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余震触发机制的Dieterich解析模型被广泛应用于区域地震活动性的定量分析以及依赖时间的概率地震预测模型的建立等方面. 基于滑移速率和状态相依赖的摩擦定律和弹簧-滑块模型, 从Dieterich断层滑移速率方程出发, 给出了静态应力扰动下触发地震的时钟提前或推后的近似解, 从而明确地阐明了触发地震的产生机制与断层的演化过程密切相关, 并与传统位错模型下库仑应力扰动时间提前或推后量作了比较. 采用对数线性拟合方法求得了汶川MW7.9主震后余震序列持续时间, 符合Dieterich理论结果. 以汶川余震序列为例, 给出了两种不同的应力扰动模式在该余震序列中的应用. 结果表明, 经典Dieterich扰动解无法给出主震发生后即时余震数量的异常增加, 而考虑主震前后剪应力速率变化的Dieterich分段解则可反映出余震发生率及个数随时间的演化特征. 相似文献
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余震触发机制的Dieterich解析模型被广泛应用于区域地震活动性的定量分析以及依赖时间的概率地震预测模型的建立等方面.基于滑移速率和状态相依赖的摩擦定律和弹簧-滑块模型,从Dieterich断层滑移速率方程出发,给出了静态应力扰动下触发地震的时钟提前或推后的近似解,从而明确地阐明了触发地震的产生机制与断层的演化过程密切相关,并与传统位错模型下库仑应力扰动时间提前或推后量作了比较.采用对数线性拟合方法求得了汶川Mw7.9主震后余震序列持续时间,符合Dieterich理论结果.以汶川余震序列为例,给出了两种不同的应力扰动模式在该余震序列中的应用.结果表明,经典Dieterich扰动解无法给出主震发生后即时余震数量的异常增加,而考虑主震前后剪应力速率变化的Dieterich分段解则可反映出余震发生率及个数随时间的演化特征. 相似文献
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基于单自由度弹簧-滑块模型,滑移速率和状态相依赖的摩擦关系可用于对断层内部地震成核和断层失稳过程的定量化描述.Dieterich(1994)余震触发理论模型首次给出中强震后区域应力场受到静态应力扰动后所导致的区域地震活动性的时空变化特征,近期研究也表明Dieterich理论模型可进一步推广至依赖时间的地震预测模型的建立.本文从简单直观的断层群体化概念模型出发,推导出了包括静态剪应力和正应力扰动作用下广义Dieterich解.同Dieterich经典解相比,广义Coulomb应力变化:ΔCFFG=Δτ－(μ0－α)Δσ取代了Dieterich方程中原有的剪切应力扰动Δτ.从而表明余震发生率R同作用于断层上的正应力的变化(扰动)有着密切的相关性.进一步,我们讨论了传统Coulomb应力变化(扰动)模型在地震预测过程中可能存在的局限性.以1976年MS7.8唐山大地震的主余震序列为例,采用本文中得到的结果,并结合视时窗分段方法,拟合了该地区地震活动性的时间演化过程.结果表明,除Coulomb应力变化(扰动)的影响外,主震前后加载于断层上的剪应力速率变化可对早期余震发生率产生很大影响. 相似文献
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前震是地震前兆观测中的一个重要物理量,前震的研究对地震预测的发展尤为重要,前震序列的典型特征包括加速发生的小震与古登堡-里克特定律（Gutenberg-Richter Law）中的b值变小.本文在Dieterich提出的地震发生率模型的基础上,探讨前震发生的力学成因机制及前震-主震-余震时域演化特征.模型分析结果表明,前震震源区断层及其断层周边剪应力加载速率的变化可能是前震发生及地震发生率变化的一个关键原因.由于前震震源区次级断层之间剪应力加载速率受来自主震成核过程中断层自加速滑移的影响升高,从而可导致这些次级断裂的加速失稳,即加速前震的发生.当震源区内由前震所产生的静态应力扰动不可忽略时,应力扰动和主震成核的共同作用也可对后续前震发生率产生影响.当正向应力扰动出现时,后续的前震序列的地震发生率会出现陡增,随后其地震发生率逐渐下降.而当负向应力扰动出现时,地震发生率会出现陡降,然后再次逐渐上升.基于Kostrov模型,本文得到了剪应力加载速率与古登堡-里克特定律中b值的关系式,结果表明前震序列中b值的减小与前震区内的剪应力加载速率的上升有关. 相似文献
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《地球物理学报》2020,(9)
前震是地震前兆观测中的一个重要物理量,前震的研究对地震预测的发展尤为重要,前震序列的典型特征包括加速发生的小震与古登堡-里克特定律(Gutenberg-Richter Law)中的b值变小.本文在Dieterich提出的地震发生率模型的基础上,探讨前震发生的力学成因机制及前震-主震-余震时域演化特征.模型分析结果表明,前震震源区断层及其断层周边剪应力加载速率的变化可能是前震发生及地震发生率变化的一个关键原因.由于前震震源区次级断层之间剪应力加载速率受来自主震成核过程中断层自加速滑移的影响升高,从而可导致这些次级断裂的加速失稳,即加速前震的发生.当震源区内由前震所产生的静态应力扰动不可忽略时,应力扰动和主震成核的共同作用也可对后续前震发生率产生影响.当正向应力扰动出现时,后续的前震序列的地震发生率会出现陡增,随后其地震发生率逐渐下降.而当负向应力扰动出现时,地震发生率会出现陡降,然后再次逐渐上升.基于Kostrov模型,本文得到了剪应力加载速率与古登堡-里克特定律中b值的关系式,结果表明前震序列中b值的减小与前震区内的剪应力加载速率的上升有关. 相似文献
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利用速率-状态摩擦定律(Rate-and State-Dependent Friction Law:简称RSF定律),结合McKenzie-Brune摩擦生热模型,本文分别从Ruina提出的RSF定律和Chester-Higgs提出的RSF定律出发,通过一维弹簧-滑块模型,采用四阶变步长的Dormand-Prince算法,对断层演化过程进行了数值模拟,探讨了摩擦生热对断层演化进程的影响.模拟结果显示,与Ruina-模型相比,Chester-Higgs-模型在断层高速滑动时存有更大的摩擦强度,表明摩擦生热对断层具有一定的强化作用,且同临界滑移距离的取值相关.而且,Chester-Higgs-模型在失稳时的断层面温度远远低于Ruina-模型,表明摩擦生热在断层演化过程中能抑制断层面温度的剧烈升高,且正应力和临界滑移距离越大,两种模型的温差越为明显,而断层的刚度和尺度则对温度的影响很小.模拟两种模型周期演化过程的结果表明,在相同的初始条件下,Chester-Higgs-模型给出的断层失稳周期明显比Ruina-模型更短,说明摩擦生热对断层自身演化最显著的影响是较大地缩短了地震重复发生周期.当断层进入周期性演化后,Chester-Higgs-模型给出的摩擦强度大于Ruina-模型,且对第一次非周期性失稳的摩擦强度和剩余应力的继承性更好.另外,由ChesterHiggs-模型给出的静态应力降远小于Ruina-模型给出的结果,所对应的单个事件的滑移量也小于Ruina-模型. 相似文献
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理解震群的成因机制是地震科学的重要挑战.本文基于速率-状态摩擦定律,利用Dieterich断层失稳模型探讨了流体运移、慢滑移和震群触发三者之间的关系,研究结果表明:(1)断层内部或周边流体流动所导致的孔隙压力升高可诱发断层发生慢滑或非地震滑移,慢滑或非地震滑移可使区域内临近断层上库仑应力加载速率升高,进而导致震群产生;... 相似文献
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断层黏滑是一种摩擦失稳,能够诱发地震、矿震等诸多地质灾害.目前,断层黏滑(包括断层亚失稳)研究,主要集中在实验方面和基于连续方法或非连续方法的数值模拟方面.为了弥补连续方法和非连续方法各自的不足,一些兼具二者优势的连续-非连续方法应运而生.为了检验引入速率-状态依赖摩擦定律的自主开发的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的正确性并探究断层倾角对断层黏滑的影响,首先,模拟了滑块-底板模型的滑动-保持-滑动实验;然后,模拟了双轴压缩岩样的断层倾角的影响,重点考察了断层黏滑过程中亚失稳阶段摩擦系数的演化规律.研究发现,随着断层倾角的增大,岩样上表面平均差应力的绝对值-时步数目曲线的锯齿形由规则向不规则变化;初次黏滑发生时的时步数目、平均应力降、平均黏滑周期和平均峰值应力均减小.当断层处于黏滑前阶段时,断层面各处的摩擦系数和剪应力相差较小.当断层进入亚失稳阶段后,断层面上摩擦系数的平均值下降速度加快,这可作为断层进入亚失稳阶段的特征之一.引入速率-状态依赖摩擦定律后的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的断层黏滑结果能与现有结果（例如,断层黏滑实验结果）基本吻合,但更加丰富,这在一定程度上... 相似文献
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基于速率—状态依赖性摩擦滑动定律,建立断层黏滑模型,采用阶跃形式的应力扰动加载于断层模型上,利用Runge-Kutta数值积分方法,主要分析了应力扰动值的正负、大小和加载时间t0对断层滑移时间的影响。结果发现,当库伦破裂应力为常数,不论是正应力起主导作用还是剪应力起主导作用,对后续断层的作用几乎一样。静态应力扰动作用下断层的成核周期会发生提前或者延后,具体表现为:当库伦应力为正时引起断层的成核时间提前,且提前量小于原有周期值;库伦应力为负时引起时间延迟,且延迟时间不受原有成核周期限制。库伦应力扰动的幅值越大,引起的滑移时间改变量越大。成核时间提前量与应力扰动的加载时间有关,在前期施加同样大小的应力扰动,时间提前量呈现随加载时间增加而增加的趋势。 相似文献
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速率和状态相依赖的摩擦定律是本文采用的重要定律。结合Chester-Higgs摩擦模型和McKenzie-Brune摩擦生热模型,在一维弹簧-滑块-断层近似模型下,利用四阶变步长的Dormand-Prince算法,研究探讨了断层摩擦生热对断层演化的影响。结果表明:与忽略温度影响的情形相比,摩擦生热造成的温度上升可导致断层滑移时刻的略微提前,并伴随着摩擦系数和状态变量的下降,同时也使得断层的滑移量和应力降略有减小,而滑移速率有所增大;另外,在考虑温度影响时,有效正应力和临界滑移距离也会影响断层的演化过程,断层上的有效正应力越大,断层失稳时刻越提前,温度上升越明显;断层的临界滑移距离越大,断层失稳时刻则越迟,温度上升越显著,但当临界滑移距离超过5 cm时,具有不同临界滑移距离的断层,失稳时的温度则基本保持一致。 相似文献
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断层演化过程中的周期和非周期地震滑移及非地震滑移一维断层模型分析 总被引：2，自引：0，他引：2
本文首先根据Dieterich和Ruina提出的含速率和状态的摩擦定律(Dieterich-Ruina定律), 基于一维弹簧-滑块模型推导了地震复发周期的解析表达式, 然后将该近似解与数值模拟结果以及Barbot等的相关研究进行了对比分析． 此外, 本文还利用数值模拟与理论分析研究了断层周期和非周期演化的力学成因机制以及非地震滑移形成的另类力学机制, 并讨论了一维弹簧-滑块模型的优点及其局限性． 结果表明: ① 震后滑移和自加速/成核阶段的持续时间在整个演化过程中不能被忽略; ② 在修正后的复发周期模型中, 复发周期的长短除了与断层特征尺度、 作用于断层面上的有效正应力和远场加载速率相关外, 还受Dieterich-Ruina定律中摩擦参数的取值以及临界滑移距离的影响; ③ 当给定各个物理参数和几何参数时, 目前所得到的解析近似解可以很好地估计地震的复发周期, 其相对误差可小于5%; ④ 在断层演化过程中, 施加剪切应力加载会产生非周期的地震滑移, 而在自加速/成核阶段后期或震后滑移阶段早期, 施加较大的剪切应力加载, 则会出现非地震滑移． 相似文献
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Failure time variation derived from R–S relation: the role of the static stress perturbation 
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下载免费PDF全文 In general, earthquake cycle related to earthquake faulting could include four major processes which could be described by (1) fault locking, (2) self-acceleration or nucleation (possible foreshocks), (3) coseismic slip, and (4) post-stress relaxation and afterslip. A sudden static stress change/perturbation in the surrounding crust can advance/delay the fault instability or failure time and modify earthquake rates. Based on a simple one-dimensional spring-slider block model with the combination of rate-and-state-dependent friction relation, in this study, we have approximately derived the simple analytical solutions of clock advance/delay of fault failures caused by a sudden static Coulomb stress change applied in the different temporal evolution periods during an earthquake faulting. The results have been used in the physics-based explanation of delayed characteristic earthquake in Parkfield region, California, in which the next characteristic earthquake of M 6.0 after 1966 occurred in 2004 instead of around 1988 according to its characteristic return period of 22 years. At the same time, the analytical solutions also indicate that the time advance/delay in Coulomb stress change derived by the dislocation model has a certain limitation and fundamental flaw. Furthermore, we discussed the essential difference between rate- and state-variable constitutive (R–S) model and Coulomb stress model used commonly in current earthquake triggering study, and demonstrated that, in fact, the Coulomb stress model could be involved in the R–S model. The results, we have obtained in this study, could be used in the development of time-dependent fault interaction model and the probability calculation related to the time-dependent and renewal earthquake prediction model. 相似文献
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根据弹性回跳理论,有些断层上的大地震复发具有准周期性.强震的发生会对断层上大地震的复发周期产生影响.利用布朗过程时间(BPT)模型能够定量计算出一次强震对同一断层上大地震复发的延后时间.本文对断层上的强震对大地震发生率的改变量进行了研究,并以鲜水河断裂的几次地震为例,将由BPT模型计算的强震对大地震发生率的改变量与由库仑破裂应力计算的结果进行了比较.本文的研究表明,对于强震对大地震发生时间的延后幅度,使用BPT模型和库仑破裂模型计算的结果差别不大.周边强震对断层状态的加载使大地震复发时间的提前幅度可由BPT模型和库仑破裂模型计算,模型计算结果与现实震例相符.2014年11月22日康定M6.3级和M5.8级地震使鲜水河断裂带乾宁—康定段的大地震复发期望时间延后了36年,使磨西断裂的大地震复发期望时间提前了9年,从公元2086年提前至公元2077年. 相似文献
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综合活动构造与重要活动断裂带的历史及现今强震震源区或破裂分布等资料,南北地震带北段存在长期缺少MSge;7.0地震的破裂空段．为了考察这些空段的地震危险性,首先采用Burgers体黏弹介质模型,计算周围有记载以来的历史强震在空段引起的库仑应力动态演化;其次结合背景地震发生率,采用Dieterich模型分析历史强震对空段地震活动的影响,讨论了空段所在区域的地震发生概率．结果显示,南北地震带北段强震破裂空段的地震危险性程度自高到低依次是:东昆仑活动断裂带东段的若尔盖——九寨沟段、六盘山断裂带中南段空段、香山——天景山段裂中南段同心空段、天祝——大靖空段、西秦岭北缘断裂带中西段、西秦岭北缘断裂带东段．该结果可为南北地震带北段的地震危险性估计提供参考． 相似文献
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大地震发生后,估计后续地震发展趋势是人们关心的问题.目前,学术界经常利用大地震造成的库仑应力变化研讨大震对后续地震的影响,但库仑应力的计算和应用中尚有一些问题被忽视而有待探讨.本文修正了传统的库仑应力计算中沿地震破裂面滑动方向计算剪应力变化的近似方法,考虑震后主应力方向可能改变对剪应力变化量计算的影响,对改进方法和传统方法获得的结果进行了对比分析.本文基于龙门山地区背景应力场测量资料,根据不同研究者反演的地震破裂模型,计算了汶川地震造成的静态库仑应力变化,考察了不同地震破裂模型下库仑应力分布差异.在断层面附近,使用改进方法与传统方法计算的库仑应力分布差异相当大;利用多个地震破裂模型计算大地震库仑应力判断大震后余震发展趋势时,要注意破裂模型不确定性对危险性估计的影响. 相似文献
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喀什—乌恰地区近年来强震活动平静的可能成因 总被引：1，自引：0，他引：1
通过分析喀什—乌恰地区和伽师—柯坪块区强震产生的静态库仑破裂应力变化(ΔCFS), 从断层相互作用和中等地震活动加、 减速特征的角度, 初步论证了两个区域强震活动交替发生特征的可能机理。 库仑破裂应力和加速矩释放模型拟合结果表明, 伽师—柯坪地区1997—1998年成组发生的伽师6级强震、 新疆南部周边发生的1992年苏萨梅尔MS7.5地震和2005年巴基斯坦7.8级地震产生的静态应力变化不利于喀什—乌恰地区强震的发生, 可能使得该区后续强震的发生时间延迟了。 另一方面, 位于1992年苏萨梅尔MS7.5地震和1997—2003年伽师系列强震产生的ΔCFS为负的喀什—乌恰地区地震活动表现为弱加速特征, 这或许是1993年以来喀什—乌恰地区强震平静特征的原因。 喀什—乌恰地区7级地震产生的正的ΔCFS可能有利于伽师—柯坪地区后续强震的发生, 3组7级地震产生的ΔCFS为正的区域内后续强震发生前均出现了一定程度的加速特征, 从而定量解释了喀什—乌恰地区强震活动对伽师—柯坪块区地震活动的影响。 相似文献