强震前断裂亚失稳阶段及失稳部位的特征研究——以新疆南天山西段为例

我们把处于亚失稳阶段的断裂简称为亚失稳断裂,亚失稳阶段是断层临近失稳的最后阶段,识别这个阶段并判断出地震最终的发生位置是一个关键的科学问题.参考实验室关于断层亚失稳应力状态的研究结果,以6.8级以上地震为研究的目标地震,提出判定具备发生6.8级以上地震的亚失稳断裂研究方法：①构造区Benioff应变积累支持6.8级以上地震发生;②从高应变积累构造区中找出高应变积累且应变开始缓慢释放的断裂;③区分断裂的积累段和释放段,根据断裂释放段的协同化程度判定其是否处于亚失稳阶段,寻找失稳部位;④断裂Benioff应变是否符合加速释放模型,分析亚失稳断裂发震的紧迫性.本文以南天山西段为研究区,使用亚失稳断裂判定方法对2008年10月5日乌恰6.8级地震进行回溯性研究,结果显示卡兹克阿尔特断裂在主震前具备上述4个条件,预测取得较好的效果;进而使用该方法对研究区现今应力状态进行探索性预测研究,发现目前柯坪断裂符合亚失稳状态条件的前三条,需关注该断裂的地震活动.     

应力增量触发断层岩体能量释放模拟与地震成因探讨—以龙门山断裂带为例

本文以龙门山断裂带为背景,基于岩体应变能基本理论,使用FLAC软件模拟地震能量源和能量释放形式,计算结果显示:在0.01 MPa水平应力增量作用下,龙门山断裂带及附近区域可释放的应变能约为3.24×1013 J;使得断层面之间发生滑移,克服断层面滑动摩擦所需消耗的能量约为2.10×1013 J;岩体在重力方向上产生位移,克服重力做功所消耗的能量约为1.14×1013 J。由此可推断:在一定区域内,应力触发释放能量值与克服断层面滑动摩擦和克服重力做功所消耗的能量之和大致相当;应变能可能会在某一区域范围内集中释放,形成地震效应。本次应力增量触发断层周围岩体能量释放事件中,在映秀—北川断裂与灌县—安县断裂之间的局部区域集中释放的能量为7.67×1012 J,相当于一次M_S5.39地震发生所释放的能量。      

断裂亚失稳阶段及失稳部位特征的初步研究-以南天山西段和汶川地震为例

亚失稳阶段是指应力从峰值时刻到产生快速应力降起始时刻之间的阶段,是断层临近失稳的最后阶段,也是区域应力状态由积累为主转变为释放为主的阶段。识别断层的亚失稳应力状态、探讨强震亚失稳阶段即将面临的失稳部位的特征,寻找确认方法是一个很有现实意义,又很有挑战意义的科学问题。在实验室得到的断层亚失稳阶段的特点为野外识别亚失稳应力状态打下了基础。论文结合实验室已有结果,对处于亚失稳应力状态断层的特点进行了初步探索,研究了失稳前发震断裂的演化,分析了断裂协同化过程及应力状态;初步得到野外强震前断层的亚失稳阶段特征、演化过程以及可能的判定指标。地震发生过程中构造应力和应变的变化可以用Benioff应变分析法对其地震活动进行定量描述,分析研究区应变积累释放特征,探讨震前发震断裂是否存在地震加速活动现象或平静现象,以便与实验室应变观测结合起来进行分析。论文首先分析了前人利用Benioff应变研究加速释放方法的研究结果,探讨了其存在的问题,作者改进了已有方法。文中结合实验室研究结果给出了亚失稳断裂的研究方法,继而对南天山断裂带西段发生过2008年乌恰6.8级地震的卡兹克阿尔特断裂开展了回溯性研究,并使用该方法在研究区对目前的应力状态进行了预测性研究。其次以汶川M_S8.0地震为例,研究地震前后由于介质变化引起的远震转换波到时差的变化特征,从而分析震源区介质所处的应力状态。本项研究在以下方面取得进展:(1)把处于亚失稳阶段的断裂简称为亚失稳断裂,参考实验室关于断层亚失稳应力状态的研究结果,以Benioff应变积累达到支持7级以上地震发生的断裂为研究目标,提出判定亚失稳断裂的4步研究方法:(1)构造区Benioff应变积累足以支持7级以上地震发生;(2)从高应变积累构造区中找出高应变积累且应变开始缓慢释放的断裂;(3)区分断裂的积累段和释放段,根据断裂释放段的协同化程度判定其是否处于亚失稳阶段,寻找失稳部位;(4)判断断裂Benioff应变是否符合加速释放模型,分析亚失稳断裂发震的紧迫性。(2)文中在使用累积Benioff应变的加速释放模型方法时,地震序列的空间范围按断裂选取;在时间尺度选取上,取断裂Benioff应变积累释放曲线上最近的一次积累—缓慢释放时段进行分析。实验室岩石随着应力加载,亚失稳阶段应变积累、释放特征主要出现在断层附近。空间的这种选取方法根据实验室亚失稳阶段研究结果,有一定的构造物理意义。(3)本文以南天山西段为研究区,使用亚失稳断裂判定方法对2008年10月5日乌恰6.8级地震进行回溯性研究,结果显示,卡兹克阿尔特断裂在主震前满足亚失稳断裂判定方法的4个条件,取得了较好的效果;进而使用该方法对研究区现今应力状态进行预测性研究,发现目前柯坪断裂符合亚失稳状态条件的前3条:(1)南天山西段研究区的Benioff应变积累支持7级以上地震发生;(2)柯坪断裂累积Benioff应变支持6.8级以上地震发生,并且Benioff应变积累释放曲线出现波动、转平的趋势;(3)柯坪断裂77.5°—80°E的段落转为应变积累区,位于77.5°E以西的区域应变开始释放;但柯坪断裂目前不符合第4条,地震Benioff应变的释放不符合条件加速模型,表明断裂尚未进入加速协同化阶段。目前仍需密切关注该断裂的地震活动发展情况。(4)利用远震初至波穿越地壳、上地幔等速度界面时产生的一系列PS型透射转换波,测定远震PS转换波与初至P波的到时差Δt_(ps)=t_(ps)-t_p随时间的变化特征有可能监测孕震区转换界面以上有限的地层空间内介质物性的变化。选取2001—2012年作为研究时段,利用四川地震台网的YZP和JJS两台站记录到的兴都库什、苏门答腊南部地区两组震中距变化小于3°的远震,得到两个台站在2008年5月12日汶川M_S8.0地震前后记录的转换波到时差Δt_(ps)的变化特征。结果表明,在2006年以前Δt_(ps)有一个缓慢增大的趋势;汶川地震前约2年左右的时间段内Δt_(ps)出现明显低值过程,最大降幅达0.2—0.3 s左右,超过测量误差4—5倍;震前约2—3个月低值有一定程度的回返。表明本文提出的远震转换波方法在地震监测中有很好的应用前景,值得进一步实验研究。     

基于断裂两侧应变能积累的地震危险性参数估计—以1679年三河—平谷M8.0地震为例

本文基于断裂两侧应变能积累的概念,利用新夏垫断裂上探槽研究的古地震资料和1679年三河—平谷M8.0地震的历史资料,通过原地地震复发原则来评价指定断裂（段）在某一时段内的地震危险性,探讨其在未来一段时间内可能发生地震的最大潜在震级。由此说明现今应变能确定所面临的困难,而应用局部化应变（变形）与岩石-断裂系统局部失稳临界条件之间的联系,理论上可以由变形带的宽度减小率来预估未来地震的发生时间。      

芦山7.0级、汶川8.0级地震与巴颜喀拉地块东缘区域历史地震

2013年4月20日在龙门山断裂南段发生的芦山M7.0级地震已过去近1年.本文根据四川省地震台网资料和收集的国内外相关历史资料,研讨了巴颜喀拉地块东缘区域龙门山断裂、岷江断裂、虎牙断裂等历史地震活动;分析了龙门山断裂带2008年5月12日汶川8.0级和2013年4月20日芦山7.0级地震余震时空、震源机制及破裂扩展等特征;讨论了巴颜喀拉地块东缘区域的能量释放特征等.结果表明:(1)芦山7.0级地震西南的龙门山断裂南段仍存在尚未破裂的背景性破裂空段;(2)芦山7.0级地震与汶川8.0级地震两余震区之间的空段区存在能量待释放;(3)龙门山断裂中北段(在汶川余震区内)的北川附近存在能量释放不充分的局部区域.     

基于地理信息系统的空间统计学方法在地震统计中的应用

传统的地震统计学多局限于规则的统计范围,或是需要较多的人工干预,本文引入了基于地理信息系统的空间统计学方法,将其应用于地震空间统计中,能够高效、快速地挖掘含有地理信息的各要素之间的相互联系。本文以川滇地区2019年发生的ML≥1.0地震数量的空间统计为例,详述了对地震数据进行空间统计的流程。统计结果表明,0.5°×0.5°是最适合该地震数据集空间统计的矩形范围,发生地震次数最多的区域位于四川盆地西南缘的威远?长宁地区,此外龙门山断裂带、龙门山断裂带与鲜水河?小江断裂系交汇处、丽江?小金河断裂沿线以及滇南地区均为地震发生次数较高的区域。此外,还利用该方法计算了2015—2019年全国各省地震能量释放情况。结果显示在该时间段内,释放地震能量总量最多的省份为四川省,新疆维吾尔自治区和西藏自治区次之,而台湾地区陆地区域、四川省、西藏自治区等地区具有较高的每万平方公里地震能量释放量和每万人地震能量承受量。并通过上述应用实例,探索了地理信息系统在地震统计领域的初步应用。     

汶川地震失稳机制的数值模拟研究

考虑断层的软化特性,建立垂直于龙门山断裂带并包含四川盆地和川西高原在内的汶川地震不稳定性地震力学模型.采用有限元方法计算得到了描述整个岩石力学系统稳定性状态和过程的平衡路径曲线.在此基础上,采用稳定性理论研究了汶川地震从孕育到发生的过程,讨论了断层倾角和断层材料参数对地震失稳的影响.数值模拟结果显示,系统只存在稳定的断层无震滑动和不稳定的地震失稳2种状态.断层倾角、初始内摩擦系数、初始黏聚力和强度曲线形状参数的增加会导致系统趋向不稳定的地震失稳状态.而强度曲线胖度参数的增加有助于系统进入稳定的断层缓慢无震滑动状态.地震失稳前,在平衡路径曲线的应力峰值点和失稳点之间,断层错动加速,应变能开始释放并且应力开始减小,是失稳的前兆.最后在失稳点发生应力突跳,地震发生,其间伴随应变能的急剧释放、应力降和断层突然错动.无论是稳定的断层无震滑动还是不稳定的地震失稳,系统重新进入应力和应变能增加状态后应力和应变能的增速由远场加载速度、岩石力学系统的结构和围岩材料属性决定,与断层软化特性参数无关.     

2021年漾濞MS 6.4地震前MODIS红外辐射异常

<正>1研究背景地震孕育与板块应力积累有关,应力积累的加载作用在活动断裂上产生的释放是导致地震发生的原因（张培震等,2008）。马瑾等（2007）、刘培洵等（2007）、陈顺云（2009）通过岩石实验与热场理论研究证明：热场异常可能是应力的能量累积造成的。如果能在中、强震前获取发震断裂附近区域由于应力积累产生的热红外辐射异常变化,将对地震热红外前兆机理研究及地震预测具有重要意义。     

陆架浅水区自由表面多次波压制方法

陆架浅水区是我国海洋油气勘探的主战场.对于陆架浅水区地震资料,自由表面多次波为主要的多次波类型.浅水区自由表面多次波能量强、周期短、阶次高,近偏移距处直达波和海底反射难以区分的特点使得基于反馈迭代的自由表面多次波压制方法或是基于多次波周期性的预测反褶积方法应用效果不佳.本文将自由表面多次波分为水层(海面和海底间)多次波和非水层多次波.对于水层多次波,使用确定性水层多次波压制方法,该方法能够适应浅水区较差的近偏移距插值结果.阐述了方法原理及实现过程.在水层多次波压制后切除海底,使用传统的反馈迭代多次波压制方法来压制非水层自由表面多次波.来自东海陆架盆地的实际数据处理结果表明这一处理思路能较好地压制自由表面多次波,有助于提升陆架浅水区地震资料的成像质量.     

西南部分活动断裂面上现今应力状态与断裂失稳变形的关系

本文利用西南地区原地应力测量数据结合测点附近主要活动断裂几何要素、断裂微量位移及其附近M_S≥5.0级地震能量释放等资料进行了综合分析,表明地震能量释放相对偏低、断裂微量位移也相应较小的测区,断裂面τ/σ_n值较高;反之则出现相反的情形。     

甘宁交界地区弧形断裂失稳理论的模拟研究

以１０２°～１０９°Ｅ,３５．５°～４２°Ｎ为界,通过对该区地质构造,地壳结构的归纳总结,采用临界失稳函数的概念及断裂失稳理论,通过有限元法定量地模拟研究了甘、宁交界地区弧形断裂的稳定状态,认为１．在平面上,临界失稳函数的分布具有不均匀性与断裂活动具有一定的相关性。２．中强地震往往发生在临界失稳函数变化较大的地段。３．临界失稳函数在横向上、纵向上分布不均匀区域容易形成应力集中,从而产生地震     

强余震的断裂力学机理

一、裂纹扩展的方向利用应变能密度理论,结合裂纹闭合的作用,研究混合型裂纹的扩展。在考虑裂纹闭合的影响时,我们仿照Mclintock和Walsh (1962)的思路,研究直的裂纹。薛昌明根据应变能密度理论研究混合型裂纹失稳扩展的问题。这个理论在裂纹扩展方向上给出比通常所用的最大拉应力理论更合理的结果,而且不必计算能量释放率就可以得     

两条相交断层间地壳板块垂直地震破裂的解析解(英文)

本文求出了以斜角坐标定义的两相条交断层为坐标轴,用弹性地基板定义岩石圈的斜交板弯曲振动方程的解。以此计算距断层较远的垂直地震力,又结合断裂力学,给出计算失稳破裂前断层端部应力强度因子及失稳破裂后地震释放的能量,以及断层两侧产生的相对位移及地震矩的计算公式。     

汶川地震与电磁扰动现象

地震发生的实质,是地球内部能量聚积和释放的过程。这些能量其中包括了电场能和磁场能。根据这一原理,郑州晶微电子科技有限公司自行研制了井下安装的电磁扰动监测仪,并获得了满意的效果。     

基于数据一致性预测与压制自由表面多次波--理论研究与试处理

从声波波场理论出发,首先在不考虑自由表面反射的情况下研究了有效波波场传播及反射规律,继而考虑自由表面反射的情况,并详尽推导了压制自由表面多次波的正演和反演数学模型。从物理本质上对自由表面多次波的产生、预测及压制做了深入的剖析,讨论了基于数据一致性时空域褶积的多次波预测方法原理,实现了自由表面相关多次波自适应压制的迭代方法过程。复杂起伏海底的理论模型试算实例表明：在多次波产生系统非常复杂的情况下,本方法仍能非常有效地压制各种与自由表面相关的多次波,同时还能很好地保持有效波的能量,取得了很好的压制多次波效果。     

2011年云南盈江5.8级地震及震前短临跟踪预测

系统收集了2011年云南盈江5.8级地震前后的地震学基础资料,对盈江地震的地震地质背景、地震序列基本特征、地震烈度、发震断裂和区域应力场进行了详细分析.在此次盈江地震发生前,运用地震力标度、环境剪应力、地震序列h值、破裂时间法、能量释放方法,对该地震做了短临跟踪和预测.结果显示,盈江5.8级地震的发震断裂很可能是NE向的大盈江左旋走滑断裂,盈江地震前出现了诸多地学参数异常,这些异常对未来强震发生的时间和地点均有短临指示意义.     

中国东南地区塑性流动波与地震迁移(Ⅱ)

由文 (Ⅰ ) (王绳祖等 ,2 0 0 3)已知 ,受网络波的控制 ,地震活动主要发生在能量相对聚集的波峰带内。文中根据地震释放的能量分布状况 ,进一步分析了能量沿波峰带法向的分布以及随传播距离的衰减 ,并基于发震概率与背景能量之间的对应关系 ,估计发震概率的分布状况。以此作为地震能量背景的概率表达和地震预测的依据之一 ,给出了中国东南地区与能量背景相关的发震概率分布图     

道孚、甘孜地震前区域能量释放图象与过程的研究

一、引言大震前地震能量的释放过程、分区特征等作为一种预报参量的提出,或服务于孕震机制的理论探索,不少中外学者做了许多有益的工作。对深大断裂切割下的断块区,在地质构造条件影响下,其壳内地震在震前的能量释放是否有其规律呢?本文采用均匀描述地震弹性波     

2021年3月19日西藏比如MS 6.1地震总结

2021年3月19日西藏比如MS 6.1地震发生在班戈—安多地区的安多盆地南缘断裂附近,震源机制解反演结果显示,本次地震为近东西走向断层产生正断兼走滑型错动的结果,与区域构造特征一致;截止至4月15日,地震序列跟踪发现,主震与余震震级差为1.4,主震释放能量占序列的98.96％,表明6.1级主震释放了此次地震序列的绝大...     

1976年云南龙陵7．4级地震序列分析

地震成核是地震孕育过程中的一个至关重要的阶段，加速是成核过程的一个属性，也是地震失稳破裂的一个必要条件．地震加速释放是成核在脆性层中的大地震的普遍前兆，且可将该加速过程简要地概括为地震释放速率正比于失稳破裂剩余时间的负幂．基于这一原理，对１９７６年５月２９日云南龙陵Ｍ_ｓ７．４级地震序列进行回顾性分析，表明主震及后续显著地震的失稳破裂时间和震级可成功地被估算，但要求所测系数ｒ^２