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潮汐对大震的触发作用研究

作　者: 李智蓉
导　师: 张晓东
学　校: 中国地震局地震预测研究所
专　业: 固体地球物理学
关键词: 潮汐正应力潮汐剪应力库仑应力相位滑动方向触发
分类号: P315
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

由日月引潮力引起的潮汐应力在整个地球内部的平均值量级仅为103 Pa左右,地壳中的实际潮汐应力值一般大于平均值,假定大一个数量级,则潮汐应力的变化率达到(以半日潮为例)104Pa/6h,构造应力的变化率为102Pa/6h。一般认为潮汐应力的积累速度比构造应力大两个数量级(Sun w.K.,1992),在构造应力达到临界状态时,就有可能加速断层破裂触发地震(Heaton,1975)。潮汐触发因素,一直备受国内外学者关注。潮汐与大震关系的研究,主要是从日、月相对于地球的位置与地震的关系;引潮力与地震的关系;潮汐应力与地震的关系这三方面入手。近些年来,与发震构造相关的潮汐应力研究,成为潮汐与大震关系研究的重点。本论文选用1976年到2009年间全球震源深度小于70Km,Mw≥7.0的地震,利用震源机制解资料,对每个地震的真实发震断层面进行判断,得到233个断层面解,并将其按断层类型进行划分。讨论了各种类型地震断层面上潮汐最大剪应力方向与滑动方向的关系,发震时断层面上潮汐正应力,沿滑动方向的剪应力和库仑应力在日潮、月潮中的相位;发震时断层面上的库仑应力值。同时利用库仑破裂准则将受到潮汐触发的地震挑选出来,并对得出的结果进行对比分析。结果表明,潮汐并不是对每个地震都具有触发作用,且潮汐的触发作用也不是集中于某种特定类型的断层。潮汐对地震是否具有触发效应的关键在于潮汐最大剪应力方向与滑动方向的关系,且与断层类型有一定的相关性。对于逆断层类型地震,当断层面上潮汐最大剪应力方向与滑动方向一致时触发作用最为明显,而相反时触发作用最为微弱。对于斜滑断层地震,当断层面上潮汐最大剪应力方向处于与滑动方向一致(夹角为-30°～60°)以及附近区域(夹角为30°～60°,-30°～-60°)时,触发作用最为明显。而对于走滑断层地震,当断层面上潮汐最大剪应力方向与滑动方向一致和垂直时,触发作用最为明显。造成这种现象的原因是受到触发的绝大多数地震发震时刻断层面上所受潮汐最大剪应力方向与断层走向垂直,且与断层类型无关。此结论的可靠性还将在今后研究中进一步论证。利用Schuster检验法对发震时刻潮汐正应力、沿滑动方向剪应力、库仑应力在日潮、月潮中相位的研究结果表明,总体上潮汐正应力、沿滑动方向剪应力、库仑应力在日潮、月潮中的相位与大震发生的关系不明显。只有逆断层地震潮汐剪应力在日潮中的相位和斜滑断层地震潮汐剪应力在月潮中的相位与大震的发生有一定的相关性。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章引言  10-18
  1.1 国内外研究现状  10-16
    1.1.1 日、月相对于地球的位置与地震的关系  10-11
    1.1.2 引潮力与地震  11-12
    1.1.3 潮汐应力与地震  12-15
    1.1.4 固体潮与地震关系研究中所涉及到的问题  15-16
  1.2 研究的内容  16-17
  1.3 硕士期间主要工作  17-18
第二章资料的选取及处理  18-20
第三章潮汐应力的相关计算  20-25
  3.1 断层面上潮汐正应力、沿滑动方向的潮汐剪应力及潮汐最大剪应力与走向夹角计算公式  20-23
  3.2 发震断层面上由潮汐引起的库仑应力变化的计算公式  23-24
  3.3 相位的确定  24-25
第四章潮汐应力计算结果分析  25-57
  4.1 有关数据计算和分析方法的说明  25-26
    4.1.1 数据的计算及地震的划分  25-26
    4.1.2 随机概率的计算  26
  4.2 断层面上潮汐最大剪应力方向与滑动方向的关系  26-32
    4.2.1 逆断层地震  28-29
    4.2.2 斜滑断层地震  29-31
    4.2.3 走滑断层地震  31-32
  4.3 受到触发的地震断层面上潮汐最大剪应力方向与滑动方向的关系  32-37
    4.3.1 逆断层地震  33-34
    4.3.2 斜滑断层地震  34-36
    4.3.3 走滑断层地震  36-37
  4.4 潮汐最大剪应力方向与滑动方向关系讨论  37-42
  4.5 潮汐正应力、沿滑动方向剪应力和库仑应力分别在日潮中的相位  42-46
    4.5.1 沿滑动方向的潮汐剪应力  42-44
    4.5.2 潮汐正应力  44-45
    4.5.3 由潮汐引起的库仑应力  45-46
  4.6 受到触发的地震潮汐正应力、沿滑动方向的潮汐剪应力和库仑应力分别在日潮中的相位  46-48
    4.6.1 沿滑动方向的潮汐剪应力  46-47
    4.6.2 潮汐正应力  47
    4.6.3 由潮汐引起的库仑应力  47-48
    4.6.4 潮汐正应力、沿滑动方向的潮汐剪应力、库仑应力在日潮中的相位与大震关系小结  48
  4.7 潮汐正应力、沿滑动方向剪应力和库仑应力分别在月潮中的相位  48-51
    4.7.1 沿滑动方向的潮汐剪应力  48-49
    4.7.2 潮汐正应力  49-50
    4.7.3 由潮汐引起的库仑应力  50-51
  4.8 受到触发的地震潮汐正应力、沿滑动方向剪应力和库仑应力分别在月潮中的相位  51-53
    4.8.1 沿滑动方向的潮汐剪应力  52
    4.8.2 潮汐正应力  52
    4.8.3 由潮汐引起的库仑应力  52-53
    4.8.4 潮汐正应力、沿滑动方向的剪应力、库仑应力在月潮中的相位与大震关系小结  53
  4.9 潮汐正应力、沿滑动方向的剪应力、库仑应力在日潮、月潮中的相位与大震关系讨论  53-57
第五章结论和展望  57-59
  5.1 主要结论  57
  5.2 进一步工作展望  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
附录  64-70
作者简介、在学期间研究成果及发表文章  70

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