山西大同震群序列的震源力学特征和有限元数值模拟

统一研究了1989－1993年期间发生的大同震群活动特点及主要地震的震源机制和破裂过程．为了模似大同震群的震源力学特征，从断裂扩展的角度提出了共轭形断裂系破裂的力学模式，并给出了位移场、应力场和应变能分布的有限元计算结果．此外，还着重讨论了三次大同地震高潮期前记录的地热前兆现象．      

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究(二) ——强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系x,auto,auto,415px);}style> hf=httprztl.com >business

分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时，应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明:① 当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；② 孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性.      

唐山大地震孕育过程的数值模拟研究

根据1976年唐山7.8级地震的前兆资料，结合岩石破裂物理、震源物理、构造物理、地震前兆、地震力源、地壳结构等方面的研究结果，采用含有菱形硬包体的饱和水孔隙介质模型，数值模拟了唐山大地震的孕育过程．首先导出了考虑岩石非弹性体积膨胀和应变软化、孔隙水渗透的固-液两相介质的孕震动力学方程组，提出了用增量形式求解该方程组的有限差分法，然后计算模拟了硬包体内含有断层软弱带时的唐山大震的孕育过程，及其时空变化特征．数值模拟结果表明，唐山大地震的孕育主要经历了弹性积累、早期非弹性体积膨胀、断层第1次加速软化(加速破坏和蠕滑)、天津-宁河一带第2次非弹性膨胀、断层第2次加速软化(临震加速破坏和蠕滑)和发震等过程．这里，与断层的加速破坏相对应，孕震介质的某些部分出现了非弹性膨胀的弹性恢复和二次非弹性膨胀．与前兆观测资料比较分析可以发现，上述模拟结果可以比较好地解释实际观测资料的变化特征．同时，数值模拟还进一步揭示了唐山地震孕育场的时空变化规律和复杂图象，为地震前兆场变化的物理机制的研究奠定了基础．      

唐山地震地电阻率各向异性变化特征研究

依据唐山大震地电总结组汇编的1976年唐山7.8级地震地电观测资料(地电阻率)，定义了一个无量纲的量S来表征地电阻率的各向异性，计算了孕震过程的S值，分析研究了其变化特征．结果表明，唐山地震在孕育、发展和发生整个过程中存在地电阻率各向异性变化．其形态变化特征较为典型．S作为一新的地震前兆因子，与其它无量纲前兆因子结合使用，对地震综合分析预报研究具有应用价值．文中对孕震过程中S的变化特征给予了物理解释．      

强震前后地壳形变场动力学图象及其参量特征研究

依据地壳形变动态监测数据,应用图象动力学方法,研究了唐山（1976）、丽江（1996）等强震前后地壳形变场动力学图象及分数维和多断层整体活动水平等参量的演化．结果表明:震前形变场降维有序和震前多断层加速运动两种时空特征,可能是孕震过程进入非线性阶段后变形局部化和断层软化所致．它们在几次强震前重复出现,具有重要的地震前兆价值．      

唐山地震应变-电阻率前兆及虚错动模式

研究了唐山地震周围240 km内16个地电台及大同6.1级地震周围50～60 km内2个台地电记录的全过程，排除了干扰，在确定可靠前兆异常的基础上，研究了地电前兆场的分布规律，证明了地电前兆场与震源应力场之间存在物理联系．对比了同震电阻率变化符号分布与震源机制结果，表明同震电阻率变化与地电前兆变化符号相反，分布相似．因而认为唐山地震前后的地电观测表明，唐山地震是一个弹性回跳过程．提出了唐山地电前兆的虚错动模式，即设想地电前兆是由一个与地震时产生的实际错动符号相反的虚错动所产生的应变积累而引起的．结合所求得的10－7～10－5应变范围内放大系数K=(/)/的非线性特性，根据断裂力学理论，选取合理虚错动参数，计算了唐山地电前兆的理论分布．与实际地电前兆对比表明，半定量的理论值与实测值基本吻合，从而证明虚错动模式对唐山地电前兆是适用的.      

小震调制窗口及其在中期预报中的应用

根据多年观测研究得出:在某些特殊的构造部位存在小震调制窗口，它对区域应力场的变化和中强以上地震的群体活动反应较灵敏，震前能提供一定的前兆信息，两个以上小震调制窗口对群体活动中的首发地震尚能提供一个大致的方位．相对以频度为基础的震情窗口更独具特色，对时间尺度为2，3年的中期地震预报，无疑具有一定的现实意义．      

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.      

永登5.8级地震孕育发生过程中的断层形变与重力场动态图象特征s

初步研究了1995年7月22日甘肃永登5.8级地震孕育发生过程中的断层形变异常和重力场、垂直形变场动态演化特征．孕震过程中近源区有3处断层形变呈,,相变化异常,外围区1993年以来先后有10余处场地断层形变出现台阶、突跳等异常．流动重力监测到震前出现的高值异常区、同震效应及震后恢复正常的演变过程等．资料反映了孕震过程中近源区断层运动由准线性走向非线性的过程,重力场变化由孕育、发震过程的非均匀态走向震后的准均匀态的演化过程,较强地震的孕育发生与区域应力应变场的动态演化密切相关．还简要总结了作者对这次地震中短期预报试验的经验教训．      

深井水位的矿震效应ht

在系统收集与整理了1980年以来陶庄煤矿的矿震对鲁15井水位动态影响的资料基础上，研究了深井水位同震效应的特征．发现了深井水位的矿震前兆现象，讨论了深井水位矿震效应的物理机制．      

两类热弹性问题的准静态解及其地震前兆场的时空分布特征.

控制内陆浅源地震孕育及发生的应力场可视为基本应力场与变化应力场的叠加，后者往往起着重要的作用．本文讨论两类与地热有关的产生变化应力场的问题:一类是局部高温区问题，包括载热流体侵入竖直或水平裂隙的情况和存在静态局部高温区的情况；另一类是断层在稳态扩展中出现位移间断的同时也释放热能的情况．将它们理想化为热弹性理论的三维准静态问题，并给出各自的解．求得其在地表附近某平面上所产生的若干地震前兆附加场的近似表达式，如温度场、体应变及地下水位场、垂直形变及地倾斜矢量场．讨论它们在该平面上的时空分布特征，并就诸情况进行对比．为综合利用它们的前兆观测资料，探索阶段性的地震前兆信息提供某些可能的理论基础．      

震源孕育模式的数值模拟研究

在充分考虑地质体材料力学性质非均匀性特点的基础上，运用岩石破裂失稳过程有限元分析新方法(RFPA)，以不存在明显孕震构造特征的包体模式为例，模拟研究了挤压边界条件下的震源孕育模式，包括断层的形成过程和地震活动特征，演示出孕震体由变形、破裂到宏观贯通的地震全过程以及它们的时空强基本规律．计算所得到的应力、变形和微震空间分布，形象地给出了变形局部化、震源迁移、膨胀或隆起，弹性回跳和X型共轭变形带等直观图象．      

青海省共和7.0级地震前兆的数值模拟

在共和地区简化的介质模型上，应用固液两相介质的本构关系，模拟计算了1990年共和7.0级地震的前兆特征．结果表明，模拟得到的介质状态分布、扩展变化与共和地震前可靠异常的时空分布规律大体相似．由此得知，共和地震的孕育经历了大面积弹性变形——早期的非弹性膨胀——西宁周围地区的应变软化与弹性恢复——震源附近高密度地体的非弹性膨胀——发震等过程．可以看出，它既不是一个简单的裂隙发育贯通过程，也不是孕震区非弹性体积膨胀、进水过程，而是介质多种状态此起彼伏的复杂进程，其具体程式受震源及周围地区的地质构造环境所决定．由此得出，不同地震孕育的地质构造环境不可能相同，其前兆显示的时空分布规律也必然不同．      

地倾斜前兆资料特征选择及分类效果的研究

借鉴非线性科学的认识观和模式识别中的数字特征筛选法，综合使用地倾斜前兆序列的物理、数字特征，以高维空间数字特征及其结构关系代替单一特征指标刻划序列的动态变化，通过识别分类研究倾斜前兆序列与地震的对应关系．      

印尼8.7级地震对辽宁地区的影响

2004年12月26日印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生8．7级强烈地震，震后对辽宁省的数字化前兆观测和辽宁省及其周边地区的小震活动进行了清理研究，结果显示：①震后一个月内在东北地区小震活动明显有一个增强过程，可能与该地震的触发有关。②地下流体和形变观测都记录到清晰的同震震波、同震阶跃和震后震荡现象，出现了显著的前兆同震响应。表明尽管前兆观测不能像地震波那样可较充分地展示关于地震震源的信息，但仍可能反映地震波传播过程中的地壳介质的某些变化特征。     

中国大陆内部走滑型发震构造的构造变形场特征

本文是笔者等中国大陆内部走滑型发震构造研究的系列论文之二．本系列的论文之一，讨论了中国大陆内部走滑型发震构造的构造应力场特征(环文林等，1994)．本文在此基础上进一步讨论了走滑型发震断层的变形场特征． 本文第一部分阐述了走滑型发震构造的变形场模型．提出一条完整的走滑断层，并不是整条带上都以水平位移为主，其位错面的各个地段的变形性质是不同的．只有中部主体走滑段表现为走滑性质，而两端则以垂直变形为主要特征；本文第二部分通过近年来我国大陆内部发生的、且调查比较清楚的几次７级以上走滑型大地震发震断层的变形场特征的讨论，进一步证实了，虽然各次地震都具有各自复杂的个性特征，但它们在共性上，这些地震的发震断层都具有上述相似的走滑型发震构造的变形场特征．      

辽宁地区地震活动空间分布的多重分形

通过辽宁地区地震活动资料，根据地震活动在空间中的分布演化特征，由多重分形理论及计算方法详细地研究了该地区地震活动的基本特点．结果显示，辽宁地区地震活动在空间上的增长演化及分布过程是多重分形结构，(q)-q曲线、f()谱及其它一些参量在几次中、强地震前后的明显变化，较好地描述了地震活动的分形增长过程的整体演化特征．      

巨震前后地震活动度的最大熵谱特征

对11次巨大地震活动增强区内地震活动度进行了最大熵谱分析，以寻求地震活动的正常期与异常期的周期谱结构的差异．结果表明:震前数十年乃至上百年，地震活动主要表现为6.5～24.3年的短周期成分，长周期成分消失，而正常时期则主要为18.5～38.5年的长周期，震后阶段地震活动一般主要为数年或者十年左右的短周期成分．然后运用坚固体孕震模式对巨大地震的这一特征进行初步的物理解释，从而对巨大地震的研究与趋势预测提供一种新的途径．      

强震地下流体前兆信息特征

重视前兆异常点的空间分布与活动构造、深部介质及不同类型地震关系等特征的研究, 已成为目前地震预报研究人员的共识． 本文通过某些强震地下流体前兆的信息特征分析, 认为地下流体强震前兆的信息特征主要表现在： 出现时间上的阶段性、加速性和空间分布上的群体性和配套性等方面． 而对异常的阶段性与配套性特征的深入研究, 是揭示地震孕育过程, 进而对潜在震源区及发震时间给予较准确预报的关键问题．     

1992年永胜5.4,5.1级地震异常及特征

对１９９２年１２月云南永胜５．４，５．１级地震前的地震活动时空分布，某些前兆异常过程进行了分析讨论，并发现了有３个较为明显的特征；１．震前４个半月在滇西北地区快速形成１条北东向地震条带；３．在孕震区范围内出现的前兆种类少，持续时间短，空间较分散；３．永胜地震前滇西北地区的地震活动表现出显著的平静－密集－发震的特征。