解析大地震的决裂模型是研讨地震成因,决裂动力学机制,探求活动断层结构等研讨方向的根底。在地震防灾,应急呼应,危险性评价等实际作业中发挥着重要的效果。
近来,北京大学地球与空间科学学院的几名研讨人员联合宣布了总述性文章“大地震震源决裂模型:从快速呼应到联合反演的技能开展及展望”。该文章由岳汉博士为榜首作者,张勇、盖增喜、王腾和赵里教授作为合作者,宣布于《我国科学:地球科学》2020年第4期。
文章对近年来在大地震决裂模型反演的办法及应用上取得的开展进行总述和剖析,结合北京大学地球物理专业相关研讨人员在大地震决裂模型的快速反演、震源反投影、大地测量、地震波与形变观测数据的联合反演、杂乱地球模型中决裂进程的反演及强地上运动模仿等方面的作业,剖析不同研讨办法的专长以及缺少。提出从短期快速呼应到长时刻科学问题的体系化研讨思路,并关于主动一体化的从震源模型反演到强地上运动猜测的应急体系, 以及全动力学反演办法来进行了剖析和展望。
首要,文章以大地震呼应研讨的时刻线为轴,将一次大地震之后的研讨内容划分为应急导向以及研讨导向两个部分(图1)。从地震预警、快速呼应、成像技能、联合反演、轰动模仿、震后开释模型以及断层闭锁模型几个视点总述了地震决裂研讨的技能开展。并就要害的技能瓶颈以及科学问题打开剖析。
图1 大地震震源研讨的时刻线
地震由断层上的位错发作。位错形成的动能随同地震波以几公里/秒的速度传达至周围介质。地震波带着的动能形成修建物和工程设备的损坏和垮塌是直接危害的根本原因。随后,余震、海啸、滑坡、土壤液化、堰塞湖溃堤等次生灾祸持续关于震区形成要挟。一次地震形成的灾祸持续时刻往往超越数月。震灾发作后救灾的首要任务是在解救黄金时刻(3天)之内从垮塌修建中解救幸存者。因而,大地震发作之后前期的研讨以地震预警、快速呼应、救援和灾祸评价为导向, 而后期的研讨以决裂机制以及科学问题为导向。
关于某一次大地震研讨的首要问题是描绘发震进程。经过时空散布的位错源描绘地震决裂进程称为地轰动态决裂模型,该模型也是许多后续研讨进程,如强地上运动、震后开释以及介质呼应的根底。跟着呼应时刻、主动化程度以及数据要求,关于地震决裂进程的描绘也能够简化为点源解、线性源、多点源、成像解以及有限断层模型。这些模型关于数据的要求逐步增高,反演功率逐步下降,反演成果逐层精密(图2)。联合使用近场大地测量、印象遥感(如GPS、InSAR)、强地上运动、远震体波面波、海啸波等数据的反演,能轻松的取得曲面多支断层上的动态决裂模型,关于决裂细节的描绘最为精密。该方向依靠于结合地震学、测量学以及海啸波等多种观测手法的联合反演技能,数据呼应时刻较长以及核算成本较高,一起关于反演参数的重复调试也依靠研讨人员的经历。可是跟着未来数据收集技能、核算功率以及主动化参数拾取算法的改善,震源联合反演有望主动化的快速完成,并在地震的快速呼应中发挥效果。
图2 根据不同数据反演成果的时刻、空间以及位错量分辨率的三角示意图
最终,该文章针对地震决裂研讨中的若干科学问题,如动力学进程、地震决裂的自相似性以及预警的时刻极限进行了剖析。而且提出了从快速呼应到反演模型、猜测模型的一体化研讨思路。
文章就曩昔二十年左右大地震反演作业中的开展进行了总述和概括,得到如下知道:
(1)曩昔20年间,多维度观测数据的很多出现; 模仿东西、反演理论及成像算法的逐步老练;全球大地震的活泼,为地震研讨供给了很多震例。这些开展成为大地震研讨加快速度进行开展的重要柱石。
(2)震源反演研讨的主动化现已逐步进入有限断层反演范畴,并有望在密布观测区域完成全主动化有限断层反演。而且进一步推进危险性估量以及地上轰动模仿的主动化。该主动化办法有望在黄金救援时刻内对救灾作业给出辅导。
(3)震源物理学,运动学以及动力学方面的研讨的开展依然是部分的。关于重要的科学问题仍缺少满足的观测依据以及牢靠、普适的剖析办法。这些方面的研讨有望成为未来地震科学研讨的要点方向。