(七)断层失稳与强震短临前兆的观测、实验和模拟专题

“断层失稳与强震短临前兆的观测、实验和模拟”专题交流由构造物理与地震预报两个专业委员会联合举行.会议由构造物理专业委员会主任马胜利主持,包括马瑾院士在内的40多人参加了讨论会.     

岩石摩擦滑动失稳前断层区的波速变化

对岩石摩擦滑动失稳前断层区的波速变化进行了实验研究，实验表明，岩石摩擦滑动失稳前沿断层一侧的测线上观测不到测速变化，沿着跨断层的测线可观测到波速下降的前兆，因此，尝试用波速异常预断层带粘膜型地震时，选择测线应跨断层。     

全国“断裂构造”学术讨论会在山西大同召开

由中国地质学会构造专业委员会、地质力学专业委员会和山西省地质学会联合召开的全国“断裂构造”学术讨论会,于1983年10月5日至12日,在山西省大同市召开。来自全国各地的地质、地震、石油、煤炭、化工、建材等部门的生产、科研单位和大专院校的代表共108人。提交会议交流的论文和论文摘要248篇。 这次会议的召开,是由构造地质专业委员会和地质力学专业委员会理事孙殿卿教授发起。学术讨论会以缓倾角断层(逆掩断层、推覆构造和重力构造)为主题,重点讨论缓倾角断层研究的实践意义和理论意义。正如马杏垣教授在会议开幕词中所指的,缓倾角断层与煤炭、石油等矿床的分布及勘探有着密切的关系     

断层泥显微结构的特征与断层滑动习性的研究

天然断层中普遍存在含有粘土矿物的断层泥，大量的实验研究和野外观察证实，不同应变速度的变形作用在断层泥中留下特殊的显微构造特征。因此，我们可以根据断层泥的变形特征，来推测变形时断层的滑动方式和次序。     

滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏应变场变化特征的研究

通过对滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏岩石破裂实验的应变场时空分布特征的分析,探讨了岩石破坏过程和破坏方式。并且通过对平行断层和障碍体破坏所产生的相互作用和影响的分析,进一步研究了这种滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏的增、减震机制,结果表明是一种互为增震机制。最后通过数值模拟技术对实验的破坏过程进行了模拟,证明了实验结果与数值模拟结果一致,说明实验结果具有可靠性。     

断层几何结构与物理场的演化及失稳特征

在双轴加载条件下，研究了几种具不同几何结构的断层系变形破坏过程中应变、断层位移和声发射事件的时空分布，并对典型失稳事件的特征进行了分析．研究表明: 具不同几何结构的断层系有不同的变形物理场演化图象；根据物理场演化特征和变形机制的差异，可识别出两类粘滑型失稳、破裂型失稳及混合型失稳，不同类型的失稳在前兆上有明显差异；失稳类型与断层几何结构及变形阶段密切相关．因此，研究自然界断层的几何结构，对地震预报和地震前兆观察研究极为重要.      

"中国地震预报论坛学术交流 (2021)"专辑序

1 中国地震预报论坛 中国地震学会地震预报专业委员会是中国地震学会最初确定的专业委员会之一,自成立以来长期坚持举办年度学术交流.早期,参加交流的代表主要是地震预报专业委员会的委员,交流的主要内容是地震预报日常工作中面临的一些不能在震情会商会上解决的问题.2012年,马瑾院士撰文提出了构造物理实验"地震"的亚失稳理论,指出地震有前兆,应可预报.中国地震预报专业委员会联合中国地震学会地震观测技术委员会与河北省地震局于2012年5月在石家庄市举办以"中国地震监测预报论坛"命名的年度学术交流活动,适时邀请了马瑾院士就亚失稳理论作大会报告.     

无需紧扣要点

无需紧扣要点萨米斯地震力学的主要目标之一是弄清楚地震成核的物理失稳问题。希望对这种问题的了解将可指导探索那些可能具有预报价值的物理前兆；另外还可将地震成核与断层构造联系起来，以助于识别即将发生的地震之可能的成核位置。据观测，天然断层可能具有几何复杂性...     

北京构造物理国际讨论会概况

1988年5月10—13日在北京召开了由中国地震学会构造物理专业委员会发起的构造物理国际讨论会。向这次讨论会提交的学术论文共有39篇,其中35篇在讨论会上作了报告。来自亚洲、欧洲、美洲和大洋洲的40多位构造物理研究学者出席了会议。会议分5个专题进行学术报告与讨论。1.断层的演化该专题讨论由何永年和日本的(?)本利彦主持,它的一个突出特点是通过断层物质的微观组构分析断层的演化过程。美国的穆尔(D.E.     

亚失稳阶段雁列断层热场演化的实验研究

寻找地震前兆是国内外地震预报的难点.在实验室开展岩石变形实验,观测相关物理量的演化特征和规律,是前兆探索中重要的基础工作.本文对压性雁列断层进行变形实验,根据应力时间曲线将具有前兆意义的变形阶段分为强偏离线性阶段、亚失稳阶段和失稳阶段,利用红外热像仪记录各个阶段的热场变化,特别是亚失稳阶段的热场表现.研究结果显示:强偏离线性阶段,岩桥区挤压升温;亚失稳阶段,断层带增温,且高温点扩展连通,断层带内侧卸载降温,断层带上的协同化增温和断层带内侧(包含岩桥区)的协同化降温是失稳前的重要信号;失稳阶段,应力释放,标本整体降温,只有断层带因摩擦升温.总之,亚失稳阶段的热场具有明显特征,利于识别出亚失稳态;不同变形阶段、不同构造部位温度变化不同,在寻找与构造活动相关的热异常时,应考虑变形所处的阶段及异常所处的构造部位.     

用DDA模拟华北地区的无震断层滑动和断块形变

华北地区的地质构造具有典型的断块系统特征。用非连续形变分析（DDA）方法模拟了该地区的长期形变，包括无震断层滑动和断块形变。通过模拟我们发现：（1）断层沿不同方向的滑动通常与ENE－WSW向的区域构造挤压一致。（2）如果沿主要活动断层的平均无震滑动速度与跨断层大地测量观测的结果一样是每年零点几毫米的量级，那么断块内的典型应变速率是10^-8/a或更小量级，所以一些小区域的观测报告所得的应变率10^-6/a就不能代表该地区的形变速率。（3）对一条断层，由相邻断块内刚体旋转引起的断层滑动方向可能与区域构造挤压引起的滑动方向相反。但由于由构造挤压引起的滑动量级远大于由断块旋转引起的断层滑动，因此，一般来讲，断层滑动图像总体上与这一地区构造挤压方向一致，也就是说，由区域挤压引起的滑动控制了整个滑动情况。（4）根据（3），某些观测到的与ENE构造挤压方向相反的滑动可能是由某些更为局部化的因素引起的，没有构造意义。     

论断层地震危险度

应用应力摩尔圆方法,探讨了断层能动度与构造应力方向和断层面几何特征的关系,并与断层活动速率对比分析,将断层失稳度定量化。最后结合地震时间逼近度,求出了断层地震危险度的定量指标,将理论模型应用于渭河盆地南缘断层,取得了较好效果。     

交叉断层的交替活动与块体运动的实验研究

通过物理模拟证明交叉断层上会交替地发生失稳事件。两条交叉的断层在活动中既相互促进 ,又相互制约 ,即一条断层既可能使另一条断层发生闭锁而积累应变 ,又可能触发其错动。每条断层的位移速率、总位移量以及失稳事件数与断层方向和主压应力轴的夹角有关。各断层段的位移有时体现为断层围限块体的平移运动 ,而有时则体现为块体的旋转运动。发生在不同部位的失稳事件影响范围不同 ,在正应力较大的断层上失稳事件影响范围大。涉及交叉断层的较大失稳事件发生前常出现前兆性小事件。交叉断层的交替活动实际上由变形场中块体的运动所控制     

岩石高速摩擦实验与地震物理过程

简述了最近20年来国内外岩石高速摩擦实验研究领域的进展和动态:岩石高速摩擦实验技术的发展实现了对高滑动速率、大位移的地震过程的实验模拟;其结果揭示了岩石和断层泥在地震滑动速率下的力学性状,深化了对断层滑动弱化机制、临界滑动距离、以及地震发生过程的认识和理解;实验在假玄武玻璃成因方面取得了重要进展,并提出了断层发生地震滑动可能留下的其它地质证据,可望为研究断层滑动性状与地震物理过程提供新的思路和信息.岩石高速摩擦实验今后的发展方向主要包括:发展具有加温系统和孔隙压系统的岩石高速摩擦实验装置,研究水热作用下岩石和断层泥的高速摩擦性状;室内实验和地震资料分析相结合研究断层滑动和地震机制;室内实验和野外地质调查相结合探索断层发生地震错动的地质证据等等.     

中国地震学会动态

构造物理与高温高压岩石力学研讨会会讯由中国岩石力学与工程学会高温高压岩石力学专业委员会、中国地震学会构造物理专业委员会联合举办的高温高压岩石力学与构造物理学术研讨会于2007年8月15—19日在辽宁召开。会议由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室与辽宁工程技术大学共同承办。会议主题为岩石力学、构造物理、岩石物理领域的实验、理论、数值模拟、高温高压实验技术。共有来自中国地震局地质研究所、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院研究生院、中国地震局地震预测研究所、石油大学(华东)、中原石油勘探局钻井…     

利用断层滑动资料确定鲜水河断裂带现代构造应力的方向和大小.

阐述了利用断层滑动资料，结合岩石力学实验参数确定构造全应力张量的方法，并通过鲜水河断裂带区域观测到的大量活断层擦痕资料和由断裂带岩石采样所做的岩石破裂包络线，确定出断裂带区域现代构造应力的方向和大小；并对方法的实用性和计算结果的可信性进行了讨论．      

速率-状态依赖摩擦定律引入连续-非连续方法的检验及断层倾角的影响

断层黏滑是一种摩擦失稳,能够诱发地震、矿震等诸多地质灾害.目前,断层黏滑(包括断层亚失稳)研究,主要集中在实验方面和基于连续方法或非连续方法的数值模拟方面.为了弥补连续方法和非连续方法各自的不足,一些兼具二者优势的连续-非连续方法应运而生.为了检验引入速率-状态依赖摩擦定律的自主开发的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的正确性并探究断层倾角对断层黏滑的影响,首先,模拟了滑块-底板模型的滑动-保持-滑动实验;然后,模拟了双轴压缩岩样的断层倾角的影响,重点考察了断层黏滑过程中亚失稳阶段摩擦系数的演化规律.研究发现,随着断层倾角的增大,岩样上表面平均差应力的绝对值-时步数目曲线的锯齿形由规则向不规则变化;初次黏滑发生时的时步数目、平均应力降、平均黏滑周期和平均峰值应力均减小.当断层处于黏滑前阶段时,断层面各处的摩擦系数和剪应力相差较小.当断层进入亚失稳阶段后,断层面上摩擦系数的平均值下降速度加快,这可作为断层进入亚失稳阶段的特征之一.引入速率-状态依赖摩擦定律后的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的断层黏滑结果能与现有结果（例如,断层黏滑实验结果）基本吻合,但更加丰富,这在一定程度上...     

断层黏滑动态变形过程的实验研究

实验研究断层黏滑过程的变形演化,尤其是失稳黏滑瞬间的断层位移演化特征,对于了解地震从孕育到发生的全过程具有重要意义.本文基于数字散斑相关方法(digital speckle correlation method, DSCM),用三套图像采集系统(两套低速和一套高速图像采集系统)搭建了断层黏滑过程的多观测区域、多时间尺度的变形场测量系统,并用此系统对一种花岗岩双剪滑动模型的黏滑过程进行了实验研究.对间黏滑期和黏滑期断层位移演化特征进行深入分析的结果表明:间黏滑期断层位移演化体现出空间上的非均匀性和时间上的"趋同化"特征,断层滑动趋同化也许是断层错动匀阻化的一种宏观表现形式;断层黏滑动态过程持续时间非常短(本文300 mm断层黏滑过程持续时间约在1 ms量级),黏滑失稳前会出现预滑,预滑出现到黏滑失稳发生所经历的时间与黏滑失稳过程所用时间相差一个量级;断层的一次黏滑由若干个滑动速度不同的、小的失稳滑动组成,黏滑失稳过程中断层的滑动速度呈现出波动性,整个滑动过程中断层经历了多个高速滑动和低速滑动的交错.     

断层非均匀应变软化及其滑动偏转时的不稳定扩展

本文把Jeny D.Jones(1982)的断层应变软化模型推广到非均匀应变软化和滑动偏转情形,并研究了其失稳条件。研究表明,除断层本构律外,断层非均匀应变软化及其滑动偏转是影响不稳定判据的两个重要因素,真实地模拟断层非均匀应变软化、滑动偏转过程和合适的断层本构律有可能会提高预报强震发震时间的准确性。     

论非均匀断层滑动弱化速率的标定

尝试用二维断层模型来描述断层在不稳定开始时滑动弱化速率的定标律。断层由一系列受滑动摩擦力作用变弱的片区组成，这些片区被牢固的障碍体所分隔。第一组断层包含不同尺度总滑动长度相同的片区的平均分布，而第二组断层由各种分形康托尔集合组成。破裂的整体活动性质由指数增长率λ来描述。对无限均匀的断层，系数λ由摩擦定律的弱化速率控制。在非均匀断层系中我们估算每一个断层的弱化速率，因为一个断层系的指数增长率λ与均匀断层是一致的。利用这种均匀断层的破裂过程，我们根据不同尺度均匀性断层和给定的系数λ来计算弱片区上的弱化速率。对于大尺度的破裂，弱化速率与尺度无关，长片区的开始过程类似于无限断层的破裂情况。本文考虑的是小尺度和所有不同几何形状的破裂，弱化速率记为α=β0^*／a，其中a为破裂尺度或者单个断层长度的一半，β0^*≈1．158。本文计算了滑动弱化距离Dc的值，在此基础上讨论了计算结果的物理含义，并给出了这个参数与尺度相关的可能解释。