基于弹性位错理论的2004年Mw6.0 Parkfield地震断层应力降分布

地震的发生伴随着区域应力状态调整,地震学上通常采用应力降表征震源区的应力释放水平。作为重要震源参数之一,应力降被广泛用于地震类型判断、震后应力状态分析及破裂扩展预测。目前,地震学家们常常根据拐角频率给出一个平均应力降结果,但是,一方面,发震区域和断层面岩石强度及应力状态存在不均匀性,单一的平均值难以呈现出空间变化,很难反映整个断层面上的应力调整情况;另一方面,由于观测台网限制、各个台站场地、射线路径等震源谱数据及相关计算参数获取方式和精确度不同而往往导致不同研究结果存在较大差异。为此,从力学角度出发,利用Okada静力学方法计算断层错动所引起的断层面上的剪应力变化,即基于位错滑动模型得到断层面上的地震应力降分布。数值计算结果表明,地震的发生虽然释放了断层面上的集中应力,但由于断层面上存在障碍体或者滑动量不均匀分布,断层面上位错量大的局部区域应力释放反而会使得其邻近区域应力集中,呈现出地震应力降非均匀分布现象,增大了断层面局部段落再次破裂的风险。应力降的非均匀性分布和断层几何形状的变化一定程度上也决定了断层的非均匀滑移行为。以2004年Mw6.0 Parkfield地震为例,计算其断层面上应力降分布:主震最大错动区域地震应力降约9.2 MPa,但是在发震断层上部分段落的应力反而增加,可达-3.5 MPa。相较于单一的平均地震应力降,基于位错模型获取应力降分布可更好地反映出震源破裂过程及对余震发展的分析预测。

2022年青海门源地震引起的兰新高铁硫磺沟大桥地表同震位移研究

基于Okada弹性半空间位错理论,运用由不同数据或方法反演得到的4种断层滑动模型,对2022年青海省门源县发生的Mw为6.6级地震在兰新高铁沿线及硫磺沟大桥处引起的地表同震位移进行研究。结果表明:地震发震断层南侧(上盘)整体向东移动,北侧(下盘)整体向西移动,呈现明显的走滑机制;针对整个受灾区域的同震位移,运用中国地震台网模型计算得到的地表最大位错约3.0 m,最接近现场调查结果3.1 m,而针对兰新高铁硫磺沟大桥处的地表同震位移,运用美国地质调查局和中国科学院青藏高原研究所模型都未计算出在该处有明显的位错;运用中国地震台网模型和长安大学模型计算时,硫磺沟大桥均位于发震断层上下盘交界处,但地表最大位错及位置有较大区别,运用前一个模型得到的最大位错约为2.54 m,位于该桥南侧大梁隧道中,而运用后一个模型得到的最大位错约为1.49 m,发生在该桥南侧桥墩处,与震后桥面的最大变形位置一致。