中科大地球与行星物理学术报告通知-翟鹏

同震动态破裂传播和长期准静态的构造加载都会促进断层破碎带的形成和演化。以往的数值模拟研究大多侧重于模拟单次地震中的断层带损伤或地震周期中的断层带塑性变形（忽略弹性模量的变化）。首先，我们开发了一种新的地震周期模拟器，可以同时刻画主断层的滑动和周围断层破碎带损伤的协同演化。模拟产生的同震断层带地震波速度下降和浅地表滑动亏损现象与实际观测相符。我们发现断层带损伤主要发生在同震破裂期间，并呈花状结构集中在地壳浅部。受指数形式的断层带愈合定律控制，同震产生的断层带损伤无法完全愈合，并且会在多个地震周期中永久累积。在达到一定的累计断层滑移量后，断层破碎带的宽度和刚度将达到饱和（即成熟状态），不再发生进一步的变化。此外，该模拟器还可以同时产生大地震和小地震，这源于瞬态产生的断层带损伤所诱发的非均匀应力场。我们发现主断层滑动与断层带损伤之间的动态相互作用产生了一系列的级联地震破裂事件，包括前震、主震和余震。模拟结果再现了真实地震的几个关键特征，例如震级的幂律分布、震级无关的的静态应力降以及震级相关的破裂能密度。我们发现较低的断层带屈服强度是产生此类多尺度地震活动性的必要条件，这表明许多成熟的天然断层带可能本身就比较脆弱（容易发生损伤）。我们的研究结果表明，地震破裂与断层带非弹性变形的协同演化是控制大地震和小地震发生的重要机制。