慢地震慢前兆的机制研究

通过岩石高温高压破裂实验与有机玻璃破裂试验的应力—应变曲线对比、地震波形记录(观测资料)与试样破裂波形(实验资料)对比、地震前后定点应变与主破裂前后应变形态变化的对比，认为慢地震是临界或亚临界破裂或预先滑动所致，是低频应变波动。它是材料屈服、弱化或塑性变化的必然结果。而慢前兆则是临近大地震(大破裂)前出现的诸如形变、低频地震波(破裂弹性波)等的短期及临震前兆现象，它比较可靠。但由于许多岩石主破裂前并无明显的临界破裂或预滑动现象，也并非所有岩石都一定出现明显屈服，所以也并非每个地震前都有慢地震，因此，也就不一定都出现低频波动。从而，也并不一定都出现相同的短期、临震前兆现象。     

微破裂弹性回跳模型和一次地震的三种波

经典弹性回跳模型是历史上最有影响的地震模型之一．热力学弹性回跳模型对经典弹性回跳模型进行了合理的补充。根据存在着震前超低频应力一密度波和临震微破裂波的设想．进一步补充了热力学弹性回跳模型．新模型或可称为“微破裂弹性回跳模型”。这个模型与很多实测结果符合得很好。因为大多数地震都要经历应变累积、微破裂和主破裂三个阶段．所以,一次地震一般都会先后出现三种不同类型的波,即：超低频应力一密度波（应变波）、微破裂波以及普通地震波。这一认识对深入理解地震现象以及对地震的监测和预警都是有意义的．     

孕震类型与应变成核的实验研究

根据岩石强度的差异，组合成不同类型的试样，采用不同的加力方式，模拟不同的地震孕震类型，用多功能高频地震勘探仪和光线示波器对比记录各测点的应变变化。实验结果发现，在岩石主破裂前，不同类型试样各点应变都出现趋势性变化；除软包体型试样外，各点应变除趋势性变化外，都出现应变突变。据此提出应变成核概念。     

岩石破裂时电磁辐射的影响因素和机理

根据实验提出，岩石破裂时产生电磁辐射的影响因素主要是岩石力学性质和矿物组成．脆性破裂的样品和含石英、黄铁矿、黄铜矿等的样品易产生电磁辐射．存在3种破裂-辐射效应:晶体破裂效应、压电效应和天然半导体效应，分别是产生高频信号、低频信号和具有独特波形的中频信号的主要机理．      

汶川8级大震的未解之谜和启示

1 汶川大震揭示的最重要、最突出的科学观测事实 ①观测到了汶川大震“奇异”的地震初始破裂的波形;②获取了近场地震观测资料和388个强震动台站合格的观测记录,最大峰值加速度记录为957.7cm/s2;③首次获得了前所未见、鲜为人知的板内压性(逆冲)-压扭性大震形成的大规模、组合式的地表破裂带,即NE向主中央断裂带的地表破裂带,NW向小渔洞次一级地表破裂带,NE向主边界断裂的地表破裂带及山前地表破裂带;④获得了由GPS、INSAR观测的地震形变场、位移场图像;⑤获得了与大震有关的紫坪铺水库地震活动性资料;⑥获得了大震前成都地震台“地电”等异常观测资料; 2 汶川大震的未解之谜和启示 (1)“奇异”的地震初始破裂波形,发生在何处?     

川滇地区地震(Ms≥5.0)破裂类型与前兆异常分布的关系

对川滇地区 31次 (组 ) 5 .0级以上地震与余震次数的关系进行了统计 ,结合“强地震分为走滑型地震和断错型地震”的理论 ,确定了各次 (组 )地震的破裂类型。从物理机制上对地震破裂类型与震前前兆异常分布关系进行了讨论 ,由此进一步探讨了 5 .0级以上地震震后趋势预测     

地震空区及条带附近地震破裂特征的震例研究

选取邢台1981年Ms 5.8、菏泽1983年Ms 5.9和射阳1987年Ms 5.1三个震例，研究了孕震中后期中小地震的破裂特征。结果表明：震前区域内中小地震多倾向于单侧破裂；邢台、菏泽地区的中小震具有优势的破裂面走向，与主震破裂面一致或共轭；震前中小地震的环境应力值τ0略大于正常时期；射阳不存在优势破裂面走向；菏泽Ms 5.9 和射阳Ms 5.1孕震空区边缘上的地震都倾向于单侧破裂，并且主破裂方向都不指向空区内部。     

细观非均匀性对岩石破裂过程和微震序列类型影响的数值试验研究

运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统，研究了岩石介质细观非均匀性对宏观力学行为的影响和微震序列特征. 通过对不同均质度系数m=1.1，1.5，2，3，5的5个样本进行破裂过程的模拟，发现均质度不同会产生不同地震序列类型，主要有：前震-主震-余震型、主震型和震群型. 此外，对5种不同均质度系数的岩石样本破裂过程的模拟表明，岩石介质的非均匀性不仅对岩样宏观强度和宏观变形非线性行为有显著的影响，而且也显著地影响试样破裂模式. 随着均质度系数的提高，主破裂呈现脆断模式. 同时介质的细观结构随机性，也对试样宏观破裂模式产生重要影响.     

新生地震破裂带的识别类型划分及其地震地质意义

地质研究表明：地表地质,地貌,深部地球物理场和地震活动时空分布等可作为鉴别新生地震破裂带的主要地震地质标志。地质和实验的研究还揭示,新生地震破裂带按其形成和破裂过程可分为预破裂－孤立型,准破裂－断续型和大破裂－贯通型３类。     

2016年7月19日湖南涟源ML3.8事件类型判定

通过地震波形及频谱特征与震源机制解结果,对湖南涟源M_L 3.8事件类型进行分析判断,结果显示：本次事件波形与天然地震特征相似;频带分布较宽,集中在0—10 Hz,具有天然地震的频谱特征;主破裂面走向与地震烈度等震线长轴方向及附近断裂走向大体一致。此次事件处于华南地区新增粤闽赣湘NW向地震条带内边缘,故判定为天然地震。事件类型的正确判定,对湖南乃至华南地区的地震研究及地震活动趋势判断具有重要意义。     

研究地震和岩石破裂现象的非线性科学方法

本文以地震孕育和岩石破裂过程的阶段(包括裂纹系形成、变形局部化和断层形成、断层活动和松弛)为线索,阐述了非线性科学方法(包括分形几何学,自组织临界现象和混沌动力学)的应用,提出了地震孕育过程和岩石破裂各阶段的普适性特征、机理和要着重研究的课题.     

Mechanisms of seismic quiescences

In the past decade there have been major advances in understanding the seismic cycle in terms of the recognition of characteristic patterns of seismicity over the entire tectonic loading cycle. The most distinctive types of patterns are seismic quiescences, of which three types can be recognized:post-seismic quiescence, which occurs in the region of the rupture zone of an earthquake and persists for a substantial fraction of the recurrence time following the earthquake,intermediate-term quiescences, which appear over a similar region and persist for several years prior to large plate-rupturing earthquakes, andshort-term quiescences, which are pronounced lulls in premonitory swarms that occur in the hypocentral region hours or days before an earthquake. Although the frequency with which intermediate-term and short-term quiescences precede earthquakes is not known, and the statistical significance of some of the former has been challenged, there is a need, if this phenomena is to be considered a possibly real precursor, to consider physical mechanisms that may be responsible for them.The characteristic features of these quiescences are reviewed, and possible mechanisms for their cause are discussed. Post-seismic quiescence can be readily explained by any simple model of the tectonic loading cycle as due to the regional effect of the stress-drop of the previous principal earthquake. The other types of quiescence require significant modification to any such simple model. Of the possibilities considered, only two seem viable in predicting the observed phenomena, dilatancy hardening and slip weakening. Intermediate-term quiescences typically occur over a region equal to or several times the size of the rupture zone of the later earthquake and exhibit a relationship between the quiescence duration and size of the earthquake: they thus involve regional hardening or stress relaxation and agree with the predictions of the dilatancy-diffusion theory. Short-term quiescences, on the other hand, are more likely explained by fault zone dilatancy hardening and/or slip weakening within a small nucleation zone. Because seismicity is a locally relaxing process, seismicity should follow a behaviour known in rock mechanics as the Kaiser effect, in which only a very slight increase in strength, due to dilatancy hardening or decrease in stress due to slip weakening, is required to cause quiescence. This is in contrast to other precursory phenomena predicted by dilatancy, which require large dilatant strains and complete dilatancy hardening.Lamont-Doherty Geological Observatory     

岩石变形实验中的微破裂与地震的联想

根据室内岩石变形实验中岩石的微破裂和应变能释放等情况，联想到地震发生的几种相似现象：（１）岩体在较低的状态下亦有可能发生地震；（２）小震的发生预示岩体内应变和应变能的释放，但应力却未必释放；（３）主震时就变能大量释放，但仍有相当多的应变能残留在岩体中，这应是老震区发生地震的原因之一。     

分析地震波估算地壳内的应力值

本文讨论了利用破裂力学理论说明地震破裂的过程, 认为地震本质上是岩石在应力作用下的低应力破裂现象.它是岩石中的裂纹不断稳态扩展、最后进入失稳扩展的结果.分析了在扩展过程中应力和位移的变化, 发现任何将要破裂的那一点的应力都要由初始应力0升高到屈服应力y 以后才破裂, 破裂后裂纹面上的点的应力降到0.在破裂前和破裂后的位移, 都可由弹性力学方程给出.在破裂的一瞬间破裂的端点产生的非弹性位移, 则不能由弹性力学方程给出.它可以由断裂力学中的裂纹滑开位移公式近似给出.根据位错模式由于计算弹性波辐射场的位错量 D(, t), 正是破裂瞬间产生的非弹性位移, 所以用弹性位移公式来计算地震位错量是错误的.我们采用了裂纹滑开位移公式来计算地震位错量, 从而导出了较合理的计算地震释放总能量的公式 ET=yDS(y 为屈服强度;D为平均位错;S 为断层面积)以及估算初始应力值0的公式:0 =[Dmax/L4y/(1-) ]1/2(L 为断层长度).用它们计算了一些地震的 Er 和0, 分别列于表1和表2.这些结果比以往的结果要更合理一些。 结果表明:(1)地震多数是在低应力作用下(即低初始应力)发生的(约100——200巴);(2)地震释放的总能量约比地震波能量大一个数量级.      

2011年日本MW9.1地震前后破裂区内视应力时空变化

2011年3月11日, 一个 M_W9.1地震袭击了日本本州地区, 为了分析这次地震前后主震破裂区内应力时空变化, 我们选取1996年1月~2016年6月期间发生在破裂区内的563个5.0≤M_S≤6.9地震, 研究了视应力随时间的变化和空间分布。 日本M_W9.1地震前从2002年中起视应力开始呈趋势性上升变化, 到2009年初以0.18 MPa/a的速率从0.6 MPa上升到1.76 MPa, 相差约3倍, 直到地震发生前夕一直保持在1.5 MPa之上。 地震发生之后, 直到2016年6月在破裂区内视应力呈缓慢下降变化, 但仍保持在1.5 MPa之上较高水平。 视应力在地面上和断层面上的分布显示, 1996—2005年间破裂区仅存在个别视应力高值, 从2006年到2011年2月, 破裂区大面积出现视应力高值。 在日本M_W9.1地震发生之后的近3个月内, 破裂区视应力整体处于高值水平, 之后在较高的水平上缓慢减弱。 视应力是地震断层面上平均应力的下限, 视应力的高低在一定程度上反映的是震源断层面上平均应力的高低。 在日本M_W9.1地震前, 发生在破裂区内的地震, 其断层面上的平均应力经历了大约8.5年的趋势上升变化过程。 这次大地震前破裂区所在的地壳应力逐渐增加, 最后导致断层面错动发生日本M_W9.1地震。     

不同三轴应力条件下岩石电阻率变化的试验研究

作者试验研究了在不同三轴应力条件下,饱水砂岩的电阻率变化与施加应力的方式及应变积累速率的关系.试验方式为开始在一定的静水压力下,保持最小主应力（3）不变,考察了两种应力积累过程:1.以快速——慢速——最快速三种加载速率施加最大主应力（1）,中间主应力（2）称之谓 Ⅰ 型;2.以慢速——快速——恒压——最快速四种加载速率施加1、2称之谓Ⅱ型.两种应力过程的1、2,均加至破强度的80——90%后,再快速卸载至原静水压.同时,其应变速率控制在10-6——10-7/秒范围内.实验结果与某些大地震前后的一些地电变化的实测记录相吻合.从而揭示了地震前后视电阻率异常的阶段性变化特征,可能与地震在孕育过程中应变能的积累方式、应变速率、能量释放（地震活动）等因素相关联.为实测电阻率的前兆现象（地电异常）的理论解释提供了实验基础.      

长岭山北麓断裂上新发现的地震地表破裂带

通过野外地震地质调查,在甘肃省古浪县、景泰县交界处的长岭山地区新发现了丰富的线状分布的地震地表破裂现象,表现为基岩崩塌、黄土滑坡、地震裂缝、地震土林、地震沟槽、陷落坑以及断层陡坎等,局部可见残留的破裂滑动自由面。其分布严格受长岭山北麓活动断裂控制。通过地震地表破裂带本身的特征分析、年代学分析、地表破裂带长度与震级的拟合关系以及结合区域活动断裂资料研究,认为该地震地表破裂带可能为1927年古浪8.0级地震的产物。     

甘肃CZB型竖直摆倾斜仪观测数据震前异常分析

甘肃省CZB型竖直摆倾斜仪观测资料显示,形变异常与中国大陆近年具有较大影响的一些地震存在对应关系,分析发现震前异常变化有2种：①渐进式异常变化;②台阶式异常变化。研究发现,在不同地震台站,同种倾斜仪器在同一地震前异常表现不同,分析认为异常形态与台址岩性和岩石完整程度有关,与台站所处地质构造和周围山体地貌有关。     

Apparent stress scaling for tectonic and induced seismicity: Model and observations

A macroscopic model of seismic sources provides a scaling relationship for the apparent stress, treated as a function of three independent parameters: seismic moment, rupture area size, and average slip acceleration. These parameters represent three different factors: kinematic, geometric and material. This relationship allows us to distinguish and explain the following statistical characteristics of the log apparent stress versus log seismic moment plot. The regional trends, represented by a series of 1/2 slope lines, are related to the averaged shape of slip velocity pulses, so they reflect kinematic characteristics of the rupture process. The global trend, represented by the 1/6 slope line, is expected to characterize sets of events of wide range of rupture area sizes and assumes dependence of rupture area size on total slip, so it is related to the rupture initiation, propagation and arrest conditions; therefore, it reflects earthquake rupture dynamics. Additional shiftings among the trend lines obtained for the smallest induced tremors, larger tectonic earthquakes, and slow tsunami earthquakes, reflect differences between the intact rock failure and the frictional slip failure, that is, between fracture energies of these different earthquake classes.     

根据环境应力场方法确定地震危险区的3年实践检验

地震是在剪应力作用下发生的岩石大规模破裂过程。因此，环境剪应力值τ０是控制地震发生的主要因素，我们根据环境应力场确定大震危险区，经过３年的时间检验，结果表明，大约７０％的地震都发生在我们事先确定的危险区内。