前震或广义前震识别的频谱偏移法及其应用研究

在前期研究的基础上,本文提出了一种前震或广义前震识别的频谱偏移法。其判定指标为,正常背景的中等震级地震事件频谱较宽,而具有前震或广义前震性质的中等震级地震具有频带变窄且向低频端偏移集中的特征。究其根源可能与强震前震源区或主震相关区域亚稳态扩展破裂或区域介质破碎损伤、裂隙扩展成核等过程有关。对2010年4月14日青海玉树7.1级、2014年2月12日新疆于田7.3级等地震前震的计算结果显示,2次前震的频谱都发生了偏移,且与非前震性同等震级地震频谱差异明显。     

前震或广义前震识别的频谱偏移法及其应用研究

在前期研究工作的基础上,本文提出了一种前震或广义前震识别的频谱偏移法。其判定指标为,正常背景的中等地震事件频谱较宽,而具有前震或广义前震性质的中等地震具有频带变窄且向低频端偏移集中的特征。究其根源可能与强震前震源区或主震相关区域亚稳态扩展破裂或区域介质破碎损伤、裂隙扩展成核等过程有关。对2010年4月14日青海玉树7.1级、2014年2月12日新疆于田7.3级等地震前震的计算结果显示,2次前震的频谱都发生了偏移,与非前震性同等震级地震频谱差异明显。     

前震研究进展综述

简要介绍了当前国内外前震研究领域的一些进展。对比了不同前震定义条件下前震序列的共性特征,对几种主要的前震机理及主要的前震识别方法进行了简要综述,对其特点及存在的问题进行了评述和讨论。前震指主震之前在主震断层面上、紧邻主震破裂起始点发生的小地震。主震发生之前的一系列前震活动构成前震序列。在不同的前震定义条件下,具有“直接前震”的震例比例从10%至40%不等。理论上前震可用级联应力触发或预滑动模型进行解释。前震空间上主要集中分布在距离主震10~75km范围内,但其时间分布形式非常复杂,大多发生在主震前1~2天,部分前震序列的地震活动率显示明显的加速特征,但许多前震序列单独来看却往往显示主-余型序列的衰减特征。序列地震震源机制一致、序列b值偏低是前震序列最突出的特征。前震的发生与主震破裂形式和构造环境似有一定关系,在有限的前震震例中,逆冲型主震似乎具有相对更多的前震。部分震例的研究结果显示,随主震的临近,前震震源深度有逐渐下迁的特点。到目前为止,震前很难判定一次地震或一个地震序列是否前震或前震序列,所使用的前震识别主要有基于统计类比的方法、基于震源机制一致及衍生的相关方法以及基于对地震成核过程精细检测的方法。从现有不多的震例研究结果来看,尽管地震时空丛集和震源机制高度一致是前震序列的最显著特征,但却不是判定前震序列的充分条件。由于成核的破裂扩展速度和滑动位移有随时间较快增大的趋势,因而基于对地震成核过程精细检测的方法有望在前震识别中发挥更为重要的作用,但需更多震例进行验证。     

前震研究进展综述

介绍了当前国内外前震研究领域的一些进展。 对比了不同前震定义条件下前震序列的共性特征, 对几种主要的前震机理及主要的前震识别方法进行了简要综述, 对其特点及存在的问题进行了评述和讨论。 前震指主震之前在主震断层面上、 紧邻主震破裂起始点发生的小地震。 主震发生之前的一系列前震活动构成前震序列。 在不同的前震定义条件下, 具有“直接前震”的震例比例从10%至40%不等。 理论上前震可用级联应力触发或预滑动模型进行解释。 前震空间上主要集中分布在距离主震10~75 km范围内, 但其时间分布形式复杂, 大多发生在主震前1~2天, 部分前震序列的地震活动率显示明显的加速特征, 但许多前震序列单独来看却往往显示主-余型序列的衰减特征。 序列地震震源机制一致、 序列b值偏低是前震序列最突出的特征。 前震的发生与主震破裂形式和构造环境似有一定关系, 在有限的前震震例中, 逆冲型主震似乎具有相对较多的前震。 部分震例的研究结果显示, 随主震的临近, 前震震源深度有逐渐下迁的特点。 到目前为止, 震前很难判定一次地震或一个地震序列是否为前震或前震序列, 所使用的前震识别主要有基于统计类比的方法、 基于震源机制一致及衍生的相关方法以及基于对地震成核过程精细检测的方法。 从现有不多的震例研究结果来看, 尽管地震时空丛集和震源机制高度一致是前震序列的最显著特征, 但却不是判定前震序列的充分条件。 由于成核的破裂扩展速度和滑动位移有随时间较快增大的趋势, 因而基于对地震成核过程精细检测的方法有望在前震识别中发挥更为重要的作用, 但需更多震例进行验证。     

1995年择捉岛近海地震:前震、主震和余震的联合重新定位及对地震成核过程的意义

千岛群岛1995年12月3日择捉岛近海M_W7.9地震有明显的前震活动。用修改的联合震源定位法(Hurukawa,1995),我们同时重新定位了前震、主震和余震,从大地震成核过程的观点详细地研究了前震活动。重新定位的地震分布和它们的震源机制说明,1995年择捉岛近海地震是北美和太平洋板块间的板间地震。它的震源区与1958年择捉岛近海地震(M_W8.3)和1963年乌鲁普岛近海地震(M_W8.5)的震源区重叠。主震发生前9天,第1个震级为6.4的直接前震发生在前震区的最深处,接着发生了多个前震,包括另外3个M≥6.0的前震,它们发生在第1个前震的东边和东南边。前震区以每秒几厘米到数十厘米的速度向海沟轴扩展。事件的每日数量逐日增加,前震区的最终大小约80×30km~2。最后,主震破裂开始于前震区的最深点。这些观测事实与最近的理论研究和实验室试验相符。理论和实验表明,前震是在一个宽的弱化带中局部凹凸体(asperity)的破裂,大地震成核过程就是在这一带中开始的。     

华北地区中等地震活动非稳态特征及预报效能研究

采用全时空扫描方法在时空强三维轴上识别华北地区的中等地震活动的非稳态震兆信息.结果表明,在地震孕育过程中中等地震活动有由稳态向非稳态演化的特点.非稳态图像不同于传统意义上的空区和条带,其空间分布范围较大,一般出现在震前1年左右.以发生在非稳态图像的非开放、非卸载端点(交汇点)的地震作为标志地震,预测其周围(r=100 km)2年内发生Ms≥5.0地震,预报能力评分R=0.573.     

用超小型压力机研究裂纹的稳态与非稳态扩展

本文利用显微镜观察记录了玻璃中预制小裂纹稳态与非稳态扩展的全过程。当对玻璃加载到初始压力P和压缩量u时,停止加载,并观察稳态扩展过程,测量破裂扩展的速度。根据测量结果,发现在预制裂纹稳态扩展时,扩展速度随着时间在增长,而初始压力P和压缩量u却保持不变。但是一旦非稳态扩展出现,初始压力P和压缩量u便突然下降。实验中的应力降和地震中的应力降在数量级上是相同的。最后我们讨论了稳态扩展过程中P和u不变的原因。我们认为:Griffith的破裂准则应用到破裂过程时不是十分完善的,需要作适当的修正。     

从2014年4月1日智利地震认识前震

<正>最近一些大地震如2014年4月1日智利地震之前的地震活动分析结果揭示,一些大地震是有可能被预测的。大地震之前是否有可测量的、明显的前兆异常来警示我们?一直以来,前震被认为是地震预测最有希望的指标。至少一半以上的大地震有前震,但这些前震很难从非前兆地震活动中区分出来。2014年4月1日智利地震及近期其他大地震的前震活动表明,大地震前可能存在可观测的前兆异常。地震相互作用的统计模型表明,当区域     

临震前震：b值的时间变化

对前震和长期地震活动在频度－震级关系式中的ｂ值做了比较。研究了发生在主震前两个非重叠时间内隔内的前震：（１）数小时内;（２）数天内。区域的和全球的地震目录统计分析表明,这些间隔内的ｂ值比长期地震活动的ｂ值下降了一半。这扩展了Ｍｏｌｃｈａｎｔ和Ｄｍｉｔｒｉｅｖａ先前的研究结果,他们发现在主震前数小时内出现了这样的下降。我们的结果是个统计性的规律,未必在每一单个前震序列中都能出现。     

前震序列与前兆震群及非前兆震群的计算机识别

本文介绍了一个挑选前震序列及震群的专家系统，它能自动地从地震目录中筛选出前震序列及震群目录，计算相应的地震活动参数，进行前震列，前兆震群，非前兆震群的自动识别，同时本文对这个系统进行了评估。     

基于Dieterich地震发生率模型分析前震成因的力学机制

前震是地震前兆观测中的一个重要物理量,前震的研究对地震预测的发展尤为重要,前震序列的典型特征包括加速发生的小震与古登堡-里克特定律(Gutenberg-Richter Law)中的b值变小.本文在Dieterich提出的地震发生率模型的基础上,探讨前震发生的力学成因机制及前震-主震-余震时域演化特征.模型分析结果表明,前震震源区断层及其断层周边剪应力加载速率的变化可能是前震发生及地震发生率变化的一个关键原因.由于前震震源区次级断层之间剪应力加载速率受来自主震成核过程中断层自加速滑移的影响升高,从而可导致这些次级断裂的加速失稳,即加速前震的发生.当震源区内由前震所产生的静态应力扰动不可忽略时,应力扰动和主震成核的共同作用也可对后续前震发生率产生影响.当正向应力扰动出现时,后续的前震序列的地震发生率会出现陡增,随后其地震发生率逐渐下降.而当负向应力扰动出现时,地震发生率会出现陡降,然后再次逐渐上升.基于Kostrov模型,本文得到了剪应力加载速率与古登堡-里克特定律中b值的关系式,结果表明前震序列中b值的减小与前震区内的剪应力加载速率的上升有关.     

基于Dieterich地震发生率模型分析前震成因的力学机制

前震是地震前兆观测中的一个重要物理量,前震的研究对地震预测的发展尤为重要,前震序列的典型特征包括加速发生的小震与古登堡-里克特定律（Gutenberg-Richter Law）中的b值变小.本文在Dieterich提出的地震发生率模型的基础上,探讨前震发生的力学成因机制及前震-主震-余震时域演化特征.模型分析结果表明,前震震源区断层及其断层周边剪应力加载速率的变化可能是前震发生及地震发生率变化的一个关键原因.由于前震震源区次级断层之间剪应力加载速率受来自主震成核过程中断层自加速滑移的影响升高,从而可导致这些次级断裂的加速失稳,即加速前震的发生.当震源区内由前震所产生的静态应力扰动不可忽略时,应力扰动和主震成核的共同作用也可对后续前震发生率产生影响.当正向应力扰动出现时,后续的前震序列的地震发生率会出现陡增,随后其地震发生率逐渐下降.而当负向应力扰动出现时,地震发生率会出现陡降,然后再次逐渐上升.基于Kostrov模型,本文得到了剪应力加载速率与古登堡-里克特定律中b值的关系式,结果表明前震序列中b值的减小与前震区内的剪应力加载速率的上升有关.     

华北大震序列的断裂系模式及破裂过程的联合反演

本文从断裂系扩展的角度,研究了华北邢台、渤海、海城和唐山地震序列的发生过程.通过对前震-主震-余震地震活动图象的剖析,我们发现,这些地震序列是由不同长度、不同几何分布的相关断裂系相互作用和扩展的结果.根据地震活动图象和断裂扩展理论,对每个地震序列提出了相应的断裂系模式,并用断裂有限单元法将震源机制、地震活动图象的分期变化和大地形变等观测资料相结合,进行联合反演,再次对断裂系模式的几何和力学参数进行了修正,从而得到各个地震序列破裂过程的最佳结果.同时我们还发现,一个走滑大地震序列临近结束时,地震活动图象的总体轮廓呈现Z形.这是由于断裂系内的拐折扩展分支相互作用和连通成为一体的结果,这种总体Z形的出现,可作为地震序列结束的标志.      

华北大震序列的断裂系模式及破裂过程的联合反演

本文从断裂系扩展的角度,研究了华北邢台、渤海、海城和唐山地震序列的发生过程.通过对前震-主震-余震地震活动图象的剖析,我们发现,这些地震序列是由不同长度、不同几何分布的相关断裂系相互作用和扩展的结果.根据地震活动图象和断裂扩展理论,对每个地震序列提出了相应的断裂系模式,并用断裂有限单元法将震源机制、地震活动图象的分期变化和大地形变等观测资料相结合,进行联合反演,再次对断裂系模式的几何和力学参数进行了修正,从而得到各个地震序列破裂过程的最佳结果.同时我们还发现,一个走滑大地震序列临近结束时,地震活动图象的总体轮廓呈现Z形.这是由于断裂系内的拐折扩展分支相互作用和连通成为一体的结果,这种总体Z形的出现,可作为地震序列结束的标志.     

震源成核：一个短期前兆的物理模型

本文讨论一个在地震动态破裂之前先为准静态,后为准动态的成核过程,并根据物理原理提出了震源成核模型,由准静态到准动态破裂的成核过程是地震动态破裂之前的一个核心部分;换句话说,成核过程本身是在局部区域出现的一个短期（或临近）前兆,在地震成核过程中,由于滑动减弱,在局部成核带里,出现前兆滑动,剪切应力也逐渐降低。前震活动是导致主震动态破裂成核过程的一部分;因而前震的震中位置必定只局限于主震震中附近９主要     

识别前震的一条途径

能否成功地将前震和通常的小震活动区分开来,是地震预报的重要一环,但目前对前震的研究,还未能取得重要的进展。 地震产生的过程是复杂的,它是多种难以被观测到的因素综合作用的结果。不过,有一点可以肯定,地震的产生是一个能量积累、释放的过程。其实,能量的积累、释放过程广泛地存在于自然界甚至存在于人们的日常生活之中。常温下的水不断吸收热量最后到沸腾,就是这样一个过程。对这一过程进行分析后,在识别前震方面得到了一些启示。     

前震序列与一般小震群活动规律的探讨

研究前震序列的活动规律及其与一般小震群的区别,对于研究地震孕育过程及地震预报都是有益的。为此,我们处理了我国近十几年来资料较详细的17个地震,发现其前震活动是在主震前较早时间就开始的,它与波速变化似有某种对应关系。选择主震前适当的时间间隔,其中的前震频数一般随时间接近主震而按指数增长。并且,大地震的一个4级以上前震与一般小震群中的同量级地震发生前的应变释放速率是不同的。     

由触发地震活动性的级联解释前震

大地震前观测到前震，以及认为前震具有特殊的性质使得它们能够同其他地震区别开来，所有这些增加了地震是可以预报的希望。所提出的异常属性包括：震级较大的前震相对于震级较小的前震占有比正常值更高的比例；以到主震的时间为参数，地震活动速率以幂律加速；将许多地震序列进行平均时，前震在空间上向主震迁移。使用南加利福尼亚的地震活动性数据，我们证明了这些性质以及其他性质都可由一简单模型得到，这一模型认为，不管前震、余震和主震，任何一个地震都能触发其他地震。我们发现前震的前兆性质同主震的大小无关。这意味着：由于根据过去的地震活动性并考虑触发的级联作用，地震活动速率是可以预报的，因此地震(无论大震还是小震)也是可以预报的。触发的级联作用很自然地产生了大范围、长时间的交互作用，这可以用来解释在非常大尺度范围内观测到的地震活动性相关现象。     

模板匹配滤波技术在地震数据处理中的应用

模板匹配滤波技术(Matched Filter Technique,MFT)是一种近几年发展迅速的可用于检测遗漏信号的算法,在图像识别、行星探测等众多领域均有广泛应用。在地震学中,该技术通过扫描连续波形找出模板事件附近发生的、与模板事件相关性较好的遗漏地震事件,可用于完善地震目录,实现对地震活动性以及区域应力状态的更好刻画。本文综述了模板匹配滤波技术在地震数据处理中的应用,首先概述基本原理,其次介绍该方法用于探测各类地震事件的实例,包括前震和余震、远程动态触发地震、诱发地震和非火山震颤等,最后展望了用于提高算法效率及探测精度的一些改进方法。     

溧阳两次地震前震活动图象的共性特征

本文研究了溧阳两次地震的前震活动现象,发现溧阳两次地震的前震活动图象具有某些共性特征:(1)前震活动的时间尺度雷同;(2)前震活动频度和强度同具有时强时弱的分期活动特点;(3)震前孕震空区形态相似;(4)临震前地震活动同具有条带分布图象;(5)前震活动在时—空图形上分别形成“时—空”弯形平静区。溧阳两次同源地震前震活动图象具有共性特征这一客观事实,可能反映两次地震在同一区域应力场作用下具有类似的孕震破裂过程。追溯这些过程,它们可能同受震源区及其附近的同一介质和构造条件的制约。