基于逆断层动力学模型的三维山体地震动谱元法模拟

逆冲断层是常见的断层错动形式,具有释放地震能量大破坏力强的特征,同时大量震害调查和强震观测表明,山体地形对地震动的显著放大效应会进一步加重震害,然而目前还鲜有针对逆冲断层作用下山体地震动模拟的研究。文中即采用谱元法,建立含动力学逆断层震源和三维山体地形的整体物理模型,研究了动力学逆断层地震作用下的三维山体动力响应。文中以高斯型山体为例,对其近断层地震动特性进行了分析,并着重探讨了三维山体地形对逆断层地震动产生的影响。研究表明:(1)动力学逆断层模型很好的契合了近断层地震动特性,在模拟中重现了近断层地震动的方向性效应、上盘效应、集中性效应和地面永久位移等基本特征;(2)山体对近断层地震动放大效果显著,对比无山体情况,山体加速度和位移峰值分别放大了1.79和1.21倍;同时加速度峰值随着山体高程的增加而增加,与山脚处加速度峰值相比,山顶和山腰处的加速度峰值分别放大了2.05和1.28倍;(3)山体地形引发的地震波散射和衍射效应不仅放大了山体和山体毗邻地表的地震动响应,同时延长了地震动在该区域内的响应时间。

逆断层地震作用下三维沉积盆地地震动谱元法模拟

近断层地震动对近场区域会造成严重的地震灾害,尤其区域内存在沉积地形时会进一步加重灾害。目前,针对释放能量更大、破坏力更强的逆冲断层地震作用下沉积盆地的地震动响应研究还未见报道。本文即采用谱元法,研究了动力学逆断层地震作用下的三维沉积盆地的动力响应。文中以椭球形沉积盆地为例,对其逆断层地震动响应特性进行了分析,并探讨了改变内外介质波速比和沉积厚度时沉积盆地内部观测点地震动时程和峰值变化规律。研究表明:①沉积内外介质波速比对沉积盆地的地震动影响显著,当沉积内部介质波速比降低时,盆地内部地表的峰值响应增大,地震动持续时间明显延长,尤其是位于盆地中心加速度峰值放大2.08倍,持时延长1.97倍;②沉积盆地厚度同样对其地震动响应产生影响,当沉积厚度增加时盆地中心位置地震动响应减小,加速度峰值缩小约0.64倍,而盆地边缘区域的地震动响应明显增大,峰值放大约1.35倍。

集集地震的综合研究

本文收集、整理了台湾集集大地震前后福建、台湾地区数字地震观测、地震地质、大地形变测量以及板块运动的大量资料。对这些资料进行了系统的分析和研究 ,内容涉及集集大地震的序列特征、震源参数、震源机制、破裂过程、地壳形变、断层动力学、板块运动、地震成因以及前兆现象等。可供深入研究集集地震参考。

T破裂在断层运动学和区域构造成矿中的应用

断层运动学及区域地球动力学背景是野外构造地质调查的重要内容,同时也是区域构造变形与成矿研究的关键。由于地质历史时期多期次构造变形叠加改造,断层运动学性质需要结合多重地质手段相互印证。走滑断层在相对运动过程中形成各种类型次级破裂,其中T破裂倾向代表对盘运动方向,在判别构造运动方向方面最可靠。此外,T破裂与区域主压应力方向平行可以有效指示区域主应力方向,因此可以作为判别区域断层运动性质的重要证据之一。本次研究在大量的野外构造地质调查基础上,结合其他断层运动学标志,初步总结野外利用T破裂判别贵州古生代-中生代地层中发育的断层并有效揭示这些断层运动性质。结合T破裂与主剪切破裂力学性质和几何学特征总结了T破裂在区域构造控矿分析中的应用。

雨水触发地震及其对喀斯特地质的依赖

最近报道的因3次独立的暴雨引发的雨水触发地震都发生在喀斯特地质区域。本人在该文中讨论了在强降雨直接侵入喀斯特地区以后喀斯特水文地质是怎样通过水流通道控制雨水触发地震的。这种通道导致水头大量增加,更重要的是,它极大地增加了作用于地下孔弹性介质的垂直应力。快速加载于孔弹性介质的载荷,通过以一种观测到的向水库注水类似的方式,增加深部孔隙压力,从而诱发地震。采用简单的一维孔弹性介质模型可以看到,深部流体压力的激增是边界处压力阶跃的实质性的一部分,接下来是与典型的线性扩散问题相关的随时间变化的孔隙压力的增加。这些结果含有对触发地震所必需的流体压力变化的暗示,并导致以下尚待检验的假设:明显的雨水触发地震将只发生在喀斯特地区。

2010年海地地震的复杂破裂机制与地形控制的滑坡样式对称性

2010年1月12日的MW7.0海地地震发生在北美板块与加勒比板块交界的复杂形变区域。综合大地测量、地质和地震数据断定,地表变形是由莱奥甘逆冲盲断层破裂驱动的,而部分破裂为发生在恩里基约—普兰廷加登断层(EPGF)上的深侧向滑移。这次地震触发了至少4 490处滑坡,主要为浅层的扰动碎屑流、泥石—土质崩塌与滑落,以及一些侧向滑移,分布面积约为2 150km2。这些滑坡的区域分布特征与大部分类似的以前地震触发滑坡事件报告不同。大部分同震滑坡并没有发生在主破裂的上盘,而是聚集在莱奥甘盲破裂与恩里基约—普兰廷加登断层盲破裂的交汇处,这里的地形起伏和斜坡陡度均高于平均值。此外,遭受到高同震上升的低地形起伏区域倾向于比以往研究中认为的上盘更容易发生滑坡。我们认为复杂的破裂动力学与地形的综合影响主要控制了这种以前研究中很少记录的地震滑坡样式。对比近期其他地区相似震级的逆断型地震事件我们得出结论,2010年海地地震的较低静态应力降、平均断层位移和盲破裂导致了比以往研究表现出更少、更小和更对称的滑坡分布。我们的结果提醒不要过分依靠全面的边坡稳定性地震动响应模型。

波形矩张量反演的时间一频率两步法

给出一种波形矩张量反演方法,与标准方法相比,它更稳健,能产出更稳定和更准确的结果。反演分两步进行,在时间域和频率域组合反演。第一,在频率域使用复频谱进行震源时间函数反演。第二,使用在第一步中计算出的震源时间函数进行时间域的矩张量反演。用这种方法,我们能考虑符合实际的、复杂的震源时间函数并仍能保持最终的矩张量反演是线性的。使用数值模拟,我们比较了本方法与标准波形反演的效能和准确度。我们研究了所提取出的矩张量双力偶分量和非双力偶分量对数据中噪声、震源位置和速度模型的不准确性以及震源机制类型的敏感性。最后,用复杂的三维不均匀地质环境——在芬兰皮海萨尔米矿山中的生产爆破和岩爆——中观测到的实际数据对所提出的矩张量反演方法进行测试。

岩石“亚失稳”破裂的实验结果无法用来预测大地震

利用岩石样品在失稳破裂前有“亚失稳”现象的实验结果,是不能预测大地震的。作此论断的主要理由是:①大地震与小地震的基本区别是,大地震在初始破裂发生后有一个长时间(几十秒,最长可达几百秒)的断层动态破裂过程,目前还不能预测断层的动态破裂何时会停止,因而不能预测地震的大小。②岩样的“亚失稳”实验结果即使可推广到野外地震发生的研究,充其量只能预测地震初始破裂的发生,但无法断定发生初始破裂后,地震是否会发展为一个断层面很大的大地震。③通过反演观测的地震波虽然可以得到地震动态破裂过程的认识,但由于断层破裂动力学目前还不能提供符合实际断层动态破裂过程的理论模型,没有理论模型就不能做预测。