Tsunami generation by dynamic displacement of sea bed due to dip-slip faulting
在经典的海啸生成技术中，人们忽略了地震断层破裂引起的海床动态位移。本研究考虑到这些动态效应。地壳被认为是一种开尔文-福格特材料。假定震源是粘弹性介质中的位错。流体运动由经典的非线性浅水方程（NSWE）描述，水深随时间变化。粘弹性动力学方程的有限元方法和NSWE的有限体积计划解决。静态和动态海啸生成方法之间的比较。数值计算的结果表明，两种方法的差异和动力效应可以解释海啸波列的复杂形状。
2008-06-06 physics.ao-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Fault Valving and Pore Pressure Evolution in Simulations of Earthquake Sequences and Aseismic Slip
断裂带流体控制有效法向应力和断层强度。虽然大多数地震模型假设孔隙流体压力分布是固定的，但地质学家已经证明了断层阀作用的行为，即压力的周期性变化和沿断层的不稳定流体迁移。在这里，我们量化断层阀通过2-D反平面剪切模拟地震序列的走滑断层与速率和状态摩擦，沿渗透性断层带的达西流向上，渗透率的演变。流体超压在地震间歇期发展，此时愈合/封闭降低了断层渗透性，并在地震后释放，提高了渗透性。流体流动、渗透率和压力演化与滑动之间的耦合，在孕震区底部附近产生流体驱动的非稳态滑动，并在孕震区内产生地震群，因为上升流体对断层加压并使其弱化。这个模型可能有助于解释观测到的后期地震间断层解锁，缓慢滑动和蠕变瞬变，群地震，和快速的压力/应力传输诱发地震活动序列。
2020-05-15 physics.comp-ph physics.geo-ph
Gravity is indeed the driving force for fault pattern formation and westward displacement of the lithosphere
太阳和月球对地球的引力影响是造成我们现在所观察到的地球表面断层图象的原因，也是岩石圈向西位移的原因。过去提出的一个有点相关的假设是，月球的潮汐扭矩可能很重要。然而，有人认为，这是站不住脚的基本理由是，地球地幔的粘度是远远高于所涉及的力量。为了说明这一点，假设地球的相关特性是由粘性液体分开的两个球壳，外壳相对于内壳以恒定的角速度旋转。在这里，我指出，这幅图并不完全正确，更仔细地观察，我们会发现，两个壳以不同的平均角速度旋转，并有一个前后相对运动的序列。这样，原本被认为是对抗重力影响的主要因素，变成了主要的有利因素。
2005-05-04 physics.geo-ph
Stress state, subsidence, and faulting in the Wilmington Oil Field, California: a multiphase flow-geomechanics modeling assessment (1936-2020)
ExxonMobil Technology and Engineering Company（埃克森美孚技术与工程公司）；Harvard University（哈佛大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；The University of Tennessee（田纳西大学）
研究1936-2020年间威尔逊油田的应力状态、地表沉降及断层活动，通过多相流-地质力学建模分析其长期地质力学影响。
2026-05-15 physics.geo-ph
OkadaTorch: A Differentiable Programming of Okada Model to Calculate Displacements and Strains from Fault Parameters
Earthquake Reseach Institute, The University of Tokyo（东京大学地震研究所）；Research Center for Prediction of Earthquakes and Volcanic Eruptions, Tohoku University（东北大学地震与火山喷发预测研究中心）；RIKEN Center for Advanced Intelligence Project（理化学研究所先进情报项目中心）
本文提出可微的PyTorch实现OkadaTorch，支持由断层参数计算位移、应变并自动求取梯度和Hessian矩阵，服务于断层反演与SciML集成。
2025-07-23 cs.LG physics.geo-ph
Evolution of the Stress and Strain field in the Tyra field during the Post-Chalk Deposition and Seismic Inversion of fault zone using Informed-Proposal Monte Carlo
当油气藏被用作CO2储存设施时，准确的不确定性分析和风险评估至关重要。综合地质知识、地质建模、测井数据和地球物理数据的信息为这一分析提供了基础。对覆盖层中的应力/应变变化的时间发展进行建模提供了关于储层中的断层和断裂概率的先验知识，其进而用于地震反演以约束断层和断裂的模型。求解大规模地震反问题的一个主要问题是计算量大和效率低。我们使用一种新引入的方法--信息建议蒙特卡罗（IPMC）-来处理这个问题，并进行了概念性研究的基础上，从丹麦北海的真实数据。结果概述了一种方法，用于评估的风险，有潜在的损害CO2储存的水库在覆盖层中的亚震断层。
2021-08-31 physics.geo-ph
Mapping finite-fault slip with spatial correlation between seismicity and point-source Coulomb failure stress change
本研究提出一种利用地震活动与点源ΔCFS的空间相关性直接绘制三维有限断层滑动图的方法，经合成数据与两次Mw 6.0地震验证有效，还结合震源重定位明确了2018年安克雷奇Mw 7.1板内地震的主破裂面与激活的板块结构。
2024-06-20 physics.geo-ph
A physical model for aftershocks triggered by dislocation on a rectangular fault
在弹性介质中，有限长矩形断层在震源处产生不均匀位错而应力降均匀的位错后，产生的静态位移、应力、应变和修正的Columbb破坏应力。由速率状态模型应用于均匀分布的人口的断层，其平衡是由应力变化引起的扰动，只有第一个错位的触发地震的时间依赖性率估计。在我们的模拟中，触发事件的速率与应力变化成指数比例，但最大速率开始降低的时间是可变的，从几个小时的几分之一的正应力变化的顺序为几MPa，到一年以上的较小应力变化。因此，触发事件的最终数量与应力变化成比例。该模型预测，在包含断层的平面上触发的事件总数与地震矩的2/3幂成比例。事实上，在断层面上产生的余震总数按震级计为10^{M}。考虑到震源内部应力降的负贡献，我们观察到，从长期来看，断层上被抑制的事件数与外部诱发的事件数几乎相同，代表了一种保守的自然规律。考虑到它在时间上的行为，我们的模型并不完全符合流行的大森定律;事实上，它已被证明，靠近断层边缘诱发的地震活动是强烈的，但持续时间短，而在大距离（高达几十倍的断层尺寸）预期表现出慢得多的衰减。
2005-06-15 physics.geo-ph
Faulting of rocks at three-dimensional stress field by micro-anticracks
利用9组不同的实验室地震试验，我们研究了岩石圈在真三轴应力条件下开裂的性质。我们发现，三维应力状态可以诱导许多裂缝的斜形核，形成复杂的多模态断层的最终平面。我们的全三维实验表明，非常规断层成核具有2-3倍的滑动相，这意味着上地壳地震的一种新的滑动弱化机制。此外，我们还将所观察到的不规则裂纹与多砧高温高压试验中典型的反裂纹信号进行了比较。首次揭示了斜向断层作用可以改变滑移弱化速率，加快能量释放速率。这意味着一个更清晰的源时间函数，为我们的实验进一步建模。实际上，我们的结果可以被认为是微断层中的拆离锋到准反破裂锋的一般概念的扩展。我们发现深源地震的事件可以与浅源地震共享一些相似性，促进了最近对深源地震与浅源地震相似性的研究。
2014-01-20 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Earthquake source parameters and fault kinematics in the Eastern California Shear Zone
根据波形数据的轮廓余震的南北跟踪1992年6月28日兰德斯断裂横跨莫哈韦沙漠，我们构建了一个新的速度模型的莫哈韦地区，具有薄，慢地壳。使用这个模型，我们得到的源参数，包括深度和持续时间，为每个余震的配置文件，此外，任何显着的（M>3.7）约书亚树-兰德斯余震之间，1992年4月和1994年10月的相干TERRAscope数据可用。总之，我们用波形网格搜索算法确定了与约书亚树和兰德斯序列有关的45个显著（M_w > 4）地震的震源参数和应力降。这些地震的应力降似乎随着位置系统地变化，相对于先前的地震活动性，邻近先前的破裂（即，与Landers破裂有关），并与构造省有关。一般来说，在平托山断层以北的地区，位于兰德斯断裂所涉及的断层外的余震的应力降高于位于断层上的余震，新认识到的基卡普（兰德斯）断层上的余震除外。平托山断层以南的应力降适中，那里有地震群的历史，但没有单一的贯通断层。与东部横断山脉的余震相反，并与1992年加利福尼亚州大熊序列有关，兰德斯事件显示应力降和深度之间没有明确的关系。相反，更高的应力降余震似乎与新生断层的活动，或那些经历了相对较小的滑动主震破裂。
1998-06-21 physics.geo-ph
Spatial heterogeneity in earthquake fault-like systems
地球上不同物理性质物质的不均匀性导致了地球上各种各样的时空行为。在这项工作中，我们研究了一个地震断层模型的基础上Olami-Feder-Christensen（OFC）和Rundle-Jackson-Brown（RJB）元胞自动机模型的空间非均匀性和长期应力相互作用的特殊方面。在我们的模型中，通过将随机选择的一定比例的位点转化为更强的位点（称为粗糙细胞），一些局部应力场被添加到系统中。这些粗糙细胞支持更高的破坏应力比周围的规则晶格网站，但最终破裂时，所施加的应力达到其阈值应力。我们发现，改变这些较强的网站的空间配置一般会增加故障系统的能力，以产生更大的事件，但总百分比的凹凸不平是很重要的。我们还观察到越来越多的更大的事件与总数的粗糙晶格。
2013-05-06 physics.geo-ph
Determination of Effect of the Movement of a Finite, Dip-slip Fault in Viscoelastic Half-space of Fractional Burger Rheology
本文通过建立分数阶 Burger 流变黏弹性半空间中有限蠕滑倾滑断层模型，推导位移、应力与应变的解析解，揭示了断层倾角、蠕滑速度及分数阶导数阶次对变形的影响，为理解地震孕育机制提供依据。
2025-06-04 physics.geo-ph
A rate-and-state friction based criterion for the probability of earthquake fault jumps
Institut de Radioprotection et de sûreté Nucléaire（法国核辐射防护与核安全研究所）；Université Côte d’Azur, CNRS, IRD, Observatoire de la Côte d’Azur, Géoazur（蔚蓝海岸大学、法国国家科学研究中心、法国海外发展署、蔚蓝海岸观测台、地球与环境科学实验室）；CNRS-INSU, Institut des Sciences de la Terre Paris, Sorbonne Université, ISTeP UMR 7193（法国国家科学研究中心-地球科学研究与监测研究所、巴黎地球科学研究所、索邦大学、地球物理学实验室）；Laboratoire de Géologie, Département de Géosciences, Ecole Normale Supérieure, PSL Université, CNRS UMR 8538（高等师范学校地质学系、巴黎文理研究大学、法国国家科学研究中心地球科学实验室）；Autorité de Sûreté Nucléaire et Radioprotection（法国核安全和辐射防护管理局）；Department of Earth Sciences, La Sapienza University of Rome（罗马第一大学地球科学系）；Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology（加州理工学院地质与行星科学系）
本文提出基于速率-状态方程的地震断层跳跃概率判据，用于预测地震破裂跳跃到断开断层的效率，并通过概率框架估计跳跃可能性。
2026-02-06 physics.geo-ph
Stress orientation evaluated from strain localisation analysis in Aigion fault
在以科林斯湾西南部为中心的“CRL”（科林斯裂谷实验室项目）（Cornet等人，2004 a）框架内（www.corinth-rift-lab.org），从708 m至782 m深度连续收集了活动Aigion断层的断层带岩心。在粘土质岩芯内部，在与岩芯轴线成68度角的平面上可以看到带有明显滑移线的清晰剪切面。该破坏面不是由减压过程引起的，而是一个滑移面，因为在界面处观察到了清晰的条纹。基于对粘土质断层泥三轴试验标定的弹塑性本构模型，研究表明粘土质岩心内部可能形成剪切带。剪切带的方向的解决方案相比，现有的滑动面内的粘土断层泥的方向，这个结果是用来推断的主应力的方向。结果表明，在弱断裂带中，主应力的方向局部几乎平行于和垂直于断层轴。
2008-08-14 physics.class-ph physics.geo-ph
Scaling of Earthquake Models with Inhomogeneous Stress Dissipation
天然地震断层系统是高度非均匀的。这种不均匀性的出现是因为地球是由各种不同的材料组成的，它们保持和消散应力的方式不同。在这项工作中，我们研究了地震断层模型的缩放，这是Olami-Feder- Christensen（OFC）和Rundle-Jackson-Brown（RJB）模型的变化。我们使用的缩放来探索的影响，由于损坏和不均匀的应力耗散在地震断层系统的应力传递范围很长时，空间不均匀性，但不一定比长度尺度与系统的不均匀性。我们发现，缩放不仅取决于损伤的量，但也对损伤的空间发布。
2011-01-18 physics.geo-ph
Rupture Dynamics of Cascading Earthquakes in a Multiscale Fracture Network
本研究通过三维动态破裂模拟，发现多尺度裂缝网络在特定预应力和间距条件下可发生级联破裂，抑制主断层滑动，离断层矩震级可达约5.6级，为地震危险性评估提供新见解。
2023-07-26 physics.geo-ph
The Impact of Large Erosional Events and Transient Normal Stress Changes on the Seismicity of Faults
陡峭景观的长期侵蚀被戏剧性的侵蚀事件打断，这些事件可以在短于地震周期的时间尺度内移除大量沉积物。然而，这种大规模侵蚀事件对地震活动的作用知之甚少。我们使用QDYN，一个地震周期的准动力学数值模型来研究一个大的侵蚀事件对地震活动的影响。滑坡沉积物的逐步疏散是由一个短暂的法向应力减少。我们表明，侵蚀事件的持续时间较短的地震周期的持续时间相比，可以显着增加地震率，即使是小的应力变化。此外，与地震成核时间尺度相比，周期较短的大型侵蚀事件可以通过触发更多的小事件来改变地震规模分布。这些结果表明，大的侵蚀事件可以显着影响地震活动，反过来又说明了短期的影响，地表过程对构造。
2020-09-23 physics.geo-ph
Numerical investigation of progressive damage and associated seismicity on a laboratory fault
了解岩石剪切破坏行为对于深入了解与滑动相关的地质灾害（如岩石雪崩、滑坡和地震）至关重要。然而，对剪切面上的渐进损伤的描述仍然是不完整或模糊的。在这项研究中，我们使用混合有限元离散元法（FDEM）模拟剪切实验，并获得详细的理解剪切引起的渐进损伤和相关的地震活动性。我们建立了一个实验室断层模型，从高分辨率的表面扫描和显微CT成像。结果表明，在准静态剪切载荷作用下，断层面经历了局部动态地震活动性。我们发现，地震活动性与互锁微凸体上的应力集中有关。这种互锁行为（i）在接触区域处引起应力集中，该应力集中可达到压缩强度，并且（ii）在与接触区域相邻的区域中产生高达拉伸强度的拉伸应力。因此，在粗糙表面上观察到不同的破坏机制和损伤模式，包括破碎和近垂直断裂。微凸体失效产生快速的局部滑移，导致显著的应力扰动，从而改变整体应力条件，并可能触发相邻的临界应力微凸体的滑移。我们发现，受损的凹凸体和地震活动性的空间发布是高度异质性的，强烈的凹凸体相互作用的区域形成了断层泥材料，而其他人表现出最小或没有损害。这些结果强调了表面粗糙度在控制断层整体剪切行为和局部动态地震活动性方面的重要作用。
2023-01-10 physics.geo-ph
An analytical framework to assess static versus dynamic triggering of fault-slip rockbursts
本文提出一个基于断裂力学和震源理论的分析框架，用于区分和量化静态与动态应力对断层滑动岩爆的触发作用，并通过合成案例和哥达基线隧道历史事件验证，为深部开挖岩爆风险评估提供高效工具。
2025-09-07 physics.geo-ph
Deformation Due to Non-planar Fault Movement in Fractional Maxwell Medium
本文建立分数阶 Maxwell 黏弹性半空间中三段非平面断层模型，结合 Laplace 变换、分数阶导数与 Green 函数求解二维边值问题，揭示断层几何和运动对周边位移、应力与应变积累的影响。
2025-06-16 physics.geo-ph
Three dimensional non-singular mollified elastic dislocation theory for extended width fault zones and inhomogeneous boundary element models
Harvard University（哈佛大学）
针对经典弹性位错理论在断层模拟中的奇异性与薄层局限，提出基于Cortez blob磨光的弹性位错理论，实现无奇异应力计算并解耦断层宽度与网格尺度，支持复杂断层系统的高效边界元建模。
2026-09-15 physics.geo-ph
Cross-Sectional and Spatio-Temporal Analysis of Seismicity Parameters in the Zagros Orogenic Belt: Insights into Crustal Stress Distribution and Seismic Hazard
Farhangian University（法尔坎吉安大学）；Ankara University（安卡拉大学）；Arak University（阿拉克大学）；the University of Tokyo（东京大学）；Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech)（斯科尔科沃科学技术研究所）
通过分析扎格罗斯造山带地震目录的b值、分形维数和差应力，发现低b值异常沿主要断层集中在上地壳10公里内，指示高应力集中区，为地震危险性评估提供关键依据。
2026-06-16 physics.geo-ph
Delayed dynamic triggering and enhanced high-frequency seismic radiation due to brittle rock damage in 3D multi-fault rupture simulations
本研究通过高性能非线性损伤模型模拟三维多断层破裂，发现脆性损伤增强高频辐射、抑制超剪切传播，并提出延迟动态触发新机制，深化了对地震过程的理解。
2025-03-27 physics.geo-ph
Smooth surface reconstruction of earthquake faults from distributed moment-potency-tensor solutions
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology（日本海洋地球科学和技术机构）；University of Tsukuba（筑波大学）；Kyoto University（京都大学）
本文提出通过分布式动量-潜能张量解重建断层表面，解决三维空间中的过定问题，通过引入先验约束提升断层表面的平滑性与精度。
2026-03-23 physics.geo-ph stat.AP
Model of horizontal stress in the Aigion10 well (Corinth) calculated from acoustic body waves
本文试图从AIG 10井（Corinth Golf）689 ~ 1004米深度的超声波资料中推断地应力。该井眼穿过有能力的沉积层（主要是石灰岩）和769米至780米深的活动Aigion断层。本研究是作者先前描述的两种方法的应用，其显示了原地水平应力与（i）双体波的存在或不存在，（ii）S波和P波之间的振幅比之间的关系（Rousseau，2005 a，b）。该井的全波形显示出被Aigion断层分开的两个不同的域。在上部区域内可能出现三种典型波（P、S和斯通利波），但S波不多，没有双体波;而在下部区域内有时出现双P波，但没有S波。根据这些观测结果，我们得出Aigion断层上方的应力域是各向同性的，而下方是各向异性的结论，这与作者根据其他类型的数据得出的结论是一致的。对双P波特征的计算表明，这种水平应力各向异性很高，达190%，最大水平应力超过100 MPa，最小水平应力在939 m处接近于零。S波和P波之间的振幅比表明Aigion断层上方存在非常强的各向同性压缩。
2006-02-02 physics.geo-ph
Deep learning for laboratory earthquake prediction and autoregressive forecasting of fault zone stress
Università La Sapienza（罗马第一大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
地震预报和预测有很长的历史，在某些情况下是肮脏的，但最近的工作重新点燃了兴趣的基础上，在早期预警，诱发地震活动的危险评估和实验室地震的成功预测。在实验室中，摩擦粘滑事件提供了地震和地震周期的模拟。Labquakes是机器学习（ML）的理想目标，因为它们可以在受控条件下以长序列产生。最近的工作表明，ML可以预测的几个方面的实验室地震断层带声发射。在这里，我们概括了这些结果，并探索了用于地震预测和自回归（AR）预测的深度学习（DL）方法。DL改进了现有的实验室地震预测的ML方法。AR方法允许通过迭代预测来预测未来的水平。我们证明了基于长短期记忆（LSTM）和卷积神经网络的DL模型在几种条件下预测了实验室地震，并且可以逼真地预测断层带应力，证实了声能是断层带应力的指纹。我们还预测时间开始失败（TTsF）和时间结束失败（TTeF）的labquakes。有趣的是，TTeF是成功地预测在所有的地震周期，而TTsF的预测与地震前断层蠕动的量而异。我们使用三种序列建模框架：LSTM，时间卷积网络和Transformer网络，报告了预测断层应力演化的AR方法。AR预测与现有的预报模式不同，现有的预测模式仅预测特定时间的目标变量。对单一地震周期以外的预测结果是有限的，但令人鼓舞。我们的ML/DL模型优于国家的最先进的，我们的自回归模型代表了一种新的框架，可以提高目前的地震预报的方法。
2022-10-12 cs.CV physics.geo-ph
Is the San Andreas Fracture a bayonet-shaped fracture as inferred from the acoustic body waves in the SAFOD Pilot hole ?
利用声体波在垂直井眼周围应力修正区内传播的方法已被应用于圣安德列阿斯断层迹线附近SAFOD先导孔穿透的花岗岩地层。这种方法使我们能够研究水平地应力。只有P波提供了有用和令人惊讶的信息。1270 m的深度将应力修改区域的均匀厚度的上部区域（可能对应于剪切域）和下部区域（其中同时存在应力修改区域的厚度的两个值（特别是在1500和1600 m之间的深度），可能对应于压缩域和剪切域）分开。为了整合在某些深度的剪切和压缩域，以及在特定深度的三个剪切带的存在下，剪切的矛盾效果，我们建议，圣安德列阿斯断层可以是刺刀形的，而不是平面。其他最近在文献中关于这个故障，如存在一个低剪切波速度的断层带，应力旋转测量与深度，和大角度的摩擦系数，可以从逻辑上解释这种故障的几何形状。
2005-10-13 physics.geo-ph
Detailing the stress pattern in the area of central Ionian Islands
本文针对爱奥尼亚群岛中部凯法利尼亚转换断层带，通过分析相邻断层段之间的应力传递与相互作用，揭示强震时空分布规律，为理解该地区长期构造加载提供依据。
2025-06-05 physics.geo-ph
Finite Fault Analysis and Near Field Dynamic Strains and Rotations due to the 11/05/2011 (Mw5.2) Lorca Earthquake, South-Eastern Spain
2011年5月11日西班牙洛尔卡地震（Mw5.2）及相关地震活动在洛尔卡镇及其附近地区造成了广泛的破坏。在这些地震中，观察到结构旋转和永久变形的证据。为了分析这些方面，并从近场研究源的属性，在洛尔卡站获得的位移时程包括静态分量。位移时程计算通过适当的双重时间积分程序的加速度记录。利用这些资料，通过一个完整的波形运动学反演，计算了前震和主震的滑动分布。为了研究动态变形，首先通过单站方法估计Lorca站的位移梯度的3D张量。利用有限断层反演结果，采用一阶有限差分法，计算了记录点的地表动态形变张量。为了估计峰值动力变形的分布，计算扩展到城镇的邻近区域。分析了近场形变对表面结构的可能影响。
2014-02-20 physics.geo-ph
Sensitivity of the Static Earthquake Triggering Mechanism to Elastic Heterogeneity and Main Event Slip
本文已经演变出我们以前的工作静态应力转移，在那里我们使用全空间弹性静力格林张量计算库仑应力转移的影响兰德斯地震赫克托矿事件。在这项工作中，我们使用的弹性静力格林张量的任意分层地球模型与自由表面边界条件研究弹性不均匀性以及源断层滑动和几何形状的应力传递机制的影响。震源的滑动分布和断层几何形状对应力传递有重要影响，特别是在空间延伸的触发事件的情况下。已知余震的库仑应力转换函数的最大化提供了一种机制，用于反演震源事件滑移。弹性地球参数的异质性被证明有相当大的，但较低的幅度，在3D静态应力传递的影响。该分析适用于兰德斯/赫克托矿和100个小的“余震”的兰德斯事件。为研究层状地层中任意震源断层和接收断层的静态应力传递问题提供了一个计算工具。
2013-04-30 physics.geo-ph
Simulating Subterranean Fluid Injection through Iteration on the VirtualQuake Model
本文扩展了虚拟地震模拟框架，通过应力点源替代矩形段，增强了几何灵活性和稳定性，并重新引入交叉断层相互作用，结合流体注入建模，模拟注入对近断层应力影响和自身变形，研究注入循环的短期和长期影响，包括水力压裂和注入后压力消散。
2026-04-07 physics.geo-ph
How effective normal stress oscillations advance failure in fault gouge: frequency dependence, non-failure window, and the role of dilation
Institute of Earth Sciences, Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学地球科学学院）；PoreLab, Departments of Physics and Geosciences, The Njord Centre, University of Oslo（奥斯陆大学尼约德中心物理与地球科学系孔隙实验室）；Université de Strasbourg, CNRS, ENGEES, Institut Terre et Environnement de Strasbourg, UMR7063（斯特拉斯堡大学）；Faculty of Science, Jan Evangelista Purkyně University（扬·埃万杰利斯塔·普尔基涅大学理学院）；Faculty of Science, Charles University（查理大学理学院）
通过离散元-流体动力学耦合模型，研究剪切断层泥在有效正应力振荡下的破坏行为，发现频率依赖性破坏模式，中间频率存在非破坏窗口，膨胀引起的强度劣化是亚临界破坏的关键机制。
2026-07-03 cond-mat.soft physics.geo-ph
Asymptotic solutions for self-similarly expanding fault slip induced by fluid injection at constant rate
研究恒定速率流体注入下断层破裂的自相似扩展，通过微扰展开和匹配渐近展开法，推导出边缘增压与临界应力两种极限下滑移演化的渐近解及误差估计。
2025-09-17 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Spring-Slider and Finite Element Modeling of Microseismic Events and Fault Slip during Hydraulic Fracturing
水力压裂通过打开裂缝和触发天然裂缝和断层上的滑动来增加储层渗透率。虽然小断层或断层斑块的地震滑动可以作为微震事件检测到，但对地震滑动的作用了解甚少。从建模的角度来看，使用库仑准则的地质力学分析可以确定断层是否滑动，但不能确定滑动是地震还是地震。在这里，我们提出了一个计算方法来预测断层滑动，无论是地震或地震滑动，使用速率和状态摩擦。为了避免与解决小故障相关的计算成本，我们使用弹簧滑块理想化，将故障视为点。断层之间的相互作用被忽略。该方法适用于研究断层滑动的水力裂缝，过去的故障增长，而不相交it. We表示的水力裂缝应力使用的渐近展开的应力周围的尖端的拉伸裂纹。我们研究了断层长度，方向和距离水力裂缝的影响。对于刚度小于临界刚度的速度弱化断层，滑动是地震性的，而刚度大于临界刚度的断层滑动是抗震性的。此外，我们比较了弹簧滑块理想化的有限元分析，解决了空间可变的滑移。弹簧滑块理想化提供了相当准确的预测的时刻，甚至时刻率的历史，特别是对于故障的刚度接近或大于临界刚度。差异出现在破裂传播很重要的大故障，虽然差异可能仍然可以忽略不计的许多应用。
2020-02-19 physics.geo-ph
Uncertainty quantification for fault slip inversion
本文提出基于最优方向吉布斯的贝叶斯方法，从大地测量数据中高效反演慢滑移事件的断层滑移并量化不确定性，成功应用于2006年墨西哥格雷罗事件并估计其矩震级。
2021-03-20 physics.geo-ph stat.CO stat.ME
Fault orientation in damage failure under compression
莫尔-库仑准则在地球科学中被广泛用于将破坏时的应力状态与观测到的所产生断层的方向联系起来。这种关系是基于这样的假设，即断层沿着库仑应力最大化的平面发生。在这里，我们测试这一假设使用弹性，渐进损伤模型，实现摩尔-库仑准则在当地的规模。我们发现，断层的方向不是由莫尔-库仑准则给出的。相反，对于最小的无序，它对应于模型中最不稳定的损伤模式，我们通过均匀损伤状态的线性稳定性分析来确定。我们的模拟表明，显微结构的障碍显着影响的方向的故障，然而，仍然总是远离莫尔-库仑预测。
2017-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.geo-ph
Pore pressure change during nucleation and slip along experimental faults
GFZ Helmholtz Centre for Geosciences（GFZ德国地球科学研究中心）；Department of Earth Sciences, University College London（伦敦大学学院地球科学学院）；Université Côte d’Azur, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, IRD, Géoazur（蔚蓝海岸大学、法国国家科学研究中心、蔚蓝海岸观测台、法国海外研究与发展署、Géoazur实验室）；Mines Paris, PSL University, Centre for Geosciences and Geoengineering（巴黎矿业学院、PSL大学、地质科学与地球工程中心）
研究地震周期中断层带流体压力变化控制因素，通过实验室岩石摩擦实验监测孔隙压力，发现准静态加载和动态滑动时孔隙压力变化规律及偏差，还检测到滑动成核前孔隙压力下降，分析表明孔隙弹性耦合影响断层有效法向应力。
2026-07-14 physics.geo-ph
Afterslip and aftershocks in the rate-and-state friction law
我们研究了主震产生的应力扰动如何影响一个人口的故障服从率状态摩擦法。取决于模型参数和初始状态，断层表现出余震，慢地震，或衰减后滑。我们发现了几个政权的滑移率衰减的幂律的时间，具有不同的特征时间和指数。模型的复杂性使得从后滑数据反演摩擦规律参数变得不切实际。我们使用完整的速率和状态法模拟了南加州迷信山地震的后滑测量，并发现了各种各样的模型参数，可以拟合观测数据。特别是，不可能区分稳定的速度加强状态（A>B）和（潜在的）不稳定的速度减弱状态（B>A且刚度k<kc）。因此，没有必要为了解释稳定滑动和地震滑动之间的转换而涉及摩擦参数A或B的小尺度空间或时间波动。除了B/A和刚度k/kc之外，断层行为还受到事件后应力水平的强烈控制。因此，应力的不均匀性可以解释在自然界中观察到的震后行为的大部分变化。后滑将导致没有滑动的断层逐渐重新加载，这可能引发余震。利用由速率-状态摩擦定律导出的应力与地震活动性的关系，我们估计了余震触发的余震速率。余震发生率并不简单地与应力率成比例，而是表现出不同的特征时间和幂律指数。
2007-03-28 physics.geo-ph
Synchronized oscillations and acoustic fluidization in confined granular materials
根据声流化假说，即使没有外部扰动，地震断层内部也会形成特征频率的弹性波。这些波能够产生与围压相反的法向应力并促进破坏。在这里，我们研究的机制，负责通过数值模拟的颗粒断层模型的波激活。我们观察到的粒子属于的膨胀骨干，这维持的应力，执行同步振荡的椭圆形轨迹在断层面。这些振荡发生在声流化的特征频率。随着施加的剪切应力的增加，这些振荡变得垂直于断层面之前的系统失败，反对围压，一致的声波流化的情况。在声流化频率下，外部扰动可以引起相同的取向变化。
2018-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
The Padul normal fault activity constrained by GPS data: Brittle extension orthogonal to folding in the central Betic Cordillera
利用GPS数据约束帕杜尔正断层活动，揭示贝蒂克山脉中部现今以ENE-WSW向伸展为主，断层以正断兼少量右旋运动，反映褶皱与脆性伸展在造山带晚期抬升中的相互作用。
2024-02-06 physics.geo-ph
Fault heterogeneity and the connection between aftershocks and afterslip
余震是直接起源于主震及其周围的应力环境，还是起源于余震滑动动力学，这对认识余震的性质至关重要。我们建立在一个经典的描述的故障和蠕动区域作为两个块弹性连接，受到不同的摩擦法。我们分析表明，在引入的变化，在断层面的静摩擦阈值，一个非平凡的粘滑动力学engrave。特别是，我们支持假设\citep{PA04}的余震发生率是成比例的后滑率，校正因子，也计算。因此，大森定律起源于后滑在速度强化区的对数演化。我们证实了这些分析结果与数值模拟，生成的合成目录与仪器目录的统计特征吻合得很好。特别是，我们恢复古腾堡-里希特定律与现实的$b$值（$b\simeq 1$）时，库仑应力阈值服从幂律分布。
2018-12-14 cond-mat.dis-nn physics.geo-ph
Subduction zone fault slip from seismic noise and GPS data
Big Data to Earth Scientists（面向地球科学家的大数据机构）
本文利用Random Forest机器学习算法从连续地震数据预测GPS位移，以克服慢滑移事件物理模型不完整的局限，并复现卡斯卡迪亚俯冲带断层滑动研究。
2023-04-17 cs.LG physics.geo-ph
Curvature, a mechanical link between the geometrical complexities of a fault
最近的许多研究都试图确定断层几何形状对地震力学的影响。本文对几何形状对断层应力的影响提出了一种新的解释。从将介质中的位移与其边界上的滑移分布联系起来的表示定理出发，假定介质为均匀无限大，可以得到正则化的边界元方程。利用这个方程，可以将几何形状的影响与滑移梯度的影响分开，几何形状的影响由断层表面上位错的磁力线的曲率和挠率表示，这些曲率和挠率增加了滑移。这使我们能够揭示新的几何复杂性对断层面的力学效应，与关键参数的曲率和扭曲的断层表面上的滑移场。我们使用这种新方法进一步解释了光滑弯曲和弯曲弯曲之间的错误悖论（见Sato et al.（2019）），并重新解释了粗糙度对断层的影响。
2019-11-12 physics.geo-ph
Modeling earthquakes with off-fault damage using the combined finite-discrete element method
当动态地震破裂在地壳中的断层上传播时，由于破裂尖端周围的应力集中，断层周围的介质被动态地破坏。最近的野外观测、实验室实验和规范的数值模型表明，同震断层外破坏是描述同震断层外变形、破裂动力学、辐射和整体能量收支的必要条件。然而，“局部化”断层外裂缝的数值模拟仍然是一个挑战，主要是因为计算的限制和模型制定的缺点。因此，我们开发了一个数值框架，用于建模同震断层断裂网络，使用联合有限离散元法（FDEM），我们应用它来模拟动态断裂与同震断层损伤的各种故障配置。本文讨论了同震断层外破坏破裂动力学的作用与平面故障，作为一个基础的情况下，和一些一阶几何复杂性，如故障扭结，跨越和粗糙度。
2019-11-08 physics.geo-ph
Changes in seismicity pattern due to the 2016 Kumamoto earthquake sequence and implications for improving the foreshock traffic-light system
2016年日本熊本地震序列导致的地壳变形导致了之前的6.5级地震和28小时后的7.3级地震，导致了造成二川-小女断层带及其周围的应力扰动。监测沿这一地带的地震活动模式的变化对了解大地震前后的过程起着重要作用。为此，可以使用统计地震学中的应力相关定律：古登堡-里克特频率-大小定律和大森-宇津余震衰减定律。我们回顾了在以前的研究中使用这些规律所获得的结果，表明在熊本序列开始之前，在M6.5和M7.3地震的最终震中附近有一个高应力区，之后，沿双川-日向断层带的应力呈下降趋势。详细的分析表明，沿成因断裂带的滑动。在震中附近的7.3级地震之前，地震前的地震使局部应力降低。最近，Gulia和Wiemer（2019）提出了一个系统，该系统利用Gutenberg-Richter频率大小定律在大地震发生后立即判断它是主震还是未来事件的前震。基于回顾的结果和我们的新结果，需要进一步的研究，考虑到频率大小分布的空间变化，允许探索未来附近地震的局部前兆的可能性，以改善这个系统。
2021-12-01 physics.geo-ph
Slip-tendency analysis of a potential CO2 storage site in the central German North Sea
本文针对德国北海中部潜在CO2封存场地，基于约80条二维地震测线构建三维断层数据集并结合应力模型开展滑动趋势分析，识别出NW/SE和NNW/SSE走向的高滑动趋势断层，并估算了可持续孔隙压力窗口与潜在矩震级。
2025-07-17 physics.geo-ph
Dilatancy toughening of shear cracks and implications for slow rupture propagation
与断层滑动相关的膨胀产生瞬时孔隙压力下降，从而增加摩擦强度。这种影响进行了分析，在一个稳定的传播破裂模型，包括摩擦弱化，滑动依赖故障扩张和流体流动。膨胀被示出为增加传播破裂尖端所需的应力强度因子。随着破裂速度的增加，不排水（强化）区域在尖端附近发展，并延伸到不排水弱化区之外。远离不排水区域，孔隙流体扩散逐渐补充断层，强度恢复到排水的弱化值。对于足够大的破裂尺寸，尖端附近的膨胀引起的强度增加相当于韧性的增加，其与破裂速度的平方根成比例。一般来说，膨胀具有通过减小沿着裂纹的应力降来增加断裂增长所需的应力的效果。热加压有可能补偿增粘剂强化效应，但代价是加热速率增加，这可能导致过早的摩擦熔化。使用合理的实验室参数，韧性增韧效应导致破裂动力学，定量与观察到的慢滑事件在俯冲带的动力学一致。
2021-10-28 physics.geo-ph
Remotely sensing stress evolution in elastic media: a passive approach to earthquake monitoring
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
本文提出了一种利用环境噪声被动监测弹性介质应力演变的方法，通过频域变换揭示断层力学和地震准备的实时变化。
2025-12-02 cs.AI eess.SP physics.geo-ph
Machine Learning Approach to Earthquake Rupture Dynamics
University of Memphis（孟菲斯大学）；Alan Turing Institute（艾伦·图灵研究所）
模拟动态破裂传播是具有挑战性的，由于涉及的不确定性，在断层滑动，应力条件和断层的摩擦特性的基础物理。通常使用试错法来确定描述破裂的未知参数，但运行许多模拟通常需要人工检查以确定如何调整参数值，因此不是非常有效。为了降低计算成本，提高我们确定合理的应力和摩擦参数的能力，我们利用机器学习方法。我们开发了两个模型，地震破裂传播的人工神经网络（ANN）和随机森林（RF）算法来预测，如果破裂可以打破断层上的几何非均匀性。我们训练的模型，使用数据库的1600动态断裂模拟数值计算。断层几何形状、应力条件和摩擦参数在每个模拟中都不同。我们交叉验证和测试的预测能力的模型，分别使用额外的400个模拟破裂。RF和ANN模型预测破裂传播的准确率超过81%，模型参数可用于推断破裂传播最重要的潜在因素。这两个模型都是计算效率高的，使得400次测试只需要几分之一秒，从而导致动态破裂的潜在应用，而由于基于物理的破裂模拟的计算需求，这些应用以前是不可能的。
2019-06-14 cs.LG physics.geo-ph stat.ML
