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九寨沟M_S7.0地震静态库仑应力触发及对附近断层影响分析

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中国地震 2017年第4期33卷 471-479页

作者：朱航屈勇四川省地震局成都市人民南路3段29号610041

计算和研究了1973~2013年巴颜喀拉块体东边界发生的6次M_S≥6.5地震引起的静态库仑应力变化图像,认为先前发生的6次地震对2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震具有触发作用。九寨沟M_S7.0地震发生后,对震中附近主要断裂应力转移的计算结果显示... 详细信息

计算和研究了1973~2013年巴颜喀拉块体东边界发生的6次M_S≥6.5地震引起的静态库仑应力变化图像,认为先前发生的6次地震对2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震具有触发作用。九寨沟M_S7.0地震发生后,对震中附近主要断裂应力转移的计算结果显示,在巴颜喀拉块体东边界7次M_S≥6.5地震的共同作用下,东昆仑断裂带东段及龙日坝断裂带库仑应力水平升高,具有触发作用;岷江断裂带处于库仑应力影区内,具有减震效应。

关键词：巴颜喀拉块体东边界九寨沟MS7.0地震库仑应力变化应力触发

阿尔金断裂带库仑应力演化与强震间相互影响研究

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阿尔金断裂带库仑应力演化与强震间相互影响研究

作者：贺巍西北大学

学位级别：硕士

库仑应力变化是研究地震应力触发、断层应力状态变化的一项有效的途径,前序地震引起的断层面上的库仑应力累积变化,对后续地震的时空分布有着直接影响。因此,研究断裂带地震库仑应力累积状况对于这个区域地震长期危险性研究有着重要的... 详细信息

库仑应力变化是研究地震应力触发、断层应力状态变化的一项有效的途径,前序地震引起的断层面上的库仑应力累积变化,对后续地震的时空分布有着直接影响。因此,研究断裂带地震库仑应力累积状况对于这个区域地震长期危险性研究有着重要的科学意义。阿尔金断裂带位于青藏高原西北缘,是一条包含多条断层段的巨型断裂带,是我国强震活动最为频繁的区域,而目前7级以上地震离逝时间已经接近或超过历史地震复发周期,具有发生强震的危险。本文以阿尔金断裂带及周边邻区为研究区域,采用麦克斯韦分层粘弹介质模型,利用PSGRN/PSCMP程序分别研究了阿尔金断裂带毗邻地区发生的几个强震相互触发关系,以及阿尔金断裂带断层上1900年以来至2020年累积库仑应力变化随时间的演化。研究结果表明:1、仅考虑同震位错效应时,5次后续地震中古浪地震、昌马地震及山丹地震发生在库仑应力加载区域,仅考虑震后粘滞松弛效应时,5次后续地震中古浪地震、山丹地震及共和地震发生在库仑应力加载区域。而同时考虑同震位错和震后粘滞松弛的综合效应时,5次后续地震中古浪地震、昌马地震、山丹地震及共和地震都发生在库仑应力加载区域。表明强震的同震位错效应及震后粘滞松弛效应,对于后续地震的影响不尽相同,综合考虑强震引起的同震和震后效应对断层面上的库仑应力影响,可以更准确的模拟强震间的触发作用。2、综合考虑同震和震后效应,研究得到了古浪地震是由海原地震同震和震后效应共同触发引起;昌马地震主要是由于阿尔金断裂长期构造应力加载触发引起;山丹地震主要是由1927年古浪地震同震和震后效应触发引起;共和地震主要是由于1937年都兰地震震后粘滞效应触发引起。3、同时考虑了同震、震后和震间长期构造加载三方面效应计算了阿尔金断裂带库仑应力演化,发现了断裂带上的两次强震全部发生在库仑应力加载区域,并且断裂带的长期构造加载是地震触发的主要原因。受昌马地震和震间构造长期加载的综合影响,阿尔金断裂带的整个破裂分段中,乌尊硝尔段及疏勒河4南段累积应力较高,尤其是疏勒河4南段最大累积库仑应力为2.58Mpa,7级以上强震危险性较大,需要重点关注。

关键词：阿尔金断裂带库仑应力变化同震位错震后粘滞松弛震间构造加载强震触发

祁连山北缘断裂系东段地震过程库仑应力调整及其与强震的关系

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祁连山北缘断裂系东段地震过程库仑应力调整及其与强震的关系

作者：刘方斌中国地震局兰州地震研究所

学位级别：硕士

强震的发生是在一定的构造应力场条件下断层活动的结果，断裂的活动方式与该断裂所受构造应力息息相关。一次大地震的同震位错改变了周围断裂或邻近区域的应力状态，产生了同震库仑应力变化，从而可以改变邻近断层上发生地震的可能性，... 详细信息

强震的发生是在一定的构造应力场条件下断层活动的结果，断裂的活动方式与该断裂所受构造应力息息相关。一次大地震的同震位错改变了周围断裂或邻近区域的应力状态，产生了同震库仑应力变化，从而可以改变邻近断层上发生地震的可能性，即通过持久性的改变施加在断层上的应力来触发地震。因此，一个地区地震后库仑应力变化的研究对于该区周边未来地震危险区判定及危险性评价具有极其重要的意义。本文首先根据研究区地震资料，基于Okada的弹性半空间模型，采用Coulomb3.3软件，对北祁连山东段及邻区自1561年以来的9次M≥6.0级的历史地震和近代强震作为研究对象，分别通过地震累加与单震的库仑应力变化对后续地震的触发关系进行了研究，并根据库仑应力变化结果计算年应力累积率及累积时间。同时，根据b值扫描的方法及Dieterich所提出的速率-状态摩擦定律分析出该研究区未来的地震活动性，得出以下结论：1）根据库仑应力变化的计算与分析，北祁连山东段由于处于统一的构造应力场背景及同一构造体系中，各断裂之间地震发生具有明显的触发作用。本文运用叠加方法计算了研究区内9次强震的库仑应力变化，除了门源地震位于应力影区外，其它前震活动对后续地震都产生了明显的触发作用，库仑应力变化在0.1-4.066bar之间，触发率达到87.5%之高;对于前一地震对后续地震的计算中，发现有一半地震具有很好的触发现象，而另一半则存在抑制作用。前震对后续地震是触发提前还是抑制延迟取决于源断层与接收断层的位置及断层活动性质。其中，断层距较小的地震之间相互触发的影响相对较大，强震对后续地震触发或延迟作用明显。2）根据年应力累积率及累积时间的计算，得出，中宁7级地震使得固原7级地震提前了70a发生，固原7级地震使得中卫7级地震晚了3a。但是通过累计库仑应力变化却使得其提早18a发生，中卫7级地震促使了随后银川8级地震7a发生，最重要的是1920年的海原8地震促使古浪8级地震提前9a发生，与此同时，古浪8级地震对门源6.4地震起到了抑制的作用，使其晚了13a发生。3）强地震发生对于区域应力场往往有大的调整，研究区内1920年和1927年连续发生两次8级以上大震，对于区内应力分布具有明显的调整作用;基于两次大震对区内活动断裂库仑应力变化的计算，库仑应力明显增加区位于东侧的云雾山以及西段景泰-天祝-古浪两个地区，具有地震提前触发的危险，随后发生的1990年天祝6.2级地震正好位于西段危险区内，是一个比较好的验证;综合考虑库仑应力触发及断裂地震活动历史等特征，未来地震危险性较强的区域应为云雾山断裂以及西段景泰-天祝-古浪地区的金强河断裂一带。4）研究区1400年以来，一共有两次地震活跃幕，第一次活跃幕是1477-1739年，历史周期为262年。其中发生7级以上地震3次，6级以上地震3次，发生6级以上频次为0.02;另一次是1852年至今162年内，一共发生了9次6级以上地震，强震频次为0.06,明显比第一次活跃幕发震时间间隔缩短了一半，说明该地区可能进入了强震活动时代。5）通过b值扫描的方法计算得出，研究区内b值都在0.7以下，其中在古浪往西，经过武威、门源段b值最低，天祝-景泰-永登区域内b值相对较高一些，大约在0.65，也就是说发生地震的概率较其他区域要高，自中卫向东区域b值也相对较小，但比门源以西地区值要大，即危险性小于门源以西区域。6）应用Dieterich速率/状态摩擦定律，分析了祁连山北缘东段系的地震活动性。得出：冷龙岭断裂以西，金强河断裂以北至民乐地区以及银川-平罗断裂、牛首山附近活动性最强，向南至六盘山附近地震相对减弱。其活动性呈同心圆状向外辐射，活动性长轴方向与附近断层走向基本一致，由中心向两侧地震活动性逐渐减弱，最强地区位于门源-古浪-武威地区。同时分析地震活动率与背景地震活动率之间的关系，显示出研究区冷龙岭断裂以西，金强河断裂以北至民乐地区（西部）引起的活动性最强，其次是银川-平罗断裂以南地区（东部）。西段和东段在6级及以上地震在未来100a内活动性都在背景地震活动性之上，直到100a后才恢复至震前状态，而中部地区由于海原地震的发生，导致能量的释放，库仑应力变化为负值，其活动性大大减弱，在未来一段时间内，中部地区活动性一直处于上升阶段，到600a左右才恢复原来状态;对于7级及以上地震的活动性，西部和东部地区的地震活动性要400a左右才能恢复到背景状态，中部地区在未来800a内都处于应力累积阶段，无法恢复到背景地震活动率;对于8级及以上地震的活动性来说，西、中、东三地区在未来800a内都无法达到背景地震活动性阶段，不同的是西和东部是应力处于释放阶段，其活动性大于背景地震，而中部则处于累积阶段，其活动性小于背景地震。

关键词：北祁连山东段强震库仑应力变化应力触发年应力累积率 b值地震活动性

InSAR数据约束下的2022年泸定M_(S)6.8地震震源参数及滑动分布

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大地测量与地球动力学 2023年第3期43卷 221-225页

作者：颜丙囤殷海涛冯兵冯恩国刘保华李峰山东省地震局聊城地震监测中心站山东省聊城市252001 山东省地震局济南市250014 中国地震局第二监测中心西安市710054

基于Sentinel-1A升降轨数据,使用D-InSAR反演泸定M_(S)6.8地震同震形变场。首先基于弹性半空间位错模型反演地震震源参数,然后利用分布滑动模型确定断层面上的滑动分布,最后计算周边断层的静态库仑应力变化。结果表明,此次地震造成的雷... 详细信息

基于Sentinel-1A升降轨数据,使用D-InSAR反演泸定M_(S)6.8地震同震形变场。首先基于弹性半空间位错模型反演地震震源参数,然后利用分布滑动模型确定断层面上的滑动分布,最后计算周边断层的静态库仑应力变化。结果表明,此次地震造成的雷达视线向最大形变量约为18 cm,同震位错以左旋走滑为主,主要发生在6~24 km深度,最大滑动量约为2.5 m,位于16 km深度,发震断层主要为鲜水河断裂。静态库仑应力触发关系显示,鲜水河断裂南段和安宁河断裂北端的库仑应力显著增强,强震趋势值得关注。

关键词：同震形变 Sentinel-1A InSAR 泸定地震震源机制库仑应力变化

2011年日本Mw9.0地震引起的稳态变形与地震危险性研究

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2011年日本Mw9.0地震引起的稳态变形与地震危险性研究

作者：陈伟中国地震局地震预测研究所

学位级别：硕士

2011年日本东北部海域发生了Mw9.0地震,该地震不仅在日本本岛等近场区域引起了显著的同震和震后变形,还在中国东部、韩国和朝鲜等远场地区引起了不同程度的变形。本研究基于黏弹性球体位错理论,联合陆地和海底同震GPS数据以及日本本岛33... 详细信息

2011年日本东北部海域发生了Mw9.0地震,该地震不仅在日本本岛等近场区域引起了显著的同震和震后变形,还在中国东部、韩国和朝鲜等远场地区引起了不同程度的变形。本研究基于黏弹性球体位错理论,联合陆地和海底同震GPS数据以及日本本岛330个陆地GPS站点5～10年的震后数据,反演了日本Mw9.0地震的断层滑动模型。接着,计算了日本Mw9.0地震在日本列岛和中国东部地区产生的稳态水平位移以及该地震在中国东北和华北地区主要断裂带上引起的库仑应力变化,分析了该地震对中国东北和华北地区地震危险性产生的影响。首先,选取了日本本岛330个陆地GPS站点的观测数据,这些观测数据的时间跨度为日本地震震前2年和震后10年,利用这些观测数据获取了日本Mw9.0地震震后5～10年的年平均位移,认为该时段的位移几乎完全由地幔黏弹性松弛效应引起;接着,利用黏弹性球体位错理论对震后5～10年的位移进行反复拟合,确定了日本Mw9.0地震震源及周边地区的地幔黏滞性系数最优解(9.0×10Pa·s);然后,联合同震和震后位移数据,引入黏弹性位错格林函数,反演了2011年日本Mw9.0地震的断层滑动分布。结果表明,该地震同震破裂的最大值达到了62.72 m,同震滑动的总地震矩为4.48×10Nm,相应的矩震级为Mw9.034。由于黏弹性松弛效应引起的震后位移中包含了同震破裂的信息,基于黏弹性球体地震位错理论,联合同震和震后位移数据反演断层同震破裂,有效提高了日本Mw9.0地震断层滑动分布的可靠性。本研究提出的反演方法为同震观测结果缺乏的大地震震后科考提供了理论支撑:在大地震发生之后,即使在同震期间没有足够的观测数据,也可以在震后通过对震源区的加密观测积累震后数据,使用本研究提出的反演方法优化同震断层滑动模型。稳态地震变形是指由地震引起的、超长时间尺度内震后黏弹性松弛效应的累加,通过对稳态地震变形的研究,可以研究大地震导致的地球总体震后形变场,有利于分析周边地区对该地震的极限响应。本研究首先利用球形地球地震位错理论,计算了日本Mw9.0地震在日本列岛和中国东部地区产生的稳态水平位移。结果表明,日本Mw9.0地震在日本本岛引起的稳态水平位移最大可达到8 m,大体上是同震水平位移的两倍;在中国东北地区产生的稳态水平位移最大值超过0.8 m,在华北地区产生的稳态水平位移最大值在0.5 m左右,是同震水平位移的几十倍,可见该强震对周边地区形变场的影响极为显著。接着,本研究根据前人研究成果,结合地质资料,建立了中国东北和华北地区15条主要断裂带的几何与滑动构造模型,然后利用日本Mw9.0地震断层滑动模型计算了该地震在上述断裂带上引起的同震与稳态库仑应力变化。结果表明,该强震在中国东北和华北地区主要断裂带上引起的同震库仑应力变化均不超过1 k Pa;稳态库仑应力变化显著超过同震结果,但除了依兰-伊通断裂带北段和嫩江断裂带南段的一部分以外,其他断裂带上的稳态库仑应力变化均未超过10 k Pa这个地震触发阈值。因此日本Mw9.0地震对中国东北和华北地区地震危险性影响有限,不会显著改变区内主要断裂带的应力状态和地震活动性。

关键词：球形地球位错理论滑动分布反演稳态变形库仑应力变化地震危险性

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红河断裂带北端区域地震活动特征研究

红河断裂带北端区域地震活动特征研究

作者：蔡剑锋武汉大学

学位级别：硕士

2021年5月21日云南省大理州漾濞县发生M6.0级以上漾濞地震,造成了大量的人员伤亡和财产损失,此次地震位于红河断裂带北端区域,该区域还曾先后发生了2013年和2017年M5级以上的两次洱源地震,近十年来该区域的地震活动有明显增强的趋势。... 详细信息

2021年5月21日云南省大理州漾濞县发生M6.0级以上漾濞地震,造成了大量的人员伤亡和财产损失,此次地震位于红河断裂带北端区域,该区域还曾先后发生了2013年和2017年M5级以上的两次洱源地震,近十年来该区域的地震活动有明显增强的趋势。目前该地区的地震研究主要是针对2021年单一震群,而研究该地区长期以来的地震活动特征与时空演化,反演典型强震的震源参数对于认识该地区的构造背景和孕震过程具有重要意义,并能为将来该地区的地震危险性评估提供重要参考。本文基于地震台站波形数据,研究了红河断裂带北端区域2013年以来主要地震活动的震源机制解、震源参数等特征,主要工作和成果如下:(1)反演了维西-乔后断裂中南段2013年、2017年与2021年三次地震震群的震源机制解,结果表明:2013年M5.37主震与M4.96余震均为正断层事件,随后的地震序列皆为右旋走滑事件,2017年M4.91主震与M4.88前震均为右旋走滑事件。发生在东南侧15km左右的2021年漾濞M6.29主震也为右旋走滑事件,但同期震群中包括约70%的走滑事件和30%的正断层事件,推测发震断层为维西-乔后断裂带的次级断裂。(2)采用谱比法计算了主震和较大的前震、余震共17个事件的拐角频率与应力降,2013年M5.37主震的拐角频率为0.68±0.03Hz,应力降为11.98-1.52/+1.66MPa,2017年M4.91主震的拐角频率为1.59±0.05Hz,应力降为39.84-3.64/+3.88MPa,2021年M6.29主震的拐角频率为0.415±0.01Hz,应力降为65.35-4.61/+4.84MPa;17个地震应力降反映出走滑事件的自相似性,而正断层事件同震断层面上可能的流体扩散引起了自相似性破缺。两种地震事件在拐角频率与应力降方面存在明显差异,可能源于断层受构造形变、结构和岩性的差异的影响在横向与纵向上摩擦系数、破裂尺度、裂隙流体等性质存在较大差异,因而可能存在两种不同的孕震机制。从潜在的地震风险来说,走滑的孕震过程可能触发更大的破裂,具有更大的潜在破坏性。(3)使用云南地区1970年-2021年的地震目录拟合了时空ETAS模型,得到2013年震群、2017年震群和2021年震群的背景地震概率分别为0.76、0.77、0.96,从统计规律来看3次震群均为背景地震的概率较大。基于库仑破裂准则计算了2013年、2017年、2021年三次震群激发的库仑应力变化,结果表明3次震群之间不存在触发关系。基于统计规律的ETAS模型与基于物理模型的库仑应力变化结果均表明3次震群均为相互独立的背景地震,表明该区域可能处于稳定的应力加载状态中。2021年震群主震激发的库仑应力变化结果表明,维西-乔后断裂的中南段、南段以及洱源-弥渡断裂中段处在应力加载区中,未来具有较高的地震危险性。

关键词：维西-乔后断裂漾濞地震震源机制解应力降 ETAS模型库仑应力变化

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汶川地震发震断层破裂触发过程

地球物理学报 2014年第10期57卷 3308-3317页

作者：贺鹏超沈正康北京大学地球与空间科学学院地球物理系北京100871 美国加州大学洛杉矶分校地球与空间科学系

2008年汶川大地震造成北川断裂、彭灌断裂、小渔洞断裂等多条断裂的破裂,呈现出复杂的破裂过程.对此,以往地震学的研究没有对于各个发震断层的破裂先后顺序给出充分论证.本文计算由于断层破裂在其他断层段上造成库仑应力的变化,根据其... 详细信息

2008年汶川大地震造成北川断裂、彭灌断裂、小渔洞断裂等多条断裂的破裂,呈现出复杂的破裂过程.对此,以往地震学的研究没有对于各个发震断层的破裂先后顺序给出充分论证.本文计算由于断层破裂在其他断层段上造成库仑应力的变化,根据其相互触发关系确定断层可能的破裂顺序.结果表明,各断裂带可能的发震顺序为:主震在北川断裂南端(小渔洞断裂以南的北川断裂虹口段)起始,造成北川断裂的后续段落龙门山镇—清平段和彭灌断裂同时破裂,进而触发小渔洞断裂发生破裂.

关键词：汶川地震几何模型同震破裂模型破裂触发库仑应力变化

2015年尼泊尔M_W7.9地震对青藏高原活动断裂同震、震后应力影响

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地球物理学报 2015年第11期58卷 4305-4316页

作者：熊维谭凯刘刚乔学军聂兆生中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉430071

2015年尼泊尔MW7.9地震重烈度区从震中向东延伸,致灾范围包括尼泊尔、印度北部、巴基斯坦、孟加拉和中国藏南地区,其应力调整对邻区和周边活动断裂可能产生重要影响.本文基于地震应力触发理论,采用岩石圈地壳分层黏弹性位错模型,计算了... 详细信息

2015年尼泊尔MW7.9地震重烈度区从震中向东延伸,致灾范围包括尼泊尔、印度北部、巴基斯坦、孟加拉和中国藏南地区,其应力调整对邻区和周边活动断裂可能产生重要影响.本文基于地震应力触发理论,采用岩石圈地壳分层黏弹性位错模型,计算了尼泊尔MW7.9地震引起的周边断裂,特别是青藏高原活动断裂的同震和震后库仑应力变化.结果显示,尼泊尔地震同震效应引起大部分震区库仑应力升高,余震主要分布在最大同震滑动等值线外部库仑应力升高区域;少量余震靠近最大滑动量区域,可能该区域积累的地震能量在主震期间没有完全释放.尼泊尔地震同震库仑应力对青藏高原,特别是中尼边境区域活动断裂有一定影响.亚东—谷露地堑南段、北喜马拉雅断裂西段、当惹雍错—定日断裂和甲岗—定结断裂同震库仑应力升高,其中当惹雍错—定日断裂南端,北喜马拉雅断裂西段同震库仑应力变化峰值超过0.01 MPa;帕龙错断裂、班公错断裂、改则—洞措断裂库仑应力降低,其地震发生概率有所降低.震后应力影响方面,未来40年内黏弹性松弛作用导致北喜马拉雅断裂、改则—洞措断裂和喀喇昆仑断裂整体应力卸载;藏南一系列正断层震后应力持续上升,其中帕龙错断裂南段受到震后黏弹性库仑应力影响,由应力阴影区逐渐转化为应力增强区,当惹雍错—定日断裂南段应力进一步加强,震后40年其南端应力变化峰值达到0.1345 MPa,亚东—谷露断裂南段应力亦持续增强.藏南正断层的地震活动性值得进一步关注.

关键词：尼泊尔地震库仑应力变化黏弹性松弛地震危险性

2016年11月13日新西兰凯库拉(Kaikoura)M_W7.8地震同震位移和应力数值分析

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地球物理学报 2017年第7期60卷 2641-2651页

作者：程惠红张贝张怀石耀霖中国科学院大学中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049

2016年11月13日新西兰南岛北端凯库拉(Kaikoura)发生了M_w7.8大地震,造成了强烈的地表变形并引发大面积滑坡和海啸的发生.基于美国地质调查局(USGS)断层滑动模型,建立全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型,计算了此次新西兰凯库拉大地... 详细信息

2016年11月13日新西兰南岛北端凯库拉(Kaikoura)发生了M_w7.8大地震,造成了强烈的地表变形并引发大面积滑坡和海啸的发生.基于美国地质调查局(USGS)断层滑动模型,建立全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型,计算了此次新西兰凯库拉大地震产生的同震形变和应力及库仑应力变化.初步计算结果表明:新西兰凯库拉M_w7.8地震造成断层上盘东北向抬升,下盘西南俯冲;引起发震区域同震位移较大,从凯库拉到坎贝拉(Campbell)以及首都惠灵顿(Wellington)整体上东北向抬升,最大同震水平位移1.2 m,垂直位移1.1 m.此次大地震释放了发震断层上积累的压应力,但增加了发震断层两端的挤压力;同时,同震剪应力变化增加了NE-SW向断层发生右旋滑动的危险性;采用此次地震发震断层参数计算得出的最大库仑应力变化增加区域集中在发震断层两端,可达到MPa量级,当分别采用新西兰北岛Awatere断裂系和南岛Wellington断裂系参数计算库仑应力变化时,发现新西兰北岛和南岛震中以南区域的库仑应力均增加,可触发部分余震的发生.

关键词：新西兰地震同震变形库仑应力变化有限元模拟