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累积Benioff 应变可以表示真应变吗?

已有 3320 次阅读 2017-7-3 11:18 |个人分类:强震预测|系统分类:论文交流| CBS, 剪切应变, 等效性

大家晓得,大地震孕育是个长期过程,要进行预测无疑需要长期可靠的监测数据,那么监测什么靠谱呢?这得满足两点:有长期的监测;能反映岩石破裂过程。

可能有同学会说,监测地应力行不行哦?这个恐怕不行,因为:

1)地球深部不可入,在地表或近地表的监测数据难以反映深部岩石应力变化情况;

2)现代GPS观测表明,断层运动速率极其缓慢,一般为每年几个毫米,这意味着加载速率非常缓慢,较长时间尺度的应力变化很小(即使在深部断层面上用现代高精度仪器测量,能否测出这种变化也是个问题),故深部大尺度的岩石破坏可视为准蠕变破坏类型;

3)岩石力学试验表明,在体积膨胀点至峰值强度点之间,即使应力不增加,岩石也能自发地向失稳态演进。这说明,在缓慢加载条件下,能可靠地反映蠕变或准蠕变破坏过程的参量是应变而不是应力。

所以说,预测大地震监测参量选用应变远优于应力。

那么,问题又来了,即每次地震都会导致岩石(锁固段)沿断层面的剪切滑动,沿断层面的剪切应变也不能直接测量,怎么办?能有替代方案吗?

目前看来,已有的长期监测数据是地震目录,地震又源自于断层运动导致的岩石破裂,是否可用基于地震目录的累积Benioff应变(CBS)替代真应变(剪切应变)呢?

对上述问题,好多学者问过我,在科学网上也有某“反丝”借此攻击过我。我们过去假定CBS是断层锁固段沿断层面剪切应变的测度,但未严格给出两者等效性成立的条件。

嗯,这个问题已得到解决。研究表明:在孕震断层多锁固段脆性破裂理论框架下,若假设锁固段沿断层的剪切应变在其内部均匀分布,且同一锁固段破裂发生地震的地震效率相同,则断层锁固段CBS与剪切应变等效。我们对全球62个地震区的震情分析亦表明上述假设条件合理,且确实存在这种等效性。换句话说,预测大地震可用CBS取代真应变,CBS是为我们的理论量身定做的哦。为此,感谢Benioff前辈,感谢CBS

上述研究已发表在近期的《地球物理学进展》,详见:

杨百存, 秦四清, 薛雷 .2017.断层锁固段累积Benioff应变与剪切应变的等效性.  地球物理学进展,32(3): 1067-1070,doi: 10.6038/pg20170316

链接本文:  

http://manu39.magtech.com.cn/Geoprog/CN/10.6038/pg20170316

http://manu39.magtech.com.cn/Geoprog/CN/Y2017/V32/I3/1067




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2 杨正瓴 姚攀峰

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