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近年来,随着数字地震观测技术的发展和宽频带数字地震资料在地震学中的应用,人们可以比较准确的测定较小地震震源机制参数,这为利用大地震前后短时期、小范围的大量小震震源机制获得地震前后应力场方向提供了有利条件,为我们对应力场的进一步研究及应力量值的获取奠定了基础。
本文的主要内容由三部分组成:
第一部分反演1992年美国加州兰德斯地震震源区应力场。参照Wald和Heaton(1994)给出的兰德斯地震断层破裂模型,从Hauksson(2000)给出的南加州震源机制目录中选取前震和余震资料,然后用Gephart和Forsyth(1984)的应力场反演方法反演地震前后的应力场。应力场反演结果表明:在约翰逊谷和霍姆斯特德谷子断层区最大主应力轴在兰德斯地震前后均近水平,且方向为北偏东,中间主应力轴保持垂直;主震改变了应力的方向,使最大主应力方向发生了顺时针旋转。
第二部分计算兰德斯地震震源处应力量值。首先给出大震前后构造应力方向在北东下地理坐标系中的表示,然后将震前构造应力方向和地震应力降统一在震后主轴坐标系下表示,建立它们之间的数学关系。根据在震后主轴坐标系中剪切应力为零的原则建立关于震前主应力量值为未知数的方程组;并此基础上进一步考虑相对主应力大小,对应力量值进行进一步约束,建立关于震前应力量值为未知数的超定方程组;再利用最大似然解估计公式对方程组进行求解。
研究结果表明:地震发生后,正压应力增大,有利于破裂的终止;震前剪切应力大于震后剪切应力,且它们的差基本对应着应力降;霍姆斯特德谷断层段地震后断层面的剪切应力并不为零,这说明本断层段没有滑动过头的现象;从结果可以看出,虽然地下压应力很大,但是差应力并不大,投影到断层面上的剪切应力也比较小的。
第三部分研究主震断层错动所受科里奥利力与余震强度的关系。本部分研究首先给出了求取科里奥利力的严格表达式,然后采用哈佛大学矩心矩张量目录进行分析,按断层分类研究了主震断层错动所受科里奥利力,将其分解到已知断层面的法向和切向上,分别研究了科里奥利力在断层面法向分量和主震震级与其最大余震震级差、主震地震矩与余震地震矩总和之差以10为底取对数以及主震地震矩与余震地震矩总和之差转换为矩震级间关系。研究结果显示:地震断层错动过程中虽然产生了使断层两盘相互拉离(或挤压)的科里奥利力,它降低(或增加)了断层错动时断层面上的摩擦阻力,但是科里奥利力太小(估计最大不到0.1MPa,即不到一个大气压),不足以对断层错动及主震能量释放产生影响,所以,根据科里奥利力是否可以判断主震后余震的活动趋势以及对震源周围的库仑破裂应力的影响还有待于近一步的研究。