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1、中国地震监测预报论坛 石家庄，2012.05 华北地区地壳动力学三维数值模型 的建立及应用研究 （2009-2011地壳所重点基金课题） 陈连旺，詹自敏，陆远忠，等 中国地震局地壳应力研究所 目 录 一、必 要 性 二、目的与内容 三、3D数值模型 四、初步应用 五、结 语 必要性_973课题模型在汶川地震中的应用 在初始破裂处施加 纯逆冲地震位错 在断裂带东北段则产生了几乎平行于断层走 向的位移矢量场，垂直于断层走向的位移分 量很小，位移场的一致性很强，形成了一个 右旋走滑的构造加载作用。 龙门山断裂带西南段由于受到活动性较强 的鲜水河断裂带、安宁河断裂带和大凉山 断裂带的阻挡控制作用，位移
2、矢量方向较 杂乱，位移场一致性较差； 有利于主破裂向东北方向传播 有利于向走滑型震源机制转变 必要性_973课题模型在汶川地震中的应用 最大主压应力S1 最小主压应力S3 汶川地震引起的应力变化的极值达106Pa-107Pa量级，尺度大 约长400km，宽100km；张性应力增量压性应力增量，导致 压性背景构造应力卸载，总体应力水平降低； 必要性_973课题模型在汶川地震中的应用 华北地区应力应变场变化与 地震孕震进程综合分析系统平台 大型数值模拟实验 波速结构本构关系介质参数 边界条 件变化 华北地区年度 应力场变化特征 强震快速响应 震后应力调整 华北地区年度 地震趋势会商 断裂 活动 地
3、震事件 加卸载 突发强 震事件 强震之后 快速震情形势分析 目 的 与 内 容 边界条件地质构造 一 个 平 台 三 个 应 用 地 壳 动 力 学 基 础 理 论 研 究 3D模型_地质模型 包含36条主要活动断裂 几何范围：大华 北 实现了地形起伏 的三维建模 3D模型_弹性常数的确定华北波速结构 (据Huang et al ， 2009) (据臧绍先等，2002) 3D模型_华北地区地壳岩石强度的选取 第5层 第6层 图1.3.5 三维有限元模型粘弹性松弛时间空间分布图 3D模型_华北地壳粘弹性介质松弛时间空间分布 华北地区3D地壳动力学数值分析模型 华北数值分析技术系统平台模型 254
4、 156个单元，254 156组介质属性 234 056个节点 有别于传统的分块赋属 性的方法，本项目建立 的模型与以往模型最重 要的区别在于将物性参 数赋值到每个单元之上 ，这种方法实现了物性 参数较为连续的变化， 相对来说更为精确，所 建立的模型也更为接近 实际情况。 应用_华北地区构造应力年变化年变化场图像 N40 N35 E110 E115 E120 N38 1）华北地区现今主要处于一种张性构造应力变化场的作用之中； 2）压性构造应力场在NNW-SSE方向上正在减小，减小的平均量级约为6 kPaa-1 ；在NEE-SWW 方向仍在增大，增大的平均量级约为3 kPaa-1。 3）分析应力
5、场与断裂活动之间的关系，上述年变化特征，既有利于NE向断裂的右旋走滑运动， 又有利于NW向断裂的左旋走滑运动。 红色：最大 主张应力 蓝色：最大 主压应力 北南 应用_郯庐带库仑破裂应力累积速率分段特征 郯庐带北段的年累积速率次高，平均 达5 KPa； 郯庐带南段的年累积速率最高，平均 达6 KPa，最高值出现在南部； 应用_郯庐带库仑破裂应力累积速率分段特征 郯庐带渤海段、中段的年累积速率相对较低 ，平均达 3 KPa； 红线: 主压应力 蓝线: 主张应力 玉树地震引起的 构造应力场 汶川地震引起的 构造应力场 应用_汶川地震、玉树地震对鄂尔多斯构造应力场扰动 红线: 主压应力 蓝线: 主张
6、应力 汶川地震+玉树地震引起的构造应力场 应用_汶川地震、玉树地震对鄂尔多斯构造应力场扰动 40N 35N 105E110E115E 应用_汶川地震、玉树地震对鄂尔多斯构造应力场扰动 结 语 p实用性： 不是一次性的纯理论的概念模型，是一个持续为地震预测 服务的实用技术平台。1）具有对于研究区域内部新发生强 震的快速响应以及震后应力应变场调整的分析能力；2）可 以为华北地区年度地震活动趋势预测会商提供具有地壳动 力学含义的数值模拟分析成果；3）地壳动力学基础理论研 究。 p可升级性： 为了满足持续性与实用性，该平台应该是开放式的、可升 级的，能够随着新的观测数据的日益丰富，调整相关的模 型参数和边界条件，不断完善现有的技术系统。 结 语 p未来工作：建立不同空间尺度的3D地壳动力学数 值模型： p大尺度： 东亚模型：日本、印尼等地区巨震对中国带来的影响 中国大陆模型：中国内部强震的影响 中国东部模型，中国西部模型 p中尺度： 重点断裂带模型 p小尺度： 断裂带可能的闭锁段模型 谢 谢
