汶川Ms8.0地震库仑破裂应力变化及断层危险性初步研究.pdf

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1、Vo1．30．No．4第3O卷第4期地震地质2008年12月SEISMOLOGYANDGEOLOGYDec．，2008汶川Ms8．0地震库仑破裂应力变化及断层危险性初步研究张国宏单新建李卫东1)中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京1000292)河南工业大学空间信息研究所，郑州450001摘要利用四川省汶川M8．0地震的震源机制解及滑动分布模型，反演了由汶川地震造成的同震库仑破裂应力变化；从余震效应与断层相互作用的角度对库仑破裂应力变化进行了分析。结果显示：基于滑动分布模型反演的库仑破裂应力变化能较好地反映与余震分布的对应关系

2、，以最大余震断层面参数(走向／倾角／滑动角：204。／56。／98。)为接收断层，反演结果最佳，83％M>4的余震均发生于库仑应力增加约0．01MPa的区域；库仑破裂应力变化的主要特征为断层北盘大部分区域为库仑破裂应力下降区，断层南盘主要为增加区，断层两端均显示库仑破裂应力变化增加，且分别沿NE和SW两个方向发展。最后，基于活断层分布模型，计算由此次地震造成的已存断层面上的库仑破裂应力变化，结果显示多条左旋走滑断裂库仑破裂应力变化值增加。关键词滑动分布汶川M8．0地震库仑破裂应力变化断层相互作用中图分类号：P315．2文献标识码：A文章编号：

3、0253—4967(2008)04—0935—10O引言2008年5月12日四川省汶川8．0大地震(中国地震信息网，2008)是继2001年昆仑山15西8．1地震以来21世纪发生在中国大陆内部的又一次≥8．0级的强震，此次地震因其巨大的灾难性后果而引起世人的广泛关注。地震发生于四川盆地西北缘的龙门山断裂上，该断裂是一条走向大致为NE—SW的逆断裂，这也是这条断裂时隔75年再次发生的7级以上地震(1933年8月25日，叠溪发生M7．5地震)。地震震中及震源机制解(表1)均表明此次地震是龙门山断裂及其相关断裂构造运动的结果。从大的构造背景看，地震

4、也反映了印度板块相对于欧亚板块以40～50mm／a的速率往NE方向汇聚(Avouaceta1．，1993)，导致中国大陆内部的川青块体向E缓慢运动，从而与坚硬的四川盆地碰撞而引发的构造应力作用结果(图1)。近年来，大地震产生的库仑破裂应力变化对后续中强震发生位置和时间的影响，成为国际地震学界广泛关注的研究课题(沈正康等，2003)。如Stein等计算了1992年Landers地震之前的4个M>5地震引起的库仑应力变化，结果表明这些地震使未来Landers地震震中区的应力值增加了0．叭MPa，并最终导致了Landers地震提前1～3个世纪发生。

5、沈正康等首次对东昆仑[收稿日期]2008—10—09收稿，2008—11—18改回。[基金项目]“十一五”国家科技支撑计划(2006BAC01B030103)、国家自然科学基金(40574007)与中国地震局汶川8．0级地震科学考察项目共同资助。936地震地质30卷断裂带黏弹1'~-47质中多个大地震对后续地震事件的综合影响进行了研究，采用较为接近真实岩石圈状况的黏弹性成层介质模型对东昆仑断裂带的5个7级以上地震进行了计算，结果亦表明前面4个地震产生的库仑破裂应力变化均有利于后续地震(2001年昆仑山口西8．1地震)的发生。前人的诸多震例研究

6、结果表明，中强地震激发的库仑破裂应力增加将明显有利于后续地震的发生，而在所激发的库仑破裂应力阴影区则明显抑制了后续地震的发生。本研究基于震源机制解及滑动分布模型对四川省汶川M8．0地震所产生的静态库仑应力变化进行了计算，并对同震库仑应力变化与余震分布的对应关系、断层相互作用效果及其危险性进行了详细分析。表1汶川M。8．0地震震源参数及最佳双力偶解Table1SourceparametersandoptimalcouplingmechanismsolutionofMs8．0Wenchuanearthquake1库仑破裂应力变化库仑破裂准则(Co

7、ulombfailurecriterion)是诸多现存岩石破裂准则中应用较为广泛的一种，被岩石压缩实验及野外地质调查所证实。基于各向同性介质弹性半空间模型(Okada，1992)，通过震源机制解获取发震断层面参数，利用地震波数据或地表形变数据反演所得的断层面滑动分布模型，计算由地震激发的库仑破裂应力变化(ACFS，式(1))。库仑破裂准则指出，断层面的剪切应力大于或等于阻碍滑动的摩擦力时，沿断层面就会产生摩擦滑动。前人的研究成果表明，由地震所激发的库仑破裂应力变化，其正值区有利于后续地震的发生，而负值区则明显抑制后续地震的发生。ACFS=Ar

8、+Ix△(1)式(1)中，ACFS为库仑破裂应力变化，△为剪切应力变化，△为正应力变化，为根据试验确定的断层有效摩擦系数，包含了孔隙流体压力变化造成的影响。断裂带的