浅源大地震复杂断层系统的动力学破裂传播的研究

破坏性的浅源大地震的震源过程往往呈现复杂的特征。断层系统本身的几何复杂性，以及地表与断层之间的耦合效应是造成这些复杂特征的重要来源。因此，细致地研究这些因素对破裂的动力学传播过程的影响，对于深化关于震源过程的认识具有十分重要的意义。本课题拟在前期工作积累的基础之上，进一步发展适于求解浅源大地震的复杂断层系统动力学破裂传播问题的边界积分方程方法，这其中精确地包含了地表与断层之间的复杂耦合效应。计划在新发展的方法基础上，通过震源动力学模拟，着重研究各种几何和物理因素（特别是与断层几何形状和地表有关的几何因素）对于断层破裂行为的影响；并以龙门山断裂带为例构建模型，结合目前已发表的相关研究成果，深入研究2008年汶川大地震的动力学破裂过程，以期增进对于震源复杂性中断层本身几何特征影响和地表作用的认识，并增进对川西地区现存断层系统可能导致的地震特征的了解。

断层几何特征的复杂性是破坏性浅源大地震震源过程复杂性的重要来源之一。本研究在前期有关运用边界积分方程方法研究震源动力学破裂过程研究的基础上，利用基于Cagniard-de Hoop方法求解的时间域Green函数及其空间导数，结合三角形的离散化方案，发展出一种能够精确计算半无限空间中复杂断层系统上震源动力学破裂传播过程的边界积分方程。开展了与此有关的如下几方面研究：1 导出各种场源空间组合的半空间时间域Green的一阶和二阶空间导数，结合三角形单元的离散化方案，据此建构了适于计算复杂断层系统破裂过程的边界积分方程；2 详细研究了半空间Green函数有关Rayleigh波的问题，发展了一种的渐近方法研究Rayleigh函数及其与Rayleigh波产生的关系；3 运用发展的边界方程方法，基于对破裂过程的大量计算，获得了参数空间上破裂行为的相图，通过比较研究了发现对于断层与地表直接相交的情况，只要断层长度足够、破裂能够自发传播，在走滑破裂中一定能出现超剪切破裂；4 研究速率-状态相关的摩擦定律本构参数对自发破裂行为的影响，发现滑动速率的时空分布不仅与a, b的差值有关，与各自的具体取值有关；5 发展了一种基于地表变形直接推算地震断层破裂深度的简便易行的方法，用于确定实际动力学模拟中断层的几何形态；6 研究了复杂断层系统切断Moho面的力学机制，结果显示Moho错断可由深埋断层的非震滑动产生，幅度由断层摩擦性质和下地壳粘度决定；7 以1999年台湾集集地震为例，研究了震后地表变形的力学机制，数值计算的结果支持粘性松弛机制。