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Ms7.3、Ms7.4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.

静态应力扰动对走滑断层阶区附近地震破裂传播影响的二维数值模拟

动态破裂在走滑断裂带上阶区附近的传播能力控制了地震破裂的可能规模,而非均匀应力场对动态破裂的传播有显著影响。在本研究中,我们通过整合动态破裂模型和静态应力扰动模型,构建了走滑断层上的非均匀应力场,对走滑断层阶区附近前次动态破裂所产生的静态应力扰动对后续破裂传播行为的影响进行了二维动态破裂模型研究。模拟结果表明,当考虑到走滑断层上的地震复发行为时,即使前序地震破裂传播被阶区所阻挡,其所产生的静态应力扰动也可显著提升下次地震跨该阶区传播的能力。另外,不同的初始均匀应力使得动态破裂能够跨大致相同宽度的阶区传播。较大的应力降或者较小的断层强度比(S)能够使得动态破裂在相对较宽的阶区上传播。因此,在研究走滑断裂带不同分段的级联破裂模式时,需要考虑前序地震所造成的静态应力扰动影响。

昆仑山口西8.1级地震强余震库仑破裂应力触发研究

20 0 1年 1 1月 1 4日昆仑山口西发生 8.1级地震 ,震后在地震断裂带附近发生了 5次MS>5 .0的强余震 .本文计算了昆仑山口西大地震后 ,主震分别在 5次强余震破裂面上诱发的库仑破裂应力变化 (Δσf) .结果表明 ,其中有 4次强余震发生在库仑破裂应力增加(Δσf>0 )的地区 ,增加的范围为 1 0 -2 ～ 1 0 -1 MPa;有一次强余震发生在库仑破裂应力变化为负的地区 ,Δσf=- 0 .56MPa.本文的结果表明 ,主震位错产生的库仑破裂应力变化是昆仑山口西地震强余震活动的重要原因 。

2007年苏门答腊8．5级、8．3级地震强余震库仑破裂应力触发研究

2007年9月12日印尼苏门答腊发生了8.5级地震,9月13日其西北边又发生了8.3级地震,震后在附近还发生了一系列6级以上强震。该文依次计算了苏门答腊8.5级地震后各次地震前其所在主破裂面的库仑破裂应力变化。结果表明,2007年苏门答腊8.5级地震的后续强震都发生在库仑破裂应力显著增加区,其应力变化值均大于0.01 MPa,即后续强震可能都是被触发的。

2007年宁洱6.4级地震强余震库仑破裂应力触发研究

运用Okada方法计算了2007年6月3日宁洱MS6.4地震在其MS5.1强余震破裂面上产生的静态库仑破裂应力变化。结果表明,该静态库仑破裂应力变化量为0.36MPa,超过"触发阈值"(10-2MPa)1个数量级,说明宁洱6.4级地震在其5.1级强余震破裂面上引起的应力变化可能触发了该强余震的发生。

静态应力触发中影响库仑应力变化的参数敏感性分析

基于弹性位错理论,分析了库仑应力计算中断层的有效摩擦系数、区域构造应力场的最大主应力大小及方向对震后库仑破裂应力场变化的影响。结果表明,在静态应力触发的研究中,这些参数对同震库仑应力变化场存在不同程度的影响。如构造应力场主应力轴方向的改变直接影响接收断层的最优化破裂面,对计算接收断层面上正应力和剪应力变化将产生直接影响,不仅改变库仑应力变化的大小,还明显改变库仑应力变化增强区及影区的空间分布等。

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(Mw=9.1)、2010年智利地震(Mw=8.8)与2004年苏门答腊—安达曼地震(Mw=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.

1973年炉霍大地震(M_S=7.6)最大余震(M_S=6.3)的库仑破裂应力触发

1973年 2月 6日在四川省炉霍发生MS7 6大地震 ,震后在震中周围出现丰富的余震 ,其最大余震 (MS6 3)发生在鲜水河断裂和玉树 -甘孜断裂之间的正断层活动区内。本文根据震源机制解、地表破裂、同震位错分布、地震地质构造等资料 ,建立炉霍走滑大地震破裂的弹性位错模型 ,计算该大地震在周围正断层滑动方向上引起的库仑破裂应力变化 (ΔCFS)。结果表明 ,最大余震发生在库仑破裂应力增加 (ΔCFS >0 )的地区 ,ΔCFS =4 5MPa。因此认为 ,最大余震可能是由主震引起的库仑破裂应力变化触发的。

2005年江西九江—瑞昌M_S5.7地震破裂参数及余震静态应力触发研究

根据地震破裂过程中的多普勒效应,利用多台波谱参数推算九江—瑞昌MS5.7地震的震源破裂参数,得到主震的破裂方位角φ0≈319.6,°破裂速度约为2.3 km/s,用最小二乘法拟合的相关系数极值约为0.80。在此基础上,分别计算了主震在4.8级强余震的两个节面上的静态库仑应力变化量,结果显示:主震在4.8级余震节面Ⅰ、Ⅱ上的静态库仑应力变化均为正值,分别为0.48 MPa和0.02 MPa。主震在节面Ⅰ、Ⅱ上产生的静态库仑应力的变化十分接近。应力增加的区域主要位于主震断层的右侧,应力减小的区域主要分布在震中南部。统计显示:绝大部分余震均发生在静态库仑应力增加的区域内,尤其是在节面Ⅰ上,表明主震破裂产生的库仑破裂应力变化对4.8级余震的发生有重要的触发作用,同时也有利于大多数余震的发生。

1966年邢台地震静态库仑应力触发分析

通过分析1966年邢台5次地震的静态库仑应力触发情况发现,前2次地震对后面的地震有较好的触发,而M_S7.2以后地震的触发不理想。从而认为,随着地震的发生和震源深度的增加,岩浆活动对地壳介质的影响越来越大,地壳介质弹性性能越来越弱,即该区域浅部可以用均匀弹性半空间来近似,而深部在岩浆等因素的影响下,用均匀弹性半空间来近似存在较大的误差,不适合用弹性位错理论计算地震的触发关系。这从侧面反映了该地区岩浆活动的剧烈性和超壳断层存在的客观性。

2003年2月24日新疆巴楚—伽师M_S6.8地震的静态库仑应力触发作用

2003年2月24日新疆巴楚—伽师发生MS6.8地震,截止2004年6月30日发生了7次MW5以上的中强余震,序列的余震丰富、强度大.本文求算了MS6.8主震及其序列中主震和中强余震共同在后续中强余震(7次MW5.0以上余震)破裂面上产生的静态库仑破裂应力变化情况.考虑到震中定位的误差,分几种情况分别讨论了此次MS6.8主震及其中强余震产生的库仑破裂应力变化情况,并定量分析了MS6.8地震序列静态库仑破裂应力变化与断层类型的关系及其静态应力触发模型作用的延迟时间和空间范围.认为采用哈佛大学矩心矩张量目录的震源机制解、矩心深度和新疆震中定位结果较合理,由此得到的7次中强余震均发生在库仑破裂应力增加的区域.综合分析表明,巴楚—伽师MS6.8主震对后续中强余震具有一定的触发作用,而中强余震之间的触发作用不显著.但由于目前震源定位精度的限制,不能肯定序列中7次中强余震是完全受MS6.8主震触发而发生的.

利用静态库仑应力触发准则确定地震断层面

震源机制解存在2个节面,通过地震波记录难以确定哪个节面为地震断层面。地震静态应力触发的相关研究表明,主震对后续余震有较为明显的触发作用。余震的空间分布也可以为确定震源机制节面中的断层面提供有效信息。以汶川、玉树地震为例,按照余震最大应力触发准则来确定震源机制2节面中的断层面。研究发现,采用上述准则确定的断层面与余震分布、地表观测一致。为快速判定地震断层面提供了一种途径。

丽江M7.0地震动态库仑破裂应力变化及余震活动性研究

通过国内许多学者研究丽江M7.0地震震源过程及云南地区地壳结构的结果,运用离散波数法,计算了丽江地震产生的动态库仑破裂应力变化,并研究了其与后续余震活动的关系。结果表明,丽江主震产生的动态库仑破裂应力场瞬态的正区与稳态的正区对余震的发生促进作用十分明显。

动态库仑破裂应力变化的模拟计算及断层类型影响研究

对走滑断层、逆断层破裂产生的动态库仑破裂应力变化进行了模拟计算,得到了动态库仑破裂应力变化的空间分布图像。分析结果显示,不同类型断层破裂所产生的动态库仑破裂应力变化,其分布图像有很大区别。

基于流固耦合的静态库仑应力变化的数值计算及其在地震触发研究中的应用

地震"应力触发"是近年来地震科学研究中的热点之一,由地震引起应力转移从而对后续事件产生触发作用的应力触发模型已被大量震例的研究成果所支持。应力触发理论中的最关键问题是如何计算库仑应力变化,但传统方法的计算一般都是基于Okada的解析解,其中不考虑流体对固体骨架力学行为的影响。同时,模型中通常仅仅计算同震位错效应所产生的库仑应力变化,而不考虑震后余滑、孔隙流体迁移等其他因素造成的影响。但实际上,流体广泛存在于地下岩土介质中,对固体变形有着非常重要的影响。当主震发生后,随着时间的推移,震后余滑、介质孔隙压变化等震后效应的作用逐渐突出,由此引起的静态库仑应力变化也逐渐发挥作用。为此,本文基于孔隙弹性理论,考虑流-固之间的完全耦合作用,针对3种不同类型的断层错动模型(走滑型、逆冲型以及正断型),利用有限元数值模拟方法,分别计算同震静态库仑应力变化的空间分布,然后将其结果与传统算法进行比较,考察流-固耦合的效果。在此之上,进一步计算震后余滑、孔隙流体迁移等引起的库仑应力变化的时空分布,定置分析这些因素对地震触发的影响。研究中,主要获得的成果如下:(1)3种不同类型地震模型得到的介质孔隙压变化在空间的分布格局完全不同:走滑型地震产生的同震孔隙压变化图案在空间中呈正负相间的四象限分布,近场的静态库仑应力明显下降,流-固耦合作用对静态库仑应力变化的影响较大;逆冲和正断层地震产生的介质孔隙压变化在空间的分布图案类似,但正负区域正好相反;孔隙压在逆冲地震的震源附近上升,而在正断层地震的震源附近下降。同传统方法计算的库仑应力相比,逆冲地震产生的介质孔隙压变化使得震源附近的应力影区面积减小,这将会触发更多的余震;而正断层地震产生的孔隙压变化则正好相反,增大了震源附近的应力影区范围,这样可能会减小该区域余震发生的机会。(2)3种不同类型地震的震后流体扩散效果也很不相同:在渗透率相同的介质中,走滑型地震的孔隙压力变化衰减速度相对较慢,在20天内逐渐衰减;逆冲和正断层地震产生的孔隙压变化则会在10天内急剧降低;但3种不同类型地震的孔隙压变化最终都会在60天后衰减完毕。虽然孔隙压力变化会在震后不断地演化,但由于孔隙压力变化对库仑应力变化的贡献所占比例较小,因而对总体静态库仑应力变化的影响非常有限。由此可见,单纯震后流体孔隙压力变化对地震触发的能力较弱,震后流体运移触发地震的物理机制还需深入研究。(3)3种不同类型地震的震后余滑效果也很不一样:走滑型地震的震后余滑能整体上提升库仑应力变化的幅度,触发更多的地震;逆冲地震的库仑应力上升区域会在空间中整体扩展,触发范围更大的余震;而正断层地震的震后余滑对库仑应力变化的影响较小,仅沿断层两端有较小的扩展。(4)此外,研究中还专门利用传统方法计算了四川芦山地震(A/s7.0)对其余震的触发情况。当选择最优破裂面投影、或选择余震节面投影或使用不同的震源位错模型以及不同的有效摩擦系数时,大量的数值计算均发现,芦山地震对其余震没有明显的触发效果。总之,计算地震引起的库仑应力变化不是一个简单的问题,它涉及地震发生、震后响应、构造应力场和介质环境变化等。只有充分利用数值模拟手段,考虑诸如介质的流-固耦合等多种物理因素,才有可能获得比较接近真实的库仑应力变化,从而使得地震触发理论更为完善,能更加科学合理地分析地震趋势及评估地震灾害。

静态库仑破裂应力对断层地震失稳过程影响的模拟研究

基于速率—状态依赖性摩擦滑动定律,建立断层黏滑模型,采用阶跃形式的应力扰动加载于断层模型上,利用Runge-Kutta数值积分方法,主要分析了应力扰动值的正负、大小和加载时间t0对断层滑移时间的影响。结果发现,当库伦破裂应力为常数,不论是正应力起主导作用还是剪应力起主导作用,对后续断层的作用几乎一样。静态应力扰动作用下断层的成核周期会发生提前或者延后,具体表现为:当库伦应力为正时引起断层的成核时间提前,且提前量小于原有周期值;库伦应力为负时引起时间延迟,且延迟时间不受原有成核周期限制。库伦应力扰动的幅值越大,引起的滑移时间改变量越大。成核时间提前量与应力扰动的加载时间有关,在前期施加同样大小的应力扰动,时间提前量呈现随加载时间增加而增加的趋势。

锡场地区5次M_L4.0级以上地震的静态库仑应力触发研究

2012年2月至2014年7月,以往地震活动很弱的锡场地区接连发生5次M_L4.0级以上地震。为研究这5次事件之间是否存在应力触发关系,首先使用双差定位方法、 CAP方法反演得到了这5次事件精确的震源位置、震源机制解和震源深度,并根据精定位后的地震展布和区域活动断裂选择了真实发震断层面。以此计算了锡场地区5次M_L4.0级以上地震之间的静态库仑应力触发影响。计算结果表明:锡场地区5次地震之间累计静态库仑应力变化大小均超过阈值0.1 Bar,存在应力触发现象。其中, 2014年7月11日的M_L4.5级地震被已发生的前4次地震触发,应力增加达0.331 Bar; 2014年4月25日的M_L4.4级地震被已发生的前3次地震触发,应力增加达0.368 Bar;而2013年2月22日的M_L5.1级可能被前面两次地震触发,累计静态应力增加为0.119 Bar,大于阈值0.1 Bar; 2012年2月17日的M_L4.2被2012年2月16日的M_L5.2级地震抑制,应力降低为3.37 Bar。

九江—瑞昌地区显著地震动态库仑破裂应力变化分析

为了探究九江—瑞昌地区内的地震活动是否存在动态应力触发关系,本文选用多层黏弹性介质模型,计算了2005年九江—瑞昌M_S5.7地震和2011年瑞昌—阳新M_S4.6地震产生的动态库仑破裂应力变化。结果显示:九江—瑞昌M_S5.7地震产生的动态库仑破裂应力变化,能触发其北东方向的53次地震;瑞昌—阳新M_S4.6地震发生后15天内,小震活动增强区及九江—瑞昌M_S5.7地震震源区的多次地震活动,可能与其动态应力触发作用有关。

台湾集集地震对福州小震群的动态库仑破裂应力分析

根据库仑破裂准则,采用离散波数法计算了1999年台湾集集7.6级地震对福州M_(L)3.8级地震的动态库仑应力变化影响,结果显示:震后105.1 s、114.51 s、116.08 s以及127.84 s时应力变化值超过了触发阈值,116.08 s时达到最大值约为0.74 MPa,说明台湾集集7.6级地震能够动态应力触发福州M_(L)3.8地震。此外根据台湾集集7.6级地震发生后不同时刻的动态库仑破裂应力场传播图可看出,其最大余震的发生可能受到了台湾集集7.6级地震的动态和静态触发共同作用。

地震静态应力触发模型的全球检验

运用 1 976～ 2 0 0 0年哈佛大学矩心矩张量目录 ,采用“地震对”概念对地震静态应力触发模型进行检验 .结果表明 ,从全球角度来看 ,地震静态应力触发效应确实存在 ,但只是一种很弱的效应 .将地震分为正断层、逆断层、走滑断层等分别对静态应力触发模型进行检验 ,发现非走滑断层地震具有明显的触发效应 ,而走滑断层地震触发效应则不明显 .按“地震对”中后续事件的延迟时间分为延迟时间 t≥ 1天、t<1天、t≥ 1 0天、t<1 0天和 1天≤t≤ 1 0天 5个时间段的“地震对”,分别对地震静态应力触发模型进行研究 ,发现静态应力触发效应在地震之后的短时间内不随延迟时间的变化而变化 .对全球不同区域的地震静态应力触发情况的研究表明 ,消减带“地震对”的触发效应较为明显 .为了研究地震静态应力触发模型在中国应用的可能性 ,对中国及邻区的地震进行了检验 ,发现就中国及邻区的地震类型而言 (以走滑断层为主 ) 。