正断层模型中强地面运动的动态几何效应

摘要

报告了正断层破裂的泡沫橡胶模型中质点运动的测量结果,并且与走滑断层的结果进行了对比。一般情况下,正断层地震的强地面运动的标准计算机模拟是使用位错理论。在位错理论中,假设断层滑动遵从某些特殊的时间函数,并用此描述了沿断层浅层部分的滑动。遗憾的是,对正断层来说,基本上没有大地震的断层附近的资料来制约断层模型。在张断裂方式下,沿断层的有效正应力与剪应力在地表接近于零,这样,断层近地表的几公里所积蓄的应变能就比走滑断层可能积累的最大应变能要小。另外,还有几何因素所产生的动力学效应和存在影响断层运动的断层正应力降。断层的物理模型,如泡沫橡胶模型必须保证满足静态的和动态的力学定理,才能用来研究所涉及的物理过程。在本研究中,我们对正断层模式与走滑断层模式的地表加速度进行了对比,结果表明,正断层迹线附近的地表加速度系统地偏低,与模型两侧传感器测得的加速度,即走滑断层的地表加速度相比,平均比例因子约为0.1。这些结果表明,用传统的位错技术对地面运动的运动学模拟对于断层的浅层是不合适的。本研究结果与那些数值模型,诸如动力网格模型和有限元模型所得的结果定性上是一样的。实际的地球可能具有类似的效应。