李玉江, 陳連旺, 劉少峰, 楊樹新, 荊 燕

1)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083; 2)中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085

蘆山地震的發(fā)生對(duì)周圍斷層影響的數(shù)值模擬

李玉江1, 2), 陳連旺2), 劉少峰1), 楊樹新2), 荊 燕2)

1)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083; 2)中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085

蘆山地震發(fā)生后, 地震的發(fā)生造成周圍斷層應(yīng)力變化值得關(guān)注。本文基于川滇地區(qū)的三維非線性有限元模型, 利用蘆山地震同震靜態(tài)滑移量結(jié)果, 分析地震的發(fā)生對(duì)川滇地區(qū)主要斷裂的同震加卸載效應(yīng)。初步結(jié)果表明, 蘆山地震的發(fā)生造成龍門山斷裂中南段、岷江斷裂、馬爾康斷裂、鮮水河斷裂北西段、大涼山斷裂南段、小江斷裂南段不同程度的應(yīng)力增加。其中龍門山斷裂中南段增加最為顯著, 最大庫(kù)侖應(yīng)力增加量達(dá)0.035 MPa; 岷江斷裂次之, 最大達(dá)0.0075 MPa; 馬爾康斷裂增加量達(dá)0.0031 MPa; 鮮水河斷裂北西段達(dá)0.0008 MPa。而從斷裂帶同震應(yīng)變積累與釋放方面分析的結(jié)果同樣表明上述四條斷裂地震危險(xiǎn)性增強(qiáng)。該結(jié)果可以為川滇地區(qū)地震危險(xiǎn)性分析提供一定的參考依據(jù)。

蘆山地震; 川滇地區(qū); 庫(kù)侖破裂應(yīng)力; 數(shù)值模擬

2013年 4月 20日四川蘆山縣(102°57′E, 30°19′N)發(fā)生MS7.0級(jí)地震, 該地震是繼汶川MS8.0級(jí)地震后, 四川地區(qū)再次發(fā)生的嚴(yán)重破壞性地震,地震造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡(劉杰等, 2013)。地震學(xué)反演的震源機(jī)制解及破裂過(guò)程等震源參數(shù)表明, 蘆山地震是發(fā)生在龍門山斷裂帶南段的一次逆沖型地震, 且最大同震滑移量為 1.59 m(張勇等, 2013; 王衛(wèi)民等, 2013)。曾祥方等(2013)通過(guò)P波初動(dòng)反演和波形反演方法, 結(jié)合短期余震震源機(jī)制, 進(jìn)一步確定蘆山地震的發(fā)震斷層為高角度逆沖斷層。另外, 野外地質(zhì)科學(xué)考察表明, 蘆山地震在震中區(qū)沒(méi)有形成具有構(gòu)造地質(zhì)意義的地震地表破裂帶, 該地震是一次典型盲逆斷層型地震(徐錫偉等, 2013)。

地震是地殼應(yīng)力積累到一定程度, 巖層突然破裂、錯(cuò)動(dòng)的一種現(xiàn)象。一次地震的發(fā)生會(huì)引起周圍區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的調(diào)整, 這種應(yīng)力調(diào)整進(jìn)一步影響斷裂的破裂失穩(wěn)條件。當(dāng)應(yīng)力變化為正時(shí), 加速周圍斷層的應(yīng)力積累, 造成下次地震提前發(fā)生, 即地震觸發(fā)效應(yīng); 反之, 應(yīng)力積累過(guò)程被延滯, 即地震卸載效應(yīng)(Harris, 1998)。地震應(yīng)力觸發(fā)研究主要是以庫(kù)侖應(yīng)力變化為基礎(chǔ), Stein等(1992)研究了土耳其北安納托利亞斷裂帶上 1939—1992年間發(fā)的 10個(gè)M≥6.7級(jí)地震的庫(kù)侖破裂應(yīng)力演化過(guò)程, 發(fā)現(xiàn) 90%的地震是被先前地震所觸發(fā)。King等(1994)通過(guò)研究1992年Landers地震對(duì)后續(xù)Big Bear地震的庫(kù)侖應(yīng)力變化, 認(rèn)為L(zhǎng)anders地震加速了Big Bear地震的發(fā)生。沈正康等(2003)利用粘彈性模型, 對(duì)東昆侖斷裂帶5個(gè)M≥7大地震之間的應(yīng)力轉(zhuǎn)移和斷層相互作用進(jìn)行研究, 發(fā)現(xiàn)前四個(gè)地震均造成 2001年可可西里地震斷層面上庫(kù)侖破裂應(yīng)力的增加。萬(wàn)永革等(2007)通過(guò)對(duì)青藏高原東部20個(gè) M≥7大地震應(yīng)力演化與地震觸發(fā)作用進(jìn)行研究, 發(fā)現(xiàn) 85%地震是由于庫(kù)侖破裂應(yīng)力的增加而被觸發(fā)。陳連旺等(2008)利用三維有限元模型, 研究川滇地區(qū) 1981—2000 年M≥6.5地震序列的應(yīng)力加卸載效應(yīng), 發(fā)現(xiàn)后續(xù)地震全部位于已發(fā)地震所引起的庫(kù)侖破裂應(yīng)力增加區(qū)。汶川地震發(fā)生后, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于不同地震破裂模型, 開展汶川地震發(fā)生對(duì)周圍斷層的影響研究。Parsons等(2008)利用USGS給出的汶川地震破裂模型計(jì)算汶川地震對(duì)周圍斷層的應(yīng)力觸發(fā), 發(fā)現(xiàn)雅安斷裂的庫(kù)侖破裂應(yīng)力增加可達(dá) 0.1 MPa。Toda 等(2008)利用 Okada程序(Okada, 1992), 分析結(jié)果認(rèn)為鮮水河斷裂南端、東昆侖斷裂以及岷江斷裂地震危險(xiǎn)性增加。Wan等(2010)利用GPS、InSAR資料反演的汶川地震破裂模型, 計(jì)算了周圍斷層的庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化, 結(jié)果表明龍門山斷裂帶兩端、鮮水河南端、東昆侖東南段、岷江南段以及西秦嶺等斷裂帶應(yīng)力增加。而地形變資料分析的結(jié)果同樣表明汶川地震對(duì)龍門山斷裂帶東北段有一定程度的促進(jìn)作用(張希等, 2010)。李玉江等(2013)應(yīng)用有限單元法, 考慮黏彈性松弛效應(yīng)的影響, 研究汶川地震的發(fā)生對(duì)周圍斷層的影響。結(jié)果表明, 鮮水河斷裂北西段、東昆侖、龍日壩、岷江以及虎牙斷裂庫(kù)侖應(yīng)力水平增加顯著, 且汶川地震對(duì)于玉樹地震的發(fā)生有微弱的加載效應(yīng)。目前, 關(guān)于蘆山地震的發(fā)生對(duì)周圍斷層的影響, 研究成果相對(duì)較少。單斌等(2013)利用彈性位錯(cuò)理論和分層巖石圈模型, 研究汶川地震和蘆山地震對(duì)周邊主要斷層的影響, 結(jié)果認(rèn)為鮮水河斷裂康定—道孚段及龍門山斷裂帶次級(jí)斷裂北川—映秀、彭縣—灌縣及雅安斷裂庫(kù)侖應(yīng)力增加。

綜合考慮活動(dòng)構(gòu)造、地球物理場(chǎng)及地震活動(dòng)性等多學(xué)科研究成果, 建立川滇地區(qū)三維非線性有限元模型。利用王衛(wèi)民等(2013)基于遠(yuǎn)場(chǎng)體波資料和有限斷層方法反演給出的蘆山地震同震靜態(tài)滑動(dòng)量結(jié)果, 本文數(shù)值模擬蘆山地震的發(fā)震過(guò)程, 研究蘆山地震的發(fā)生對(duì)川滇地區(qū)主要活動(dòng)斷裂的影響, 為川滇地區(qū)地震危險(xiǎn)性分析提供可能的依據(jù)。

1 川滇地區(qū)三維有限元模型的建立

根據(jù)川滇地區(qū)全新世活動(dòng)斷裂、地殼上地幔三維波速結(jié)構(gòu)等資料, 充分考慮對(duì)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地震活動(dòng)起決定作用的活動(dòng)斷裂和活動(dòng)斷塊, 建立川滇地區(qū)三維地質(zhì)構(gòu)造模型。

1.1 介質(zhì)分區(qū)及物性參數(shù)

川滇地區(qū)的活動(dòng)斷裂控制了主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的發(fā)生和發(fā)展, 同時(shí)成為活動(dòng)地塊的邊界(張培震等, 2003)。依據(jù)川滇地區(qū)的構(gòu)造特征, 模型劃分出5個(gè)區(qū): (Ⅰ)華南塊體, (Ⅱ)馬爾康塊體, (Ⅲ)川滇菱形塊體, (Ⅳ)藏東塊體以及(Ⅴ)滇西南塊體, 具體結(jié)果見(jiàn)圖1, 其中川滇菱形塊體內(nèi)部較軟, 華南塊體相對(duì)較硬, 其它介于兩者之間。結(jié)合王椿鏞等(2002)利用川滇地區(qū)地震臺(tái)網(wǎng)174個(gè)臺(tái)站記錄的地震初至P波和S波走時(shí)數(shù)據(jù)確定的地殼上地幔三維波速結(jié)構(gòu)研究成果, 根據(jù)楊氏模量 E、泊松比ν與縱波速率 C和密度ρ之間的關(guān)系 E=C2ρ(1+ν)(1-2ν)/(1-ν)(王仁等, 1980), 確定各個(gè)分區(qū)的物性參數(shù)(表1)。其中斷層的楊氏模量取周圍介質(zhì)的1/3。

在地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上, 采用接觸摩擦單元處理活動(dòng)斷裂帶, 建立川滇地區(qū)三維彈性有限元模型(圖2)。模型范圍為96°—106°E, 20°—34°N, 垂直區(qū)域?yàn)榈乇碇辽系蒯?0 km深處。有限元模型包含了川滇地區(qū)主要活動(dòng)斷裂帶, 斷裂帶幾何產(chǎn)狀、活動(dòng)性質(zhì)見(jiàn)表 2。整個(gè)有限元數(shù)值模型共劃分為單元343235個(gè), 節(jié)點(diǎn)80681個(gè)。

1.2 模型邊界約束

本文利用 ITRF2000參考框架處理得到的中國(guó)大陸2004—2007年的GPS觀測(cè)資料, 通過(guò)對(duì)速度場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行三次樣條插值, 獲得該速度值與計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)的乘積, 作為有限元模型的位移邊界條件。由于地殼運(yùn)動(dòng)速度在垂向的差異尚未明確定論, 作為一種近似, 本文所施加的邊界條件不隨深度變化,且模型底部水平向自由, 法向約束。具體邊界約束見(jiàn)圖3。

圖1 川滇地區(qū)主要活動(dòng)斷裂簡(jiǎn)圖Fig. 1 Major active faults in Sichuan-Yunnan area

圖2 川滇地區(qū)三維有限元模型Fig. 2 Three-dimensional finite element model for Sichuan-Yunnan area

表1 川滇地區(qū)模型介質(zhì)分區(qū)參數(shù)Table 1 Material parameters of each block in Sichuan-Yunnan area

表2 川滇地區(qū)主要活動(dòng)斷裂產(chǎn)狀及活動(dòng)性質(zhì)Table 2 Geometry and activity of the main faults in Sichuan-Yunnan area

2 蘆山地震的發(fā)生引起周圍斷裂庫(kù)侖應(yīng)力變化

圖3 川滇地區(qū)三維有限元模型的邊界約束條件Fig. 3 The boundary condition of the three-dimensional finite element model for Sichuan-Yunnan area

蘆山地震發(fā)生后, 王衛(wèi)民等(2013)基于遠(yuǎn)場(chǎng)體波資料和有限斷層方法反演獲得斷裂帶同震靜態(tài)滑動(dòng)量數(shù)據(jù), 結(jié)果表明蘆山地震的震源性質(zhì)以逆沖斷裂為主, 且最大同震滑動(dòng)量達(dá)1.59 m。本文基于其研究結(jié)果, 通過(guò)將滑動(dòng)量數(shù)據(jù)作為載荷加載到有限元模型中所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上, 模擬地震的發(fā)震過(guò)程,分析地震的發(fā)生引起周圍斷層的靜態(tài)庫(kù)侖應(yīng)力變化。

2.1 靜態(tài)庫(kù)侖破裂應(yīng)力公式

根據(jù)庫(kù)侖破裂假設(shè), 巖石趨近于破裂程度的庫(kù)侖破裂應(yīng)力fσ 為(King et al., 1994):

其中, τ為斷層面上的剪應(yīng)力,nσ為正應(yīng)力,定義壓應(yīng)力為正, p為孔隙流體壓力, μ為斷層面介質(zhì)的摩擦系數(shù)。

當(dāng)斷層面與主應(yīng)力軸1σ的夾角為β時(shí), 正應(yīng)力和剪應(yīng)力可以表示為:

其中,1σ為最大主應(yīng)力,3σ為最小主應(yīng)力, 方程(1)可以變?yōu)?

對(duì)(4)式求 β的偏微分, 可以發(fā)現(xiàn)當(dāng) β滿足cot2β=-1/μ時(shí), 庫(kù)侖破裂應(yīng)力取最大值 σmfax。

然而, 精確確定地下應(yīng)力張量是極為困難的,通常定義庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化(Harris, 1998)。當(dāng)μ不隨時(shí)間變化時(shí), 由(1)式庫(kù)侖應(yīng)力變化為:

式中, Δτ為斷層面上剪應(yīng)力的變化(以斷層滑動(dòng)方向?yàn)檎?, Δnσ和Δp分別為斷層面上的正應(yīng)力和孔隙壓力的變化。如果Δfσ ＞0, 則有利于后續(xù)地震的發(fā)生。

為了簡(jiǎn)化孔隙壓力變化的影響, 引入Skempton系數(shù) B', 取值范圍為0—1, B'依賴于巖石體膨脹系數(shù)和流體所占體積比例的常數(shù), 則。假定斷層處比周圍巖石更具有延展性, 則, 并假定,它給出孔隙流體和斷層面上的介質(zhì)屬性, 范圍為 0 —1, 那么庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化Δfσ 變?yōu)?

2.2 庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化

地震發(fā)生前后的剪應(yīng)力變化與背景初始應(yīng)力場(chǎng)偏應(yīng)力相關(guān), 且初始應(yīng)力場(chǎng)不僅使得地震發(fā)生前后斷層面上的應(yīng)力狀態(tài)更為復(fù)雜, 而且還會(huì)影響庫(kù)侖應(yīng)力的分布(King et al., 1994; 石耀霖等, 2010)。目前初始應(yīng)力場(chǎng)仍無(wú)法完全確定, 本研究采用加載千年尺度的構(gòu)造載荷, 獲得區(qū)域的初始應(yīng)力場(chǎng)。在初始應(yīng)力場(chǎng)基礎(chǔ)上, 模擬蘆山地震的發(fā)震過(guò)程, 獲得蘆山地震的發(fā)生引起的同震庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化。利用數(shù)值模擬得到的任意點(diǎn)應(yīng)力張量的6個(gè)獨(dú)立分量, 既可以研究應(yīng)力場(chǎng)的主應(yīng)力和主方向, 也可以計(jì)算任一走向, 任一傾向斷層面上的應(yīng)力向量, 即正應(yīng)力nσ和剪應(yīng)力τ。對(duì)于二維問(wèn)題, 有簡(jiǎn)明的計(jì)算公式, 而三維問(wèn)題則比較復(fù)雜, 可以通過(guò)坐標(biāo)系變換, 獲得任意斷層面上的應(yīng)力向量, 最終給出斷裂帶的庫(kù)侖應(yīng)力(陳連旺等, 2008)。根據(jù) Stein等(1992)和King等(1994)的結(jié)果認(rèn)為, 改變'μ的值會(huì)對(duì)計(jì)算得到的庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化的空間分布有一定的影響。本文給出視摩擦系數(shù)'μ=0.4和0.6時(shí)主要活動(dòng)斷裂帶的庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化。另外, 川滇地區(qū)的震源深度主要集中在 10～20 km(張國(guó)民等, 2002), 因此本文給出 0～20 km的同震庫(kù)侖應(yīng)力變化。

從圖4看出, 蘆山地震的發(fā)生主要造成龍門山斷裂中南段、鮮水河斷裂、岷江斷裂、甘孜—玉樹斷裂、小江斷裂南段、大涼山斷裂北段不同程度的應(yīng)力增加。其中龍門山斷裂中南段庫(kù)侖應(yīng)力增加最為明顯, 岷江斷裂次之, 馬爾康斷裂、鮮水河斷裂、大涼山斷裂、小江斷裂較小。在視摩擦系數(shù)'μ=0.4 和0.6時(shí), 各段的庫(kù)侖應(yīng)力變化具體見(jiàn)表3。從表3可以看出, 在'μ=0.6時(shí)龍門山斷裂中南段庫(kù)侖應(yīng)力增加量最大達(dá)0.035 MPa; 在'μ=0.4時(shí)岷江斷裂增加量最大為0.0075 MPa。庫(kù)侖應(yīng)力增加的高值區(qū)在不同斷裂帶或同一斷裂帶不同段的交匯區(qū)分布明顯。另外, 通過(guò)對(duì)比兩種視摩擦系數(shù)情況下庫(kù)侖應(yīng)力變化的分布, 發(fā)現(xiàn)視摩擦系數(shù)'μ的改變會(huì)造成部分區(qū)域庫(kù)侖破裂應(yīng)力極性的變化, 但變化的范圍相對(duì)較小。

圖4 川滇地區(qū)主要活動(dòng)斷裂同震庫(kù)侖破裂應(yīng)力變化Fig. 4 Co-seismic Coulomb failure stress change among active faults in Sichuan-Yunnan area

表3 不同視摩擦系數(shù)下各斷裂帶庫(kù)侖應(yīng)力變化Table 3 Coulomb stress change in each fault under the condition of different apparent friction coefficients

3 斷裂帶同震應(yīng)變積累與釋放

蘆山地震的發(fā)生, 造成除龍門山斷裂外, 馬爾康斷裂、岷江斷裂、鮮水河斷裂相對(duì)較為顯著的加載效應(yīng)。本文利用跨越上述斷層的剖面(剖面與地表交線的方向?yàn)閺淖笙蛴? 剖面分布見(jiàn)圖 1), 通過(guò)分析斷層面兩側(cè)區(qū)域相對(duì)運(yùn)動(dòng)變形特征, 確定斷層兩盤的同震活動(dòng)方式, 進(jìn)而分析斷裂帶同震應(yīng)變積累與釋放。在上地殼內(nèi), 活動(dòng)斷層在震間期基本處于鎖定狀態(tài)。從彈性回跳理論可知, 當(dāng)斷層處于閉鎖狀態(tài)時(shí), 斷層兩盤與歷史活動(dòng)方式相同的同震變形有利于斷層及其鄰區(qū)應(yīng)變進(jìn)一步積累; 反之, 與歷史活動(dòng)方式相反的同震變形會(huì)造成斷層及其鄰區(qū)應(yīng)變有所釋放。

跨越各斷裂帶東向Ue、北向Un、垂向Uv同震位移量變化具體見(jiàn)圖5(其中橫坐標(biāo)為垂直斷層方向的位移剖面距離, 縱坐標(biāo)為各位移分量大小), 結(jié)合斷層面產(chǎn)狀, 確定各位移量在平行走向、垂直走向及斷層面法向的位移分量(表4)。對(duì)于以走滑型為主的斷裂, 主要參考平行斷層走向的位移分量。如果平行斷層位移分量較小, 則需要進(jìn)一步參考斷層法向的位移量, 分析斷層及其鄰區(qū)的應(yīng)變變化; 對(duì)于近似純逆沖的龍門山斷裂中南段, 主要參考垂直走向的位移量大小。從表4可以看出, 龍門山斷裂中南段、馬爾康斷裂、岷江斷裂同震運(yùn)動(dòng)方式與斷裂歷史活動(dòng)方式相同, 表現(xiàn)為同震應(yīng)變積累。而對(duì)于鮮水河斷裂, 雖然平行斷層走向的位移分量表現(xiàn)的斷層運(yùn)動(dòng)方式與斷裂歷史活動(dòng)方式相反, 但量值較小。相反, 斷層法向的位移量變化較大, 且為有利于斷層活動(dòng)的張性位移。

圖5 跨斷裂帶同震位移量變化Fig. 5 Co-seismic displacement change along the faults

表4 斷層各方向位移分量Table 4 Displacement components in the fault directions

4 結(jié)論與討論

基于川滇地區(qū)的三維非線性有限元模型, 利用蘆山地震同震靜態(tài)滑動(dòng)量結(jié)果, 模擬蘆山地震的發(fā)震過(guò)程, 從庫(kù)侖應(yīng)力變化分析蘆山地震的發(fā)生對(duì)川滇地區(qū)主要斷裂的同震加卸載效應(yīng)。結(jié)果表明: 蘆山地震的發(fā)生造成龍門山斷裂中南段、馬爾康斷裂、岷江斷裂、鮮水河斷裂北西段、大涼山斷裂南段、小江斷裂南段不同程度的應(yīng)力增加, 其中龍門山斷裂中南段增加最為顯著, 最大庫(kù)侖應(yīng)力增加量達(dá)0.035 MPa; 岷江斷裂次之, 最大達(dá)0.0075 MPa; 馬爾康斷裂應(yīng)力增加0.0031 MPa; 鮮水河斷裂北西段最大達(dá)0.0008 MPa。對(duì)于應(yīng)力增加較為明顯的四條斷裂, 從斷裂帶應(yīng)變積累與釋放的角度進(jìn)一步分析,認(rèn)為兩者反映的斷裂帶地震危險(xiǎn)性變化基本一致,該結(jié)果可能為川滇地區(qū)地震危險(xiǎn)性分析提供一定的力學(xué)參考依據(jù)。

蘆山地震發(fā)生后, 陳運(yùn)泰等(2013)通過(guò)對(duì) 2003年以來(lái)龍門山斷裂帶中、小地震精定位、地震活動(dòng)性分析認(rèn)為, 蘆山地震的發(fā)生并沒(méi)有顯著地緩解龍門山斷裂西南段的地震危險(xiǎn)性, 仍需要關(guān)注西南段的北段的潛在危險(xiǎn)性。高原等(2013)通過(guò)對(duì)汶川地震、蘆山地震的余震精定位認(rèn)為, 蘆山地震與汶川地震的破裂沒(méi)有貫通, 兩個(gè)地震之間形成一個(gè)值得關(guān)注的“破裂空段”。本文從應(yīng)力變化給出的結(jié)果同樣顯示出龍門山斷裂中南段的應(yīng)力增加較高。單斌等(2013)利用彈性位錯(cuò)理論與分層巖石圈模型, 分析蘆山地震的同震及震后應(yīng)力變化, 結(jié)果顯示出鮮水河斷裂康定—道孚段庫(kù)侖應(yīng)力增加, 這與本文給出的同震應(yīng)力變化結(jié)果是一致的。另外, 王輝等(2012)基于地震活動(dòng)性參數(shù) b值的研究表明, 鮮水河斷裂帶道孚段處于低 b值區(qū), 這種低值區(qū)反映斷裂段較高的應(yīng)力水平。

需要指出的是, 本文利用王衛(wèi)民等(2013)給出的同震靜態(tài)滑移量結(jié)果作為約束條件模擬蘆山地震的發(fā)震過(guò)程, 重點(diǎn)討論同震應(yīng)力變化。庫(kù)侖應(yīng)力的變化只是地震的一個(gè)觸發(fā)因素, 能否發(fā)生地震還取決于區(qū)域初始應(yīng)力狀態(tài)及其變化, 但庫(kù)侖應(yīng)力的變化對(duì)解釋震后趨勢(shì)判定仍有重要意義。

致謝: 在本文完成過(guò)程中, 中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所王衛(wèi)民副研究員提供蘆山地震同震靜態(tài)滑動(dòng)量結(jié)果, 作者與中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所陸遠(yuǎn)忠研究員的有益討論, 圖件使用 GMT軟件包繪制(Wessel et al., 1995), 在此一并表示感謝。

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Impact of the Lushan Earthquake on the Surrounding Faults: Insights from Numerical Modeling

LI Yu-jiang1, 2), CHEN Lian-wang2), LIU Shao-feng1), YANG Shu-xin2), JING Yan2)
1) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083; 2) Key Laboratory of Crustal Dynamics, Institute of Crustal Dynamics, China Earthquake Administration, Beijing 100085

The stress change of the surrounding faults induced by the Lushan earthquake deserves attention. In this paper, the authors developed a three-dimensional nonlinear finite element model to explore the co-seismic loading/unloading effect, based on the coseismic static slip data deduced from the field body waveform record inversion. The preliminary results showed that the Lushan earthquake caused the lading effects on the mid-south Longmen Shan, Minjiang, Barkam, northwestern Xianshuihe, south Daliangshan, and south Xiaojiang faults; the mid-south Longmen Shan fault, in particular, had the significant increase which reached 0.035 MPa; Minjiang fault reached 0.0075 MPa, Barkam fault reached 0.0031 MPa and northwestern Xianshuihe fault reached 0.0008 MPa. These results corresponded well with those deduced from the coseismic strain accumulation and release aspects, and can hence provide a basis for the seismic risk analysis in the future.

Lushan earthquake; Sichuan-Yunnan region; Coulomb failure stress; numerical simulation

P315.32; P315.2

A

10.3975/cagsb.2014.05.13

本文由中央公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(編號(hào): ZDJ2012-09; ZDJ2011-08)和國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào): 2012BAK19B03-6)聯(lián)合資助。

2013-10-27; 改回日期: 2014-03-13。責(zé)任編輯: 魏樂(lè)軍。

李玉江, 男, 1982年生。助理研究員。主要從事構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、地震活動(dòng)性方面的數(shù)值模擬研究。通訊地址: 100085, 北京市海淀區(qū)西三旗安寧莊路1號(hào), 北京2855信箱。電話: 010-62842659。E-mail: toleeyj@gmail.com。