引潮力与潮汐应力对强震触发的研究

本文讨论了在构造应力水平达到岩石破裂临界值时引潮力、潮汐附加应力的动态变化与地震序列之间的关系，选用了中国大陆1970年以来7级以上地震序列资料，分析了引潮力水平分量动态变化与强震发震时间之间的关系，结果显示在一定时空范围内前震、主震及余震序列发震时刻的引潮力存在优势方向，多数地震发震时刻与选取时段引潮力水平分量的方位角相位比平均值仅为35％；对于构造复杂地区，结果显示引潮力水平分量的方位角不仅存在一个优势方向，还明显存在其他优势方向，可能与发震构造有关．根据1966～1976年中国九大地震震源机制解计算潮汐正应力和滑动方向的剪应力及其变化率，结果显示多数地震发震时刻潮汐剪应力接近最大值．

云南地震的潮汐应力触发机制及相关天体位置图像

通过计算云南163个地震震源处沿地震主应力方向的潮汐应力分量,分析了地震的潮汐应力触发力学机制.结果表明,所研究的地震中有62%受到了潮汐应力的触发作用.在此基础上,对受到潮汐应力触发的地震发震时的天体位置特征进行了研究,得到了具有潮汐应力触发物理基础的地震时的月日黄经差、月日赤纬和月日天顶距的分布图像.图像显示,云南地区的地震在新月期间和上下弦附近较易受到潮汐应力的触发;受到潮汐应力触发作用的地震发震时刻的月日赤纬有明显的密集分布条带特征,地震频次在月、日天顶距分别为30°～140°和20°～140°范围内为平均优势分布区间.

潮汐应力对发震断层作用的统计分析

计算了中国及邻区1069个地震震源处沿主压应力P轴和主张力T轴方向的潮汐应力分量,并分析了这些量对发震断层的作用方式,按纬度区域统计了与潮汐应力促滑作用有关的发震断层类型以及它们与潮汐应力作用方式的关系,得到了如下结论:与潮汐应力促滑作用有关的发震断层数的比例随区域纬度增加有减小趋势。其中,走滑型断层的比例在低纬区较大,而倾滑斜滑型断层的比例在中高纬度区较大;对发震断层有促滑作用的潮汐应力作用方式分增压型和减压型。对整个统计区域而言,与增压型潮汐应力促滑作用有关的发震断层数比例大于与减压型潮汐应力促滑作用有关的发震断层;对不同的纬度区域,不同的潮汐应力作用方式与之促滑的断层类型也有不同的分布特征。

地震主应力方向的附加潮汐应力计算及其对发震断层的作用方式研究

通过对地震震源处沿主压应力P轴和主张应力T轴方向的附加潮汐应力分量的计算 ,在岩石力学莫尔—库仑准则的基础上分析了附加潮汐应力对发震断层的作用方式。分析和计算表明 ,对发震断层有促滑作用的附加潮汐应力作用方式分增压型和减压型 ,增压型潮汐应力增大断层面上的正压力和剪应力 ,促使断层达到破裂滑动条件 ,减压型潮汐应力在一定条件下能降低断层面上的破裂滑动强度 ,同样能促使断层的运动。计算实例显示 ,大部分发震断层受到了附加潮汐应力的增压型或减压型促滑作用。

潮汐应力-应变对某些地震序列的调制触发

对1960年以来中国大陆浅源地震序列与潮汐应变的相关分析表明,某些地区某些地震序列,包括前震序列、前震-主震序列、前震-主震-余震序列和主震-余震序列明显受到潮汐应力-应变的调制触发。如龙陵地震的前震-主震序列,邢台地震的前震-主震-余震序列、唐山地震的主震-余震序列等。这些地震序列受到潮汐力调制触发的特征明显,对地震预测有意义,并作了具体的叙述。同时对地震序列受调制触发的机理作了初步的探讨,指出不同类型地震序列的调制触发特征与孕育系统地质构造,地震震源岩石性质和区域构造应力场方向以及地震破裂机制有关,对地震机理和预测的研究有一定意义。

潮汐应力与大震关系研究

选用1976—2009年全球震源深度小于70km,MW≥7.0的地震为研究对象,利用震源机制解资料,对每个地震的发震断层面进行了判断,得到233个地震的发震断层面解。据此,本文讨论了发震时断层面上的地球固体潮汐剪应力方向与滑动方向的关系以及潮汐正应力在发震时所处的相位,发震时断层面的库仑应力值。结果表明,当潮汐剪应力方向与滑动方向一致时触发作用最为明显,逆断层地震与潮汐的关系最为密切;而当潮汐剪应力方向与滑动方向相反时,地震较少发生。

潮汐应力对滑坡的触发机理研究

已有的滑坡统计数据和研究成果显示,滑坡发生的时间具有明显的周期分布规律特征,除了与降雨季节相关的因素外,受日月引力潮的影响也较明显。本文对一定数量的滑坡发生的历史数据进行统计分析,得到滑坡的发生时间在1d内呈明显的分布特征。然后从固体潮理论出发,推导简化弹性地球模型地表的潮汐应力表达式,阐述了固体潮汐作为滑坡日周期因子对滑坡的影响。并通过岩体破坏判据剖析潮汐应力触发滑坡的机理。最后以南京某典型平面滑动的岩质边坡作为算例,在安全系数表达式中将潮汐应力的作用考虑进去,得到坡体的稳定性系数随时间的变动特征,以定量的方式加强对滑坡发生时间分布的日周期性及固体潮汐的触发机理的阐述。

基于断层面的天山地区潮汐应力触发地震研究

选取2003～2014年天山地震带299个MS≥3.5地震的震源机制解资料,利用震中位置及其附近的断层信息来确定真实断层面。在此基础上分区域计算了整个天山地震带、天山中东段、南天山西段发震时刻断层面上潮汐正应力、潮汐剪应力、潮汐库仑破裂应力对天山地区地震活动的触发作用。在计算断层面上潮汐库仑破裂应力时,分破裂类型针对不同情况设定有效摩擦系数,讨论其对地震的触发作用。结果表明：天山地震带地震较多地发生于断层面上潮汐正应力的最小值附近以及潮汐剪应力的最大值附近。从潮汐库仑破裂应力结果来看,整个天山地区地震活动受潮汐阻滑作用较为显著;分区结果显示,天山中东段地区斜滑型地震、南天西段正断型地震受潮汐触发作用较为显著,其他各类型地震受潮汐阻滑作用较为显著或潮汐作用不明显。

潮汐应力对滑坡的触发机制及与时间相关性探讨

已有的滑坡统计数据和研究成果显示,滑坡发生的时间具有明显的周期分布规律特征,除了与降雨季节相关的因素外,受日月引力潮的影响也较明显。从固体潮理论出发,推导简化弹性地球模型地表的潮汐应力表达式,阐述固体潮汐作为滑坡日周期因子对滑坡的影响。在安全系数表达式中考虑潮汐应力的作用,并从表达式中阐述潮汐应力触滑的机制,剖析潮汐应力触发滑坡机制。以1985年的湖北省秭归县新滩特大型滑坡作为算例,采用折线滑动为破坏模式,论述潮汐应力与时间的相关性,以及边坡稳定性安全系数与时间的相关关系。计算结果表明,潮汐应力与边坡安全系数随时间均呈明显日周期及半日周期变动,该边坡稳定性系数的极差与不考虑潮汐应力下的稳定性系数的比值达到3.4%;滑坡发生的时间与潮汐应力处于峰值的时间较为吻合,说明潮汐应力很可能是除降雨等主因之外的触发临界状态滑坡发生的另一因素。

汶川M_(S) 8.0地震前小震潮汐应力触发特征研究

1研究背景地震是地球内部运动的一种力学过程,其动力来源于地球内部。但当震源区处于临界状态时,外界因素如固体潮等的影响在一定条件下可能会引起系统的突变而发生地震(Cochran et al,2004;Tanaka et al,2004;Cadicheanu et al,2007;Tanaka,2010)。针对潮汐触发地震的问题,国内外学者做了大量研究工作,主要集中在以下3个方面:一是对部分地区地震活动和月相的相关关系研究,结果显示,地震在某些月相附近发生的几率相对较高;二是基于潮汐应力分量的地震调制研究,通常是将潮汐应力分解为南北、东西、垂直3个方向,其中水平分量与地震的关系往往被作为研究的重点;三是利用一定的统计方法分析潮汐相位角,通过严格定量的大样本检验,其中Schuster检验应用较多,通过p值变化来反映潮汐与地震的关系。

新疆2014年于田M_S7.3及2015年皮山M_S6.5地震及其余震序列与潮汐应力的触发关系研究

选取新疆西昆仑地区的2014年于田M_S7.3和2015年皮山M_S6.5地震及其余震序列为研究对象,对地震目录的完备性进行了分析,并计算了主震发震时刻,主震震源断层面上的潮汐剪应力、正应力,得到主震震源断层面上的潮汐库仑破裂应力;再使用Schuster统计检验方法,分析了2个余震序列的潮汐相位角分布,研究新疆西昆仑地区中强地震及其余震活动与潮汐应力之间的触发关系。结果表明:主震发生时,皮山震源断层面上的潮汐库仑破裂应力为正值,而于田震源断层面上的潮汐库仑破裂应力为负值,说明潮汐应力对皮山主震有明显的触发作用,对于田主震的触发作用不明显。同时,计算结果表明2个余震序列与潮汐应力的统计相关参数P值几乎都小于5%,说明潮汐应力对皮山和于田余震序列均有触发作用。最后ETAS模型计算结果也表明了余震序列对地震震级的弱依赖性,可能与外界触发因素(潮汐)有关。

青藏高原东部及邻区地震断层面上的潮汐应力触发效应

根据已发布震源机制解目录(哈佛大学CMT),将青藏高原东部及邻区划分为5个构造应力场分区,并对各分区的地震逐个计算其发震断层面上的固体潮汐正应力、剪应力、库仑破裂应力及相位角,分析潮汐应力分量对不同类型发震断层的作用效果及其随深度变化特征.基于库仑破裂应力判断准则,研究潮汐应力对各种类型地震的触发作用;基于Schuster检验方法,统计分析潮汐应力对各个震级档、不同构造类型地震的影响.综合运用上述两种分析方法,探讨潮汐应力对不同震级地震以及处于不同构造块体、发震断层、震源深度地震的触发机制.结果表明,潮汐应力对印度块体和拉萨块体的正断和逆断型地震,滇缅泰块体、印支块体和松潘一甘孜块体的走滑和斜滑型地震,川滇菱形块体的斜滑型地震均存在不同程度的触发效应,且触发效应的强弱依赖于震源深度、震级大小、发震断层类型及其所处区域构造应力场.

中国及邻区地震的天文潮汐触发特征研究——附加潮汐应力对发震断层的作用模式及其应用

本文在潮汐应力、构造应力、地震断层和岩石破裂滑动理论的基础上 ,建立了潮汐应力对地震断层作用的力学模式 ,该模式将潮汐应力与地震应力作用相结合 ,描述了沿地震主压应力和地震主张应力方向的附加潮汐应力对发震断层的力学作用方式 ,从而切入潮汐应力触发地震的物理机制 ,认为潮汐对地震的触发作用在实质上归结为潮汐应力对地震断层的促滑作用 ,这种促滑作用分增压型和减压型。在此模式基础上 ,对中国大陆及邻区的不同类型地震的潮汐触发性进行了研究 ,内容包括 :计算了中国及邻区一千多个地震震源处沿主压应力P轴和主张应力T轴方向的附加潮汐应力分量 ,分析了这些量对发震断层的作用方式 ,按纬度区域统计了受到潮汐应力促滑作用的发震断层类型以及它们与潮汐应力作用方式的关系 ,得到了如下结论 :受到潮汐应力促滑作用的发震断层的比例随区域纬度增加有减小趋势 ,其中 ,走滑型断层的比例在低纬区较大 ,而倾滑斜型断层的比例在中高纬度区较大 ;对整个统计区域而言 ,受增压型潮汐应力促滑作用的发震断层数比例大于受减压型潮汐应力促滑作用的发震断层 ;对不同的纬度区域 ,不同的潮汐应力作用方式与之促滑的发震断层类型也有不同的分布特征。最后 ,本文将中国及邻区受到潮汐触发作用的地震按构造应力?

云南大姚、姚安及附近地区地震活动与潮汐应力的触发关系

以云南大姚、姚安及其附近地区8个M>5.0地震序列为研究对象,计算了主震震源断层上的潮汐应力,并通过Schuster潮汐相位角统计检验,分析了该地区地震活动与潮汐应力的触发相关性,进一步确认两者的潮汐应力触发关系。结果显示,7个地震序列的P值小于5%,6个地震序列的潮汐库仑破裂应力为正值。考虑到震源参数的不确定性,8个M>5.0地震序列中,至少5个地震序列与潮汐应力存在一定的触发相关性,说明潮汐应力对该地区地震活动具有一定的潮汐触发作用。

基于潮汐附加构造应力的2013年灯塔M_(S)5.1地震射出长波辐射变化分析

针对2013年1月23日辽宁灯塔M_(S)5.1地震,利用引潮力附加构造应力(Additional Tectonic Stress Caused By Tidal Force,ATSCTF)计算模型,计算得到震中位置(41.5°N,123.2°E)在地震前5周以及震后3周(2012年12月16日—2013年2月15日)的ATSCTF变化。地震发生时,ATSCTF垂直方向分量处于高相位点附近,显示引潮力对本次正断层走滑型地震具有诱发作用。以ATSCTF变化周期的各低相位点时间(2012年12月19日、2013年1月4日、2013年1月18日、2013年2月2日)数据分别为背景,各周期期后数据分别与背景逐日相减,计算研究区(36°N~46°N,118°E~128°E)范围内,National Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA)卫星射出长波辐射数据(Outgoing Long Wave Radiation,OLR)在各ATSCTF周期时段分布及其变化。结果显示,无震的ATSCTF变化的A、B、D周期,震中附近OLR无变化;发震的ATSCTF变化的C周期,在空间上,该地区震前OLR仅震中及其南侧区域发生了显著连续升高变化过程,在时间上经历了初始微异常→异常加强→高峰→衰减→发震→平静的演化过程,与岩石应力加载—破裂经历:初始微动破裂→扩张破裂→应力闭锁→地震爆发→平静的力学演化过程中各阶段红外辐射特征一致;显示引潮力对处于临界状态的活动断层具有诱发作用,而OLR是地震构造应力应变过程辐射表征。

基于不同构造分区中国地震的潮汐应力触发效应及相关天文特征

将中国大陆划分为不同构造应力分区,针对各构造分区的地震逐个计算其发震时震源处沿主压和主张应力轴方向的潮汐应力分量,分析了潮汐应力对发震断层的触发效应.在此基础上,计算了那些具有潮汐应力触发效应的地震发震时的月日位置,得到了各构造分区与潮汐应力触发相关的月日位置分布图象.结果显示,地震的潮汐应力触发效应及相关的天文特征依赖于地震断层所在的区域构造应力性质和地理位置.

固体潮汐应力与矿震触发之间的相关性及其作用机理分析

矿震的发生与地球固体潮汐活动存在一定相关性,为进一步探明固体潮汐应力对矿震的触发作用,本文以国内典型冲击灾害频发的华亭煤田矿区为研究背景,采用Schuster检验方法对发生在顶板中的矿震进行了固体潮日潮变化的统计分析。结果显示:1)固体潮汐应力对矿震的发生存在显著触发作用,矿震发生的频次与潮汐应力垂直、东西、南北和水平剪应力分量的相位角之间都有显著的相关性,Schuster检验P值均小于触发阈值0.05;2)潮汐应力对不同级别矿震触发作用存在差异,随着震级的增大,矿震的发生由重力控制转为构造应力控制;3)对不同类型矿震的触发力学作用不同,对于重力控制的中小型矿震,潮汐应力垂直分量最大(受压)、水平分量最小(受拉)时矿震较易发生,而构造应力控制的大级别矿震则与之相反;4)矿震活动也会造成相关区域地层中的钻孔应变时序形态产生畸变。

潮汐应力与云南及邻区的地震

提出了潮汐应力对发震断层作用的力学模式 ,描述了附加潮汐应力对发震断层的促滑作用方式 ,并将该模式应用于云南及邻区的地震 ,计算了 173个地震震源处沿主压应力P轴和主张应力T轴方向的附加潮汐应力分量 ,分析了这些量对发震断层的作用方式以及受潮汐应力促滑作用的发震断层类型 ,结果表明 ,所研究的云南及邻区发生的 173个地震中 ,6 4%的地震发震断层受到了潮汐应力的促滑作用 ,其中 ,受减压型促滑作用的发震断层数比例略大于受增压型促滑作用的发震断层数比例 ;在受到潮汐应力促滑作用的 111个发震断层中 ,走滑型发震断层占 6 7% ,倾滑斜滑型发震断层占 33% ,说明云南及邻区的走滑型地震较易受到潮汐应力的触发作用 .

潮汐应力对滑坡的触发机理及与时间相关性的研究

滑坡发生的时间具有明显的周期分布规律特征,日月引力潮是其中重要的影响因素。从固体潮汐理论出发,推导作用于坡体的潮汐应力表达式,阐述了潮汐应力对边坡稳定性的影响。通过考虑潮汐应力作用的改进安全系数法,剖析了潮汐应力触发滑坡的机理。以某典型土坡为例,论述潮汐应力的周期性变化,计算边坡安全系数与并分析其与时间的相关性,结果表明,潮汐应力与边坡安全系数均呈明显日周期及半日周期变动,且安全系数的波动反映该边坡接近临界状态。

不同类型地震断层上的固体潮汐库仑破裂应力特征

计算和研究了不同类型地震断层上的潮汐库仑破裂应力及其随纬度变化特征;通过对全球20395个地震断层发震时潮汐库仑破裂应力的计算,研究了受到潮汐库仑破裂应力促滑作用的不同类型地震断层的纬度分布特征.结果表明,断层上潮汐库仑破裂应力的性质和特征与断层的类型、走向和位置密切相关,同一时间段内不同类型地震断层土的潮汐库仑破裂应力变化特征不同,同一断层在不同纬度处的潮汐库仑破裂应力的大小和符号都存在较大的差别.潮汐库仑破裂应力对断层的促滑作用,对正断层在低纬和中纬地区较突出、对逆断层在中高纬地区较明显、对走滑断层随纬度增加而减小.