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回复网友对“应变固体潮方位响应强各向异性”一文提出的问题

已有 6463 次阅读 2013-9-3 12:40 |个人分类:钻孔应变仪地震前兆观测技术|系统分类:科研笔记

829贴出“小中见大--看应变固体潮汐强各向异性响应现象的发现”博文后,网友提出了若干问题,现回复如下。

 

网友yuelushan1在没有断层的地点,应变潮汐响应方向玫瑰图表现如何?在不同的地点,如果都不存在断层,应变潮汐响应方向玫瑰图是否一致?断层的影响范围多大?

回复:若台站附近很大范围内(如尺度大于地壳厚度)没有断裂,地层是均匀的,从理论上应变潮汐响应应该是各向同性的,其潮汐玫瑰图为单位圆,但我们没有找到一个台的响应玫瑰图是理想的圆。最接近圆形响应图形的台站是玉树台的玫瑰图,高台台的玫瑰图也接近圆。有更多的台站,也许会找到一些相当接近圆的玫瑰图。这一现象似乎表明了地球表层到处都是断裂和断层,和理论假设的均匀地壳相去甚远。


1. 20083月数据得到的玉树台应变固体潮方位响应玫瑰图。


2. 20081月数据得到的高台台应变固体潮方位响应玫瑰图。

网友yuelushan1姑咱台的应变潮汐响应方向玫瑰图能不能在这里显示一下?

回复:图3是姑咱台20071月(汶川地震前14个月)、201111月(汶川地震后35个月,芦山地震前5个月)、20138月(芦山地震后4个月)时的玫瑰图。该台玫瑰图不是简单的8字型,有更复杂的十字形状,可能与该台位于北西向鲜水河断裂带、北东向龙门山断裂带和北南向安宁河断裂带复合部位靠北三角形地段尖端的缘故(图4)。有条件作有限元数值模拟计算的可以建立地层断层模型用有限元方法来验证,这样的玫瑰图是否因这种特殊的断裂分布格局所致。

由图3可见,汶川地震前的潮汐因子最大(黑线)。汶川地震后潮汐因子缩小(红线)。芦山地震后(兰线)东西向潮汐因子降低的幅度最大,比汶川地震前缩小了27%!这样大的幅度缩减根本不是通常认为的材料物性参数的变化所能解释。而断层松脱造成地块间的脱耦对应变的隔离可以解释东西向潮汐因子的大幅度降低。


3. 20071月、201111月、20138月数据得到的姑咱台应变固体潮方位响应玫瑰图。


4. 图中兰色三角是姑咱钻孔应变观测台位置。汶川地震、芦山地震位于姑咱台东北70-150km处。此图引自《中国科学》文章[1],文中提及龙门山西南段断层未破裂段的两个位置在SN处。其中S的位置就在姑咱台近旁。

作为对比,图5是位于构造运动不活跃地区的湖北麻城台200620072008潮汐玫瑰图,潮汐因子时间变化的幅度不超过5%。而位于地震活跃区的玉树台的潮汐玫瑰图与姑咱台一样,潮汐因子在较短时间内变化幅度达到25%。(图6


5. 湖北麻城台200620072008年的潮汐玫瑰图,图形相对稳定。


6. 玉树台潮汐玫瑰图,潮汐因子在半年中的变化幅度达到了25%。

 

 

网友yuelushan1格尔木站和门源站的应变潮汐响应方向玫瑰图中的潮汐因子值相差很大,格尔木的值在各站中是最小的,原因何在?

回复:我在博文中说这是因为“2001年的昆仑山8级地震,使地块已完全“松动”,断层之间还未能充填与粘结,断层的隔离作用十分彻底”所致(格而木台就在附近,可惜仪器安装在8级地震之后)。这是一种根据已形成的认识作出的推论,是否正确,还需验证。但“格尔木站和门源站的应变潮汐响应方向玫瑰图中的潮汐因子值相差很大”,表明了一个事实:潮汐因子的离散性很大。这是空间上的离散,有空间上的离散性,就一定会有时间上的离散性-即一些台站在某些时段(如强震前后)玫瑰图会发生很大的变化。我们非常希望能观测到强震前后玫瑰图的突变。可惜还没有观测到这一现象。玉树地震发生后,以为玉树台的玫瑰图会突变,作图后发现有变化,但不像原先想象的变成了8字型。(图7


7.玉树地震前后,20103月(玉树地震前)201058月(玉树地震后)的潮汐玫瑰图。

 

玉树地震前,20103月份,玉树台玫瑰图是个较完整的椭圆,表明附近没有断裂通过,所在地块应该比较完整和坚固。玉树地震后,我原本以为地震后断裂形成,玉树玫瑰图应该像格尔木台那样变成8字型,但是实测结果并没有变成8字型,感到十分疑惑。直到看到地震预测研究所发布的玉树地震震中及断裂图(图8),才明白震中断裂向东南扩展受到阻挡未能从我们仪器所在台站前通过。


8.地震预测研究所发布的玉树地震震中、破裂断层与玉树钻孔应变台位置关系图。

 

土豆型的玫瑰图未能变成8字型。这也许是这块岩体相当强固,但一旦抗不住构造力,将又有一次强震发生。若破裂通过玉树台,玫瑰图也变成了8字,就观测到了罕见的玫瑰图突变现象,也旁证了断层隔离应变固体潮通路的说法。

3S区的Mw7.2级地震若发生,姑咱台的玫瑰图也将发生大的变化。

 

网友徐成贤你的文章很详细、科学、是深入分析固体潮观测值与理论的好文章.

回复:谢谢同济大学地球物理学和空间物理学徐成贤研究员的支持和鼓励。欢迎和期待同行和年轻人改进、发展这项工作,发现更深入的现象和规律。

 

玉树和参考文献中提到的两处可能在不久的将来发生强震的地点,希望各方应予以重视!

 

 

参考文献:

[1]陈运泰、杨智娴、张勇、刘超,从汶川地震到芦山地震[J],中国科学:地球科学,43(6):1064-1072.

 




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