中國東北地區(qū)地震物理預(yù)測模型反演研究初探.pdf

1、本文選取中國東北地區(qū)作為物理預(yù)測地震研究的區(qū)域，因?yàn)槲覈鴸|北地區(qū)地震活動有較好的規(guī)律性以及較明確的動力機(jī)制。自1900年開始，百年來，東北地區(qū)深震(m<,b>≥16.0)及淺震(Ms≥5.0)有明顯的成組性活動特征和時、空相關(guān)性；淺震強(qiáng)震組已完成了4次活躍期，目前正處于第5活躍期。東北地區(qū)中強(qiáng)地震發(fā)生的動力主要來源于日本海板塊的俯沖，日本海俯沖帶大地震遷移方向?qū)χ袊鴸|北地區(qū)淺震的空間分布產(chǎn)生重要影響。當(dāng)遷移方向與郯廬斷裂帶夾角較大時(α

2、≥70°)，地震主要發(fā)生在松遼盆地及其周邊：當(dāng)遷移方向與郯廬斷裂帶夾角較小時(α<70°)，地震主要發(fā)生在郯廬斷裂帶附近。 本文建立東北地區(qū)地殼三維有限元模型作為物理預(yù)測模型，選取百年來(1900～1999年)地殼內(nèi)發(fā)生的淺源中強(qiáng)震作為研究樣本。有限元模型以東北地區(qū)地震地質(zhì)條件、三維構(gòu)造分區(qū)、波速結(jié)構(gòu)等實(shí)際地質(zhì)狀況為基礎(chǔ)，經(jīng)過力學(xué)簡化后使用ANSYS有限元分析軟件建立；對于日本海俯沖帶的俯沖位移，簡化為年均位移荷載施加在模型相應(yīng)

3、位置，在其它非受力邊界處建立不同剛度的彈簧單元來模擬。 經(jīng)過大量試算，校核有限元模型的位移荷載輸入方向，通過1942年綏化地震和1986年德都群震的震源機(jī)制分析與模型計算至相應(yīng)年份的最大主壓應(yīng)力矢量的對比貼近度較好，認(rèn)為模型可以較合理的反映出研究區(qū)域應(yīng)力場狀況；調(diào)整模型局部的物性參數(shù)和彈簧單元剛度，使得模型邊界處應(yīng)力集中現(xiàn)象大大減小處于較合理的受力狀態(tài); 逐步計算分別至1942年通遼地震和1975年海城地震前，模型在地震發(fā)生區(qū)域

4、都有較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象，且整個研究區(qū)域的最大應(yīng)力值位置都位于地震發(fā)生位置附近；通過以上三方面的校核，說明有限元模型作為物理預(yù)測模型有較好的合理性。 以年為單位施加位移荷載(從1900年開始計算至1999年)，采用調(diào)整地震發(fā)生附近區(qū)域模型物性參數(shù)的辦法模擬實(shí)際地震發(fā)生應(yīng)力釋放效果，經(jīng)逐步推演計算后提取Mises應(yīng)力作為研究對象。通過對計算數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，提出可以把發(fā)生在不同活躍期臨近位置的前后兩次地震發(fā)生間隔時段的累積應(yīng)力增量，作為

5、一定區(qū)域內(nèi)地震發(fā)生規(guī)律和進(jìn)一步預(yù)測的定量化指標(biāo)，并通過對內(nèi)蒙古博克圖和遼寧海城兩地區(qū)的震例分析給予例證。 本文把已經(jīng)發(fā)生的地震時、空規(guī)律作為已知條件，反演研究其力學(xué)規(guī)律。初步的成果為：雅魯河斷裂及阿倫河斷裂地區(qū)是低應(yīng)力集中區(qū)，發(fā)生5.5級以上地震的可能性不大，但地震發(fā)生頻度較高，震發(fā)間隔約24年，發(fā)生雙震的概率較高；海城．金州地區(qū)是高應(yīng)力集中區(qū)，發(fā)生6.0級左右或更高震級地震的概率較高，震發(fā)間隔約35年；松遼盆地南北兩端的通遼地