華北地殼動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型及應(yīng)用-陳連旺

中國地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)論壇

石家莊，2012.05華北地區(qū)地殼動(dòng)力學(xué)三維數(shù)值模型的建立及應(yīng)用研究（2009-2011地殼所重點(diǎn)基金課題）陳連旺，詹自敏，陸遠(yuǎn)忠，等中國地震局地殼應(yīng)力研究所目錄一、必要性二、目的與內(nèi)容三、3D數(shù)值模型四、初步應(yīng)用五、結(jié)語○必要性_973課題模型在汶川地震中的應(yīng)用在初始破裂處施加純逆沖地震位錯(cuò)在斷裂帶東北段則產(chǎn)生了幾乎平行于斷層走向的位移矢量場，垂直于斷層走向的位移分量很小，位移場的一致性很強(qiáng)，形成了一個(gè)右旋走滑的構(gòu)造加載作用。龍門山斷裂帶西南段由于受到活動(dòng)性較強(qiáng)的鮮水河斷裂帶、安寧河斷裂帶和大涼山斷裂帶的阻擋控制作用，位移矢量方向較雜亂，位移場一致性較差；○有利于主破裂向東北方向傳播有利于向走滑型震源機(jī)制轉(zhuǎn)變必要性_973課題模型在汶川地震中的應(yīng)用最大主壓應(yīng)力S1最小主壓應(yīng)力S3汶川地震引起的應(yīng)力變化的極值達(dá)106Pa-107Pa量級(jí)，尺度大約長400km，寬100km；張性應(yīng)力增量>壓性應(yīng)力增量，導(dǎo)致壓性背景構(gòu)造應(yīng)力卸載，總體應(yīng)力水平降低；必要性_973課題模型在汶川地震中的應(yīng)用華北地區(qū)應(yīng)力應(yīng)變場變化與地震孕震進(jìn)程綜合分析系統(tǒng)平臺(tái)大型數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)波速結(jié)構(gòu)本構(gòu)關(guān)系介質(zhì)參數(shù)邊界條件變化華北地區(qū)年度應(yīng)力場變化特征強(qiáng)震快速響應(yīng)震后應(yīng)力調(diào)整華北地區(qū)年度地震趨勢(shì)會(huì)商斷裂活動(dòng)地震事件加卸載突發(fā)強(qiáng)震事件強(qiáng)震之后快速震情形勢(shì)分析目的與內(nèi)容邊界條件地質(zhì)構(gòu)造一個(gè)平臺(tái)三個(gè)應(yīng)用地殼動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論研究3D模型_地質(zhì)模型

包含36條主要活動(dòng)斷裂幾何范圍：大華北實(shí)現(xiàn)了地形起伏的三維建模3D模型_彈性常數(shù)的確定—華北波速結(jié)構(gòu)(據(jù)Huangetal，2009)(據(jù)臧紹先等，2002)3D模型_華北地區(qū)地殼巖石強(qiáng)度的選取第5層第6層圖1.3.5三維有限元模型粘彈性松弛時(shí)間空間分布圖3D模型_華北地殼粘彈性介質(zhì)松弛時(shí)間空間分布

華北地區(qū)3D地殼動(dòng)力學(xué)數(shù)值分析模型華北數(shù)值分析技術(shù)系統(tǒng)平臺(tái)模型254156個(gè)單元，254156組介質(zhì)屬性234056個(gè)節(jié)點(diǎn)

有別于傳統(tǒng)的分塊賦屬性的方法，本項(xiàng)目建立的模型與以往模型最重要的區(qū)別在于將物性參數(shù)賦值到每個(gè)單元之上，這種方法實(shí)現(xiàn)了物性參數(shù)較為連續(xù)的變化，相對(duì)來說更為精確，所建立的模型也更為接近實(shí)際情況。

應(yīng)用_華北地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力年變化場圖像

①②③④⑤⑥⑦⑧⑨N40°N35°E110°E115°°°E120°N38°1）華北地區(qū)現(xiàn)今主要處于一種張性構(gòu)造應(yīng)力變化場的作用之中；2）壓性構(gòu)造應(yīng)力場在NNW-SSE方向上正在減小，減小的平均量級(jí)約為6kPa·a-1

；在NEE-SWW方向仍在增大，增大的平均量級(jí)約為3kPa·a-1。3）分析應(yīng)力場與斷裂活動(dòng)之間的關(guān)系，上述年變化特征，既有利于NE向斷裂的右旋走滑運(yùn)動(dòng)，又有利于NW向斷裂的左旋走滑運(yùn)動(dòng)。紅色：最大主張應(yīng)力藍(lán)色：最大主壓應(yīng)力北南

應(yīng)用_郯廬帶庫侖破裂應(yīng)力累積速率分段特征郯廬帶北段的年累積速率次高，平均達(dá)5KPa；郯廬帶南段的年累積速率最高，平均達(dá)6KPa，最高值出現(xiàn)在南部；

應(yīng)用_郯廬帶庫侖破裂應(yīng)力累積速率分段特征郯廬帶渤海段、中段的年累積速率相對(duì)較低，平均達(dá)3KPa；紅線:主壓應(yīng)力

藍(lán)線:主張應(yīng)力玉樹地震引起的構(gòu)造應(yīng)力場汶川地震引起的構(gòu)造應(yīng)力場

應(yīng)用_汶川地震、玉樹地震對(duì)鄂爾多斯構(gòu)造應(yīng)力場擾動(dòng)紅線:主壓應(yīng)力

藍(lán)線:主張應(yīng)力汶川地震+玉樹地震引起的構(gòu)造應(yīng)力場

應(yīng)用_汶川地震、玉樹地震對(duì)鄂爾多斯構(gòu)造應(yīng)力場擾動(dòng)40°N35°N105°E110°E115°E

應(yīng)用_汶川地震、玉樹地震對(duì)鄂爾多斯構(gòu)造應(yīng)力場擾動(dòng)結(jié)語實(shí)用性：不是一次性的純理論的概念模型，是一個(gè)持續(xù)為地震預(yù)測(cè)服務(wù)的實(shí)用技術(shù)平臺(tái)。1）具有對(duì)于研究區(qū)域內(nèi)部新發(fā)生強(qiáng)震的快速響應(yīng)以及震后應(yīng)力應(yīng)變場調(diào)整的分析能力；2）可以為華北地區(qū)年度地震活動(dòng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)會(huì)商提供具有地殼動(dòng)力學(xué)含義的數(shù)值模擬分析成果；3）地殼動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論研究?？缮?jí)性：為了滿足持續(xù)性與實(shí)用性，該平臺(tái)應(yīng)該是開放式的、可升級(jí)的，能夠隨著新的觀測(cè)數(shù)據(jù)的日益豐富，調(diào)整相關(guān)的模型參數(shù)和邊界條件，不斷完善現(xiàn)有的技術(shù)系統(tǒng)。結(jié)語未來工作：建立不同空間尺度的3D地殼動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型：大尺度：