【摘要】：2008年5月12日龍門(mén)山地區(qū)發(fā)生Ms 8.0汶川地震,震中位置103.4°E,31.06°N,造成了以汶川、映秀為中心及其周邊地域的嚴(yán)重破壞和人員的重大傷亡。龍門(mén)山位于青藏高原東緣和四川盆地的交匯處,地震發(fā)生后,大量地質(zhì)考察、地球物理探測(cè)與地表形變觀測(cè)在此展開(kāi),為探討汶川地震的破裂機(jī)制,及驗(yàn)證多種青藏高原形變模型提供了豐富的數(shù)據(jù)支持。汶川地震發(fā)生已近10年,地震動(dòng)力學(xué)模擬為認(rèn)識(shí)汶川地震做出了重要貢獻(xiàn),但是已有研究一般只涉及映秀-北川主斷層的模擬,并未考慮龍門(mén)山多斷層系統(tǒng)斷層相互作用關(guān)系,因而限制了我們對(duì)汶川地震復(fù)雜的破裂過(guò)程,多斷層作用機(jī)制以及龍門(mén)山地區(qū)地震危險(xiǎn)性等問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。且龍門(mén)山地區(qū)地形復(fù)雜、海拔變化大,是青藏高原邊緣最劇烈的地形梯度帶;因此震害難測(cè),增加了搶險(xiǎn)救災(zāi)的艱巨性,為及時(shí)救援造成很大干擾。為解決上述問(wèn)題,論文以汶川地震為研究對(duì)象,基于龍門(mén)山構(gòu)造帶斷裂幾何學(xué)及地震破裂模型等資料,利用連續(xù)-非連續(xù)力學(xué)理論及多時(shí)空尺度數(shù)值模擬方法,對(duì)汶川地震育孕特征、成核機(jī)理、破裂擴(kuò)展等關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展了研究。首先,論文基于連續(xù)-非連續(xù)耦合求解方法,構(gòu)建了三個(gè)包含不同主斷層的地震全周期自發(fā)破裂的二維模型,從震間應(yīng)力積累到同震應(yīng)力釋放,對(duì)汶川地震的孕育與發(fā)生進(jìn)行了全周期的模擬再現(xiàn);進(jìn)而探討龍門(mén)山斷裂帶三條主斷層的相互作用關(guān)系,斷層傾角的發(fā)震影響,汶川地震的發(fā)震機(jī)理與震后的危險(xiǎn)性。經(jīng)過(guò)大量模擬結(jié)果的對(duì)比分析,研究認(rèn)為汶川地震成核在灌縣-江油斷層與它幾何形態(tài)的應(yīng)力積累效應(yīng)有關(guān);灌縣-江油斷層與映秀-北川斷層的破裂導(dǎo)致系統(tǒng)整體應(yīng)力水平降低,使汶川-茂汶斷層不再具備破裂的應(yīng)力條件;對(duì)比震前震后斷層應(yīng)力積累與釋放情況,汶川-茂汶斷層的應(yīng)力積累在震后有所減弱,但仍具有較高殘余應(yīng)力,因此它可能是震后的下一個(gè)危險(xiǎn)區(qū);另外,高角度鏟型逆沖斷層的貫通性破裂與斷層深部的破裂擾動(dòng)有關(guān),使得逆沖地震發(fā)震斷層的傾角上限比傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)要大。同時(shí)本文基于代表性震源破裂過(guò)程運(yùn)動(dòng)學(xué)反演結(jié)果,建立包含障礙體破裂過(guò)程的震源滑動(dòng)三維模型,實(shí)現(xiàn)斷層分段、空間傾角以及滑移角的動(dòng)態(tài)設(shè)定,利用高性能計(jì)算技術(shù),開(kāi)展了地形對(duì)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)影響的大規(guī)模數(shù)值模擬計(jì)算。為更好理解地形因素對(duì)于強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬結(jié)果的影響,本文選用區(qū)域復(fù)雜地形數(shù)據(jù)并建立了包含地形起伏影響及去除地形影響的兩類模型,通過(guò)模擬兩類模型同震破裂過(guò)程,計(jì)算強(qiáng)地面震動(dòng)波形模擬結(jié)果、地表峰值速度分布圖譜,來(lái)闡明大震作用下復(fù)雜地形因素對(duì)于強(qiáng)地面數(shù)值模擬結(jié)果的影響。結(jié)果顯示:一般地,地形在地震動(dòng)傳播過(guò)程中具有顯著放大作用;而在地形起伏變化不大的區(qū)域,地形放大效應(yīng)減弱甚至抑制。同樣,強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站的斷層距對(duì)地形效應(yīng)具有放大或抑制作用。因?yàn)榈匦胃卟钆c障礙體的影響,地震造成的峰值可能出現(xiàn)在震中區(qū)域之外;包含地形起伏影響模型的地表峰值速度(PGV)區(qū)域位于汶川與北川附近;而未考慮地形影響模型的PGV區(qū)域除映秀-北川斷層外還位于灌縣-江油斷層的北東段,處清平、安縣附近;前者結(jié)果同震后災(zāi)害調(diào)查以及烈度分布結(jié)果大致相符,因此地形影響在模擬中至關(guān)重要。上述結(jié)果對(duì)汶川地震近實(shí)時(shí)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)波場(chǎng)的模擬、峰值圖譜的圈定及未來(lái)大地震強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)特征的預(yù)測(cè)都有重要指示意義。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P315
【圖文】：

（a）龍門(mén)山地區(qū)地震構(gòu)造圖

6方。圖1.2 龍門(mén)山構(gòu)造背景示意圖引自Feng et al.，（2016）1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1 龍門(mén)山地區(qū)隆升機(jī)制研究現(xiàn)狀擁有世界上最高海拔和極厚大陸地殼的青藏高原地處印度板塊和歐亞板塊匯聚區(qū)，匯集了斷層性質(zhì)復(fù)雜的眾多斷裂，是中國(guó)境內(nèi)地震最活躍的區(qū)域之一（張培震等，2008；張?chǎng)危?014）。2008 年 5 月 12 日四川西部龍門(mén)山構(gòu)造帶發(fā)生 MS8.0 的汶川大地震，大量地質(zhì)、地球物理探測(cè)以及地表形變觀測(cè)在此展開(kāi)，提供了前所未有豐富的數(shù)據(jù)支持；龍門(mén)山斷裂帶也成為研究青藏高原形變模式的典型地區(qū)。地球物理觀測(cè)數(shù)據(jù)表明：青藏高原地殼的厚度是正常大陸地殼厚度的兩倍（Wangetal.，2007；Xu et al.

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2722095