大陆板内地震活动的时空复杂性:地球动力学数值模拟的启示及对地震危险性评估的意义

大陆板内地震活动通常表现为偶发性、丛集和迁移。地震观测数据显示了沿地震带的空间聚集和散布于板内的大部分区域、长期平静后的地震活动时间丛集,以及地震带间的迁移。这里,我们使用三维粘-弹-塑性有限元模型,对板内地震活动时空图像的复杂性进行了探索。模型模拟了动力加载、地震的地壳失稳以及同震和震后的应力演化。对于地壳强度预设随机扰动的横向均匀岩石层,模型预测了不同时间尺度下地震活动不同的时空图像:经过数百年后,空间聚集于窄带和散布于大区域,在数千年后,连成地震带,以及数万年后遍布于模型区域。地震带的方位与动力加载引起的最优失稳方向一致。应力转换和迁移造成地震的时空丛集。当考虑弱化带的影响时,模型预测地震初期在带内活动,之后扩展至远处。如果大震后断层带发生弱化,则在没有强动力加载的条件下,同一断层带也可能再次发生大震。通过简单模型揭示的板内地震活动时空复杂性表明,依赖于有限地震记录的地震危险性评估可能存在偏差,以致于在近代发生过大震的地区高估地震危险性,而在近代少震的地区低估地震危险性。

2004年苏门答腊地震及印度洋海啸:实情与成因

2004年12月26日世界再次见证了一次由构造板块缓慢、几乎是无法察觉的运动积蓄了的数百年的应变释放所造成的巨大破坏。这次来自印尼苏门答腊岛地下的巨大地震掀起的巨浪数小时内横扫了印度洋,给沿岸造成了毁灭性的破坏,夺走了30多万人的生命。

2004年12月26日苏门答腊——安达曼地震激发的地球自由振荡

根据300-500s的面波估计得到的哈佛大学矩心矩张量断层机制，当周期大于1000s时，地球的地震自由振荡的振幅将异常地大。我们对一个比较陡的断层应用根据地震的体波和面波得到的更真实的破裂模型，估计了自由振荡的振幅近似等于地震矩（6．5×10^22 N·m），这相当于矩震级为9．15。由于破裂的持续时间达600s，故断层破裂模型足以描述地震的观测结果，但却低估了大地测量位移，这些位移表明在尼科巴群岛和安达曼群岛下面发生了缓慢的断层运动。