动态应力作用与地震机制的初步研究

运用三维非线性动态有限元计算仿真方法研究了动态应力的作用及其与地震机制的关系.结果表明地震产生的冲击力在加载与卸载过程中形成的应力波,在遇断层时多次反射并发生半波损失,反射的应力波叠加或干涉而形成的动态应力使围压减小和波动.地震动态应力使围压产生低值波动,一方面使围压减小、摩擦力减小;另一方面,使裂纹串通、介质松动、接触面变平,降低摩擦系数、减小剪切强度.由此均导致抗剪强度降低,从而触发地震.动态应力作用时间短,触发地震大小与动态应力大小成正比、与距离成反比,触发地震位置、过程与孕震体断层产状有关.

铲形正断层特征数值模拟及其与地震机制的研究

铲形正断层是伸展构造区最普遍、最基本的断层构造。本文应用近年来先进的LDDA方法对断层的运动效应进行数值模拟〔1〕,着重探讨了铲形正断层的几何学和运动学特征 ,并且依据断层带附近剪应力集中的情况 ,对铲形正断层与地震机制的关系进行了讨论。这些探讨对于深入认识伸展构造区地震的形成机制和动力学环境具有重要的借鉴意义。

接触岩面烧结与地壳深部地震机制

玄武岩、花岗岩、闪长岩以及安山岩的接触面,在350℃—900℃,1×10~8—4×10~8帕围压下,经过1—35天,便烧结成一个整体,并具有很高但低于原岩的剪切强度。此强度随温度、围压和时间的增加而增大。在烧结面与主压应力方向夹角大于55°时,便不再断裂,而沿其它方向剪断。烧结过程中,没有新矿物产生,也没有矿物熔融作用参与,但岩石密度增加,晶粒长大。晶粒粘附作用和原子体积扩散是烧结的物理机制,晶粒表面能自发地从高向低转化,是促进烧结的基本动力。烧结面的再破裂和延裂便是断裂带在地壳深部重复发生地震的主要机制。实验最低温度和围压相当地壳十公里深,这应是深大断裂的上部裂面与下部烧结层的界限,受载后便向下延裂,而在下部形成地震震源。这可能是地壳中震源多在15—25公里深的重要原因。

共和7.0级地震地质背景及地震机制的探讨

通过实地考察及资料分析认为,共和7.0级地震发生于近东西向和近南北向构造带的交汇处。地震活动及震源机制表明:地震的发生与两组断裂共轭错动的力学机制有关。等震线长轴方向及展布状况与盆地形状、沉积物厚度和水文地质状况有关。

云南高原大地构造与地震机制——云南地震活动之端部效应、地震能囊和机构能流的启示(英文)

研究地震问题 ,不外乎历史继承、控震构造、发震动力源三方面。本文以云南高原为例 ,对此作一综述 ,特别从直观范畴引入端部效应、地震能囊、地球纬向振动机械能流三概念 ,试图对与工程地质相关的地震问题 ,从另一视角作一解释。文中特别介绍了机构能流对板块运动的效应 ,此为作者之一 40多年的物理教学、研究成果 ,虽为国外广泛接受 ,但国内地学界尚显陌生。云南既是世界上最活动的板块碰撞带之一 ,在过去 1 0 0 0多年又有过70 0多次中型上以上毁坏性地震 ,和近 40次毁灭性大震 ,今后中国西部大开发大建设中 ,是不能不加以认真对待的。本文从云南历史地震和大地构造入手 ,以众多的历史文献和传统的构造特征为基础 ,导入三个新观念 ,目的在于希望业内研究同仁注意 ,多方面了解震能力源 ,以便在防范措施上更切合实际 ,把地震的危害性降到最小限度根据工程实例研究 ,所谓端部效应 (TerminalEffectsofStructure) ,就是后续地震常常发生在前期地震之后的构造收敛地带 ,而不是张裂扩散区。后续地震在水平方向上总是向着发震之主、副构造线两端游变移动 ,而决不会再在原先的震中区反复发震 (至少是以 1 0 0年计的短期内 )。当活动断裂的走向与主压应力的方向一致时 ,应力在活动断裂的端部高度集中 。

水库诱发地震机制和实例

由诱震的内因和外因两大个因素入手,论述水库诱发地震形成的机制。通过百余座水库地震实例,总结出水库诱发地震的一些基本特征,可供同行参考。

深层地热花岗岩体地震波数值模拟及传播机制

深层地热资源是一种可再生的、蕴藏巨大能量的清洁能源,但其地球物理响应特征不明确,中深层地热探测成功率较低。为了研究地震波在深层地热岩体中的传播规律与波场特征,建立两种深层地热花岗岩模型,并使用等效交错网格有限差分法实现声波与弹性波的数值模拟。结果表明:地热花岗岩体速度在温度的影响下要高于围岩的,会产生高速屏蔽现象,使得透射波能量变弱,限制了地热岩体下部地震波传播能量;相比于声波,弹性波具有更丰富的波场信息,波型与能量转换使得弹性波地震记录也比声波地震记录复杂。

泸定M_(S)6.8地震发震机制研究——来自震前噪声成像和b值分布的共同约束

2022年9月5日四川省甘孜州泸定县发生了M_(S)6.8地震,打破了鲜水河断裂带东南段的大震"平静期",造成了重大自然灾害.清楚认识泸定地震震源区发震构造、地震活动性和应力状态对研究强震发震机制具有重要作用.本文利用震前在泸定地震震源区布设的50台短周期流动地震台阵观测资料及区域地震台网震相走时数据,分别采用背景噪声成像、双差定位和改进的b值成像技术,获得了震前震源区浅层高分辨率S波速度结构、地震空间分布及b值横向变化图像.结果揭示,泸定地震主震初始破裂起始于鲜水河断裂磨西段、具有高速异常和高应力特征的凹凸体内;主震西侧存在一条隐伏的正断型伴生分支断裂,5.0级的最大余震即发生在该断裂上;主震凹凸体的破裂同时造成了东南方向另一个较小高速凹凸体的破裂并形成密集余震群.由此可见,震源区跨断层高速异常"铆钉"结构和震前的高应力积累在整体上控制了泸定地震的发生和强余震活动.通过浅层高分辨率结构成像识别这种特殊的"铆钉"结构,同时通过b值成像识别高应力区,可有效评估断层的发震能力,对重点区域地震危险性研判具有极其重要的意义.

南北朝·大地变迁的动力--漫步地震五千年(8)

地下应力场是地壳形变、岩体破坏、地震发生的直接力源,岩体的稳定性问题十分重要。通过国际合作已经完成了全球GPS速度场和地应力图的更新,有了动力源的板块就不再是一堆僵化构造体,它们运动的活力和内部的应力状况被第一次揭示出来。本文介绍了地应力原地测量的方法,应力张量结构的划分原则,全球和中国应力图的基本特征。对于地震的震源机制解,作者绘制了多种三维透视图,便于读者以看图识字的方式掌握震源机制解的地质含义。最后,以两个实例对比了实测应力图和震源机制解的异同,分析了当地动力学的背景。

地震前兆场物理机制实验研究的新进展

从“源“和“场”两个角度开展实验研究,以揭示震源体在不同力学状态下变形破坏过程中若干物理响应的时间过程和空间上的分布规律。结果表明:低的轴向刚度会增大断层错动距离,提高失稳以后断层所处的应力水平,缩短地震失稳的重复周期;将不同温度、围压条件下岩体的变形行为(应力-应变曲线)分成5种类型,提出应变响应比与系统失稳(地震)之间的关系可能出现多样性;采用等应变速率和等能量速率加载,以及不同刚度条件等,研究了花岗闪长岩、砂岩和大理岩等的声发射(AE)活动性,认为复杂的变形条件会导致复杂的微震活动性;比较了测量方法对Q值的影响,研究了破裂孕育过程中Q值、波速和振幅的变化;采用大样品对破裂孕育过程中电性特征进行了研究,提出破裂前兆异常具有趋势性异常和突变性异常两类基本形态,异常具有空间分布的差异性和时间分布的阶段性;对含坚固体岩样破裂条件和前兆现象进行了研究,认为坚固体会使应力集中,在一定条件下会先于围岩屈服、软化,直至破裂;给出了含坚固体岩样破裂过程中微破裂(AE)发展的空间图象及波速场变化。

2006年12月26日台湾屏东地震机制的地球动力学成因探讨

2006年12月26日发生了屏东Mw7.0级强烈地震,之后Harvard,USGS和中国台湾的BATS分别对其进行了定位.不同来源的震源机制研究结果均认为该地震属于正断层地震,但震源深度定位差别很大.多数学者都支持本次地震震源深度为40～44km之间.为进一步探讨本次地震的地球动力学成因,根据上述结果,在详细计算相关参数后进行了二维有限元数值实验分析.结果表明屏东地震发生的主要动力学背景与成因为:由于弧-陆碰撞的作用使得台湾地区地壳部分整体处于北西-南东向压应力状态,但由于柔性下地壳的存在,使得上地壳变形与岩石圈地幔变形解耦,岩石圈地幔板片在弯曲俯冲的过程中,会在其上表面处于拉张状态从而形成正断层机制的地震.

地下结构地震破坏机制试验研究

利用自行研制的三维叠层剪切模型箱,完成黏土层中典型三层三跨地铁车站模型的地震响应大型振动台试验。通过对车站模型结构和土层中的加速度时程及其傅里叶频率幅值谱的对比研究,分析地下结构动应变变化规律及结构破坏宏观现象。揭示地下结构地震破坏机制为地下结构地震响应主要受周围土层控制,土层相对较软时,地下结构易发生破坏。同时,埋深越浅,地下结构破坏越严重。地下结构的地震破坏模式是地下结构周围土体的剪切变形使结构产生层间相对位移,当位移过大时,楼板与侧墙将发生拉伸破坏。而柱子则在剪切或弯矩作用下可分别产生剪切破坏和弯曲破坏,或在同一根柱子上同时出现剪切和弯曲组合破坏。

地表探槽断裂岩岩石磁学揭示汶川地震断裂带不同滑移机制

岩石磁学能揭示岩石的磁性矿物组合,通过断裂岩不同的磁性矿物组合可揭示地震过程中磁性矿物变化、地震摩擦温度及地震滑移机制等基础地震地质问题。2008年Mw 7.9级汶川地震使两条断裂带同时发生地表破裂,包括映秀-北川和灌县-安县断裂地表破裂带,破裂带上地震断裂岩为岩石磁学提供了大量的研究对象。本研究主要以汶川地震地表破裂带上两个探槽内断裂岩为对象,包括映秀-北川地表破裂带上的八角庙探槽和灌县-安县地表破裂带上的九龙探槽,结合目前已发表的地表及WFSD-1孔的研究成果,从岩石磁学角度探讨汶川地震断裂带经历的地震滑移机制:1综合映秀-北川地震断裂带上八角庙探槽和其它位置的断裂岩岩石磁学研究,结果显示该地震断裂带附近断层泥的高磁化率源于新生的亚铁磁性矿物,如磁铁矿和磁赤铁矿等,故映秀-北川地震断裂曾经历高温快速热增压地震滑移机制;2灌县-安县地震断裂带上九龙探槽内断层泥略低的平均磁化率源于其铁的硫化物含量比断层角砾及侏罗纪砂岩多,铁的硫化物可能源于地震过程或断裂岩抬升到地表后的地表作用,如果断层泥中铁的硫化物多含量源于地震过程,则灌县-安县地震断裂带曾经历低温慢速机械润滑地震滑移机制;3两条断裂经历的不同地震滑移机制可能受控于断裂深部结构,如断层产状,映秀-北川地震断裂带的陡倾角易产生高温快速地震滑移,而灌县-安县地震断裂带的缓倾角更易产生低温慢速地震滑移。

断层间相互作用与地震触发机制的研究进展

计算地震引起的静、动应力变化量空间分布图象是国内外研究断层间相互作用与地震触发机制的两个主要方法。依据半弹性空间地震位错理论获得的静应力变化量 ,可以长期存在于邻近断层面上 ,直至下一次地震发生。因此 ,静应力变化量空间分布图象既被用来解释一次地震后余震活动在邻近断层上的分布规律 ,又被用来研究一个地区几十年至几百年地震活动过程中断层间相互作用特点和强震迁移规律。但静应力变化量随距离缩减快 ,空间分布与地震破裂扩展方向无关。动应力随距离衰减速度慢 ,量值大 ;在地震破裂扩展方向上 ,动应力变化量可以比相反方向高出一个数量级。由于动应力是伴随地震波传播而出现的 ,因此 ,动应力变化量是暂态的 ,作用于邻近断层面上时间有限。在分析国内外研究现状的基础上 ,提出我国目前在该研究领域所面临的一些问题 ,并说明了解决这些问题的主要技术途径。

地震震源机制解在华南及邻区潜源区长轴方向判定中的应用

本文利用34°N以南,105°E以东大陆东南地区中强地震和小震的震源机制解结果,分析了震源机制解与可能的中强震发震构造及潜源区方向的关系。华南及邻区地震震源机制解节面走向和主应力轴方位分布具有明显的优势方向,大部分M≥4.0地震震源机制解中一个节面走向与主要构造走向及大多数潜源区方向对应较好,多数小震的节面走向和主应力轴方位综合统计结果也能为潜源区方向的判定提供比较可靠的依据。同时通过对1996年南黄海MS6.1地震和1997年福建龙岩-永安MS5.2地震的震源机制解结果进行分析,并结合区域地质构造、地震活动以及地震的等震线长轴展布、余震分布等资料,探讨了这两个地区潜源区的划分。

地震波衰减的物理机制研究

对近年来有关地震波衰减的物理机制进行评述和初步研究认为,对于地壳介质,造成地震波衰减的主要原因是地壳内存在大量裂隙,裂纹中饱含水或部分含水,地震波传播时引起裂隙中的流体运动,从而造成地震波的衰减.对于上地幔,扩散控制的位错阻尼机制可能是造成地幔地震波衰减的一个重要原因,而上地幔软流层部分熔融的存在也是造成地震波衰减不可忽视的原因.

汶川8.0级大地震震源机制与构造运动特征

根据地震震源机制、断层参数结果,结合GPS测定的同震位移场与构造研究的最新结果,综合分析研究了2008年汶川8级大地震汶川地震发生的地震活动背景、震源应力场、断层构造运动特征及其动力学机制。地震活动性分析研究结果表明,2008年汶川8级大地震是在青藏高原与其周边地域构造运动剧烈,2001年起始的地震活动高潮期的背景下发生的。其长达300km的地震震源断层填补了青藏高原东缘1900年以来存在的8级地震活动的空区。震源机制与区域应力场特征及其动力学机制研究表明,汶川8级地震震源处于南北地震带中南段东部,青藏高原东向扩张与四川盆地的抵抗是该区构造运动的主要特征。汶川地震及其强余震是在一个稳定的、主压应力P轴以北西西-东南东方向为主的震源应力场控制下发生的。说明汶川地震震源区域主要受到四川盆地、华南块体区域应力场的控制并发震的。龙门山断裂带西侧的青藏高原相对于四川盆地发生的东向上升;而东侧的四川盆地相对于青藏高原发生的西向下降构造运动是2008年汶川8级地震发生的主要地震成因即地震发生机制。

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)非弹性应变恢复法(ASR法)三维地应力测试与“5.12”汶川地震的形成机制

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)的ASR三维地应力测试结果表明,龙门山前陆逆冲带与其下伏的龙门山前陆盆地和上覆的松潘-甘孜地块的构造及地应力状态存在有重大差异。从整体上看,在汶川地震中,龙门山前陆逆冲带表现为在强烈的区域性挤压背景下,深部物质沿壳内拆离层自SW向NE方向的"层状"流动,在地壳上部转化为沿映秀-北川断裂(YBF)的快速垂向挤出,而其西侧的松潘-甘孜地块作自SE往NW方向的重力滑覆,东侧的龙门山前陆盆地则表现为自NE往SW方向的走滑或右行旋转。晚新生代以来,扬子地块相对于青藏高原东缘的龙门山造山带并无明显的或大尺度的陆内俯冲作用发生。龙门山前陆逆冲带深部高温低粘度物质垂直向上的、快速的流动和挤出,直接导致了"5.12"汶川地震的发生,而松潘-甘孜地块E向扩展导致龙门山前陆带的强烈挤压和陆壳增厚及深部应力和地震能量的积聚则是诱导深部位移场发生突变和物质快速垂向挤出的主因,E向扩展是深部地震能量积聚和快速垂向挤出作用的必要条件,而非地震发生的直接原因。ASR地应力测试得出的主压应力方向完全平行于GPS同震速度场的位移方向,似乎表明ASR测试获得的原地应力场或许真实地反映了或最接近于地震过程中的构造应力状态。