深源地震震源的动力学机制研究

Although deep earthquakes have limited damage to buildings and human life and property, they play an important role in studying the deep structure of the earth and understanding the source physical processes. At present, several mechanisms are proposed for deep earthquakes, including transformational faulting, dehydration embrittlement and adiabatic shear instability. These mechanisms are based on earthquake observations and rock experiments at high temperature and high pressure. The study of the source dynamics of deep earthquakes has not been studied. Based on the numerical simulation of dynamics, this project will discuss the dynamic effects of different deep earthquake mechanisms on rupture of the deep earthquakes. To compare with the observed data. We expect to get the mechanism of deep earthquakes from the perspective of source dynamics. Taking the earthquake of the Okhotsk Sea in 2013 as an example, we explore the dynamic rupture mechanisms of the earthquake and study the supershear mechanism in the supershear aftershock.

深源地震虽然对地表建筑物以及人类生命财产的危害十分有限，然而深源地震对研究地球深部构造，理解震源物理过程等有着极其重要的作用。目前对深源地震提出了几种产生机制，包括反裂隙断层作用、脱水致裂作用和绝热剪切失稳等。这些机制都是基于观测和高温高压岩石实验得到的。对于深源地震的震源动力学过程研究还没有深入研究。本项目将基于动力学的数值模拟，探讨不同机制对深源地震断层破裂的动力学影响，与观测数据对比，期望从震源动力学角度，获得深源地震的产生机制。并以2013年的鄂霍茨克海地震为例探讨该地震的动力学破裂机制，研究该地震的余震产生超剪切破裂的机理。

深源地震对我们充分理解地震的震源物理过程，及地球深部构造有着重要作用。本项目在基金委的资助下主要开展了以下几个有关深部地震方面的工作：.[1] 地震破裂过程根据破裂速度有着不同的类型，包括自停止地震、亚剪切地震和超剪切地震。本研究对地震破裂相图进行了进一步的研究工作，将自停止地震进行了进一步划分，得到一个新的慢自停止地震类型。通过与地震数据对比我们发现慢自停止地震与地震事件中的低频地震相吻合，慢自停止地震是低频地震的震源机制。.[2] 基于破裂相图研究了圆盘破裂的震源参数特征。我们发现自停止破裂和失稳破裂的震源参数关系有着明显的区别。对于失稳破裂，角频率和动态参数之间的关系与以前的运动学或准动态模型中的关系相吻合。对于自停止破裂，其比例关系与失稳破裂相反。角频率和地震矩的关系取决于三个因素：动态破裂状态、背景应力和成核区大小。.[3] 基于滑动弱化准则和温压控制方程研究了深源地震的破裂传播特征。我们发现深源地震的破裂传播过程可能主要受剪切熔融和温压控制。相对较高的摩擦力能产生过多的热量，导致更大的孔隙压力，能更加促进破裂的传播，甚至于发生超剪切破裂。考虑温压控制后，相较于围压低一个数量级的剪切应力也能使得破裂传播。