单轴压缩下昌平花岗岩大破裂前后声发射的序列特征——强震完整序列的实验模拟

引言 茂木清夫首次把岩石样品和模拟样品破裂的声发射序列与天然地震的序列特征加以对比研究,指出两者存在极其相似的序列特征,并进一步指出这种序列特征主要是由介质物性的均匀程度所决定的。Scholz从不同的角度重复了茂木的实验,但认为岩石样品     

震级频度与古登堡-里克特关系式偏离的前兆意义

地震震级频度的古登堡-里克特关系式(简称G-R关系式)一直是许多地震学问题研究的重要前提之一, 然而实际分布常常与这一关系式有一定的偏离。 文中利用已有的对含有凹凸体、 挤压雁列破裂及Ⅲ型剪切破裂等三种类型的岩石实验结果, 对接收到的声发射事件序列分别进行了分段地震震级频度的G-R关系式拟合, 重点考察了每一时间窗内表征实际地震震级频度与这一关系式偏离程度的线性拟合系数r值的变化。 研究结果表明, 含有凹凸体、 挤压雁列破裂的岩石声发射序列在加压－破裂过程中, 分段扫描分别计算得出的r值在标本失稳前出现数字下降的现象, 表明临近岩石失稳, 实际地震震级频度与G-R关系式偏离程度有加大的趋势; 而含Ⅲ型剪切破裂的岩石在标本失稳前, 声发射序列r值数字下降的现象不明显。 部分实际震例也表明, 在一些中强地震前也存在着这种偏离。 研究结果可能对利用区域地震活动资料探求部分类型的中强地震前可能存在的前兆信息具有一定的参考意义。     

基于岩石变形声发射实验结果讨论岩石失稳的可预测性

根据室内岩石变形声发射实验结果,计算了声发射序列的地震非均匀度GL值,并以此探讨了岩石破裂失稳的可预测性。在双轴压缩、等速率加载条件下,含障碍体断层、挤压雁列断层和Ⅲ型剪切断层等非连续岩石标本在临近滑动失稳前,声发射活动均出现了显著的均匀—非均匀的状态变化,表现为GL值出现持续大于1的异常变化,GL值异常的位置与破裂成核部位相重合,并与断层走向一致;改变统计窗长、窗内分割数及能级统计下限计算声发射序列的GL值,结果表明,GL值计算结果具有一定的稳定性。综合分析认为,地震非均匀度(GL值)可以较好地刻画岩石失稳前夕因破裂成核导致的声发射活动在时间分布上的状态变化,GL值持续异常是岩石失稳的显著性标志,对预测岩石失稳具有较好的指示意义。     

论地声序列在短临预报中的应用和意义

本文在研究宝坻地声序列特点的基础上,进一步探讨了地声序列在短临预报中的应用和意义。结果表明,宝坻地声现场观测结果与地震活动性和岩石力学实验结果非常一致。     

房山大理岩的三轴压缩实验

一般认为:浅源地震可能有两种值得重视的失稳机制,即完整岩石的脆性破裂和沿已有断层面的粘滑。这两种机制都是从相应的实验研究中得到的。 人们可以把实验室研究得出的岩石力学特性进行适当的尺度修正,结合野外岩体中应力测量的结果,根据适当的强度理论对于发生地震的可能程度进行研究,并为捕捉与地震有关的前兆现象提供根据。     

2014年云南鲁甸6.5级地震序列跟踪分析研究

从云南鲁甸6.5级地震序列活动特征、序列参数、历史地震活动类比、余震精定位、较大地震震源机制、发震构造分析等方面分析了鲁甸地震序列的序列类型及后续强余震预测问题.分析认为,鲁甸地震序列余震活动表现出明显的阶段性.鲁甸地震序列M≥4.0地震时间间隔遵从线性关系、精定位结果显示余震呈共轭分布、地震震源机制结果显示震源机制一致性程度较低、历史地震序列类比表明鲁甸地震序列与1974年大关7.1级地震序列活动特征类似,这些均表明鲁甸地震序列类型为主—余型.     

岩石电学性质实验研究方向展望

分析了岩心电性实验的内涵,介绍了油藏条件下岩石电学性质的研究现状以及对岩心电性实验方法的冲击.结合目前对不同地层特性岩石的电学性质的认识,就复杂储层评价的岩心电性实验方法、岩心电性实验技术装备、岩心电性实验技术规范化、岩心数值实验方法等方面对岩心电性实验的研究方向做了展望,认为：①岩心电性实验方法应立足于储层岩石的岩性、物性、孔隙结构、非均质性等地层特性;②系统地模拟和控制储层的温度、压力、润湿性条件、毛管与电性平衡等油藏条件,并使各种相关技术规范化,是其发展的必然趋势;③岩心数值实验方法可能作为实验室岩心电性实验的辅助手段之一在储层含油性评价中发挥作用.     

大震前地震活动平静现象一种可能的机制:断层的蠕滑-匀阻化

许多大地震前地震活动存在明显的平静现象,由于其普遍性,地震平静现象被认为是具有物理意义的地震前兆并被作为地震预报的重要依据.关于大震前地震平静现象的物理机制,国内外学者从不同角度进行了研究,其中包括用破裂强度的双峰式分布、扩容硬化、震前滑动造成的应力松弛、震源体内外介质性质的差异和相互作用等机制解释强震孕育过程中短期地震活动的平静现象.尽管在一些模型中把岩石力学实验结果作为证据之一,但来自与地震活动最相似的岩石变形声发射的实验证据并不多.因为以往大量的实验结果表明,在恒定的加载条件下(等位移速率、等应力速率等),岩石破坏失稳前声发射活动多表现为加速特征,尽管一些岩石破坏前声发射活动加速现象不明显,但也难以观测到平静现象.然而,在我们开展的一系列断层结构和介质不同的中尺度标本的声发射实验中,一些标本破坏失稳前声发射活动表现出明显的相对平静现象,据此我们对大地震前地震活动平静现象的物理机制进行了讨论.     

饱和多相流体岩石导电规律的数值实验

储层储量评价是石油勘探开发中的关键问题,而饱和多相流体岩石的电传输特性是储层储量评价的基础.通常这种电传输特性表现为Archie公式,但是在低孔、低渗复杂储层的研究中发现大量不符合Archie公式的非Archie现象.针对这一问题,利用数值模拟的方法,从微观角度研究孔隙结构、流体特性等因素对电传输特性的影响,揭示非Archie现象的成因.研究表明Archie公式中的饱和度指数是饱和度、孔隙度的函数,通过结合岩石物理实验,提出新的岩电关系模型,新模型与实验数据吻合得很好,表明新模型的有效性.     

地震活动的分形特征及其对地震预测的意义

岩石破裂是一个自相似过程,地震作为地壳岩石破裂的结果,它在时间和空间上的分布具有分形结构。基于系统科学和分形几何学的观点,本文采用标度变换法和嵌入空间法,分别研究了唐山7.8级、海城7.3级和松潘7.2级地震前后地震活动时、空分布的分维数,同时分析了宁夏灵武5.5级震群和澜沧5.0级前震序列的时间分维随时间的变化特征。初步结果表明:大震后余震的分维数明显增大,无标度区范围减小,展示了震后地震活动随机干扰背景增强！前兆性地震序列的时间分维数相对偏低,有序性增加。此外,文中还研究了单轴压缩下岩石破裂声发射序列的分形特征,结果表明,声发射序列亦具有自相似性,在岩石破坏过程中,声发射序列的分线数随时间的变化不是单调的。最后,籍助于“耗散结构理论”的基本概念,简要地探讨了地震时间、空间分维与地震活动熵的关系。提出了地震时、空分维作为表征地震孕育系统演化过程的序参量之一,应用于地震预测的可能途径及需要进一步研究的若干问题。     

地壳破裂及地震的非线性讨论

地震是以岩石为介质的破裂所形成的,所以,了解岩石破裂发展的物理规律应该是研究地震活动标志的根本途径。该文根据岩石破裂理论及震源物理研究已取得的成果,进一步综合讨论地壳破裂（地震）过程的物理特性,并着重探讨岩体应变积累和释放的非线性等问题。     

岩石破裂与氡含量变化关系的实验研究

为探索氡含量的变化能否视作地震前兆,作者进行了岩石破裂与氡含量变化关系的模拟实验。实验结果表明,可以认为岩石破裂是引起地震之前氡含量异常的原因之一。文末,根据实验结果对在地震区某些实际观测中的问题进行了初步讨论。     

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震——主震——(余震)型地震序列类型的可能性.      

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震—主震—(余震)型地震序列类型的可能性.     

基于岩石变形声发射实验结果讨论岩石失稳的可预测性

根据室内岩石变形声发射实验结果,计算了声发射序列的地震非均匀度GL值,并以此探讨岩石破裂失稳的可预测性.     

岩石裂缝扩展前波速异常的实验研究

近年来岩石中的裂缝扩展问题受到地震研究者的重视。人们认为有些地震可能是地壳岩石中既存裂缝和断层扩展引起的。裂缝和断层临扩展前其四周大范围内岩体中的应力值低于岩石强度很多,在此情况下周围岩体中有没有裂缝或断层扩展的前兆性波速变化是个值得重视的问题。本文用实验的方法就此问题进行了探索。     

序列活动在地震预报中的应用

近些年来,地震活动性的研究已深入到序列活动中来,许多研究工作多集中在序列类型、序列特征及b值方面,而在研究与续发性强震的关系方面为数甚少,本文则在总结了大震的时间序列特征后认为大震间彼此不可能完全是孤立的。它们彼此间具有一度程度的相关性,可以按大震的时间序列进行相关分析以掌握其时序特点,从而对大震发生的时间进行定量估计。单位体积内所能贮存的形变能应为一常量,形变贮存的体积大小是随震级而增大的,在序列活动中可以用余震体积作为形变体积来计算主震震级。当余震体积不与主震震级对应时,可以用来定地量测定续发性强震震级。在续发性强震前数年内常有中强震发生,这可以用黄金分割法最优化地确定未来强震发生的地理座标位置。     

岩石圈流变实验研究的进展

岩石高温高压变形实验是了解地球内部物质流动特性的最直接的手段 .本文概述了近年来岩石流变实验研究的一些成果 ,重点总结了水和部分熔融对上地幔顶部橄榄石流变行为的影响 ,以及地壳多相岩石流变实验研究的一些成果 .     

福建水口及仙游地震序列的谱振幅相关系数变化特征

利用福建省数字地震台网记录的波形数据,计算了水口和仙游地震序列的谱振幅相关系数,结果显示水口序列谱振幅相关系数在0.90-0.98之间变化,相关系数高,序列地震震源机制解相似程度高;仙游序列谱振幅相关系数在0.72-0.81之间变化,相关系数略低,震源机制解整体相似程度不高。结合福建地区同期地震活动背景水平分析认为,较高的谱振幅相关系数与福建地区较高的背景应力积累水平存在一定相关性。水口和仙游序列谱振幅相关系数时序变化显示,序列最大地震发生前的谱振幅相关系数存在上升变化,显示较大地震发生前震区应力水平有增强迹象。     

岩石应力状态改变引起岩石热状态改变的研究

岩石的应力状态发生改变是否能引起岩石的热状态发生改变，是一个值得研究的重要问题，我们在实验室对岩石试件进行实验，实验得出岩石的温度随岩石受到的压力增加而显著增加，在试件破裂前出现明显的破裂温度前兆；实验还发现岩石内部温度随压力变化的不均匀性，不同测温点的温度变化不同，其变化量可相差几度。