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        用塊體應變能預測強震位置與震級的研究*

        2015-12-25 05:33:20陳立軍陳曉逢許昭永
        地震研究 2015年1期
        關(guān)鍵詞:強震震級塊體

        陳立軍,許 峻,陳曉逢,邵 磊,吳 霞,許昭永

        (1.湖南省地震局,湖南長沙410004;2.昆明峻奇無損檢測工程有限公司,云南昆明650041;3.昆明南方地球物理技術(shù)開發(fā)有限公司,云南昆明650091;4.云南省地震局,云南昆明650224)

        0 引言

        地震安全性評價的一個重要內(nèi)容是確定潛在震源區(qū)的位置及最大震級,這直接影響抗震設(shè)防要求的確定。設(shè)防過高,將使工程造價猛增;設(shè)防偏低,將會付出慘痛的代價?!豆こ虉龅氐卣鸢踩栽u價》(GB17741—2005)為工程場地地震安全性評價制定了一系列原則、標準和方法,其中規(guī)定了如何利用構(gòu)造地質(zhì)、大地形變測量、地球物理場以及歷史地震等進行研究。以往研究多分別用地應力或應變 (形變)進行地震預測研究,很少有人進行綜合考慮。理論及實驗研究顯示,潛在震源區(qū)的位置和最大震級不僅與構(gòu)造和歷史地震有關(guān),更與應力狀態(tài),包括方向、大小、增加速率、集中位置等,以及巖體自身性質(zhì),包括強度、楊氏模量、應變大小及增長速率、裂縫(斷層)大小和數(shù)量等有關(guān),同時還與作用方式有關(guān)。許昭永等 (2010)綜合各種因素,將其統(tǒng)歸為一個物理量——應變能積累釋放特征進行初步研究。陳祖安等 (2009)以應變能密度的空間分布討論2008年汶川8.0級地震孕震機理。本文將進一步以實例論述如何簡便準確地計算活動塊體應變能,并將其應用于潛在強震區(qū)及其最大震級的預測研究。

        1 應變能密度及破裂判據(jù)

        依據(jù)尹祥礎(chǔ) (2011)固體力學的論述,塊體應變能 (積累)

        其中,w(x,y,z;t)為應變能密度,它與塊體的空間位置及時間變化有關(guān),應變能W的大小還與塊體體積及積累時間長短有關(guān)。

        1.1 應變能密度

        1.1.1 完整塊體應變能密度

        對于線彈性體,應變能密度為

        當 i=j時,δij=1;當 i≠j時,δij=0。

        1.1.2 含斷層 (裂縫)塊體應變能密度

        設(shè)KⅠ、KⅡ、KⅢ分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型應力強度因子,則

        對于復合型裂紋,端部各點的應變能密度為

        其中,S為應變能密度因子,S=S(θ)。r為到達裂縫端點的距離,θ為r與裂縫延長線的夾角。αij為與剪切模量μ、泊松比ν及角度θ有關(guān)的常數(shù)。

        1.2 破裂判據(jù)

        最簡單的判據(jù)就是當K≥KC時,裂紋開始失穩(wěn)擴展 (破裂)。KC為斷裂韌性,是材料的一個重要參數(shù),表示裂紋開始失穩(wěn)擴展時應力強度因子的臨界值。

        更常用的破裂判據(jù)是應變能密度因子和能量釋放率,二者其實是一致的,只是表述方式不同。應變能密度因子準則認為,裂紋沿最小應變能密度因子Smin的方向擴展,即沿滿足條件

        的方向擴展;當Smin達到一定的臨界值SC時,裂紋開始失穩(wěn)擴展。即

        對于完整巖石的剪切破壞,一般用庫侖準則,其也適用于塑性破壞,或用于判定結(jié)構(gòu)體沿軟弱面滑動破壞。

        式中,C、φ分別為內(nèi)聚力和內(nèi)摩檫角。

        對于三軸應力,在平面應力時,

        參照應變能密度因子判據(jù)和最大能量釋放率準則,當所積累應變能密度達到或超過塊體同一區(qū)域材料所能承受的極限 (臨界)值時,即發(fā)生局部破壞或破裂 (地震)。

        2 關(guān)于強震位置和震級的預測方法

        2.1 潛在震源區(qū)位置預測

        發(fā)震位置預測,有多種方法可行。如梅世蓉等 (2009)、薛艷等 (2009)和陳章立等 (2009)就以中強地震的時空活動特征確定汶川地震的發(fā)震位置,李延興等 (2009)則認為汶川地震發(fā)生在剪切應變高梯度變化區(qū)。筆者更傾向以現(xiàn)代形變特征區(qū)確定強震位置。強震前會出現(xiàn)一系列地形變方面的特征變化,強震就發(fā)生在應變集中區(qū)或高應變梯度區(qū) (或其附近)。但往往有幾個應變集中區(qū)或高應變梯度區(qū),究竟哪個區(qū)先發(fā)生強震需另行研究 (李延興,郭良遷,2002)。這方面資料很多,且技術(shù)較為成熟 (許昭永等,2010),本文不再贅述。

        利用形變場的空間特征判定強震發(fā)生位置直觀、簡便,因此本文并不強調(diào)用應變能密度的空間分布來判定強震位置。

        2.2 潛在強震震級預測

        上述幾種理論計算并非都能運用于實際觀測中。為方便準確的利用 (1)~(3)式估算塊體應變能,這里再作幾項假定:

        (1)應力及應變速率都為常數(shù),并且應力和應變速率也為線性關(guān)系:

        設(shè)初始應力、應變?yōu)榱?,于是在時間T后,應力為

        (2)塊體內(nèi)應變能密度均勻分布。塊體體積為V,于是 (1)式簡化為

        (3)以單一形式分別計算各部分應變能,而后再迭加。

        從式 (2)、(3)可看出,應變能包括兩部分:體積應變能3項,剪切應變能6項。理論上只要測得3個主應變方向的應變,其它6個 (3對)剪應變都可由此導出。實際測量時經(jīng)常給出兩個方向的主應變 (最小和最大主應變),因此僅能得到一個 (一對)最大剪應變。平均兩個方向的伸縮應變能,再乘以3得到體積變形總應變能密度。以一個最大剪應變能密度乘以3.5得到剪切總應變能密度。這是因為中間主應變居于最小和最大主應變之間:它若趨近最小和最大主應變的平均值,則剩余4個 (兩對)剪切變形應變能 (密度)總和恰好等于一個前述最大剪應變能 (密度);若趨近最小或最大主應變,則剩余4個 (兩對)剪切變形應變能 (密度)總和恰好等于兩個前述最大剪應變能 (密度);故取平均以一個最大剪應變能(密度)乘以3.5得到剪切總應變能 (密度)

        于是,將體積變形和剪切應變相加可粗略地得到總應變能密度:

        2.2.1 年平均應變率的測定

        許昭永等 (2010)、張培震等 (2008)的研究表明,由地震地質(zhì)方法所得的結(jié)果與GPS技術(shù)實測結(jié)果非常接近。因此,塊體的應變速率一般應由GPS測定,在資料缺乏時,也可由地質(zhì)資料推斷。

        2.2.2 彈性常數(shù)的確定

        用應力應變測量結(jié)果估算應變能密度比較直接,但現(xiàn)今應力測量依然較難。因此可采用地殼測深結(jié)果由縱、橫波速度估測彈性常數(shù)。由下式計算拉梅常數(shù)λ、剪切模量μ,進而可得出其它各彈性常數(shù):體積模量 K、泊松比 ν以及楊氏模量E。

        其中,v,ρ分別為泊松比和密度。

        隨深度增加,(圍)壓力升高,溫度增加。前者使巖體強度增加,后者使強度降低。參照周永勝和何昌榮 (2009)的研究結(jié)果,在25 km深度附近,強度最高。所以,取25 km深度附近的波速確定彈性常數(shù)。

        2.2.3 應變能積累的零點或起始時間的確定

        經(jīng)過一些對比研究,我們依據(jù)歷史強震資料,取某次特大地震 (M≥7.5)的發(fā)生時間為后續(xù)應變能積累的起始時間。若這一時期連續(xù)有2個M≥7.5強震,則取后一個為后續(xù)應變能積累周期的起始時間。這樣能確保這次強震后,前一周期的應變能基本釋放完。當然,這并非是真正零點,還有一定程度的應力和應變能,但重新積聚的應變能必須高于此值才可能再發(fā)生地震,而且在發(fā)生強震時的應變比初始值高幾個數(shù)量級,因此可將初始應變設(shè)為零,于是由 (13)式估算應變能密度。我國歷史強震資料豐富,對于許多活動塊體,都可以比較容易地確定應變能積累釋放周期的起始時間。

        2.2.4 塊體體積及應變能的確定

        對大的地塊,采用張培震等 (2003)關(guān)于活動地塊的定義和方法劃分;相對小一些的用地震安全性評價中的Ⅱ、III級構(gòu)造來劃分塊體。這種塊體不易太小,其邊界應有明確的界限特征。而塊體內(nèi)可能還存在并未貫穿整個塊體的斷層。塊體底面以地殼底面為界,由此估測積累應變能的體積。

        對于塊體應變能的計算,若在塊體內(nèi)部,則以一個整塊體估算;若在塊體交界處,則應將相鄰幾個塊體積累的應變能進行累加。

        對于含有斷層的塊體,依據(jù)斷層將相鄰各部分劃成幾個塊體,迭加各塊體應變能,求出總應變能。

        2.2.5 震級上限的確定

        地震時轉(zhuǎn)換成地震波的能量與震級有經(jīng)驗關(guān)系 (Gutenberg,Richiter,1956):

        然而,地震波釋放的能量占總應變能量的比例(即地震效率)至今還沒有定論。但有許多研究結(jié)果,如Kanamori和黃輔瓊 (2003)認為,地震效率大約為百分之幾到百分之十幾,其上限為18%。本文用總能量的15%估算震級 (能量單位為焦耳),代入式 (16)得

        2.2.6 包含強震釋放的應變能積累

        研究表明,到某次強震時,塊體應變能并非單調(diào)增長,而是此前還有強震發(fā)生即已釋放部分應變能,以下式計算實際應變能積累:

        式中,Wts為到t時的塊體應變能積累,由式 (2)、(3)、(12)、(13)計算,Wti為t時之前各個強震所釋放的應變能,由 (16)式計算。

        3 實際震例、資料分析

        3.1 汶川地震

        汶川地震位于巴顏喀拉塊體與華南塊體交界處。下文以巴顏喀拉塊體應變能進行探討。

        3.1.1 應變能積累體積

        依據(jù)張培震等 (2003)的研究結(jié)果 (圖1),取巴顏喀拉塊體為積累應變能主塊體,其邊界為圖中陰影區(qū)所示,塊體地表面積取幾個梯形計算。劉啟元等 (2009)研究結(jié)果表明,松潘—甘孜地塊地殼厚度由西側(cè)靠近鮮水河斷裂的60 km,向東減為52 km,取平均厚度為56 km計算塊體體積。

        在78°~90°E 范圍:V1=1.20×1016m3;在90°~105°E:V2=2.548 ×1016m3;V=V1+V2=3.748 ×1016m3。

        3.1.2 彈性常數(shù)

        據(jù)劉啟元等 (2009)關(guān)于31°N線地殼上地幔S波速度構(gòu)造剖面,龍門山斷裂西側(cè)、鮮水河斷裂東側(cè)深度25~30 km處橫波速度為3.60 km/s。王椿槦等 (2003)關(guān)于30°N線地殼上地幔P波速度構(gòu)造剖面,龍門山斷裂西側(cè)及鮮水河斷裂東側(cè)深度25~30 km處縱波速度為6.25 km/s,密度都為2.70×103kg/m3。巴顏喀拉地塊 (龍門山斷裂以西、鮮水河斷裂東)深度25~30 km處剪切模量μ=3.499×1010Pa、泊松比ν=0.252,楊氏模量E=8.762×1010Pa。

        3.1.3 年平均應變速率

        由巴顏喀拉地塊上不同地區(qū)和四川盆地應變場的平均主應變參數(shù)與震中區(qū)在各時段的主應變參數(shù) (李延興等,2009)可知,在1999~2007年,主張應變由西 (93.5°E)向東 (105.5°E)逐步減小,主壓應變變化不大。震中區(qū)主壓應變明顯增大,主張應變也有所回升。對于本文討論問題,取最大值。參照江在森等 (2009)、郭良遷等(2009)的結(jié)果,1999~2007年巴顏喀拉塊體在93.5°~95.5°E區(qū)域,平均主壓應變、主張應變及剪應變速率都達到最大值,分別為2.0843×10-8/a、6.1848×10-8/a、8.5×10-8/a。

        3.1.4 能量積累起始時間

        依據(jù)聞學澤等 (2009)對 (99°~108°E,27°~35°N)范圍內(nèi)歷史地震分布的分析,并參照張培震等 (2008)的研究,巴顏喀拉塊體 (包括塊體邊緣和塊內(nèi))近400年內(nèi)M≥7地震約為20次。從已有的資料看,巴顏喀拉塊體東部邊緣龍門山斷裂北部 (松潘—茂縣間),1713年曾發(fā)生7級地震,1933年又發(fā)生7?2級地震。依據(jù)前述原則,取1933年作為塊體應變能積累的起始時間。

        3.1.5 能量積累

        依據(jù)式 (12)、(13)計算應變能積累:

        從1933年松潘—茂縣間7?2級地震到1976年松潘—平武7.2級的44年,應變能為1×1016.93。從1933年地震到2008年汶川8.0級地震的75年間,應變能為1×1017.39,扣除1976年松潘—平武地震已釋放的能量,實際積累應變能為1×1017.15。

        3.1.6 震級上限的確定

        依據(jù)式 (16)由應變能積累確定震級上限,從1933年松潘—茂縣間7?2級到1976年松潘—平武7.2級地震的巴顏喀拉塊體應變能估算震級為M=7.54。從1933年松潘—茂縣間7?2級地震到2008年汶川8.0級地震時的巴顏客拉塊體積累的應變能估算震級為7.85,扣除1976年松潘—平武地震已釋放的能量,預估震級為7.69。

        3.2 川滇菱形塊體東南塊體應變能積累和強地震活動

        3.2.1 塊體體積

        川滇菱形塊體被羌塘、巴顏喀拉、華南、滇南和滇西塊體包圍。其北邊、東邊邊界由鮮水河、安寧河、則木河和小江斷裂構(gòu)成,西邊、南邊邊界由紅河斷裂構(gòu)成。面積約26×104km2(圖2)。川滇菱形塊體地殼厚度北厚南薄,在麗江—小金河斷裂帶附近厚度梯度變化較大?;矢彽?2010)以此斷裂帶將菱形塊體分為西北和東南兩塊。東南塊體厚度較小,約38~48 km,平均43 km。東南塊體面積約1.16×1011m2,體積約4.99 ×1015m3。

        3.2.2 塊體彈性常數(shù)

        黃永祥等 (2002)曾利用闞榮舉和林中洋(1986)、王椿槦等 (1994)關(guān)于滇中地殼的速度構(gòu)造結(jié)果,計算川滇塊體東南塊體的3個地區(qū)的楊氏模量,分別為6.98×1010、2.80×1010和7.74×1010Pa。其中較低者為斷層帶附近所得,塊體內(nèi)部楊氏模量較高。本文取川滇塊體東南塊體的楊氏模量E=7.74×1010Pa,剪切模量 μ=3.173×1010Pa。

        3.2.3 應變速率

        在1970年通海地震和1973年爐霍地震前并無本地塊相關(guān)形變數(shù)據(jù),于是取近年來川滇菱形塊體和鄰近塊體的主張應變、主壓應變和剪應變的平均年應變速率進行研究。依據(jù)李延興和郭良遷 (2002)測得的昆明及鄰區(qū)主壓應變、面應變和最大剪應變等值線圖,將1999~2001年昆明南平均年速率主壓應變1.1×10-7/a、主張應變1.0×10-7/a(取值與面應變同)和剪應變1.5×10-7/a分別作為東南塊體的主壓、主張和剪應變速率。

        3.2.4 應變能積累

        川滇菱形塊體東南塊體的應變能積累為

        3.2.5 應變能積累釋放周期和強震活動特征

        1700年以來,東南塊體M≥7.5地震有4次:1733年云南東川紫牛坡7?2級,1833年云南嵩明8級、1850年四川西昌普格間7?2級和1970年云南通海7.8級。按前述原則,第一周期從1733年起始。由于嵩明8級和西昌普格間7?2級地震僅相隔17年,為確保新周期開始后其前一周期的應變能絕大部分或完全釋放,因此,第二周期起始點取四川西昌普格間7?2級地震的發(fā)生時間為零點。由式 (19)得到,東南塊體全部應變能積累隨時間增長的平滑曲線 (圖3),由式 (17)得到包含每次強地震能量釋放及其后應變能重新積累的鋸齒形增長曲線。

        從圖3可看出塊體應變能積累具有明顯的特征:

        (1)塊體應變能積累釋放具有周期性。釋放周期比較完整的有兩個,大約都為120年。1733年東川紫牛坡強震之前為一個不完整周期。第一周期以1733年為起始,1850年結(jié)束,緊接著第二個周期開始。1970年云南通海7.8級地震發(fā)生,第二周期結(jié)束,第三周期開始。從圖3看出,從一個新周期開始,大約有20年左右或更長時間不會發(fā)生M≥6.7強震,30年左右不會發(fā)生M≥7強震。

        (2)120年積累的應變能為1×1017.43J,預測強震為7.87級。然而,這些應變能是由幾個強震釋放的,其中M≥7地震有4次。

        (3)每個周期中,M≥7強震之后到下一個強震時塊體所積累的應變能,都不足以形成后一個強震。然而,從周期開始到每個強震發(fā)生,塊體積累的應變能,包括扣除已發(fā)生強震所消耗的能量,都足以形成本次強震。

        (4)第二個周期應變能積累釋放曲線顯示,每次強震時的預測震級,都高于實際發(fā)生的強震,僅1970年的強震預測震級與實際震級相同 (表1)。而對于第一周期,前兩次的預測震級高于實際強震,但對1833年的嵩明8級強震預測震級僅為7.7級。

        (5)這些強震在時間上沒有規(guī)律,只是隨著時間增長,應變能迅速增長,可能發(fā)生的最大地震震級也會加大。

        表1 東南塊體M≥7強震與用能量積累釋放曲線預測震級的比較Tab.1 The comparison of M≥7 strong earthquakes and magnitude predicted by energy accumulation and releasing curve in southeast of Sichuan-Yunnan Rhombic Block

        4 討論和結(jié)論

        4.1 以應變能預測強震震級和位置的可行性及意義

        以形變的空間分布特征預測強震危險區(qū) (潛在震源區(qū))方法比較成熟,可以直接使用,只是還需對它的唯一性進行研究,即如何確定強震在哪一個危險區(qū)中發(fā)生。

        本文是對整個活動塊體上可能發(fā)生強震的最大震級預測,而并非對特定地點進行預測,由于目前還沒有滿足 (1)式精確計算塊體應變能的條件,與其它定量地學問題一樣,在估算應變能積累總量時,本文也作了諸多簡化假設(shè)。這可能使結(jié)果具有很大的不確定性,然而依然可滿足對最大震級判定的精度要求。因為其它方法所得結(jié)果的偏差很難小于10%,而對于震級預測,能量即使偏差30%,震級偏差只有0.3級;能量偏差10倍,震級偏差也只有0.7級。因此,用本方法雖然有一定的不確定性,但從所列震例看,以塊體應變能預測強震震級與實際震級是吻合的。比如汶川地震和川滇菱形塊體東南塊體強震預測結(jié)果,與實際震級偏差都小于0.5級,可滿足地震安全性評價對潛在地震最大震級預測的精度要求,而相應的計算條件及工作量卻簡化得多。當然在資料足夠和條件許可時,也可盡量逼近 (1)式去計算塊體應變能。

        因此,本文方法預測強震震級是可行的,至少不會比實際震級低太多。它對地震安全性評價可能很有意義,可避免使抗震設(shè)防烈度偏離實際太多。

        4.2 塊體應變能積累釋放周期和強震活動

        如前文所述和圖3所示,川滇菱形塊體的東南塊體應變能有完整的積累釋放周期。它完全不同于傳統(tǒng)的應變釋放曲線,既包含了強震應變能釋放,也包含了塊體總應變能的增長。比較完整的周期有兩個,大約都為120年。其共同特點為:一個新周期開始,大約有30年不會發(fā)生M≥7強震,即相對平靜期。隨時間推移,兩個周期內(nèi)都多次發(fā)生M>7地震,直到發(fā)生M≥7.5地震釋放絕大部分能量為止,而后新的周期開始。發(fā)生強震的這一時期為活躍期。前后兩個周期的地震活躍期大約都為90年。

        以活動塊體應變能周期積累釋放來討論強震活動,其物理意義非常明確。它類似于完整巖石破壞試驗和粘滑試驗應變能隨時間的變化。在加載前期,應力、應變隨時間增加,則應變能隨時間增加。但由于這一時期,塊體內(nèi)總應變能較低,雖然在塊體邊緣或內(nèi)部斷層端部也有一些應力集中的地方,但由于積存能量較少,因此沒有發(fā)生M≥7強震,這一時期為平靜期。隨著時間增長,應變能持續(xù)增加。在塊體的多個應力集中部位,先后達到發(fā)生強震的條件,如應變能密度因子達到或超過臨界值,并且也已積累了足夠的能量即發(fā)生強震。但這個地震是在應變能的上升積累期發(fā)生的,一次強震只是釋放了一部分能量,隨著時間推移,應變能繼續(xù)增長。于是就形成了鋸齒形起伏增長曲線。直到周期末尾,以一、二次特大強震將絕大部分應變能釋放而結(jié)束。另外,對于同一地質(zhì)塊體來講,其力學性質(zhì)隨時間變化相對較小,但所受荷載速率絕不像我們所假設(shè)的那樣大小均勻。因此,要積累到相同極大強震 (如8級)的能量,其所需時間也就不盡相同。這就是雖有積累釋放周期特征,但各周期并不完全相同的原因。對于不同塊體,其力學性質(zhì)不同,應力速率不同,其積累到極強震所需能量的時間 (應變能積累釋放周期)就更不可能相同了。

        在論及地震活動周期時,都是對某一地域的強震在時間域上的重復出現(xiàn)間隔。而筆者研究發(fā)現(xiàn),對一個固定活動塊體,其所能夠積累的應變能是有限的,在達到一定大小后,就會一邊積累,一邊釋放 (部分先期強震),只是積累比釋放多;在達到它所能承受的極限后,將以極強震形式(一個或兩個)釋放大部分能量,而后重新再積累、再釋放,如此形成地震平靜—活躍循環(huán)周期。但它絕不是單個地震的重復發(fā)生周期。如圖3所示,強震在時間上沒有任何規(guī)律。只是隨著時間增長,應變能迅速增長,可能發(fā)生的最大地震震級加大而已。由此得到重要啟示:以整個塊體應變能的積累釋放周期特征來研究強震活動,可能更有意義。然而這種應變能積累釋放周期和強震活動的關(guān)聯(lián)研究還太少,這種地震平靜—活躍循環(huán)周期對各個活動塊體是否都成立,也還不能確定。如2010年4月青海玉樹7.1級、2013年4月四川蘆山7.0級地震在巴顏喀拉地塊東部,都在四川汶川8級地震之后,這與川滇菱形塊體東南塊體上云南嵩明8級地震以后再發(fā)生四川西昌普格7.5級地震相似,可能是前一周期的結(jié)束,后一周期的開始。而2014年2月新疆于田7.3級在巴顏喀拉地塊西部,資料更為缺乏,因此對此塊體應變能積累釋放周期和強震活動以及相關(guān)問題還需另行研究。

        4.3 多塊體活動的相互影響

        2008年汶川8.0級地震,其預測震級為7.8級,1833年云南嵩明8級地震,其預測震級為7.7級,引起震級差的原因很多,其中一個重要因素是未將相鄰塊體 (如華南塊體)積累的應變能進行累加。如1996年2月3日云南麗江7級地震,發(fā)生在川滇菱形塊體東南和西北兩個塊體的交界處。到1996年西北塊體已積累應變能1015.93J,東南塊體已積累應變能1016.08J,單用一個塊體積累的應變能計算都達不到發(fā)生7級地震的條件,但兩者相加應變能積累達1016.31J,就足以形成7級地震。另外的最大影響因素可能是當年的應變速率比現(xiàn)在大。因此在預測塊體交界處的強震震級時一定要將相鄰塊體積累的應變能進行累加。

        在相鄰塊體發(fā)生強震后將引起本塊體的應力調(diào)整,可能使本塊體積累的應變能減少或改變積累速率,因此可能推遲或加速本塊體強震的發(fā)生。這就是說,在預測某一塊體強震活動時,除研究本塊體應變能積累釋放特征外,還必須注意相鄰塊體的影響。

        4.4 需要進一步研究的問題

        上述方法只是一種探討,還需要深入研究和改進。一是計算條件,如塊體應變能密度不可能處處均勻相等,應力、應變速率也不會永遠為常數(shù),所用應變速率并非本塊體實測,深部應力、應變狀態(tài)未必與地表一致等。主軸方向的應變能嚴格說不能只以楊氏模量和應變速率計算,3對(6個)剪切應變能差異較大。再者研究實例太少,有許多問題待解,如塊體應變能積累釋放周期是否普遍,其影響因素如何,如何對具體單一危險區(qū)確定最大震級等。諸如此類的問題有待進一步完善研究。

        4.5 結(jié)論

        綜上所述,將應力、變形、深部構(gòu)造、大地構(gòu)造、歷史地震等多方面因素綜合為應變能一個物理量,以此活動地塊的應變能確定潛在震源區(qū)及其最大震級是有益的,它不致于漏下強震。這可能對地震安全性評價非常重要。但此種研究剛剛開始,要達到應用還需深入研究。

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