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zhuangdy 2015-04-13 19:10

地震孕育过程中应力场及微震演化规律的数值模拟研究

汶川地震使地震机理和地震预报的问题再次成为热点。本站转载唐春安教授在香港裘搓访问学人项目资助下访问香港理工大学时,与丁晓利博士等共同完成的一篇有关地震孕育过程应力场及微震演化数值模拟的研究报告,算是对地震机理和预报方法讨论热潮的一个响应。
   摘  要 地震预报一直是一个未能很好解决的科学难题。过去许多年,许多从事地震预报的研究工作者都热衷于寻找地震前可能出现的各种前兆,造成文献中报道的地震前兆有千百种之多。然而,近年频频发生未经预报的灾难性地震的事实却说明,仅从寻找前兆现象出发来研究地震预报的可能性已值得怀疑。在最近Nature的一次网上辩论中,有科学家提出,或许地震的真正特征就是它释放出曾在大范围内积累的高应力或高应变(能量)。如果这种应力或应变的积累过程可以被准确的监测,那么,基于应力或应变前兆对地震发生的时间、地点和震级进行预报就是可能的。全球定位系统(GPS)及遥感干涉雷达(InSAR)技术已成为目前大地变形监测非常有用的工具。然而,除非我们能对这些监测结果作出合理的解释(分析和模拟),否则这些技术在地震预报中的作用也是值得怀疑的。本文运用一个断层带模型,对孕震过程中的应力积累(Stressbuildup)、应力阴影(Stress shadow)和应力迁移(Stresstransference)现象(简称SSS)进行了形象的数值模拟。模拟过程清楚地再现了应力变化和地震演化的过程。模拟结果表明,SSS是较之微震活动性更能反映地震孕育过程的参数。这一研究使我们看到了运用GPS和InSAR技术进行地震预报的潜在可能性。
图一、断层模型及加载边界条件(断层由字母a,b,…j表示)
图二、模拟得到的微震活动空间序列

       每一个圆圈代表一个微震事件,圆圈的大小代表相对释放的能量大小或相对震级。背景中的绿色圆圈给出了当前步以前所有的微震事件;红色圆圈给出的是当前步的微震事件
图三、模拟得到的应力场演化图像(与图1加载步相对应)。

       图中颜色的亮度代表应力值的相对大小。此图很好地再现了应力积累、应力阴影和应力迁移等概念(SSS)。图中的红色圆圈或椭圆是应力积累区,绿色圆圈或椭圆是地震诱发的应力阴影区。论文原文:On stress-forecasting strategy of earthquakes from stress buildup, stress shadow and stress transfer (SSS) based on numerical approach


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