学模型,利用一种可以模拟断层大位错的有限元方法,研究了2011年MW9.0东日本大地震(Tohoku-Oki)的动力学破裂过程.比较了无障碍体和具有不同刚度障碍体的断层带模型产生的断层位移、位错和应力降.主要结果表明,障碍体的存在并不明显地改变障碍体区域的初始构造应力场.对有障碍体情形,准静态结果显示断层上盘最大逆冲位移和最大剪切位错分别为51m和58m,均发生在海底表面海沟处,与无障碍体的结果(最大剪切位错约55m)相比差别不大;下盘最大倾向位移(-10m)并不与上盘最大值出现在同一位置,而是在障碍体处.障碍体处剪应力降(约11 MPa)大于周围非障碍体区域.障碍体处正应力降的最大值约为3 MPa.模拟结果似乎不支持海山是导致本次地震异乎寻常大位错的原因,而倾向于断层带剪切刚度在地震过程中极度损伤或软化.     

基于龙门山断裂带中段平行逆断层格局 和动力学背景的特征地震数值模拟实验

本文构建一种应用有限元开展特征地震数值模拟的新方法, 并以龙门山断裂带中段的浅层构造和动力学机制为背景, 研究了平行逆冲断层分布格局对区域地震活动性的影响. 结果表明, 从断层活动相互影响的角度看, 包含3条平行逆断层的断裂带的整体地震活动性并不适用严格周期的特征地震模型, 当断层间距在20 km以下时, 随着断层间距的缩短, 对单条断层应用特征地震模型的适用性会逐渐降低. 龙门山断裂带中段的模拟计算结果显示, 后山断裂的地震活动相对独立, 区域活动性和中央断裂的断层活动很可能不适用严格周期的特征地震模型.      

中国大陆现今地应力场黏弹性球壳数值模拟综合研究

中国大陆现今实测地应力场的状态与板块构造环境、活动断裂带分布、地形地貌以及地壳结构呈现一定相关性. 在中国大陆西缘,印度洋板块与欧亚板块陆发生陆碰撞,在中国大陆东缘,菲律宾海板块、太平洋板块俯冲到欧亚板块之下. 中国大陆内部被大型活动断裂带分割为多个块体,各个块体的地壳结构和厚度呈不均匀分布,地形地貌起伏具有很大的差异. 笔者以中国大陆块体模型为基础,把板块构造作用和重力势作为主要影响地应力状态的两个主要要素,在现今活动构造、GPS和实测地应力等成果的约束下,利用线性黏弹体球壳有限元模拟分析了中国大陆现今地应力场的分布特征和控制因素. 结果表明: (1)构造应力场总体上呈现出西部挤压,东部拉张的特征,印度板块与欧亚板块的持续碰撞形成了青藏高原及其周缘的挤压性质的构造应力场,而东部菲律宾板块与太平洋板块的俯冲形成了黄海、东海和环渤海区域的拉张性质的构造应力场,中间为拉张环境和挤压环境的过渡,最大主应力的方向受到板块构造环境和活动构造分布的控制;(2)重力的影响主要体现在地形梯度大和地壳厚度结构变化大的地壳浅部区域,在藏南、滇西北局部地区的地壳浅部由于受到重力势控制,呈现为张性应力场,在塔里木地区由于重力势引起的应力场与构造应力场同为挤压性质,因此该区的挤压强度得以增加;(3)中国大陆浅部地应力场的状态主要受到区域板块构造环境、块体边界活动构造带的展布和地形的控制,总体上以南北构造带为界,西部以较强的压性构造环境为主,东部为较弱的压性构造环境,藏南和滇西北局部地区存在有张性构造环境;构造应力对地应力的贡献比重随着深度增加而增加;(4)采用黏弹性模型的构造应力场模拟结果比完全弹性模型的模拟结果能够更好地与实测地应力场相吻合,利用完全弹性模型分析由地震等诱发的地应力瞬时变化是有效的;(5)青藏高原东南缘最大主应力方向发生了较大的偏转,其主要控制因素有:印度板块持续的碰撞、中下地壳对上地壳拖曳以及印度板块通过实皆断裂对欧亚板块的剪切拉伸作用. 中国大陆现今地应力场是整个地壳岩石黏弹特性长期演化和断裂活动的结果,是地应力场动态演化过程中在现今时间点上的状态,受到板块构造环境、大陆内部活动断裂分布、地形地貌和地壳结构等因素不同程度的控制,模拟结果为中国大陆地应力场提供了一个定量的参考模型.