汶川地震前后的应力场时空演化研究

Crustal stress field is a key fundamental information on analysing seismic dynamics and seismogenic environment. By eliminating the assumption that modulus of shear stress is 1, weighting the focal mechanism data with its precision, selecting possible fault plane from two nodal planes of focal mechanism based on fault unstability (Coulomb failure crietria), and constraining stress tensors of the adjacent grid points based on the correlation coefficient, an nonlinear method to obtain tomography evolution of stress field will be proposed in this project. The proposed method will be used to obtain the stress field evolution before and after the Wenchuan earthquake. For stress field evolution before the earthquake, the earthquake preparation process will be analyzed. For stress field evolution after the earthquake, the adjustment of the stress field from disturbed state to steady state will be analyzed. We also intend to analyze the relationship of the stress field evolution and the occurrence of the Lushan earthquake. Combining with the slip distribution model, the rotation of the stress field before and after the Wenchuan earthquake will be used to estimate the stress level variation along the Longmenshan fault, which will provide additional constraint to the geodynamic model in study region.

地壳应力场是地球动力学分析和地震孕育环境分析的重要基础资料.为精确分析汶川地震前后的应力场时空演化,本项目拟去除传统应力求解方法中断层面上剪切力模为1的假设、对不等精度震源机制资料采用不同权重、采用失稳性(库伦破裂准则)选择震源机制两节面中可能的断层面、采用相关系数约束相邻网格点的应力张量等具体措施,发展震源机制密集区应力场时空演化的非线性求解方法.将该方法应用于震源机制资料较为丰富的汶川地震震源区,得到地震前后应力场的时空演化过程.对于震前应力场演化,分析该地震孕育的地球动力学过程;对于震后应力场,分析大震后应力场如何进行调整并最终趋于稳定平衡状态,并研究其与芦山地震发生的关系.我们拟将得到的震前最后时段和震后开始时段的应力方向偏转归结为地震同震破裂的影响,依据同震破裂模型确定龙门山断裂带各段的应力水平,为该地区的地球动力学模型提供新的约束.

精确求解应力场是地球动力学的重要内容，2008年5月12日发生的汶川地震在社会上产生了广泛的影响。本项目拟研究精确非均匀应力场的求解方法，并将其用于汶川地震震源区，从而深入理解震源区的动力学关系。本项目进行了下列研究：.（1）为克服同一地震不同方法和资料得到的震源机制的差异对反演应力场结果的影响，提出了同一地震多个震源机制的中心解求解算法，并进行了计算机实现和震例验证，为后续同一地震不同机构或作者给出不同震源机制的选择问题提供了解决方法；.（2）模拟了逆冲、走滑、拉张应力体系下的震源机制理论表现，特别指出应力形因子也可以影响震源机制的表现，这是前人反演应力场研究经常忽略的问题。本工作为根据震源机制求解应力场提供了基础；.（3）为避免应力场求解的非线性问题，将遗传算法引入到应力场求解中，进行了计算机编程实现，采用合成数据对算法进行检验，并将其用于鄂尔多斯地区，求解了该地区的应力场，讨论了与青藏高原动力学的关系；.（4）对分区非均匀应力求解方法进行了研究，提出采用相邻应力场参数的相关系数的方法来平滑应力场之间的差别，从而得到采用震源机制求解时间或空间不均匀的应力场求解方法，并进行了编程实现。.（5）针对汶川地震震源区，求解了不同区域的非均匀应力场。抚松县米亚罗断裂南北两侧主压应力轴走向接近垂直龙门山断裂带走向；而米亚罗断裂带主压应力轴走向为SWW-NEE，与米亚罗断裂带受到NW-SE向剪切力的应力状态相符。据此推测米亚罗断裂是受撕裂作用形成的。对米亚罗断裂南北两侧地震所释放的地震矩张量研究发现：南侧地震矩张量各分量相对大小与北侧地震矩张量各分量相对大小一致，且南侧大部分分量大于北侧。支持了上述米亚罗断裂形成的动力学模型。