短临前兆跟踪中的前兆场反演法和地震参数预报

利用静力位错理论对地震发生过程中的应力场状态进行分析;利用震时被灵敏仪器记录到的高分辨率应变(形变)阶的量值及其空间分布来反演地震断层的参数。将大地形变仪器的观测数据进行统一标度的归化,对前兆观测物理量进行归化处理分析,并进行震例验算。为正确把握地震时震源周边岩石中的应力过程及对在岩石中设置的形变类仪器的影响情况,特选择在布有各类高灵敏形变观测仪器的徐州综合形变地震台大型坑道中,使用化学致裂试验模拟震源的致裂点周围不同构造和距离位置上的岩石应力状态,分析应变的衰减规律,研究岩石中的不同构造方向上与距离因素有关的能量释放情况,建立相应的关系式。编制了震源参数反演、前兆场物理量归化处理等计算软件。通过震时形变资料反演地震断层参数,在为探索地震预报新途径方面做了一些尝试。     

地震强度因子M_f值在华南和东北地区中强以上地震前的中短期异常变化

用反映地震活动增强特征的地震强度因子Mf 值,系统研究了其在华南和东北地区中强以上地震前的中短期( T≤1 年) 异常变化。结果发现在震前1 年左右,半数震例的震中附近地区出现Mf 值中期异常区明显收缩,即可认为出现Mf 值中短期异常,亦即认为当前已进入地震孕育的中短期阶段。笔者通过对Mf 值在华南和东北地区中强以上地震前在时间和空间上的异常变化研究后认为:该值在上述地区的地震中短期预报中具有一定预报效果     

汶川8.0级地震时徐州台地震动和形变同震响应分析

通过对汶川8.0级地震和6次强余震时徐州地震台的形变同震响应和地震位移量研究,计算了汶川地震主震发生时地震面波到达徐州的时间和位移量,统计了汶川8.0级地震及其强余震引起的同震阶变时间参数、幅度参数和阶跃形态。研究结果表明:①该台4套形变观测均有较高的同震响应能力,同震阶变的开始时间与主震面波到达徐州台的时间基本吻合,可以认为同震应变阶和同震波是由强震面波引起的,是一种叠加在体应变固体潮曲线上的高频变化,并呈现快速振荡衰减的形式。②同台同岩性的不同形变观测对同一个地震的响应是不同的,阶跃形状、响应大小、响应时间、变化幅度都有较大的差别,这种差别更多的是反映了仪器本身的性能、观测精度、频率响应的不同,并不是应力场变化和构造特征的差异。③汶川地震引起的徐州地区应力变化以压应力为主,大地震的动态应力触发作用对远场的应变变化具有重要影响。     

应用强震应力降和视应力进行震后趋势快速判定的可能性

收集整理了中国大陆107次M≥5.0地震的震型、发震断层性质等资料,分不同发震断层性质和不同震型两种情况,比较了不同地震视应力的大小关系。结果显示,地震视应力的高低和发震断层性质有关,也和地震类型有关。走滑型地震的视应力高于非走滑型地震的视应力,走滑断层中孤立型地震视应力低于多震型地震视应力。非走滑型地震情况则复杂得多,既有视应力很高的孤立型地震,也有视应力很低的多震型地震。为了进一步探索利用强震本身的信息快速判定震型的方法,还通过视应力计算了18例强震的静态应力降与动态应力降之比值Y,得到当Y>0.2时,强震可能为孤立型或近孤立型的主震—余震型地震,当Y<0.2时,强震可能为多震型或强余震丰富的主震—余震型地震的认识。     

利用连续GPS资料分析芦山7.0级地震区域地壳变形特征

2013年4月20日,龙门山断裂带南段四川芦山附近发生7.0级地震,造成较严重地震灾害及其次生灾害。为研究地震区域地壳变形特征,利用芦山地震震中周边陆态网GPS连续站2010-2013年的观测资料,得到发震区域水平运动速度场和垂直形变场,获得距震中较近站点的同震位移;利用站间基线时间序列和应变参数时间序列得到了区域应变积累背景,并结合块体运动信息分离方法,进一步分析了震前可能存在的异常形变信息。从中得知:芦山地震发震区域处于块体挤出的"分流"地带,地壳水平变形量较小。站间基线QHBM-SCSN和QHBM-SCXJ在2012年下半年均出现偏离原有运动速率的趋势。SCXJ站时间序列信息分离结果显示,其N向和E向应变贡献分量在2012年也有曲线转折现象。     

从岩石的应变、破裂与电性的变化关系探索对地震的预报

根据岩石受力过程的应变、破裂时产生的局部地磁场异常变化和电磁辐射现象 ,运用地磁短周期转换函数法和地磁场垂直分量加卸载响应比法结合电磁辐射现象的分析 ,可达到对地震的中短临异常跟踪预报的目的。由上海及邻近地区 2 0世纪 90年代发生的二次中强地震震例可得到较好的验证。     

1994年9月16日台湾海峡7.3级地震背景空区对闽粤沿海地震形势的影响

讨论了 1994年 9月 16日台湾海峡南部 7 3级地震对东南沿海地震带地震活动性的影响。从地震学角度出发结合这一地区地震地质背景对这次地震的震前背景空区的客观性进行了分析。并对其震后背景空区演变进行了追踪 ,以期从震后各断裂带受其应力调整的影响中 ,找出应力有可能再次集中的地段 ,这对缩小预测未来可能发生的中强地震的时间、地点、强度范围的预测具有实际意义。     

分级加卸载下深部巷道围岩蠕变特性试验研究

采用分级增量循环加卸载方式,对湖南湘煤集团牛马司矿业公司水井头煤矿-300m东大巷二煤层底板粉砂岩进行了单轴蠕变特性试验,探讨了轴向蠕变和各蠕变阶段的非线性粘弹塑性变形特征。试验结果表明,当应力水平低于岩石的长期强度时,粉砂岩只发生衰减蠕变;瞬时塑性应变和粘塑应变随轴向应力的增大而增大,瞬时弹性模量随应力水平增大而增加,而变形模量随应力水平增大和时间的增长逐渐减小,直至趋于某一稳定值;随着应力水平增大,粘弹性应变、粘塑性应变和总蠕变均先减小然后增大,表明低应力下因岩石内部微裂纹不断压密产生应变硬化,高应力下因岩石材料性质不断劣化产生内部损伤发生应变软化。     

大姚、普洱地震前云南天文台时纬残差异常

云南是一个地震活动区。1985年4月18日云南禄劝6．1级地震后，详细分析了云南大地震与云南天文台天文时纬残差的关系，发现在云南及其邻近发生大地震以前均存在着时纬残差异常。总结了震前云南天文台时纬残差异常的特征和规律，并在几次大地震前提供了预测信息。天文时纬残差是从时间与纬度的观测值中扣除地球整体运动影响之后的剩余部分，它是一个与当地地球物理场变化有关的量，包括铅垂线变化。震前地震孕育过程中震区地下物质的运动可能是形成天文时纬残差异常的主要原因，所以，它可用于监测台站周围的重力场变化。2003年7月21日大姚6．2级地震与2007年6月3日普洱6．4级地震前，云南天文台的时纬残差均出现了明显的同步异常，这再次说明这种异常可用于天文台周围的强震预测。     

什么是以震报震?

利用地震观测资料预测地震的方法称为以震报震。以震报震是基于这样的设想:地震活动的时、空、强分布图像及地震波的特征是地壳应力场的反映。因此,试图通过对已发生的地震的分析,窥测地应力场的状态,寻找大地震前由震源区附近应力的集中、增强而产生的某些震兆。这方面包括有:(1)由频度—震级关系lgN=a-bM导出的b值预测法。式中N为一定震级区间内的地震数目,M为震级,a、b是常数。这一形式表示大小地震是按一定的关系发生的。一般说每个地震活动区都有其自身的正常b值,标志该区     

河南及邻区中等地震前非线性系统失稳状态的研究

多次震例表明,地震前兆随区域而异,而且某一区域内的每次地震所表现出的前兆也不尽相同。这表明地震孕育可能是个非线性过程。地震活动的起伏增长和地震丛集等可能是非线性系统即将发生失稳时出现的独特的前兆图象。本文着重研究了河南及邻区三次中等地震前非线性系统失稳的主要前兆之一——加卸载响应比的变化。经分析研究表明:新乡、菏泽、禹县-登封交界处发生的M_s4.5、5.9、4.2级地震前1～12个月,加卸载响应比均出现明显的高值异常,其最大幅度为3.5～7.5。     

高邮Ms4.9地震震前异常时空演化特征分析

高邮-宝应M_S4.9地震是江苏陆地上22年来最显著的地震,震中位于江苏陆地中部地区,震前前兆异常丰富,异常的时空演化特征比较典型。震前2年显示震源区应力压性和周围张性特征,表现为水位、地电阻率和形变的群体准同步变化;震前1年集中出现小震条带活动的交汇现象;震前1月开始出现岩石裂隙变化的失稳现象,表现为周围水温、水化学的短期快速变化。高邮—宝应M_S4.9地震震前异常时空演化特征反映了周围岩石孕震过程中的变形和裂隙变化特征,对中强地震预测具有很好的借鉴意义。     

水库诱发地震机理分析

水库诱发地震经常威胁着水库大坝的安全，酿成远比地震的直接破坏更加严重的次生灾难，因此对地震水库诱发地震应予充分重视。从水库地震能量积聚和诱发因素两个方面对水库地震的形成机理进行分析。根据摩尔一库仑破裂准则，利用库区应力摩尔圆的移动和半径的变化以及岩石破裂线的变动，分析了水库在不同断裂类型区域的诱震机制。     

菏泽5．9级地震的发震构造及其前兆构造活动

在分析了地震地质、物探、卫片等新的资料的基础上，认为在菏泽地震区地下隐伏着一条北东向深大断裂带。地震区内的解元集—小留集断裂与北面向的成武—定陶断裂构成共轭破裂导致菏泽５．９级地震发生，北东向断裂是其主要的发震构造。由菏泽５．９级地震前沿发震断层的ＭＬ≥３．０级地震震中迁移、震源深度的变化及跨断层形变测量资料表明，发震断层在区域构造应力场的作用下逐步克服障碍，使断层贯通，与此同时在发震构造断层面上，断层上盘向上逆冲，使应力最后集中在两条断层的交汇部位致５．９级地震发生。     

华东地区地震活动性参数的中短期异常动态变化特征

系统地研究了华东地区中强震前地震活动参数的演化特征 ,尤其是追踪研究了中短期阶段各参数的动态变化特征。结果表明 ,华东地区中强震孕育中短期阶段 ,有不少地震活动性参数图像出现明显的变化 ,如C值、D值、Mf 值和b值在中期阶段存在的大面积异常区开始出现明显的收缩甚至消失 ,这种变化是地震孕育过程进入中短期阶段的重要标志。未来主震往往发生在收缩区边缘或异常消失区 ,若当消失区再次出现小片异常 ,则该异常区是未来最为值得注意的危险区 ,而且时间上很可能进入短临。再如地震算法复杂性AC值由超出 1倍均方差的峰值下降、广义分维Dt由正常值下降并出现超过 1倍均方差的低值异常 ,也是地震孕育过程进入中短期阶段的判据。由于地震孕育是一个十分复杂的过程 ,在实际工作中需应用多种参数扫描结果进行综合判定 ,以便于缩小异常区 ,提高中短期预报的准确率。     

2021年11月17日江苏大丰海域M5.0地震震源区三维P波速度结构∗

使用近 20 年固定台站记录到的初至 P 波到时数据，利用双差地震层析成像方法反演了 2021 年 11 月 17 日江苏大丰海域 M5.0 地震震源区及邻区三维 P 波速度结构和震源位置参数。结合该地区的构造背景，研究了该地震孕育与发生的深部构造背景及速度结构与地震活动性之间的关系。结果表明：研究区 P 波速度结构存在明显的横向非均匀性，浅层的 P 波速度结构与地表地质构造及地形有较好的对应性，在造山带和隆起区表现为相对高速，盆地地区表现为相对低速。研究区地震活动性与速度结构存在明显的相关性，大丰海域地震和经过重定位后的中小地震均发生在 P 波速度梯度带上或者偏向高速一侧。综合速度结构水平和垂直剖面，震源机制解，震源的空间位置分析认为此次地震可能为右旋走滑型地震，发震断裂可能为苏北?滨海断裂，也可能与小海?陈家堡断裂及震源区其他的隐伏断裂有关。此次地震发生可能与震源区附近断裂交汇处应力积累，遇到高速的阻碍体，阻碍体发生破裂有关。研究区西部新生代印度?欧亚板块的碰撞挤压和东部菲律宾海板块和太平洋板块对欧亚大陆的俯冲可能是这一地震的外部地球动力学来源，而江苏陆区及近海大陆架因地形高程差异引起的重力势则可能是此次地震的内部驱动力。     

苍山5.2级地震的宏观烈度特征

以实地考察资料为基础,确定了１９９５年９月２０日苍山５２级地震宏观震中,地震等震线、发震构造,并对地震趋势进行了预测。研究结果表明,苍山５２级地震的宏观震中位于苍山县沂堂乡台井和塞子一带（北纬３４°５８５′,东经１１８°０８′）;工程地质和地形地貌条件,构造环境和震源破裂是影响地震烈度分布的主要因素;其发震构造系共轭破裂,北西向为主破裂,北东向为辅助破裂;研究认为本次地震发生在一条规模较小的北西向断层上,未来相当长一段时间内沿这条断层不会再发生５级以上地震。     

复杂应力条件下地基岩石细观破坏研究

为了研究复杂应力条件下的深基坑岩石细观破坏问题,本构方程采用由应变空间导出的弹塑性损伤细观力学模型,借助有限元计算方法,实现了岩石三维破裂过程的数值模拟。采用细观破坏单元网格消去法,实现了有限元模拟裂纹扩展过程;利用位移加载来实现岩石逐渐破裂过程;数值模拟灰岩单轴拉伸及压缩破坏试验、双轴拉伸破坏试验和三轴受压破坏试验,得到其非线性应力—应变曲线和不同载荷阶段弹塑性损伤破裂演化系列图像;分析细观非均匀性对岩石宏观破裂力学行为的影响。研究表明,在复杂应力条件下,随着围压增大,峰值抗压强度明显提高,塑性变形明显增大。本文研究对深基坑施工过程中预防工程事故的发生具有借鉴意义。     

高温下石灰岩膨胀特性和力学特性的试验研究

利用自行研制的岩石高温装置和RMT-150C岩石力学试验机,对石灰岩试件在200~700°C高温双向约束条件下的膨胀特性和力学特性进行了试验研究。结果表明:升温过程中,随着温度的升高,石灰岩试件两个约束方向的膨胀应力在600°C前逐渐增加,600°C或650°C以后出现减小现象;石灰岩垂直层理方向的热膨胀应力大于平行层理方向的热膨胀应力。恒温过程中,600°C以前的试件两方向膨胀应力曲线都随时间延长呈平稳上升,但曲线斜率远远小于升温过程;恒温一定时间后,膨胀应力趋于该温度的一个稳定值。700°C恒温结束后,石灰岩两方向的膨胀应力小于恒温前的值,说明到一定温度后石灰岩已膨胀到极限。在试验温度范围内,石灰岩峰值应力随温度升高而降低,700°C时,峰值强度值比常温下降低了58.92%,说明高温对岩石的强度会产生明显的弱化作用。石灰岩峰值应变随温度升高先增加后减少,500°C前峰值应变增加,之后逐渐减小。由于受约束条件限制,在过高温度后,石灰岩内部裂隙部分闭合,空隙数量减少,致使一定温度后其热膨胀应力和峰值应变可能减小,但具体原因有待进一步研究。     

地震前的电磁异常现象与地震预报

地震前会出现许多电磁异常信息,多年来国内外学者利用这些异常信息来进行地震预报的研究探索工作在不断的深入,有不少成功预报的震例,也有许多失败的预报震例。自20世纪以来,地震电磁异常现象越来越引起科学家的兴趣和重视,绝大多数强烈地震都有它的临震异常现象的发现与记载。到目前为止,国内外学者对地震前电磁异常现象与地震的关系进行了许多观测、实验和研究,积累了十分宝贵的经验和资料,