地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究（三）──强震孕育时地震活动与地壳形变场异常及机制

从华北３７次Ｍ≥６．０地震前的地震活动图象异常，以及１９５４～１９９２年首都圈地壳形变图象研究中，提炼出强震前的异常特征；对强震前的地震活动图象异常与地壳形变异常进行对比分析．结果发现：①强震前出现地震活动的增强与地壳形变速率的增大；②震前数年环绕强震震中出现孕震空区与形变空区；③在图象动力学参数方面都表现出信息维的减小，表明地壳形变局部化随着时间而增加，是反映强震孕育阶段的重要现象和参量．最后，应用非均匀介质中非均匀坚固体孕震模式，对强震前地震活动图象与地壳形变图象异常物理机制给予了统一解释．     

唐山地震前后地壳形变场的时空分布、演化特征与机理研究.

根据精密水准重复测量和跨断层形变观测资料，应用地壳形变图象动力学方法，研究了唐山地震震源区及其周围地区震前22年至震后9年间地壳形变场的时空演化过程．地壳不稳定区先出现在外围，由外向内扩展包围震源区，震源区出现不稳定但不失稳；经过短暂稳定，又出现由外向内的第2次不稳定过程，导致震源失稳．失稳前出现的形变空区与地震空区及断层闭锁区其空间分布重叠，出现时间略有先后；震源区断层出现临界预滑动后地震发生．地壳形变场演化过程与应力场数值模拟等研究结果能相互印证，支持以坚固体为核的孕震系统演化模式．      

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．      

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.      

丽江7.0级和唐山7.8级地震前形变场动态演化与异常特征

对１９９６年丽江７．０级和１９７６年唐山７．８级地震前的形变动态演化过程做了对比分析，结果表明：（１）两次强震前形变场均存在大范围垂直差异运动增强以及与构造相关的形变高梯度带（区）；（２）震前数年（或更长）垂直形变场的趋势改变，并出现形变局部化。结合强震前区域地震活动，研究了这两次地震前垂直形变动态演化与孕震形变的异常特征，认为与构造相关的强烈差异运动是孕震应变能积累的主要方式。     

强震前地震活动图象与震源机制类型的相关性分析

在对1966年以来63次强震前中等地震活动图象全时空扫描的基础上，讨论了大陆不同构造区域、不同震源机制强震前中等地震活动图象异常演化特征及其主要活动图象与震源机制节面的相关性. 研究表明:强震前中等地震活动图象显现出应力集中和减弱两个阶段性特征，第一阶段（中期阶段）的活动图象以条带、空区和集中活跃为主；第二阶段（中短期）以持续平静为主. 走滑和正断层机制震前显示出较好的特征图象；逆冲断层震前的活动图象与其它两种机制的图象不同，没有明显的特征图象，两个阶段都有平静现象出现. 强震前中等地震条带走向与震源机制的两个节面走向一致性较好，但空区的一致性较差.      

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．      

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．     

中国巨大地震前地震活动环形分布图象与规律

针对巨大地震前经常出现的环形现象展开了系统研究，分析了我国及边界地区16次巨大地震前与部分强震前的环形分布特征，对其普适性、规则性及预测意义进行了讨论．结果表明: 巨大地震前数十年至上百年，在其周围经常出现中等以上地震形成的环形分布现象，这个图象具有很强的普适性，不仅无一例外地出现在巨大地震前，而且出现在7级多地震以前．活动环一般出现在巨大地震周围数百公里至上千公里范围（依震级而定）；环内地震活动具有特征不同的三个基本阶段: Ⅰ阶段活动水平较低，分布较散，主震震源区表现为空区；Ⅱ阶段活动性增强，频度、强度、集中度、应变释放率、分布面积率等均增加，空区缩小或消失；Ⅲ阶段活动整体较前期有所减弱，空区再度出现；活动环包围的主震源区在震前数十年可能出现1～3期活动（称为早期、中期与晚期震源活动）；活动环包围的空区长度经历大——小——大的变化过程等．根据活动环出现的区域、长度及环内地震活动状态的分析，可以估计巨大地震的发生地区、震级及地震孕育所处的阶段．这对巨大地震的长期预测是有价值的．本文还对震前活动环的形成机制进行了初步讨论．      

进入短期阶段的空区识别及判据指标研究

以中期空区(孕震空区)图象为背景，在应变释放加速后转平的基础上，逐步缩小时空强三维轴向扫描窗长和步长，从多维空间探索强震进入短期阶段空区的特征及判据指标，提出了通过时空强三维轴向稳定性检验确定空区的新方法．通过对华北和西南地区26个震例的研究分析，发现在孕震空区形成后期、强震前9～16个月，震源区附近出现一种有别于孕震空区的短期空区．这类空区一般持续4～7个月，震前3～8个月结束，结束的标志往往是空区内部或边缘出现显著地震，空区内出现小震活动．      

固体潮综合弹性特征参数及其前兆异常演化

旨在从物理本质上简明地对各种潮汐观测进行地壳物性信息综合分析,以与地震孕育有关的,既能反映地壳的微变形,又能表征地壳介质弹性特性的参数————勒夫数作为潮汐观测中的物理力学特征参量．用各种潮汐观测资料（线应变、面应变、体应变、倾斜、重力及水位固体潮等）对地表的观测勒夫数进行综合反演计算,以其变化的物理特性和形变特性开展区域孕震力学过程及地震前兆异常综合研究．文中讨论确定了在实际观测中以潮汐理论为基础,进行综合反演与计算地表二阶观测勒夫数的可行途径和方法．以川滇交界地区的各潮汐观测进行了勒夫数h2的实际综合反演计算,对丽江7.0级地震进行了初步的异常分析．结果表明,从丽江地震前的1994年开始,川滇地区较大范围出现勒夫数异常．以异常的演化图象看,其异常在这一地区由南向东南、北、西北迁移（震源区一直处于异常的空区）,而最终于1995年12月在该区西北及丽江、永胜一带出现显著持续的异常区,其异常图象清楚地勾划出了未来发震危险区,显示效果较佳．      

大同地震及其异常地倾斜场

讨论了大同地震前倾斜潮振幅因子(值)的熵的异常图象相似及意义，倾斜速率熵维的分布，长周期倾斜的传播与地震迁移的相似及联系；并论证了形变波现象及含义；确定了相似性异常图象的分布与震源的关系；探讨了结合倾斜形变场与地震活动预测未来震源区的可能性．      

用地壳形变图象动力学研究震源演化复杂过程

依据１９５４－１９９２年间多期精密水准网复测资料，应用固体地球物理学原理和地壳形变图象动力学方法，研究了１９７６年唐山地震震源及其周缘区地壳形变图象和图象动力学参量的时空演化过程。发现：１．震源区呈“坚固体”特性，“形变空区”与地震空区吻合；２．形变场演化过程中为：“准均匀分布”－“非均匀分布”－发震－“准均匀分布”。震源区降维幅度为源外区的两倍；３．震源区演化的非线性变形不稳定过程十分复杂，存在     

华北块体内地震与形变场和重力场变化

分析总结了唐山、大同和张北三次强震前形变场和重力场变化特征,即震前形变场和重力场均表现为正异常。结合人工地震深部探测结果研究表明,华北块体内强震具有一致的孕震机理,可能都与地幔热物质上涌有关;2004年1月滦县ML5.0地震震前形变场出现上升,但重力场出现了下降的变化特征,说明震前孕震区未出现地幔热物质的上涌。这可能是华北块体内强震与中等地震在孕震机理上的主要区别,对板内地震的预测有重要参考意义。     

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

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．     

新疆及毗邻地区深部孕震环境和地震成因研究

根据新疆及毗邻地区地壳上地幔的三维速度图象和地震震中在不同深度的投影分布，揭示了研究区域地壳上地幔速度结构特征与地震活动关系，还揭示了研究区域内天山地震带、兴都库什中深源地震区、西昆仑和喀喇昆仑中源地震带（区）等不同地震带深部的孕震环境，并探讨了地震成因．      

非稳态断层形变及其信息合成

根据对首都圈75项断层形变监测资料的多年分析提出，在地壳形变的失稳阶段的断层形变异常主要有两种表现形式:一是持续1～2年或更长时间的中期形态变化；二是尺度为1～3个月的快速形变事件．上述两类变化当以群体变化形式出现时，可能与华北地区的强震活动有关．本文用信息合成的方法提取单项断层形变的共性特征，并探讨其与地震孕育的关系．      

应力遥感监测滇西北地震前兆场

应用气象卫星轨道摄动反演地壳区域构造应力降动态场 ,对广大地区进行快速扫描获取地震近源区和震源区短临阶段孕震发震前兆场 ,藉以预测地震三要素———震中、震级和发震时间 ,以期达到预报地震如同预报气象 .对近年来滇西北地震的震例正演计算了丽江、武定强震并绘制其地震前、后应力降动态特征图及其强震前兆应力降异常波动发震时间曲线图     

丽江7.0级地震前形变场动态演化与孕震信息提取研究

本文用分段速率整体动态平差法，处理了滇西水准监测网８０年代以来的水准复测资料，并进行了形变速率多面函数拟合和垂直形变场信息分离。研究了１９９６年２月３日发生于滇西水准监测网北部的丽江７０级地震前，形变场动态演化和信息分离得到的垂直形变剪切变形、扩张变形、体积变化及准加速度等信息指标分布变化特征。结果表明：８０年代中前期，在滇西的丽江、永胜及其附近地区出现的大规模形变速率高梯度带和信息指标高值分布所反映的剧烈垂直差异运动，是丽江７０级地震前１０余年孕震应变能开始快速积累的显示；而１９８５～１９９２年形变场趋势转折与垂直差异运动显著减弱，可能意味着孕震能量积累到一定程度后，孕震区处于相对闭锁阶段。在此基础上，结合丽江７０级地震前区域地震活动分析和不同地区强震孕震形变对比，进一步研究了强震前形变场非均匀态特征和孕震信息的识别提取，得出了一些用大地形变进行强震中期预测的有益结果。     

南北地震带形变场动态演化与地震活动参数图象综合对比研究

利用南北地震带及附近地区２０ 多年来的大地垂直形变资料, 结合区域地震活动资料, 初步分析归纳了大地形变时空分布与地震群体活动的关系。在此基础上, 进一步对南北地震带中南段之川滇菱形块体形变场中期动态演化图象与ｂ 值等地震活动参数图象进行了综合对比分析, 研究了形变场动态演化所揭示的区域现今构造运动的时空差异与反映地壳介质结构特性的ｂ 值的时空分布变化、强震前后地震非均匀度值分布变化以及地震空区等的关系。结果表明： 强震前区域形变场动态演化与地震活动参数的时空分布均具有一定的非均匀特征, 二者所反映的大区域应力场变化与介质结构的不均匀导致的强烈差异运动产生的应变能积累是强震孕育的主要原因。得出了一些利用大地形变场动态演化与地震活动参数图象相结合进行强震中期预测的有益结果。