彎折斷層系統上超剪切破裂傳播的產生條件

作者：鄭玲瓏,錢峰,張海明

摘要：斷層的破裂速度是描述地震震源過程的重要物理量.如果震源破裂的傳播速度超過剪切波速,將會對地震波場產生影響,造成更大的破壞性.超剪切破裂的產生受多種因素影響,斷層的幾何形狀是因素之一.本文針對彎折斷層的情況,采用三維空間非結構化網格的邊界積分方法計算參數空間中的破裂相圖,從中分析超剪切破裂的產生條件.以15°、25°和40°為例,得到了不同斷層彎折角度的破裂相圖.在本文的初始應力設置下,通過對不同的無量綱化臨界滑動弱化位移Dc和初始剪應力Te參數組合的結果進行交叉對比發現,對于彎折面處于壓縮區的斷層模型,不可持續傳播的自發停止破裂的發生條件與彎折角無關.而對于可持續傳播破裂,其在平面斷層的傳播速度也不受彎折角影響;在彎折部分,隨彎折角度增大,破裂傳播速度越小,正應力越大,破裂強度越大,破裂越難以越過彎折交界線繼續傳播(如40°).對比三個不同彎折角的相圖,彎折角越小,越容易發生超剪切破裂,即發生超剪切的參數空間越大.同時,隨著初始剪應力的增大,超剪切不僅可以發生在彎折面上,甚至在平面部分就可以發生.總體而言,Dc較小、Te較大時,破裂傳播速度更大,更容易形成超剪切破裂.另外,因克服彎折交界處的正應力而產生的錯位延遲效應也與彎折角度正相關.

發文機構：北京大學地球與空間科學學院地球物理系

關鍵詞：邊界積分方程超剪切破裂彎折斷層相圖破裂速度Boundary integral equationSupershear ruptureBend faultPhase diagramRupture speed

分類號： P315[天文地球—地震學]