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.     

区域地震状态的损伤张量分析

本文采用损伤力学的理论研究区域地震的状态问题。对地壳块体由地震破裂引起的宏观损伤状态，通过引入损伤度ω、损伤率ω、应变率ε来刻画。所研究地块内地震过程引起的平均应变速率等于发生在单位时间、单位体积内的所有地震的地震矩张量之和。为描述地壳块体微损伤的各向异性，引入裂纹密度表示的损伤张量形式。由震源坐标系表示的震源断层面换算到观测坐标系得到其外法向矢量，可求得研究地块以地震裂纹密度张量计算的宏观损伤度的变化。这为认识地下损伤状态或应力状态提供了新的分析方法。     

鲜水河断裂带地震活动特征及强震发生随时间增长概率

作者等仔细分析了鲜水河断裂带从１７２５年到现在的地震资料，并利用乌莫洛夫Ｔ─Ｓ、Ｍ为参数的作图法及强震发生随时间增长概率，绘制了地震活动图件及地震发生概率曲线以及Ｍ─Ｔ图和鲜水河断裂应变释放曲线。根据这些资料可以清楚地看出鲜水河断裂带自１７２５年到现在可分为两个大的活动周期，其中６．０级以上地震有由康定依次向甘孜迁移的特点。在每一个大的地震活动周期中，地震基本上两次重复由康定向甘孜迁移的过程，而且较强地震多发生在第二次迁移过程中，１９８２年甘孜地震标志着断裂带在第二幕地震活动高潮中，中强震已经完成了最后一次由断裂带东南端向西北端迁移的过程。同时考虑到断裂带应变释放曲线的特征，估计鲜水河断裂带目前已进入新的平静阶段。前两个大的活动周期之间，平静了近一个世纪。按历史上地震定向迁移规律，估计在新的活动期地震仍将从康定方向开始，逐步向甘孜发展。     

1988年新疆地震动态

根据我国台网测定,今年1月至12月全球共发生M_S≥7.0级地震15次,最大地震为3月7日阿拉斯加湾M_S7.9级地震(美国地质调查局USGS的《PDE》周报为M_S7.6)。有分析认为阿拉斯加—阿留申岛弧系地震带从1986年起开始活动,现今已进入了全面活动阶段。平静了几年的欧亚地震带,今年也进入了新的活动期,先后发生5次7级以上地震。 在全球地震活动相对活跃形势下,中国地震活动也进入了活跃期,发生了三次7级以上     

日本兵库县南部地震和关东地区强震前正负地震的演变特征及其对地震预测的意义

通过对日本兵库县南部７．２级地震和关东地区强震前的正、负地震演变过程的研究发现：大部分强震震源及附近地区内,震前某一时段、某一震级以上地震主要为正地震,形成正地震集中时段,主震一般位于正地震分布区内或边缘;在主震前数个月内一般发生负地震（不排除正地震）,同时响应比值在震前存在降低的过程,这可能是孕震过程进入短期阶段的一种表现．这些特征对未来地震的发生区域和发生时间预测可提供一些参考,并对日本关东地区１９９６年９月１１日６．６级地震的发生区域和发生时间的特征进行了初步研究．     

地震力学（上）

1 引言地震是由构造应力引起的在地壳和地幔中的一种突然的破裂过程。为了解地震的物理学,确定在地震发生前、发生时及发生后各个阶段应力状态是非常重要的。在最近的几十年里,在地震学方面取得了重大进展,地震断层带附近应力状态的细节也变得越来越清楚。然而,应力状态一般来说是由在复杂结构传播的地震波间接地推算而来。由此确定的应力参数依赖于     

北部湾6级地震前区域地震活动过程及预测启迪

对北部湾6级地震前后雷琼地区的地震活动阶段及过程进行了研究，介绍了由此所得到的区域地震预测思路的启迪，为非理想条件下依据地震孕育发展过程探索分析预报程序提供借鉴。     

中国大陆近期地震活动性与中长期地震概率预测

通过地震震级概率预测方法得到的中国大陆各地震带１９９０￣２００５年地震危险性预测结果与近几年实际地震活动情况的对比研究。对这一方法及其实际预测效果有了更深入的理解。在此基础上，对中国大陆各地震带１９９６年７月至２００５年发生不同震级的地震概率进行了预测。结果表明，未来中国大陆继续处于１９８８年底以来的新一轮地震活跃阶段，中国东部地震发生概率继续增加，华北地块的北部边缘地震带和右江地震带有可能发生６     

日本兵库县南部地震和关东地区强震前正负地震的演变特征及其对地震预测的意义

通过对日本兵库县南部7.2级地震和关东地区强震前的正、负地震演变过程的研究发现:大部分强震震源及附近地区内,震前某一时段、某一震级以上地震主要为正地震,形成正地震集中时段,主震一般位于正地震分布区内或边缘;在主震前数个月内一般发生负地震(不排除正地震）,同时响应比值在震前存在降低的过程,这可能是孕震过程进入短期阶段的一种表现．这些特征对未来地震的发生区域和发生时间预测可提供一些参考,并对日本关东地区1996年9月11日6.6级地震的发生区域和发生时间的特征进行了初步研究．      

根据历史地震和应变能积累释放过程分析山东地区近期地震活动趋势

根据历史地震和应变能积累释放过程对山东地区地震活动特征进行分析,认为该区目前处于地震活跃时段后期的能量剩余释放阶段,在此期间将以中等或中强地震活动为主。由现代地震活动特点分析认为,该区目前处于最近的一个应变能积累—释放过程中的释放阶段,这一阶段还可能持续4年左右,在此释放阶段中有可能发生多次4～5级乃至6级地震,但发生6级以上地震的可能性不大。     

Cellular automation model of faults and algorithmic complexity

Ｃｅｌｌｕｌａｒ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｆａｕｌｔｓ　ａｎｄ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ（陆远忠）（吕悦军）Ｃｅｌｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｆａｕｌｔｓａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃｃｏｍｐｌｅｘｉ...     

岩石分形断裂的统计理论

本文研究了岩石分形断裂的统计理论.认为岩石断裂是岩石内部微裂缝成核、形成和传播的非平衡过程,导出了描述这个过程的微分方程.运用位错塞积成核机理,得到了岩石发生分形断裂的微裂缝大小的统计分布函数和平均长大速率.从理论上得出了岩石非弹性体积应变与微裂缝数目成正比,从而解释了实验室研究的结果.另外发现岩石的分维是决定岩石脆性的一个重要因素,分维值愈小,岩石愈脆.但岩石的分维值与岩石强度无明显关系.最后,从微裂缝大小的统计分布函数出发,导出了b值与岩石分维值的关系.     

饱和混凝土单轴拉伸动态统计损伤本构模型

饱和混凝土中孔隙自由水的存在对材料的力学性能有显著的影响,动态工况中主要表现为自由水的粘性效应,且该效应随细观损伤引起的微裂纹密度的改变而变化。本文结合太沙基“有效应力原理”,建立了饱和混凝土考虑动态应变率效应的单轴拉伸统计损伤模型,将材料宏观力学性能同细观损伤机理有机地结合起来,综合考虑了动态条件下惯性效应和自由水粘性效应的影响,认为材料自身的惯性效应引起材料破坏形态以及细观损伤演化过程的改变;水的粘性效应则调整了混凝土基体的受力状态。通过算例和试验结果比较,表明该模型可预测等应变率加载情况下饱和混凝土材料均匀损伤阶段的动态拉伸本构行为,形象地描述了饱和混凝土材料动态损伤演化机制。     

A field test of tubino's (1991) model of alternate bar formation

This study investigates the fluvial dynamics of straight natural stream channels. In particular, this experimental field study quantitatively assesses a physically based non-linear mathematical theory of alternate bar formation under unsteady natural flow conditions within a straight alluvial stream. The study site is an artificially straightened section of the Embarras River located approximately 16 km south of Champaign, Illinois. Data were collected on channel form, gradient, alternate bar dimensions, bed sediment size and flow stage over a 2 year study period. Both linear and non-linear steady flow hydrodynamic theories suggest that alternate bars are critical to the process of meander development. But these theories do not predict bar development for unsteady flow conditions, which typically occur in natural alluvial channels. Tubino (1991) suggests that bar evolution for a flood hydrograph can be divided into three parts: (1) a period of limited bar growth during the rising stage of the flood; (2) a stage of modest bar decay near the peak of the flood; and (3) a stage of non-linear bar growth during the prolonged falling stage of the flood. Bars developed during the falling limb of a hydrograph, and exhibited sequential development rather than the uniform growth along the reach predicted by Tubino's model. As flow stage decreased, short, low, fine-grained bars were superimposed on long, high and coarser-grained bars that developed under preceding high flow stages. These results suggest that the process of bar formation in artificially straightened natural streams with heterogeneous bed material may occur under different flow conditions and in a different manner than predicted by theoretical models. Further work should focus on attempting to isolate the physical mechanisms responsible for alternate bar formation in straight natural streams with heterogeneous bed material and flashy hydrologic flow regimes.     

龙门山断裂带及附近区域地貌形成与地应力演化机制研究

以龙门山附近区域水平运动特性以及深部岩体力学特性为基本条件,采用FLAC模拟软件计算分析了龙门山断裂带及附近区域的地貌形成过程和地应力演化机制。研究结果认为:区域板块运动是龙门山地貌形成的重要原因,龙门山3条断层在62万年内的相对滑移速率分别为1.53,0.245和0.458 mm/a,与实际监测结果基本吻合;龙门山断裂带左侧呈抬升趋势,右侧四川盆地的垂向运动保持稳定;随着区域板块的运动,3条断裂带附近主应力的变化均经历了3个阶段,即应力低态稳定阶段,应力增高阶段和应力高态稳定阶段,最终形成应力积聚—应力释放的平衡局面;断裂带附近的最大、最小主应力比值介于2.94—3.71之间,平均为3.3,与实际监测结果基本吻合。由此可以推断,龙门山及附近区域将长期处于高偏应力环境,即长期处于“应力累积—进入临界状态—发震—新的应力累积”的地震周期。      

青海玛多MS7.4地震前LURR与OLR短临异常关联性研究

加卸载响应比(LURR)是根据岩石应力-应变关系的动态演化规律提出的地震预测方法。以Benioff应变为响应量,分析青海玛多M_S7.4地震前震中及其周边400 km内的LURR异常的演化特征发现,在震前一个月LURR值达到最高值,半个月之后出现高值回落的现象,说明此时孕震区岩石介质已进入屈服阶段的末端。在此基础上,利用NOAA卫星地面长波辐射(OLR)数据,分析高值回落后(5月14—25日)地面长波辐射值的短临异常演化规律。结果显示:震前在空间上仅仅在震中北部出现OLR显著且连续的短临异常变化并呈现向震中扩展的趋势,在时间上整个演化过程经历了初始增温-异常扩展-达到峰值-异常减弱-地震发生-异常消失等6个阶段。LURR和OLR震前短临异常特征说明,回落前的LURR高值反映了岩石介质屈服阶段的结束,OLR在一定程度上可以表征处于临界状态的活动断层的构造应力累积状态,综合研究两种物理参量震前异常演化特征,有助于更准确评估地震活动趋势。     

2015年尼泊尔8.1级地震前后拉萨地电场观测数据变化分析

2015年4月25日尼泊尔8．1级强烈地震前后,拉萨地磁台(以下简称“拉萨台”)地电场观测数据出现了长时间、大幅度异常变化。在对拉萨台地电场观测条件、观测系统以及观测结果进行初步讨论的基础上,利用“能量合成累加”和“MSA功率谱分析”等数据处理方法,从“时间域”和“频率域”两个方面,对该异常变化的主要特征和演化过程进行了分析。结果显示,尼泊尔8.1级地震前后,拉萨台的地电场观测数据异常变化,经历了“趋势变化一扰动变化一发震期一恢复期”等发展阶段,以及“低频变化一高频变化一平稳变化高频变化”等演化过程。综合分析认为,拉萨台地电场观测异常变化特征和演化过程,与相关现象和机理研究结果基本吻合,能够完整反映强烈地震孕育、发生和发展全过程,是具有一定客观性、典型性和代表性的珍贵资料。     

2015年尼泊尔8.1级地震前后拉萨地电场观测数据变化分析*

2015年4月25日尼泊尔8.1级强烈地震前后,拉萨地磁台(以下简称“拉萨台”)地电场观测数据出现了长时间、大幅度异常变化。在对拉萨台地电场观测条件、观测系统以及观测结果进行初步讨论的基础上,利用“能量合成累加”和“MSA功率谱分析”等数据处理方法,从“时间域”和“频率域”两个方面,对该异常变化的主要特征和演化过程进行了分析。结果显示,尼泊尔8.1级地震前后,拉萨台的地电场观测数据异常变化,经历了“趋势变化-扰动变化-发震期-恢复期”等发展阶段,以及“低频变化-高频变化-平稳变化-高频变化”等演化过程。综合分析认为,拉萨台地电场观测异常变化特征和演化过程,与相关现象和机理研究结果基本吻合,能够完整反映强烈地震孕育、发生和发展全过程,是具有一定客观性、典型性和代表性的珍贵资料。     

On the physical model of earthquake precursor fields and the mechanism of precursors′ time-space distribution (II) — How do the stress and strain fields evolve while a strong earthquake is in preparation and how does the evolution affect the seismicity and earthquake precursors?

In this paper, the stress concentration process and the time-space distribution of stress when earthquakes are in preparation in one or more earthquake-generating bodies in a tectonic block have been analyzed and their relation with seismicity and earthquake precursors have been studied. The results show that: 1 When the regional stress field has intensified to a certain level, fracture begins in some block or blocks. The regional stress field will vary with time and the occurrence of strong earthquakes in groups is the result of the evolution of this dynamic stress field. In this process, the existence and development of more than one high stress concentration zone may give rise to a variety of pre-seismic anomaly-to-earthquake relations. 2 The process of stress variation in an earthquake-generating block generally appears as a nonlinear one. After the long-term elastic deformation, there may be more than one time of inelastic deformation and fault-softening from the beginning of the stage of inelastic deformation to just before the main fracture. Corresponding to such a nonlinearity, the stress and strain fields in the earthquake-generating block will display a complex pattern of time-space evolution; and thus the earthquake precursor fields controlled by stress and strain must display complexities in many aspects.     

Character of geoelectric intermediate term precursory anomaly and judgment for intermediate term tendency of strong earthquake

IntroductionEarthquakemonitoringandpredictionisstillatthestageofexplorationandempiricalprediction.Thebasisistheanomalyvariationconsistingofseismometryindexandtheobservedresultsusingtheprecursoryapproaches.Althoughthesevariationshowsvarietyandcomplexityanditsrelationwithearthquakesisnotcertain,throughcarefullystudyingonMs>7earthquakeswecanfindthattheanomalyvariationbeforeearthquakestillshowssteadyreappearanceandhasregularity.Theyareallrelativetotheseismogenicprocess.Inthispaperwefocusonstronge…