南美板块是美洲板块的南半部分，至今仍缓慢向北移动^[1]。纳斯卡板块以60~70 mm/a的速率向南美板块俯冲^[2]，在南美板块地区形成世界强地震活动带之一。该地区曾发生过一系列大地震，如1960年智利南部M_W9.5地震(此次地震为全球有记录以来最大的地震)、2010年智利中南部M_W8.8地震。因为南美地区强震频发，学者们对该地区开展了应力触发研究工作。如金笔凯等^[3]研究了2000-01-01~2010-01-01智利地区的M_W≥5.5地震(共16次)对2010年智利中部M_W8.8地震的应力触发作用，结果表明，先前地震产生的库仑破裂应力有利于此次地震的发生。盛书中等^[4]运用Coulomb3.3软件计算了2000年以来南美板缘强震(M_W≥7.5)间的静态库仑应力变化情况，认为先前地震产生的库仑应力变化总体有利于2014-04-01智利M_S8.2主震的发生，该地震对其后续强余震应力触发效果不显著，先前地震及本次主震对2014-04-03智利M_S7.6地震存在触发作用。目前对于南美板块强震间的静态应力触发作用研究成果相对较少，缺乏这方面的系统性研究。因此，本研究采用全球CMT目录提供的震源机制解资料，应用Coulomb3.3软件系统地研究1976-01-01~2016-12-24南美板缘强震(M≥7.0)间的静态库仑应力作用，探讨先前地震对后续地震是否存在静态应力触发作用。

1 数据收集

资料选取范围为3.86°N~55.78°S、82.62°E~66.44°E，从全球CMT目录(http://www.globalcmt.org/)中获得1976-01-01~2016-12-24浅源地震的震源机制解资料(M≥7.0，共36次地震，见表 1和图 1)。由图 2可见，震源深度绝大多数分布在20~50 km。根据世界应力图划分原则^[5](表 2)，获得的震源机制解资料中逆冲型地震有32个，正断型地震有2个，不确定型地震有1个，逆冲兼走滑型地震有1个(图 1)。根据本地区地质构造背景，从南美大陆内部向海洋延伸，不同震源深度的地震事件排列有序，越是向着海洋方向则震源深度越浅，深源地震一般分布于大陆或者大陆远海部分，中源地震一般分布于海岸山脉及岛弧里侧一带，浅源地震一般分布于大陆弧状山脉沿海部分与深海沟内侧等。这也就解释了为什么本研究收集到的浅源地震以逆断型为主，且分布于南美俯冲带的西部。

对震源机制解节面进行筛选，选择可能性最大的断层面的节面作为地震断层面，并将该地震断层面作为后续库仑应力计算中的发震断层面(即产生库仑破裂应力的断层面)和接收断层面(即受到周边地震破裂作用的地震断层面)。通过震源机制解节面选择可能断层面的依据如下：1)根据震源机制解周边断裂构造的相关数据，选取和距离最近的断裂构造形态较为一致的节面作为断层面，主要依据南美俯冲带形态和走向确定接收断层面；2)如果仅仅依靠节面走向难以选出断层面，基于地震发生的力学机制，当震源机制解2个节面的倾角差别很大时，如果震源机制解是逆冲型，断层面选取节面倾角较小的节面，如果震源机制解是正断层型，断层面选取节面倾角较大的节面。此外，假如在地震的周围没有获得确切的断裂构造资料，或者是以上办法对于震源机制解的节面也难以区分时，为降低对研究结果带来的不确定性，将删除该地震。基于上述原则，根据震源机制解周边俯冲带的构造形态，对36个地震的可能断层面进行选取，最终确定的断层面参数详见表 1和图 1。

2 计算方法及Coulomb软件 2.1 计算方法

地震静态应力触发是指先前地震破裂产生的静态库仑应力变化张量投影到后续地震断层面和滑动方向上。考虑到后续地震断层面上孔隙压力、摩擦系数和正应力等的影响，得到静态库仑破裂应力变化可表示为：

$ \Delta {\delta _f} = \Delta \tau + \mu '\Delta \delta $

(1)

式中，Δδ为断层面上正应力变化(使接收断层面上正应力减小或接收断层两盘松开为正，增大为负)，Δτ为剪切应力在断层面滑动方向上的变化(当Δτ和接收断层的滑动方向相反时为负，一致时为正)。Δδ_f为正时促进断层的破裂，即地震可能被触发，地震危险性增大，Δδ_f为负时抑制断层的破裂，发生地震的可能性降低，此区域亦称为“应力影区”。μ′为等效摩擦系数，包括了断层面上和孔隙流体的介质特性，通常情况下取0.2~0.8^[7]。由于改变μ′值对计算静态库仑应力变化的空间分布影响作用相对较小，取等效摩擦系数μ′=0.4。

2.2 Coulomb软件

Coulomb软件^[8]可用来计算常见的由火山、地震引起的三维地形变、静态库仑应力变化与地震触发等相关问题，也可用于展示由火山、地震引起的应变、应力、地形变矢量、与GPS测量相比较、三维网格变化等基本概念^[9-10]。

根据前面定义的静态库仑应力触发原理，采用Coulomb3.3软件计算静态库仑应力变化。由于先前的地震缺少破裂模型，根据搜集到的震源机制解利用库仑软件建立单一的地震破裂模型(图 3)。

接收断层的几何特征、发震断层的几何特征、断层面上位错分布和等效摩擦系数μ′等参数共同决定了库仑破裂应力变化(Δδ_f)的量值和正负号。

3 库仑应力计算结果及分析

基于上述原理以及收集到的数据，计算每个地震受到先前所有地震产生的库仑破裂应力大小，即将先前每次地震产生的库仑应力进行叠加，将该叠加结果作为后续地震受到的库仑破裂应力大小，计算结果见表 3。由表 3可见，触发的地震数目(阈值为Δδ_f>0.1 bar)有11个，抑制的地震数目(阈值为Δδ_f < -0.1 bar)有7个，不确定的地震数目(-0.1 bar < Δδ_f < 0.1 bar)有17个，触发地震所占百分比为31.4%，Δδ_f为正地震所占百分比为62.9%。若以库仑破裂应力达到阈值为存在触发作用来看，则仅部分地震的发震原因可归结为应力触发作用；若从计算出的库仑破裂应力为正来看，即受到先前所有地震影响的角度来看，则多数南美板缘强震的发生可能受到了先前地震的影响。

在逆断型地震中，地震事件共31个，触发的地震数目有8个，抑制的地震数目有7个，不确定的地震数目有16个，触发地震所占百分比为25.8%，Δδ_f为正地震所占百分比为61.3%(见表 3)。在正断型地震中，地震事件共2个，触发的地震数目有1个，不确定的地震数目有1个，触发地震所占百分比为50.0%，Δδ_f为正地震所占百分比为50.0%。本研究中，逆冲兼走滑型地震事件有1个，即表 1中的第6个地震事件，其受到先前所有地震(共5次，即表 1中的前5个地震)产生的库仑破裂应力叠加的结果为9.881 bar，远大于阈值，受到了先前地震的触发作用。表 1中第28个地震为不确定型地震事件，其受到先前所有地震产生的库仑破裂应力叠加的结果为6.706 bar，受到了先前地震的触发作用。

4 结语

本文对1976年以来南美板缘浅源强震间静态应力触发作用进行了研究，结果表明，南美板缘强震间存在应力触发作用。由于受到震源破裂模型等的影响，本研究存在3个方面的不足：1)由于绝大多数地震没有详细的震源破裂模型，因此统一使用库仑软件建立单一的断层破裂模型，但简单的单一地震破裂模型和实际地震破裂存在一定的差异，当接收地震断层和先前地震断层距离较近时会对计算结果产生较大的影响；2)只考虑了强震之间的应力触发作用，而该区域地震频发，在一些强震前其周围地区可能发生震级较大的地震，而这些地震由于其距离较近，在强震断层面上产生的库仑破裂应力较大，因此会对应力触发作用计算结果产生影响(若考虑该方面影响，应搜集每一个强震周边地区的较大地震，计算其产生的影响，即详细研究每一个强震受到其先前强震和周边较大地震的触发作用)；3)在库仑破裂应力计算过程中，没有考虑地震参数测定的误差对计算结果的影响，这在一定程度上也影响着结果的可靠性。因此本研究仅给出了南美板缘强震间静态应力触发作用的初步结果。