斷層局部破裂的三維動力學特性與臨震前兆現象研究

《斷層局部破裂的三維動力學特性與臨震前兆現象研究》是依託汕頭大學，由趙曉華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：斷層局部破裂的三維動力學特性與臨震前兆現象研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙曉華
• 依託單位：汕頭大學

項目摘要

研究斷層局部破裂時所激發的三維彈性波現象。通過研究，確定彈性波在時空域中的分布規律，探討在什麼樣的條件下，這種彈性波能為現有觀測技術所測量。分析斷層局部破裂所導致的應力重分布規律，探討局部破裂和斷層整體失穩之間的關係，從而解決在什麼樣的條件下，局部破裂所激發的彈性波能作為一種臨震前兆現象。在此基礎上，研究一種根據實測波動過程進行破裂區定位的方法。這一研究對於認識斷層內部的物理活動環境有重要意義，是地震發生前進行臨震預測的物理基礎。

結題摘要

近震觀測表明，地震破裂開始時有一個清楚的成核相，其特徵是矩釋放率低，成核時間與地震震級成正比。由此根據成核時間和尺度，可估算最終地震事件的大小。研究發現，地震成核相的存在是斷層非均勻性的客觀反映。由於岩石介質的強度不一，斷層臨近失穩時，強度相對較低的區域會首先發生動態破裂，導致應力重分布，並觸發整個斷層的失穩破壞。因此，研究成核過程中這種局部破裂所激發的三維彈性波特性，弄清楚他們與斷層失穩破壞之間的關係，對於臨震預測具有重要的意義。此項研究內容包括: (1) 研究斷層局部破裂所激發的三維彈性波特性。通過研究，探討彈性波在時空域中的分布規律。(2)分析斷層局部破裂所導致的應力重分布規律，探討在什麼樣的條件下，局部破裂所激發的彈性波可作為一種臨震前兆現象。(3) 研究一種根據實測波動過程進行破裂區定位的方法。取得了如下成果：(1) 分析了半平面形斷層由於斷層面上弱聯結的破裂所激發的彈性波，得到這一問題的短時精確解。（2）得到了橫觀各向同性體半平面剪下斷層瞬態擴展問題的精確解。（3）建立了斷層的隨機模型，提出了隨機動態斷裂的分析方法。（4）通過有限元數值模擬，揭示了彈性波在時空域中的分布規律。（5）提出了一種利用單一測點的彈性波時域信號直接識別破裂位置、方向和大小的方法。理論分析和數值結果顯示，斷層局部破裂會激發三維彈性波，可以作為臨震前兆現象。但彈性波的空間傳播具有局部特性，只有在斷層附近的特定地表範圍才能被儀器所測量。