楊興悅（甘肅省地震局，蘭州 730000）

青藏高原東北緣強震數(shù)值模擬

楊興悅
（甘肅省地震局，蘭州 730000）

青藏高原東北緣強震活動頻繁，過去百年時間里在該地區(qū)共發(fā)生了18次7級以上強震。以青藏高原東北緣為主要目標建立3D黏彈性有限元模型，研究系列強震發(fā)生后應力場的演化過程，嘗試為地震預測研究提供一種具有力學含義的輔助支撐技術。

以青藏高原東北緣及鄰區(qū)為目標建立模型，采用1°×1°全球地殼模型參數(shù)，模型分為上、中、下地殼，模型厚度分別為10.2～36.1 km、11.2～23.8 km、5.9～18.8 km。模型上地殼采用彈性體，中下地殼采用黏彈性體，根據(jù)全球地殼模型參數(shù)將地殼各層分成的小塊體假定為彈性各向同性介質，依據(jù)巖石密度、橫波速度及縱波速度，推算出泊松比及楊氏模量。計算出上、中、下地殼泊松比和楊氏模量分別為0.24～0.25、0.24～0.26和0.25～0.26和8.34E+10-8.59E+10Pa、9.24E+10-9.80E+10Pa和1.04E+11-1.18E+11Pa。建立模型時大型斷層寬度為20 km，位于甘東南及鄰區(qū)的小斷層寬度為10 km。斷層楊氏模量為周圍塊體的1/3，泊松比比周圍區(qū)域高0.02。黏滯系數(shù)采用石耀霖等研究結果，中地殼黏滯系數(shù)為1021-5*1022Pa﹒s，下地殼黏滯系數(shù)為5*1020-1022Pa﹒s。采用四面體自由劃分網(wǎng)格，選擇單元平均長度為20 km，劃分網(wǎng)格后模型共生成310 681個單元，452 751個節(jié)點。汶川地震為走滑兼逆沖型，將模型中的龍門山斷裂帶上地殼分為上下兩層，深度分別為7.3～13.1 km和5 km，上層傾角為70°，下層傾角為30°。蘆山地震所在斷層傾角定為39°，其余為垂直斷層。以歐亞大陸為參考系施加了10萬年的位移邊界條件，在模擬計算時通過降剛法降低震源所在斷層的楊氏模量模擬強震的發(fā)生，經(jīng)多次嘗試使降剛后與降剛前產(chǎn)生的斷層位錯與強震發(fā)生時產(chǎn)生的位錯一致，即模擬震源區(qū)部分地質體喪失承載能力而引起區(qū)域應力場調(diào)整變化。

模擬結果表明：①青藏高原東北緣區(qū)域水平構造應力場特征大致呈從西向東遞減，從南向北變化幅度較小；青藏高原東北緣區(qū)域內(nèi)水平構造應力明顯高于青藏高原塊體邊界構造帶應力。②模擬了1900年以來發(fā)生在該區(qū)的12次MS7.0以上強震,除第1次地震無法判斷外，在等效應力增加的區(qū)域發(fā)生5次地震，減小的區(qū)域發(fā)生4次地震，增加與減小的過渡區(qū)域發(fā)生地震2次。③歷史強震序列對1970年以來地震的影響：康定地震加速觸發(fā)了爐霍地震的發(fā)生；康定、爐霍地震對松潘地震無加速觸發(fā)作用；康定、爐霍、松潘地震對共和地震無加速觸發(fā)作用；爐霍、松潘、共和地震對汶川地震的影響較小。

上述強震研究結果是扣除背景場應力后由地震引起的等效應力變化，認為強震發(fā)生在應力加載、卸載和加卸載過渡區(qū)域都存在，但是發(fā)生在等效應力減小、增加與減小過渡區(qū)域的幾次強震震源區(qū)都曾出現(xiàn)過地震引起的應力急劇加載的狀態(tài)，只是后續(xù)幾次強震使其震源區(qū)應力具有卸載作用，通過模擬還發(fā)現(xiàn)青藏高原東北緣地區(qū)背景場應力長期處于持續(xù)加載狀態(tài)，背景場應力增量遠遠大于地震引起的應力增量。因此討論上述強震引起震源區(qū)應力變化的同時，還要充分考慮背景場等效應力變化情況。除蘆山地震外，在背景場和強震共同作用下，上述強震震源區(qū)應力都處于長期加載狀態(tài)。區(qū)域等效應力增大有利于介質失穩(wěn)加速孕育地震，說明強震容易發(fā)生在等效應力加載的斷層上。