粗糙以及含起伏自由表面斷層的地震動力學特徵研究

《粗糙以及含起伏自由表面斷層的地震動力學特徵研究》是依託中國科學技術大學，由張振國擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：粗糙以及含起伏自由表面斷層的地震動力學特徵研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張振國
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

利用數值方法模擬是研究地震動力學的一個重要工具，許多關於地震動力學的新認識都來自於數值計算。然而實際地震所發生的環境非常複雜，並不是簡單的斷層模型都能勝任實際地震例子。觀測表明地震斷層除了存在走向、傾角、轉折、分叉等非平面結構以外，斷層面還存在粗糙不平，另外根據現有模擬結果表明，自由表面的起伏對地震自發破裂起著重要作用。這些複雜成分將影響地震破裂的傳播以及由此產生的地震波輻射。為了系統研究這些複雜斷層對地震破裂以及輻射場的影響，本研究擬對粗糙斷層以及斷層觸及不規則地表情況的動力學展開研究，為地震災害機制分析與預測提供理論依據，以及探索地震的高頻輻射來源。

結題摘要

破壞性的大地震對人類的生活環境和生命財產造成巨大損失，其發生的斷層一般具有複雜幾何結構。開展粗糙、不規則地表等複雜幾何情況下的地震動力學破裂模擬研究有助於揭示破壞性地震的地震災害機制。基於基金委資助，本項目主要開展了以下研究： （1）不規則地表、粗糙斷層面對地震動力學破裂影響。地表是地震動力學破裂的一個奇異界面，大量研究表明自由界面對地震破裂形態有非常重要的影響，例如超剪下破裂的產生與消亡等。初步的地震動力學研究大多考慮簡單平直地表，真實地表並非簡單平面，而是存在不規則起伏。我們利用曲線有限差分方法模擬不同起伏地表情況下斷層自發破裂過程，研究其對地震破裂的影響。研究表明不規則地表對地表激發的超剪下破裂有重要調製作用，並造成不同的近斷層地震動分布，這對近場地震災害研究與預防提供參考。我們對地殼地震中常見的其他複雜幾何斷層面上的地震動力學特徵進行了研究，包括粗糙斷層、跳躍斷層等。這些考慮真實複雜結構的震源物理研究有助於揭示地震物理規律，同時也為地震自然災害防治提供新思路。 （2）複雜地震動力學及設定地震研究。對於可能發生地震的斷層帶，模擬其上的設定地震破裂、強地面運動傳播可以定量預測未來可能地震所帶來的災害強度與分布，為城市抗震設計、大型工程選址與建設等提供地震科學參考。我們開展關於太原城市群周邊設定地震的災害預測研究，該計算區域包括了眾多山脈以及中間的太原盆地。該研究探討了不同起始成核區所導致的不同破裂形態以及強地面運動分布特徵以及對市區造成最大災害的地震情況。此外還初步討論了汶川地震的動力學破裂過程，發現汶川地震的斷層幾何對斷層滑動分布花樣起著重要的控制作用，汶川地震的複雜幾何結構造成了觀測到的複雜的滑移過程，為進一步認識汶川地震的破壞機理奠定理論依據，同時也可以得出，動力學模擬中地震的非平面效應必須考慮。