基于考虑同震及震后库伦应力变化的Dieterich模型研究余震活动性

Dieterich model has been widely used for explaining the aftershocks triggering, however, it’s not comprehensive if we associate only the coseismic Coulomb stress change with Dieterich model. In this study, we focus on 2014 Napa Mw6.1 event. First, we will invert the coseismic slip model and compute coseismic Coulomb stress change based on InSAR data and GPS data. Afterslip will be inverted base on the InSAR time series data, and Coulomb stress change from afterslip will also be estimated. We will simulate spatiotemporal characteristics of aftershocks for 2014 Napa Mw6.1 event by loading coseismic and postseismic Coulomb stress changes into the Dieterich model simultaneously. By contrast, we will analyze the contribution of Coulomb stress changes from different sources at different time stage for producing aftershocks. Based on the key fault constitutive parameters and source parameters estimated, we could establish the appropriate aftershock risk assessment model with more accurate parameters.

Dieterich余震触发模型已被广泛用，但仅考虑同震静态库伦应力变化的Dieterich模型很难解释余震衰减指数大于1的情况。研究表明震后滑移对余震的触发也起着关键作用。本研究拟以2014年美国加州Napa Mw6.1地震为研究对象，利用InSAR/GPS地表形变数据，反演获取断层同震及震后滑移模型，得到区域库仑应力变化。结合Dieterich模型，综合考虑同震静态库仑应力及震后库仑应力随时间变化，计算Napa地震余震活动性时空分布，并与观测值进行比较。本申请的预期研究成果，能够弥补仅考虑同震静态库仑应力变化Dieterich模型的不足，对余震时空分布特征和未来演化进行定量化预测。本研究将获取同震和震后滑移过程中震源参数、断层关键演化参数和余震持续时间等结果，这对研究同震与震后滑移、震后滑移与余震关系、余震危险性评价等，都具有重要的理论和实际意义。

本项目基于结合速率-状态摩擦定律（RSF）的二维准动力学数值模型，以半空间垂直走滑断层为研究对象，通过比较两种正应力随深度变化模型的模拟结果，研究了浅层正应力变化对断层演化参数、地震孕育过程、震后滑移传播等方面的影响。结果显示，我们的数值模型能够完整模拟出地震周期中震间、震前、同震以及震后多个特征阶段。常数正应力模型下，动态破裂在浅层速率强化区停止，而在浅层变化正应力模型下动态破裂可以传播至自由表面，导致浅层更高的最大滑移速率和同震滑移量。两种模型下的地震矩、地震周期、平均应力降和震后滑移传播等差别不明显。本研究进行了九寨沟震源滑动模型联合反演，结果显示此次地震整体以走滑运动为主，释放地震矩约为7.60×1018 N.m（~Mw 6.52）。通过对比模拟形变场和观测值显示，联合反演结果优于单独基于InSAR形变场的反演结果。同震静态库仑应力变化计算结果显示共有83.6%的余震位于库仑应力增加的区域，被主震所触发的余震占总数的77.9%，主震对后续余震具有显著触发作用。本项目计算得到九寨沟MS7.0地震给定的余震序列理论最大余震震级约为ML5.3；b值约为0.7841；得p值约为1.1097，b值明显低于中国西南地区同类型的其它地震，表明九寨沟地震余震区应力水平相对较高，而p值明显高于中国西南地区同类型的其它地震，表明九寨沟地震余震序列随时间衰减较快。其次，计算此次地震余震和主震释放能量的比例关系显示：在九寨沟地震事件中，截止到10月22日约为99.69%的能量为主震所释放，0.31%的能量为余震所释放。最后，利用九寨沟MS7.0余震序列参数结果并结合衰减关系，我们分别计算了主震后0—1天、1—10天、10—30天和90—100天内不同断层距内不同水平的峰值加速度和峰值速度的超越概率。