据中国地震台网测定，北京时间2015年9日17日06∶54∶31，伊亚佩尔市以西约46 km智利中部沿岸近海发生M_W8.3地震，震中地理坐标(31.563°S，71.737°W)，震源深度20 km.截至9月21日已造成至少10人遇难，约9000人无家可归.距震中500 km的智利首都圣地亚哥震感强烈，远在1400 km外的阿根廷首都布宜诺斯艾利斯也有震感.地震引发了海啸，在智利产生4.5 m高海啸，同时日本多地方发生海啸，在日本岩守县久慈港附近海域浪高70 cm.地震发生20 min后，又发生了两次余震，震级分别为6.2级和6.4级，截至17日16∶41，当地已发生超过30次余震，部分强度接近7级(http://pic.people.com.cn/n/2015/0917/c1016-27600355-2.html).

从元古代到新生代，安第斯山中部发生了多期构造运动，特别是中新生代以来的构造演化与纳兹卡洋壳板块向南美大陆板块俯冲息息相关，逆冲挤压、伸展拆离、走滑平移，使得区内岩石发生多期叠加变形，形成了各种构造现象复合叠加的现状(金文强，2010).消减的纳兹卡板块和上覆的南美板块持续汇聚，过去大约3 Ma年间的地壳缩短造成了安第斯山脉的形成.Barazangi和Isacks(1976)将俯冲到南美板块之下的纳兹卡板块分成5段，其中俯冲角度近水平的两段，在上覆板块和俯冲板块之间没有或者只有很少的软流圈物质，无火山喷发物质基础，而另外三段俯冲角度较陡约为25°～30°，在其上方分布密集的火山，且火山连线大致与海沟方向平行.

此次地震发生在纳兹卡板块与南美板块的边界处.纳兹卡板块以相对挤压速率约73～80 mm·a^-1(Norabuena et al.，1998)俯冲到南美板块之下，造成了安第斯山脉的隆起、火山的活动以及频繁发生的地震.20世纪以来，南美大陆许多7.5级以上地震集中在Nazca(纳兹卡)板块和南美洲(South America)板块之间的俯冲带上(图 1).历史记录(Bilek，2010)显示该俯冲带上历史上还发生了很多8级以上地震，其中最大的一次为1960年发生的Valdivia M_W9.5地震，数次强震造成的破裂几乎贯穿智利近海两千公里.2010年智利Maule地区近海发生M_W8.8特大地震，该地震的破裂区位于此次2015年Illapel地震以南.在南美大陆俯冲带，“地震空区”理论曾成功地阐明过一些过去发生的地震，例如，智利北部俯冲带地区自1877年M8.8大地震之后，未再发生大地震，曾被预测会发生下一次大地震，2014年4月1日在该“地震空区”发生了Iquique M_W8.1地震(Hayes et al.，2014).距2010年智利Maule M_W8.8地震发生仅5年，与其紧邻的北部发生了2015年智利Illapel M_W8.3地震，2010年Maule地震和2014年Iquique地震是否加速了2015年智利Illapel地震发生？2010至今发生在智利境内的3次8级以上地震，2010年智利Maule地震、2014年智利Iquique地震和2015年智利Illapel地震对于南美大陆的地震活动性影响如何？我们将通过定量计算回答上述问题.

图 1

Fig. 1

图 1 南美20世纪以来震级大于7.5地震与第四纪火山活动 震源球数据来源美国哈佛大学Global CMT(http://www.globalcmt.org). 红色震源球代表 2015年Illapel地震，绿色震源球代表 2010年Maule地震，蓝色震源球代表 2014年Iquique地震.正方形表示历史地震，数据来源于(Bilek，2010)，红色三角形代表第四纪火山活动，数据来源(http://www.ngdc.noaa.gov/hazard/volcano.shtml). Fig. 1 Map showing South America subduction zone and great earthquakes(M>7.5)since the 20th century and Quaternary volcanoes Red beach ball indicates 2015 earthquake. Green beach ball indicates 2010 earthquake. Blue beach ball indicates 2014 earthquake. Squares are historical earthquakes(Bilek，2010). Red triangles are Quaternary volcanoes.

目前计算地震同震形变和应力方法中，一类是解析方法，具有代表性的是Okada(1985，1992)弹性半无限空间位错表达式，只能计算平面均匀介质模型;一类是平面分层半解析方法，例如Wang等(2003)EDGRN/EDCMP程序.但它们都无法考虑地球曲率，石耀霖和朱守彪(2006)指出在由位移计算应变时，必须使用球坐标，不能采用直角坐标，特别当位移量较大或研究区面积大或在高纬度地区时，采用直角坐标带来的误差量级不可忽略.Sun和Okubo(2002)研究也表明地球曲率对同震垂直位移的影响不可忽略；还有一类是球型分层弹性地球模型半解析方法(Sun，1992)，但这类方法无法考虑真实地球介质强横向不均匀性和地表起伏.在同震形变和应力计算中，地表起伏和介质不均匀性往往很重要，例如：Lin等(2013)用二维模型计算了青藏高原东缘地形对汶川地震同震形变的影响，发现地形对同震水平位移最高影响达到9%，不可忽略；2001年昆仑山M_S8.1地震同震及震后变形场在断裂带两侧都呈现非对称分布(邵志刚等，2008)，说明断层两侧弹性和黏滞系数都存在差异，计算中必须考虑横向不均匀性.半解析方法处理该类问题具有很大局限性，有研究者尝试在半解析方法中处理地球介质非均匀性，例如付广裕和孙文科(2012)用微小扰动方法研究三维不均匀地球模型地震位错引起的同震重力变化，但这种方法只适用于很小的三维构造变化.实际地球横向不均匀性很大，有时超过100%(如地壳P波速度变化)，微小扰动方法不再适用.目前未见公开发表文献在同震形变和应力计算中同时考虑球形地球、介质非均匀性和地表和Moho面地形起伏，本文采用数值方法考虑椭球型地球、非均匀介质和界面起伏进行同震应变应力计算，更接近真实地球，对地震危险性分析具有重要意义.

特大地震引起的同震位移、应力变化对于地震危险性评估、检验震源断层的静态滑移分布以及地震触发等问题的研究具有启发性.不少学者计算过智利地区以往地震同震库仑应力变化(缪淼和朱守彪，2012；Farías et al.，2011；Aron et al.，2013)，但这些研究在平面直角坐标系下计算应变和应力，也未能考虑安第斯地区剧烈地表地形起伏和地壳结构横向不均匀性.本文利用高性能并行有限元方法，建立含地表地形和Moho面起伏的大规模非均匀椭球地球模型，计算2015年智利Illapel M_W8.3地震同震效应，并从库仑应力变化角度分析2010年Maule和2014年Iquique地震对2015年智利Illapel地震的加速作用和近5年智利境内上述3次8级以上地震对南美大陆地震活动性的影响.

特大地震同震影响空间尺度大，半无限空间模型和真实球形地球模型计算的同震位移存在较大差异，根据Dong等(2014)结果，地球曲率对同震位移影响为5%，平面半空间解析方法和平面分层(Wang et al.，2003)半解析方法均无法考虑地球曲率影响.且从位移计算应变以及应力时也需要在球坐标下进行(石耀霖和朱守彪，2006)，因此使用平面假设将带来位移、应力、应变计算不可忽略的误差，必须选用球形地球模型.Qu等(2015)计算2004年苏门答腊地震发现，地形及三维横向不均匀地壳结构对同震水平、垂直位移的影响分别为23%和40%，这样的影响不可忽略.Sun和Okubo(2002)的半解析方法可以考虑地球曲率和分层，却无法处理真实地球介质强不均匀性和界面起伏，且该方法目前只计算同震位移不计算同震应力变化，因此要研究特大地震造成的真实地球同震响应，需同时考虑地球曲率、介质非均匀性和界面起伏，只能采用数值方法.

如果采用区域模型，只取一部分球冠计算，侧面边界条件取值具有不确定性，因此本文计算网格包含了整个地球，上至地表，下至核幔边界.这样自然回避了侧边界条件不确定性，上边界为自由边界(正应力、剪应力均为0)，下边界核幔边界为弹簧边界条件，值由核幔密度差值决定.地表地形数据采用ETOPO1.0(Amante and Eakins，2009)，地壳采用Crust1.0(Laske et al.，2013)模型，地幔采用GyPSuM模型(Simmons et al.，2010)，模型材料参数按照上述模型波速结构计算得到，地球椭球形状根据WGS-84参考椭球确定.

本文采用张贝等(2015)提出的“有限元模拟弹性位错的等效体力方法”处理地震位错.该方法在单元积分中将位错等效为体力添加到平衡方程的右端项中.若单元包含位错，则在计算单元积分时，等效体力的计算表达式为：

(1)

其中，f_m^K为等效体力，Φ_m表示单元K中第m个形函数，ν_j是位错面法向矢量，[u(r)_i]为位错，C_ijpq为弹性系数，dΣ是单元内部位错面.

为防止数值计算中因为过密网格使计算代价大增，或过疏网格难以精确描述场变量空间变化，采用根据误差识别的网格自适应技术自动调整网格疏密度，能以合理计算费用提高复杂问题的计算效率，改进计算精度.断层处进行了加密处理，最终模型包含带悬点六面体单元数1255770，节点数1541444，网格见图 2.

图 2

Fig. 2

图 2 计算网格 地形夸张30倍显示. Fig. 2 Computational grid Topography is vertically exaggerated by 30 times to highlight the elevation.

背景应力场绝对值往往难以获取，研究者广泛采用库仑应力变化(ΔCFS)研究地震触发和地震危险性，一般定义库仑应力变化(Harris，1998; 石耀霖和曹建玲，2010)为：

(2)

式中，ΔCFS为库仑应力变化，Δτ为断层面上剪应力变化量(与滑动方向同向为正)，Δσ_n为断层面上正应力变化(拉伸为正)，ΔP为孔隙水压变化，μ为断层面摩擦系数.在实际应用中，常把孔隙水压的作用通过视摩擦系数μ′体现：

(3)

本研究中，我们取视摩擦系数为典型值μ′=0.4(King et al.，1994).

2015年9月17日智利M_W8.3地震同震效应计算采用公开发布的断层滑动模型：(1)美国地调局USGS根据GSN(全球数字地震台网)波形数据反演发布的384子断层的滑动模型(http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us20003k7a scientific_finitefault)，发震断层参数：走向4°，倾角19°；(2)中国地震局地球物理研究所利用GSN记录长周期数字地震资料，采用单一机制有限断层模型反演给出的M_S8.2发震断层参数：走向12°，倾角19°(http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/272851.shtml)，见图 3.中国地震局和USGS给出的最大相对滑移量分别为6m和8.04 m，USGS模型最大滑动量发生在近地表浅部而中国地震局模型最大滑动量发生在深部，USGS模型破裂长度约400 km，大于中国地震局模型.本文计算中另外两个地震，2010 年智利Maule地震断层静态滑动分布选用Shao等模型(http://www.geol.ucsb.edu/faculty/ji/big_earthquakes/2010/02/27/chile_2_27.html)，2014年4月1日智利Iquique地震，断层静态滑动模型选用USGS发布的断层模型(http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usc000nzvd scientific_finitefault).

图 3

Fig. 3

图 3 智利MW8.3地震断层滑动模型(图片修改自CEA和USGS结果) (a)中国地震局地球物理研究所模型;(b)美国USGS模型. Fig. 3 Fault slip models of Chile MW8.3 earthquake(modified from CEA and USGS) (a)Model from Institute of Geophysics，CEA;(b)Model from USGS.

安第斯山脉西缘是活动板块俯冲带，地震多发，纳兹卡—南极洲转换断层发生过许多走滑地震(Bird，2003)，安第斯山脉东缘的褶皱冲断带(FTB)距离稳定大陆内部更近，预期震级和地震频度相对西缘低一些.大地测量方法测得的地壳缩短跨安第斯山脉均匀分布，而地质资料表明地壳缩短集中于安第斯山东缘褶皱冲断带(Liu et al.，2000)，且Brooks等(2011)发现隐伏在玻利维亚安第斯山脉东缘之下的一大段断层可能会在一次M_W8.7~8.9级别的地震中破裂.因此本文选取了安第斯西缘俯冲带、东缘褶皱冲断带以及纳兹卡—南极洲转换断层作为研究对象.

库仑应力变化计算必须知道断层走向、倾角和可能的滑动方向，为此我们搜集了USGS工作报告(Costa et al.，2000; Lavenu et al.，2000)和相关文献(Allmendinger and González，2010; Veloza et al.，2012)了解安第斯活断层空间几何信息和活动习性，多数断层比如俯冲带断层和转换断层具有丰富地震资料，按照震源机制解平均确定其滑动角，少数没有地震资料的断层根据区域主应力方向(Assumpcao，1992)推测其可能滑动方向，接收断层信息见表 1.

表 1(Table 1)

表 1 接收断层 Table 1 Receiver faults 编号 断层名称 走向(°) 倾角(°) 滑动角(°) 1 Estern Peru断层 131.6 37.0 98.6 2 Pasco断层 165.3 26.0 65.0 3 Pucallpa断层 158.6 30.0 94.4 4 Manu断层 120.4 30.0 93.3 5 Mande yapecua断层 175.1 60.0 98.3 6 La Dehesa断层 183.4 45.0 94.8 7 Sierra Chica断层 3.2 40.0 94.2 8 Liquie Ofqui断层 14.5 80.0 161.4 9 秘鲁—智利海沟1 326.5 24.4 79.4 10 秘鲁—智利海沟2 315.9 27.1 85.4 11 秘鲁—智利海沟3 3.4 24.0 101.0 12 秘鲁—智利海沟4 11.0 18.0 83.0 13 秘鲁—智利海沟5 17.3 19.2 116.2 14 秘鲁—智利海沟6 12.8 21.4 90.2 15 秘鲁—智利海沟7 6.9 30.0 90.2 16 秘鲁—智利海沟8 6.6 30.0 90.2 17 纳兹卡—南极洲断层1 95.7 80.9 174.0 18 纳兹卡—南极洲断层2 96.3 82.3 175.3 19 纳兹卡—南极洲断层3 110.2 75.0 175.0 20 纳兹卡—南极洲断层4 95.0 84.6 183.7 21 纳兹卡—南极洲断层5 94.7 85.7 173.5

表 1 接收断层 Table 1 Receiver faults

图 4给出2015年智利Illapel地震同震位移近场.由于2015年智利Illapel地震是低角度逆冲地震，垂直分量较小，因此仅给出水平位移矢量.两个模型结果均显示上盘近大陆一侧显著向西移动，其中CEA滑动模型结果显示地表最大水平位移集中在海岸线以东，约3 m，而USGS模型最大水平位移集中在海岸线以西，约6 m.二者量级差异是由于USGS模型最大滑移量、破裂长度均大于CEA滑动模型，并且其最大滑移量发生在更靠近地表位置.根据图 3，两个断层滑动模型均以逆冲为主，兼具右旋分量，但USGS模型右旋分量集中在浅部，而CEA模型右旋分量较小且集中在深部，因此图 4b水平位移右旋分量较图 4a更为显著.两个模型结果均显示，震中以东约46 km的Illapel向西移动约1 m，圣地亚哥距离震中超过500 km，它的向西移动小于10 cm.

图 4

Fig. 4

图 4 近场地表水平位移矢量图 (a)CEA模型；(b)USGS模型. Fig. 4 Vector map of surface co-seismic horizontal displacement in nearfield (a)CEA slip model;(b)USGS slip model.

图 5给出2015年智利地震同震位移远场等值线.CEA模型和USGS模型结果除在非洲大陆水平位移有一些区别外，较为类似：同震位移作用范围覆盖达数千公里，较大水平位移主要发生在地震断层东西两侧，这是因为本次地震错动方向为近西北—东南.南美大陆接近一半面积水平位移量级达到0.5 mm，基本上可被现代GPS技术观测记录.此次地震为低角度逆冲型，垂直位移较小，远场垂直位移在0.1 mm量级，并表现为正负相间同心圆样式.

图 5

Fig. 5

图 5 全球同震位移场等值线图(单位:mm) (a)CEA滑动模型水平位移；(b)CEA滑动模型垂直位移；(c)USGS模型水平位移；(d)USGS模型垂直位移. Fig. 5 Contour lines of global co-seismic displacements(unit: mm) (a)Horizontal displacement from CEA model;(b)Vertical displacement from CEA model; (c)Horizontal displacement from USGS model;(d)Vertical displacement from USGS model.

图 6给出USGS模型计算所得2015年Illapel地震15 km深度同震应力降，篇幅所限未列出CEA滑动模型同震应力降结果.图 6a是地震引起的东西向正应力变化，本次地震近东西向的错动使得断层破裂部分两侧压应力得到释放，因此东西向正应力为张性.破裂区丧失承载力导致断层南北两端未破裂部分需承担更大东西向压应力，从而断层南北两端东西向正应力的变化表现为压性.图 6b给出地震引起的南北向正应力变化，该应力花瓣样式主要与地震错动的右旋走滑分量有关.

图 6

Fig. 6

图 6 同震应力变化 (a)东西向正应力σφφ变化；(b)南北向正应力σθθ变化；(c)水平剪应力σθφ变化.黑色五角星代表 2015年MW8.3地震；绿色五角星代表 2010年MW8.8地震；黄色五角星代表 2014MW8.1地震. Fig. 6 Co-seismic stress changes (a)EW normal stress σφφ;(b)NS normal stress σθθ;(c)Horizontal shear stress σθφ.Black star indicates 2015 earthquake. Green star indicates 2010 earthquake. Yellow star indicates 2014 earthquake.

安第斯地区年应变率约10^－8~10^－7(Khazaradze and Klotz，2003)，上地壳弹性模量估计为70 GPa(Wortel and Cloetingh，1983)，根据弹性假设东西向压应力年增长率约为0.7~7 kPa.阿根廷应变率约为智利0.2倍(Allmendinger et al.，2006)，近似取阿根廷东西向压应力年增长率为1 kPa，本次地震引起阿根廷中部约1~5 kPa的东西向压应力的降低，造成了相当于阿根廷中部1~5年构造挤压应力释放，造成阿根廷南部和北部约2年构造挤压应力积累.

考虑近期8级以上特大地震对南美大陆应力加卸载，需要计入2010年M_W8.8地震、2014年M_W8.1地震和2015年M_W8.3地震的综合影响.我们将3次地震同震应力降线性叠加，得到图 7.2010年地震破裂区南部俯冲带、2015年地震和2014年地震破裂区之间俯冲带以及2014年地震破裂区以北俯冲带，受到约10 kPa东西向压应力加载，相当于2年构造加载作用.沿着俯冲带，尽管南北向应力和水平剪应力变化花瓣呈现复杂样式，但俯冲带断层走向近南北且多为纯逆冲断层，因此断层滑动受东西向应力的影响更大.相比图 6，阿根廷境内同震应力变化因计入2010年地震量值更大，而且应力变化花瓣象限变多.阿根廷中部东西向正应力为10 kPa，约为10年构造挤压应力释放，阿根廷南部约受4年构造挤压加载.地震危险性除了应力降，还受区域应力场、断层走向、倾角及可能滑动方向等因素影响.

图 7

Fig. 7

图 7 应力变化叠加 (a)东西向正应力σφφ变化；(b)南北向正应力σθθ变化；(c)水平剪应力σθφ变化.黑色五角星代表 2015年MW8.3地震；绿色五角星代表 2010年MW8.8地震；黄色五角星代表 2014年MW8.1地震. Fig. 7 Superposition of stress changes (a)EW normal stress σφφ;(b)NS normal stress σθθ;(c)Horizontal shear stress σθφ. Black star indicates 2015 earthquake. Green star indicates 2010 earthquake. Yellow star indicates 2014 earthquake.

图 8a是将2010年Maule地震同震应力降投影到2015年Illapel地震断层面(图 3b断层面)的库仑应力变化.据图 8a，2015年发震断层仅西端为库仑应力负值区，并且图 8a中库仑应力变化正值最大处对应图 3b最大滑动量，库仑应力变化负值区对应图 3b断层西端几乎没有滑动量部位.在震中库仑应力变化约为20 kPa，如果构造加载应力累计速率为7 kPa每年，则Maule地震对Illapel地震加载作用相当于3年构造累积.图 8b是2014年Iquique地震同震应力降投影到Illapel地震断层面上的库仑应力变化，断层面库仑应力均为正值，二者震中距离较远，库仑应力量级较低仅0.06 kPa.图 8c是Maule地震和Iquique地震对Illapel地震断层面的库仑应力加载情况，这两个地震共同加速了2015年Illapel地震滑动.

图 8

Fig. 8

图 8 2015年Illapel地震断层面上的库仑应力变化 (a)2010年MW8.8地震影响；(b)2014年MW8.1地震影响；(c)2010年MW8.8地震和2014年MW8.1地震共同影响.黑色五角星为2015年地震. Fig. 8 Coulomb stress change on 2015 Illapel earthquake fault (a)Contribution of 2010 earthquake;(b)Contribution of 2014 earthquake;(c)Contribution of 2010 and 2014 earthquakes. Black star indicates 2015 earthquake.

图 9给出了2010年Maule地震和2014年Iquique地震对2015年Illapel地震共同作用引起的南美大陆主要断层面库仑应力变化以及智利地区1900年以来M_W≥8.0地震破裂区分布，表 2给出了这些8级以上地震破裂区详细参数及出处.那些近期未发生过大地震破裂，又恰好落在库仑应力变化正值区的断层值得关注.

图 9

Fig. 9

图 9 断层面上库仑应力变化及1900年以来8级以上地震破裂区 左图黑线表示断层在地表的部分，黑线上数字代表断层编号；绿色五角星代表 2010年地震，黑色五角星代表 2015年地震，黄色五角星代表2014年地震；右图圆点代表地震，椭圆代表地震的破裂区，红色代表 2015年地震，粉色代表 2010和2014年地震，黑色代表其他地震. Fig. 9 Coulomb stress changes on faults and rupture zones of MW>8 earthquakes since 1900 On the left，black lines indicate surface part of faults，number indicates fault number; green star indicates 2010 earthquake，black star indicates 2015 earthquake，and yellow star indicates 2014 earthquake. On the right，circles indicate earthquakes，ellipses indicate rupture zones.

表 2(Table 2)

表 2 1900年以来智利地区MW8.0以上地震震源破裂尺度 Table 2 Rupture lengths of MW≥8.0 earthquakes in Chile since 1900 时间 震中位置 MW 破裂尺度/km 引文 纬度/(°S) 经度/(°W) 1906-08-17 33.0 72.0 8.5 400 Beck等，1988 1922-11-11 28.55 70.75 8.7 470 Kelleher，1972 1943-04-06 30.75 72.0 8.2 360 Kelleher，1972 1960-05-21 37.83 73.38 8.2 1960-05-22 38.29 73.05 9.5 1000 Melnick等，2008 1985-03-03 33.14 71.76 8.0 210 薛艳等，2011 1995-07-30 23.34 70.26 8.0 220 薛艳等，2011 2001-06-23 17.28 72.71 8.4 410 薛艳等，2011 2010-02-27 36.15 72.93 8.8 650 有限断层模型* 2014-04-01 19.50 70.90 8.1 240 有限断层模型* 2015-09-16 31.56 71.74 8.3 430 有限断层模型* *：表中2010、2014、2015地震的有限断层模型分别与2.1节的滑动模型对应.

表 2 1900年以来智利地区MW8.0以上地震震源破裂尺度 Table 2 Rupture lengths of MW≥8.0 earthquakes in Chile since 1900

近100年来8级以上地震的破裂区已经几乎覆盖了整个智利，单侧破裂达到1000 km的1960年Valdivia M_W9.5地震破裂区已50余年未发生破裂，图 9的14、15、16号断层对应于1960年Valdivia地震破裂区，库仑应力变化达到10 kPa，尤其14号断层达到100 kPa，增加了地震危险性.此外，11号断层库仑应力变化正值也达到了10 kPa，该区域自1922年发生破裂，距今接近100年时间，Hayes等(2014)认为11号断层，即2014年Iquique地震和1995年Antofagasta地震之间区域仍有发生大地震的可能.2010年地震和2015年地震已破裂部分库仑应力达到-1 MPa，短时间同一部位再发生地震可能性不大，但两次地震未破裂区存在重合，即12号、13号断层相交处库仑应力达到1 MPa量级，可能加速地震发生.

安第斯山脉东北缘断层距震中较远，库仑应力变化低于0.1 kPa.阿根廷境内褶皱冲断带La Dehesa断层和Sierra Chica断层库仑应力变化为-1~-100 kPa，不利于断层滑动.LiquiñeOfqui断层库仑应力变化约为-1~1 kPa.纳兹卡—南极洲转换断层受到库仑应力加载小于1 kPa.

应用高性能并行有限元方法，建立包含地表地形、Moho面起伏的大规模非均匀椭球地球模型，计算2015年9月17日智利Illaple M_W8.3地震同震效应，从库仑应力变化角度讨论2010年智利Maule地震和2014年智利Illapel地震对2015年智利Illapel地震的加载作用，并且讨论了这3个地震共同作用对南美大陆地震危险性影响.得到以下结论：

(1) 2015智利Illapel地震是典型低角度逆冲地震，CEA滑动模型计算的地表最大水平位移集中在海岸线以东，约3 m；USGS模型的最大水平位移集中在海岸线以西，约6 m.特大地震影响范围广，南美大陆接近一半区域同震水平位移达到0.5 mm.

(2) 受3次地震共同作用，2010年Maule地震南部的俯冲带、2015年Illapel地震和2014年Iquique地震间俯冲带、以及2014年Iquique地震以北俯冲带，受到10 kPa东西向压应力加载，约相当于2年构造加载.

(3) 2010年Maule地震对2015年Illapel地震的加载作用相当于3年的构造累积，2010年Maule地震和2014年Iquique地震共同加速了2015年Illapel地震的滑动.

(4) 1960年Valdivia M_W9.5地震破裂区、2014年Iquique地震和1995年Antofagasta地震之间区域、以及2010年Maule地震和2015年Illapel地震的未破裂区重合处的库仑应力变化超过10 kPa，有利于地震的发生.

本研究计算仅考虑近5年智利3次8级以上地震断层错动造成的同震应力降，在俯冲带地区构造运动剧烈，构造加载对地震的发生起主导作用，但同震应力变化与构造应力的叠加会增加或降低应力积累，存在加速地震发生的可能.目前对区域绝对应力场认识往往不够，本文也未考虑初始应力场的影响，石耀霖和曹建玲(2010)曾利用浅表地应力测量给出的构造应力场计算考虑初始应力场的库仑应力变化，然而这也仅适用于地表应力测量能够进行的深度.此次研究采用线弹性本构，未考虑黏弹效应，黏弹效应只在研究时间大于下地壳、地幔应力松弛的特征时间时更加重要，本文仅探讨震后较短时间内对地震危险性的影响，黏弹效应可以近似忽略.此外，震源模型的不确定性、孔隙流体对视摩擦系数的影响等因素，在未来的工作中需要做进一步考虑.