共轭断层系统的非线性有限元模拟与震群模型讨论.pdfVIP

第 37卷 第 2期 地 震 地 质 V01．37．NO．2 2015年 6月 SEISM0LOGY AND GEOLOGY Jun．．2O15 doi：10．3969／j。issn．0253—4967．2015．02．021 44- ， 、 轭断层系统的非线性有限元模拟 与震群模型讨论 郭婷婷 ’’ 徐锡伟。’ 邢会林 于贵华 1)山东省工程地震研究中心，济南 250021 2)山东省地震局 ，济南 250014 3)中国地震局地质研究所 ，活动构造与火 山重点实验室，北京 100029 4)EarthSystemsScienceComputationalCentre(ESSCC)，UniversityofQueensland， StLuciaQLD4072，Australia 摘 要 采用断层摩擦接触 的非线性有限元模拟方法 ，对单断层与交叉断层 2种断层模 型分别进 行数值模拟计算对 比，结合中国大陆双震或震群型地震孕育发生的构造条件对共轭断层系统的孕震 与发震机理进行了讨论与分析 。断面滑动摩擦机制较好地解释 了共轭断层 由闭锁状态进入发生地震 的滑动状态的过程 ，共轭断层系统会交替地发生失稳事件 ，验证了2组共轭断层系统构成 的地震模 型的滑动习性 。其数值模拟与讨论分析结果可为共轭断层发育区的地震监测预报提供科学依据 。 关键词 共轭断层系统 地震构造模型 摩擦接触 非线性有限元模拟 中图分类号：P315．8 文献标识码 ：A 文章编号：0253-4967(20l5)02—0598—15 O 引言 野外地震现场观测和岩石力学实验表明，地震的孕育和发生与活动断层 的滑动习性密切 相关，不同类型活动断层黏滑错动引起断层两盘块体弹性应变的快速释放是地震成核和发生 的主要机制 (Scholz，1990)。断层面上 凹凸体或障碍体的几何形态和规模大小等几何结构和断 层本身的摩擦非均匀性等均会对断层滑动失稳过程产生影响 (马瑾 ，1999)。另外 ，共轭断层 是最常见 的断层分布样式之一 ，中国大陆许多强震的震源断裂表现为共轭断层 ，许多地震区存 在相互交叉的共轭发震断层 (张四昌，1991)，特别是华北平原、川滇菱形块体等地区常常发生 与共轭活动断层错动相关的双震或震群型地震 ；例如华北平原 1966年邢台地震群 (M6．8，6．7 和 7．2)、1976年松潘一平武地震群 (7．2，6．7和 7．2)、1988年澜沧一耿马地震 (7．6和 7．2) 等 (Joneseta1．，1984；俞维贤等，1994；徐锡伟等 ，2000)。川滇菱形块体与华南克拉通之间鲜 水河一小江断裂系东侧 ，2014年 8月 3日发生的鲁甸 M6．5地震在地表沿 NW 向包谷垴一小河 断裂形成 的2．2km长的地表破裂带表明，发震断层为 NW 向左旋走滑断层 (徐锡伟等 ，2014)； [收稿 日期] 2014—11—14收稿 ，2015—04-27改回。 [基金项 目] 山东省 自然科学基金 (ZR2014DQ022)、国家 自然科学基金 和山东省地震局科研基金 (JJ1303)共 同资助。 通讯作者 ：徐锡伟 ，研究员，主要从事活动构造学及其在减轻地震灾害 中的应用研究，E— mail：xiweixu@vip．sina．com。 2期 郭婷婷等 ：共轭断层系统 的非线性有 限元模拟与震群模 型讨论 599 但重新定位后 的余震呈 NNW和 NEE向 “L”状分布 ，显示 出共轭断层之间存在着破裂触发作 用 ，类似于 1987年美国加利福尼亚州 SuperstitionHills地震序列在 NE向和 NW 向2组共轭断 层上同时出现地震地表破裂带的现象 ，说 明发育程度不同的 2组交叉断层或共轭断层在孕震 或发震过程 中存在着相互作用或