力学和统计模型结合研究人工合成地震活动性及其对预报真实地震的启示

基于断层网络的弹簧-滑块-阻尼器力学模型而提出的细胞自动机模型,产生了具有确定性混沌的人工合成地震目录．一个挑战性的问题是,如何仅利用地震目录反演原系统的某些特性,直至在一定时限内预报合成地震．我们运用一种改进了的应力释放统计模型,从合成地震目录中较成功地反演了系统应力的时间变化,但根据应力变化对地震发生进行有效的概率预报仍需进一步的研究．      

Genetic algorithm-finite element method inversion of the factors determining the recent tectonic stress field of part of East Asia area

ＧｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｒｅｃｅｎｔｔｅｃｔｏｎｉｃｓｔｒｅｓｆｉｅｌｄｏｆｐａｒｔｏｆＥａｓｔＡｓｉａａｒｅａＭＥＩＪＩＡＮ...     

青藏活动地块区运动与变形特征的数值模拟

利用二维有限元模型，以GPS测量的构造运动为约束条件，探讨了青藏活动地块在弹性应变积累过程中的运动与变形状态。模拟结果表明，青藏活动地块区在整体运动过程中，内部变形以大范围的分布为特征，其内部的应变分布和弹性应变能积累速率表明了Ⅱ级活动地块与活动边界带的显著变形差别：活动地块内部的应变和弹性应变能积累速率相对较小且分布较均匀；活动边界带上变形相对集中，应变和弹性应变能积累速率相对较高，并呈非均匀分布。这反映了青藏地块区内所含的各Ⅱ级活动地块的运动变形的整体性特征及彼此间的差异性特征，也揭示了活动地块构造通过边界带变形等方式对大陆强震的控制作用。     

矿物反应与变形关系研究——以糜棱岩高温高压实验为例

矿物反应和变形局部化在中下地壳普遍存在,两者相互影响和促进。实验研究表明,矿物反应与变形关系非常复杂。本文在糜棱岩高温高压流变实验的基础上,分析了实验变形样品中的矿物反应分布特征以及矿物反应引起的化学成分变化,讨论了矿物反应与变形的相互影响。微观结构分析表明,实验变形后的糜棱岩样品在温度800~890℃时,角闪石和黑云母出现脱水反应,生成微晶角闪石和黑云母,并伴有局部熔融。受应变局部化控制,脱水反应产物主要出现在黑云母、角闪石条带边缘。微晶和熔体的成分分析表明,不仅脱水反应形成的微晶与熔体的SiO 2含量非常低,而且黑云母周围的反应产物和熔体主要来自于黑云母的脱水,角闪石边缘的反应产物和熔体主要来自于角闪石脱水,石英、钾长石和斜长石没有参与反应与熔融。本研究中的脱水反应产物中,没有发现辉石和石榴石,这种脱水反应与文献中报道的无局部化的均匀样品在静高压和高熔融比例条件的脱水反应产物和熔体的成分有很大差别。黑云母和角闪石的局部化分布和脱水程度低,可能是造成脱水反应产物有差别的巨大原因。在本实验结果中,脱水反应对变形的影响主要体现为,脱水反应产生了细粒混合矿物相,使得在局部化的剪切带内变形机制从位错蠕变转变为扩散蠕变,导致样品出现应变弱化。另外脱水反应还引起了局部脆性破裂。变形引起晶体塑性变形,增加了位错密度和矿物细粒化,促进了晶体内部成核和黑云母与角闪石的脱水分解;差应力作用增加了局部的正应力和平均应力,增加了黑云母和角闪石能够稳定存在的压力范围,这可能是反应产物以微晶黑云母和角闪石为主,而没有转化为辉石的原因。     

利用GPS观测资料划分现今地壳活动块体的方法

利用GPS观测资料研究地球动力学问题是目前地学中的热点。利用GPS观测的速率(或位移)计算网格点附近小区域的应变张量和转动的欧拉极．再运用聚类分析法对计算的欧拉极进行分类，由此划分出地壳活动的次级块体。最后以中国大陆GPS观测结果为例，将中国大陆划分为9个活动块体，通过比较发现，所得结果与目前其他方法给出的结果大体一致。     

地震应变变化的理论量级与最大传递距离关系

为了与实际观测资料对比 ,用线弹性理论位错公式算出了各种断层的地震应变变化并进行了全面、系统的分析 ,归纳了一些特点 ,阐明了理论应变变化量级与其最大传递距离的关系。分析表明 :对于一定震级的地震 ,当断层出露地面、倾角为 4 5°、并且为倾滑运动时 ,一定量级的应变变化传递的距离最长 ;其中一个主应变传递得最远 ,其次为体应变 ,再其次为最大剪应变 ,另一个主应变的最大传递距离最短 ;泊松比和断层的长宽比的变化对应变传递距离的影响极小 ,可以忽略     

基于B3LYP/LanL2DZ和B3LYP/aug-cc-pVTZ方法计算铜络合物的铜同位素分馏

铜的氯络合物和硫氢络合物是铜在成矿流体中稳定存在并参与地球化学迁移的重要形式;文中利用量子化学方法B3LYP/LanL2DZ和B3LYP/aug-cc-pVTZ研究计算了Cu+络合物(CuCl、[CuCl2]-、[CuCl3]2-、CuCl(H2O)(真空)、CuHS,0~600℃)和Cu2+络合物(CuCl+、CuCl2(真空)、CuOH+、CuHS+、Cu(HS)2,0~300℃)的简约配分函数比。然后对比前人的理论与计算成果,讨论了不同基组方法计算铜络合物的铜同位素分馏的适应性。计算结果表明:利用LanL2DZ得到的Cu+氯络合物的分馏结果103lnβ65-63比应用其他方法计算的结果偏大;而基于LanL2DZ基组计算Cu2+络合物的结果比aug-cc-pVTZ基组偏小。利用赝势基组LanL2DZ计算铜同位素分馏和实验结果偏差比较大,可能的原因是基于赝势基组LanL2DZ对上述络合物开展结构优化时,键长值比实验值偏大所致。因此,从理论计算上看,利用6-311+G(d,p)基组可能更适合铜络合物的铜同位素分馏计算。虽然这些不同基组计算的结果存在差异,但与前人的实验结果相比,各种理论计算结果都在误差允许范围之内。鉴于此,在利用第一性原理计算同位素分馏系数时,如果计算条件允许,最好利用多种基组计算并作对比分析。     

关于“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”的讨论——横向各向同性“杀伤单元”才是更好的途径

《地球物理学报》第55卷第1期的"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"一文提出用减小剪切模量的方法模拟地震断层错动的效应,这种处理虽然可以模拟压扭性走滑断层错动时的剪应力降低,但会导致垂直于断层的正应力也剧烈变化,因此这种简单的减小弹性模量的方法并不合理.本文探讨了一种更好的方法--横向各向同性"杀伤单元",利用该方法模拟断层滑动效应得到了较为合理的结果,与Okada解析解吻合较好,能够正确反映断层滑动时的应力变化.     

数值模拟华北克拉通岩石圈热对流侵蚀减薄机制

关于华北克拉通岩石圈减薄机制,国内外学者通过各种研究定性地提出了不同的机制.文章根据最近几年国内外发表的有关资料,通过数值模拟方法,主要对华北克拉通岩石圈热对流侵蚀的减薄机制进行了计算.通过我们的计算证实了原来稳定存在的克拉通,如底边界为1673K时的初始情形,在底部温度扰动升高后,由于浮力驱动的小尺度地幔对流加剧能够使岩石圈发生大规模减薄,减薄速率在mm/a的量级,减薄的时间尺度基本都在十几个百万年;计算过程中我们讨论了初始参考等效粘滞系数分别为0=1.0×1022Pas和0=1.0×1023Pas的两种情形,在这两种条件下,我们分别计算了底边界温度为1773,1873,1973和2073K的4种情况.通过不同端员的计算我们知道岩石圈最多从200km减薄到100km,至少减薄到126.25km,这符合现今地球物理观测的结果.并且初始参考等效粘滞系数和底边界温度是影响减薄速率的重要因素.     

粘弹性数值模拟龙门山断裂带应力积累及大震复发周期

2008年5月12日在低地形变速率的龙门山断裂带上突发汶川强震,引发人们对该地震孕震机制的思考。本文根据GPS观测资料确定边界条件,通过三维粘弹性数值模拟探讨了汶川地震的孕震机理,计算了该区域岩石圈的应力增加速率和积累过程,以及汶川地震同震应力变化与震后应力松弛,在此基础上估算了汶川8.0级大地震的复发周期。数值模拟结果表明:印度板块对欧亚板块的推挤造成青藏高原的物质东流,高原中、下地壳物质在龙门山断裂带处遭到相对坚硬的四川盆地的阻挡之后,部分中、下地壳物质在龙门山断裂带下堆积产生应力集中。两个重要因素为应力集中提供了重要控制作用:其一是青藏高原中、下地壳较低的粘滞系数与四川盆地中、下地壳较高的粘滞系数的差异,其二是从青藏高原到四川盆地的Moho面深度在龙门山断裂带的突变。低应变速率的龙门断裂带岩石圈在数千年时间尺度的应力积累过程中,脆性上地壳的应力随时间近乎线性增长,并且上地壳深部的应力增长率超过浅部,6000年内应力积累最大量达到-21.6MPa,应力增长速率为-0.0036MPa/a;而柔性的中、下地壳以及岩石圈上地幔的应力在增长一段时间之后趋于稳定。在空间上,龙门山断裂带受到的压应力从断层西南向北东方向逐渐减小,而剪应力从西南到北东方向逐渐增大,应力状态有利于地震发生时断层的破裂方式从西南的逆冲运动向北东的逆冲兼走滑运动的方式发展。通过应力积累与地震应力降的计算得到汶川8.0级大地震的复发周期约为5400年。