安宁河—则木河断裂带深浅部活动分段特征的数值模拟研究

The Anninghe-Zemuhe faults are the main parts of the eastern boundary of Sichuan- Yunnan block, and their tectonic activity is strong in present. The seismic activity intensity, frequency and the focal depth in different parts of the fault have the obvious feature of segmentation and difference in depth. Based on the geology investigation and study, the research on the deeper and shallower states of tectonic stress and strain segmentation by the data of the small seismic array observation, is quit important for understanding of the fault’s present activity. With the geological investigation, microearthquakes‘location, imaging of the velocity structure and density structure of the crust, and the rheology model, we establish the three-dimensional finite element model, in which the gravitational potential energy is considered. We use the rate-and state-dependent friction laws to describe the state of faulting，and simulate the dynamical control factors of the mechanical properties and kinematic characteristics, and also, the difference of the deeper and shallower stress, strain state, and slip rate of the faults with seismicity is explored.

川滇块体东边界上的安宁河—则木河断裂带现今构造活动强烈，该断裂带上不同部位的地震活动强度、频度和震源深度也具有明显的分段特征和深浅部差异。在大量地质考察研究的基础上，根据最新密集地震台阵观测结果，研究该断裂带深、浅部应力和应变状态的分段特征，对理解断裂带上的现今活动状态具有重要意义。本申请以安宁河—则木河断裂带地质考察、密集地震台阵微震精确定位、地壳精细地震波速度结构和密度结构、岩石圈流变特性研究结果为基础，建立考虑岩石圈重力位能作用的三维有限元数值模型，以率－状态摩擦本构定律来反映断层的活动状态，模拟研究断裂带深浅部力学性质和运动学特征及其控制因素，探索断裂带深浅部应力应变状态及断层的滑动速率和地震活动的关系。

本研究以川滇地区地壳运动的GPS观测结果、地壳上地幔速度结构反演结果、断裂带上地震精确定位结果、构造应力场观测结果、地表与深部断层错动速率观测结果、岩石圈流变特性为约束，采用多种尺寸接触单元组合反映断裂带空间分段特征，建立包含安宁河—则木河—小江断裂带的三维有限元模型，利用数值模拟计算方法模拟计算得到青藏高原重力位能影响、相邻块体相互作用以及1327年以来断裂带上强烈地震活动等影响因素共同作用下该断裂带系统的构造应力分布图像，并分析其与断裂带上b值图像等地震活动参数的对应关系，探讨断裂带上强震活动特征的主要的控制因素以及未来可能的强震危险区分布与构造应力场图像的关系。研究结果表明：在重力位能和速度边界条件的共同作用下，通过计算断裂带上的剪切应力分布，得到了4个重要的剪切应力集中区，即（1）石棉附斤；（2）西昌附近；（3）巧家附近；（4）东川附近。同时通过历史强震引起的库伦应力变化结果，发现在应力明显集中的区域，地震活动主要由区域应力分布控制；在应力非常小的区域，库伦应力触发作用控制着地震活动的产生；在应力相对比较明显的区域，该区域内的地震活动由区域应力状态和应力触发共同控制。通过比较发现，这些历史强震活动在断裂带上所释放的差应力，并没有影响在边界作用力和重力的共同作用下的区域差应力高值区的分布，这说明在区域的动力学因素控制下，多条断裂带交汇区域始终上该区域地震活动的危险区域有关系。