水平层状粘弹性介质中震源应力-应变场的三维边值问题及相应的地电阻率前兆变化的数值模拟

本文应用关于粘弹介质的弹性力学三维有限元方法,研究了定常速率加载边界条件下以断层闭锁模拟震源的“孕震”过程,並将所求得的层状介质应力—应变场与视电阻率的“前兆”变化相关联,以此给出该“孕震”过程中地表视电阻率“前兆”变化的时空分布,从而揭示水平层状介质视电阻率的变化与震源区应变场之间的关系。计算结果表明,粘弹性介质的存在,对孕震过程起着相当重要的作用。介质中应力集中程度与材料粘弹性有着密切的关系。另一方面,对于视电阻率前兆而言,其时空分布不仅与大范围的应力—应变场有关,而且还与台站探测范围内介质的力学、电性结构条件相关联。     

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。     

断层闭锁区附近应变场演化的初步探讨

本文用物理模拟与数学模拟相结合的方法探讨了闭锁区附近的应变场及其演化。研究了不同形状震源体周围震前应变场、位移场的总特点。分析了震前、临震、震时与震后的应变变化。注意了震中附近与外围区的区别。所得结果初步阐明各点的应变过程是与构造条件、破裂过程及该点在应力场中所处位置有关     

孕震介质水动力学性质对前兆场影响的研究

提出了纵向非均匀、饱含液体多孔介质孕震动力学方程组的数值解法。为了考虑非弹性效应，对该方程组采用增量形式求解。提供了当存在垂直力源和纵向非均匀时，定量分析研究垂直剖面上的地震孕育过程及其前兆变化机制的方法和软件。选用了一个饱含液体的双层地壳模型，运用所研制的软件计算分析了介质孔隙度、渗透率等地壳水动力学性质对前兆场的影响。研究发现，孕震介质孔隙度的大小对前兆场的分布可以产生显著影响。孔隙度较大时，非弹性体积膨胀（前兆）的出现和变化一开始仅局限于断层附近区域，同时非弹性膨胀（前兆）持续的时间（前兆持时）占总孕震时间的比率较大；孔隙度较小时，非弹性体积膨胀除在紧靠断层的区域内孕震早期会出现非弹性膨胀（前兆）外，在离断层较远的区域内早期也会出现前兆异常。介质渗透率对前兆场的影响主要表现在：当其它条件完全相同，仅介质渗透率不同时，较低的渗透率会推迟前兆异常的发生，同时使前兆异常首先在断层附近出现，然后向外扩展，并且使孕震过程变长；而当渗透率较高时，前兆异常一开始便会展布在断层周围及其远离断层的较大范围内。     

孕震过程中孔隙压及地下水位变化的数值模拟

地震孕育过程中孕震区内各点的应力应变都将发生变化，介质的物性参数也将改变，因此孔隙压和地下水位随之改变。本文在研究孕震过程中包括扩容和断层蠕变效应在内的应力应变场的基础上，根据应力场与孔隙压场的耦合方程，把孔隙压场随应力场的应力变化定量地计算出来。计算结果表明，孕震过程中孔隙压的变化与应力场变的化的强弱及南的渗透性能等因素相关。孕震过程后期，震源区表现为扩容区并且孔隙压强以负压为主，此结果显示着震     

孕震介质中地震波振幅特性的某些理论与实际研究

本文提出了孕震介质的理论模型,建立了两相介质中的力学关系和运动方程,论证了孕震介质中两类P波的性质,推导了多相层状介质中地震波传播的反射和折射系数,讨论了参数选取办法並计算了孕震介质中的位移场。具体分析了1975年2月4日海城地震前振幅比变化的吋、空特性,尤其是临震异常特性。並从物理实质上对振幅比异常作了初步解释。     

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．      

地震孕育体源流变模型(三)--前兆场

在三维流变介质体源孕震模型的粘弹性位移场与应变场理论基础上,建立了流变介质体源孕震模型的前兆场理论解,导出了流变介质中任意一点（x,y,z）的地倾斜、地下水位、电阻率的粘弹性解析解,并对地电阻率的应用作了初步分析,为地震孕育过程中前兆分析提供了一定的理论基础.      

层状介质中膨胀球模拟力源的应力——应变场与视电阻率的关系

本文研究了三层介质中膨胀球模拟震源的应力、应变场以及由这个应力、应变场产生的电阻率变化量和地表视电阻率变化的关系。结果表明,对于一定强度的“震源”,在地电装置探测范围内的应力场随具有不同弹性参数的层位有显著的变化;而应变场却看不出有明显的突变;由地表视电阻率变化量的计算结果揭示了地电异常受台站介质电性结构与力学结构的综合影响。因此作为预报地震的地电阻率法一方面要寻找具有高电阻率——应变灵敏度岩层的台址,另一方面台址的视电阻率变化对各层真电阻率变化要具有好的响应。     

地电台址大范围介质条件的数值模拟研究

本文取两类震源模型,即“闭锁”模型和“膨胀”模型进行数值模拟,计算了大范围层状介质在多种不同组合情况下,其应力、应变场的分布,并进而计算了由附加应力、应变产生的视电阻率变化量。结果表明,不同介质组合对地电阻率前兆异常观测的影响不同,有利于发现前兆异常的大范围介质条件是:(1)坚硬层孕震;(2)孕育地震的高强度坚硬层要薄;(3)地表疏松覆盖层不能太厚。此外,计算结果还表明,地电台站探测范围内的介质力学,电性条件对前兆异常观测也有重大影响。     

横观各向同性层状半空间中的弹性位错

本文在柱向量函数系下,利用传播矩阵法求解了层状横观各向同性半空间由内部点源位锚引起的变形;对六个基本点源位错,以等价体力法推出了横观各向同性情形下的点源函数,并且给出了内部任意剪切位错源引起的地表位移的积分表达式。为研究地球的层状结构,特别是其上部的横观各向同性对地表的地震位移、应变以及倾斜场的影响提供了计算公式。     

基于观测应力场的大华北地区动力学机制探讨

采用伪三维有限元方法, 利用观测应力场应力取向和应力状态作为主要约束, 对华北地区的构造应力场进行了数值模拟. 结果显示, 华北地区应力场主要受到来自太平洋板块和青藏高原挤压作用的控制. 太平洋板块的北西西向的挤压作用对这一地区, 尤其是华北平原地区构造应力场的影响更大. 同时, 上涌地幔沿盆地边缘法线方向的引张, 对这一地区的应力场的形成也起到一定的作用.      

我国几个大地震地区地壳与上地幔顶部结构关系的初步分析

本文根据我国境内及邻近地区地壳结构的分布特征,特别是近年来我国发生的几个大地震所处的深部地壳构造背景,讨论了地震孕育与发生的可能构造模式。结果表明,近代地震活动地带均为地壳厚度急剧变化的地带和地壳构造的转折交汇部位。在深部构造上又为上地幔顶部局部的隆起地区及邻近隆起地带的边缘或斜坡上。此外,地震发生的深部部位与重力场、磁力场的高梯度变化以及地壳中的低电阻层、低速层和高速层的分布密切相关。这种与地震有关的深部构造背景与地球物理场特征,是今后地震预报和地震成因研究必须十分重视的。     

多层弹性半空间中的地震波（二）

一、引言 地震面波的频散性质、地震波辐射的方向性等特性已经广泛地用于地壳和上地幔结构以及震源机制的研究中,并且取得了许多有用的成果.研究地震波如何从震源辐射出来、如何在实际介质中传播和衰减的这一问题,对于利用地震波确定地壳和上地幔结构以及震源的参数,是很有必要的.关于这一问题的研究,已经作过许多工作。已往的工作中,为了分析方便,往往采用简单的地壳-上地幔模型或简单的震源模型,或两者都相     

利用合成地震图研究东北地区壳幔介质结构

本文采用计算合成地震图与分布在东北地区的11个地震台记录的深源远震波形对比分析的方法,研究该区壳幔结构.结果表明,东北地区地下100km 以上壳幔介质为分层结构,并存在有低速层.莫霍界面较清晰.地壳厚度在31.8——35.8km 之间.      

江苏六合方山新生代碱性玄武岩中幔源橄榄岩的显微构造研究

本文对江苏六合方山玄武岩火山锥中的幔源捕虏体进行了显微构造、结构、组构以及橄榄石的扭折构造和滑移系作了测定和初步研究,并估算了本区上地幔古温压状态和应变速率等物理参数,对上地幔的运动特性进行了探讨     

以运动地块为单元的区域地震活动研究——鄂尔多斯地块和它的地震活动

鄂尔多斯地块有其特殊之处。据统计,有记载以来8级以上大震在此地块边缘地区共发生了5次,足见其活动的强烈。另外还有55次6级以上地震也分布在边界处。从实际意义讲,地块周边的一些地堑区是西北、华北人口稠密,工农业集中的地点,故研究这些地区的地震活动,就更为必要。本文在文的基础上对鄂尔多斯块体和其周围的地震活动性作进一步的讨论。     

坚固体孕震模式前兆场演化的数值模拟

本文针对华北地区的构造、应力场特征及介质特性,建立了华北地区具有代表性的坚固体孕震模型,对具有前兆观测意义的地表垂直位移场和近地表平均正应力场进行了模拟计算,并通过与均匀分层模型结果的,是出了地表垂直位移和近地表平均正应力的分布及其动态时空发展过程。结果表明,坚固体和下地壳隐伏断层的存在均可形成地表位移场和近地表应力场的异常。该异常随外荷载的增大呈加速增强趋势,因而具有很重要的前兆意义。