菱形地震活动性图像和地层屈曲.pdf

2006年3月 邢台地震40周年学术研讨会文集 Mar．。2006 菱形地震活动性图像与地层屈曲 安镇文，许绍燮 (中国地震局地球物理研究所) 摘要：本文根据我国板内地震分布的特点，提出了我国地震空间分布的一种理论模型。应用弹性力学的板壳理 论，假定矩形薄板在受到横向压应力和均匀剪应力联合作用下，探讨了各向异性板的稳定性，推导了各向异性 板的理论解，求解了失稳时临界最大应力的分布。同时，对均匀各向同性板，得到了薄板临界失稳的半波长， 并对其稳定性进行了讨论。 关键词：地震活动性；地层屈曲；菱形分布；各向异性；稳定性 长和发展。虽然，上述研究提供了应力场与成核带 1 引言 的描述，但仍未涉及到地震空间分布特征尺度的定 迄今，对地震发生、固体破裂的机理以及破裂 量研究。 空间分布的规律还远远未被认识，但它一直是地震 本文应用中国地震局地震台站观测数据，探讨 学和固体科学的热门课题，也是一个非常重要和复 了华北与西南地区地震空间活动间距的分布特征。 杂的科学难题。许绍燮等人[1-3]在对大地震空间分同时，应用矩形薄板物理模型模拟了华北板内地震 布的研究中，曾提出地震间空间距离存在着5。及其 构造格局，根据弹性力学观点，探讨了模型受力后 倍数特征间距的分布。同时，他还提出了地球壳层 屈曲的稳定性以及失稳时的半波长分布。 在受到扭转和压力的作用后，其表面存在着网格状 2地震活动特征分析 菱形与圆环状弧形变形的几何特征。特别，他指出 大地震活动的分布，多集中在地球表面网格菱形变 应用我国板内地震活动的资料，研究了其时空 形的节点上。这一论断已在川滇和邢台一唐山地区 分布特征，发现我国地震活动特征常常旱现网格状 得到了验证。丁国瑜㈨J指出，在中国大陆内部有 的分布图像。中小地震常常集中在某些网格的内部 许多资料表明，新的断裂活动在平面上的分布有不 或周边，而大地震则易位于网格的节点上。网格有 受区域构造单元的控制，且在大范围内呈现出规则 时呈正方形或菱形。中小地震构成的菱角是大地震 的几何组合图像的特点，特别是地震活动反映出的 易发生的场所。这是基于地震能干层受到挤压与剪 地壳现代破裂具有大范围规则的网络性特点。梅世 切多种应力作用导致的结果。大陆板内地震的发震 蓉等人[6-7]研究了我国7级以上大地震的空间分层在深度上展布非常有限，通常仅约为15km左 布，发现大地震活动的分布结构多表现为环形或椭 右；但水平方向却可以数百、数千公里的尺度延 圆形的分布趋势。 伸。因此，能发生地震的能干层实际上是一种宽厚 近年来，随着科学的进步和计算机技术的发 比为非常大的薄壳结构。薄壳结构在受到挤压或剪 展，地震发生机理和时空分布复杂性的研究正在成 切作用时极易形成屈曲。耗能最小的屈曲图像，亦 为地震学研究的热点。Aki[8J最近研究了地震过程即最易产生的屈曲图像是正方形网格，而当存在有 和孕震结构的多尺度关系。Ohnaka恻9研究了地震尺剪切应力作用时，则这种正方形结构将变形成菱形 度及其成核带大小的物理标度关系。为根据基础物 图像。为了定量地研究这种特征，我们将用弹性板 理学阐明地震成核的机理，他提出了非均匀断层地 壳理论研究这种分布的机理。 震成核的具体模型。Pook…研究了失稳裂纹路径 3 理论模型与计算结果 的确定性分布。借助于线弹性断裂