華北地殼動力學數值模型及應用-陳連旺

中國地震監測預報論壇

石家莊，2012.05華北地區地殼動力學三維數值模型的建立及應用研究（2009-2011地殼所重點基金課題）陳連旺，詹自敏，陸遠忠，等中國地震局地殼應力研究所目錄一、必要性二、目的與內容三、3D數值模型四、初步應用五、結語○必要性_973課題模型在汶川地震中的應用在初始破裂處施加純逆沖地震位錯在斷裂帶東北段則產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，形成了一個右旋走滑的構造加載作用。龍門山斷裂帶西南段由于受到活動性較強的鮮水河斷裂帶、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制轉變必要性_973課題模型在汶川地震中的應用最大主壓應力S1最小主壓應力S3汶川地震引起的應力變化的極值達106Pa-107Pa量級，尺度大約長400km，寬100km；張性應力增量>壓性應力增量，導致壓性背景構造應力卸載，總體應力水平降低；必要性_973課題模型在汶川地震中的應用華北地區應力應變場變化與地震孕震進程綜合分析系統平臺大型數值模擬實驗波速結構本構關系介質參數邊界條件變化華北地區年度應力場變化特征強震快速響應震后應力調整華北地區年度地震趨勢會商斷裂活動地震事件加卸載突發強震事件強震之后快速震情形勢分析目的與內容邊界條件地質構造一個平臺三個應用地殼動力學基礎理論研究3D模型_地質模型

包含36條主要活動斷裂幾何范圍：大華北實現了地形起伏的三維建模3D模型_彈性常數的確定—華北波速結構(據Huangetal，2009)(據臧紹先等，2002)3D模型_華北地區地殼巖石強度的選取第5層第6層圖1.3.5三維有限元模型粘彈性松弛時間空間分布圖3D模型_華北地殼粘彈性介質松弛時間空間分布

華北地區3D地殼動力學數值分析模型華北數值分析技術系統平臺模型254156個單元，254156組介質屬性234056個節點

有別于傳統的分塊賦屬性的方法，本項目建立的模型與以往模型最重要的區別在于將物性參數賦值到每個單元之上，這種方法實現了物性參數較為連續的變化，相對來說更為精確，所建立的模型也更為接近實際情況。

應用_華北地區構造應力年變化場圖像

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

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

應用_郯廬帶庫侖破裂應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5KPa；郯廬帶南段的年累積速率最高，平均達6KPa，最高值出現在南部；

應用_郯廬帶庫侖破裂應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較低，平均達3KPa；紅線:主壓應力

藍線:主張應力玉樹地震引起的構造應力場汶川地震引起的構造應力場

應用_汶川地震、玉樹地震對鄂爾多斯構造應力場擾動紅線:主壓應力

藍線:主張應力汶川地震+玉樹地震引起的構造應力場

應用_汶川地震、玉樹地震對鄂爾多斯構造應力場擾動40°N35°N105°E110°E115°E

應用_汶川地震、玉樹地震對鄂爾多斯構造應力場擾動結語實用性：不是一次性的純理論的概念模型，是一個持續為地震預測服務的實用技術平臺。1）具有對于研究區域內部新發生強震的快速響應以及震后應力應變場調整的分析能力；2）可以為華北地區年度地震活動趨勢預測會商提供具有地殼動力學含義的數值模擬分析成果；3）地殼動力學基礎理論研究。可升級性：為了滿足持續性與實用性，該平臺應該是開放式的、可升級的，能夠隨著新的觀測數據的日益豐富，調整相關的模型參數和邊界條件，不斷完善現有的技術系統。結語未來工作：建立不同空間尺度的3D地殼動力學數值模型：大尺度：