孕震物理过程研究室
主任: 石耀霖
成员: 王明玉 吴忠良 魏东平 张 健 池顺良
定位:
    本研究室致力于定量研究在变化应力场作用下的岩石圈块体和断层的强度变化特征,进而了解地震孕育过程以及相应的多种物理特征场的变化过程,从而认识地震前兆信息与地震孕育之间的关联。岩石圈应力场的演变可以分成两个阶段研究:一个是断裂发生前应力长时间缓慢积累阶段;一个是断裂发生和传播,辐射出地震波,并造成应力变化的迅速破裂阶段。地震孕育阶段的主要科学问题包括:研究力学、热传递、孔隙流体等的耦合作用,实现对这种复杂问题的大规模并行计算,计算结果与实际观测的对比分析以改进模型。地震破裂阶段的研究可以根据问题需要分为静态、准静态、动态、以及考虑高频动态特征四个方面的研究。地震包含空间、时间多尺度物理过程,地震的孕育历时数年甚至上千年,而地震从微小破裂发展到巨大数百公里断层最多在上百秒时间内及得以完成。将两个阶段物理过程的模拟分别实现,再统一到一个模拟系统中解决地震孕育、发生的全部物理过程,奠定地震预测的理论基础。
成果:
    本研究室在全球板块和区域块体构造场作用下,考虑变形、孔隙流体和热传递复杂耦合因素,对青藏高原和喜马拉雅研究中对区域地热特征形成机理,特别是印度板块俯冲剪切生热和藏北热松弛作用作了定量化解释;对大别-苏鲁古老超高压变质带和新西兰现今陆壳俯冲带进行了比较研究,提出了俯冲洋壳携低密度陆壳窄条俯冲到超高压变质深度的三维动力学模型,并探讨了P-T-t轨迹形成的控制条件;对板块为动力学进行划分,并给出了相关的板块运动速度;相关的研究结果用于青藏高原隆升过程以及华北克拉通形成机理方面的探讨。对热异常对岩石圈流变性质的影响等都有深入的研究;借助地震前兆物理场观测方面的工作,对板块挤压过程中强震孕育过程进行数值模拟并分析强震孕育过程与前兆性物理场之间的关联;另外利用分量钻孔应变仪观测到了应变固体潮汐响应的各向异性现象,发现其与地震断层之间的关联性;对地下水渗流方面的研究将对地震断层在地下水活动下的强度减弱相关工作提供有效支撑;磁流体数值模拟平台所涉及的多流体固体耦合问题并行化处理及精确模拟,可以对多种不同物性的固体和液体(含接触电阻)的流固问题进行高效地精确模拟,从而对于地下水影响下的地震断层以及相关岩石圈结构孕震过程的模拟提供强力支撑。