地震分形与地震预报

本文认为,分维及无标度区是地震分形自组织两个重要特征参数。讨论了两个层次关联维特征及关联维 D_2计算的基本限制。初步探索了强震序列生长结构与分形原理间关系。提出地震分维函数与地震时序分布律新的研究方法及课题。分析了分维随时间变化特征及其在地震预报上的应用。     

汾渭地震带时间分维特征研究

本文选取了汾渭地震带从1970年至1989年二十年的地震资料,对所发生地震的时间分维结构进行了研究。文中分别以两个月为一个单位和一年为一个单位计算了时间分维数,绘出了每两个月D_t随时间t的变化曲线和二十年中每年D_t随t的变化曲线。经过计算发现,多数较强地震前D_t值明显降低,在大同一阳高地震中表现较明显,震前1988年的时间分维值为0.1944,1989年9月计算出的分维值为0.1312。     

长岛地区分维结构变化与区域地震活动关系及短临前兆特征

本文研究了长岛附近地区地震分维结构及月频度趋势性变化与渤海、山东及邻区大范围中强地震活动的关系,得出:大区中强以上地震活跃阶段,研究区存在分维结构,小震活动频度出现趋势性增强;中强以上地震活跃期间分维值较低,活跃阶段将要结束时分维值较高,进入地震平静阶段分维结构不存在。还研究了长岛小震月频度变化的短临前兆特征,得出长岛区地震活动对本区Ms4级以上地震、200公里范围内4.5级以上地震及主震为4.0级的震群、600公里范围内5.5级以上地震,长岛月频度一般在震前1至5个月内会出现8或14次以上的异常现象。反映了长岛小震活动对监视渤海及邻区大范围中强以上地震活动具有一定的窗口作用。     

地震活动前兆的三种广义分形维

地震研究及其预报是多学科的交叉,而非线性科学即分形学和混浊理论给人以新启示。本文叙述了地震的广义能量分维,广义时间分维和广义空间分维,探讨了三种广义分维在地震的前兆和余震中的变化规律,进而指出三种广义分维由主震前的低层异常变为震后再度回升现象,作者对第５个地震活跃期的特点提出了一些看法。     

应用非线性理论和方法探讨地震与地震前兆的复杂性

本文应用非线性理论和方法讨论了产生地震现象的动力学机制、地震与地震前兆的复杂性,并就地震本身表现出来的自相似层次结构、分形与分维的非线性整体特征以及产生分形结构的重要物理机制,给出了一组与地震分维有关的公式。     

地震记录的广义分维及其应用

根据分形理论,对不同信噪比地震记录的分维特征进行了分析,指出地震记录中噪声背景与信号部分具有不同的分维尺度,地震道时间序列的分维数值与计算时所用的测量尺度有关,因此,可利用广义分维的概念计算地震记录的分数维.地震记录广义分维大大提高了分形算法在计算机自动识别地震波震相时的抗噪声能力.最后用本文方法对实际地震记录进行了有效的初至波自动拾取.     

断层分形几何学在判定强震危险区中的应用前景初探

本文利用box—Counting法讨论了新疆各主要断裂带的几何分形,得出了各断裂带的分维值。结合区域构造及地震活动性特点,分析讨论了断层分形几何学在判定强震危险区方面的应用前景。结果表明,相应于较大的断层分维数,则对应于较强的地震活动水平;相应于较小的断层分维值,则对应于较弱的地震活动水平。一方面,断裂分维值较高的断裂带,其构造也较复杂。因而,断层分维有可能作为判定活动断裂带地震活动水平的一种特征物理量。     

胜利油田角07井注水地震的分维特征

本文利用分数维概念与方法,研究了1985年12月至1986年1月发生的山东省胜利油田角07井注水地震序列的分维结构特征。结果表明,角07井注水地震序列存在时间分布与强度分布的分维结构,且前期地震的时间分维低于后期地震的时间分维,而前期地震的强度分维则高于后期地震的强度分维。结合角07井地震的诱发机理,讨论了地震时间分维与强度分维结构的物理含义。初步认为,地震时间分维结构或许主要与岩石应力分布的非均匀性有关,而地震强度分维结构则可能主要取决于岩石断裂构造状态。     

地震活动的分形特征及其对地震预测的意义

岩石破裂是一个自相似过程,地震作为地壳岩石破裂的结果,它在时间和空间上的分布具有分形结构。基于系统科学和分形几何学的观点,本文采用标度变换法和嵌入空间法,分别研究了唐山7.8级、海城7.3级和松潘7.2级地震前后地震活动时、空分布的分维数,同时分析了宁夏灵武5.5级震群和澜沧5.0级前震序列的时间分维随时间的变化特征。初步结果表明:大震后余震的分维数明显增大,无标度区范围减小,展示了震后地震活动随机干扰背景增强！前兆性地震序列的时间分维数相对偏低,有序性增加。此外,文中还研究了单轴压缩下岩石破裂声发射序列的分形特征,结果表明,声发射序列亦具有自相似性,在岩石破坏过程中,声发射序列的分线数随时间的变化不是单调的。最后,籍助于“耗散结构理论”的基本概念,简要地探讨了地震时间、空间分维与地震活动熵的关系。提出了地震时、空分维作为表征地震孕育系统演化过程的序参量之一,应用于地震预测的可能途径及需要进一步研究的若干问题。     

宁夏灵武、吴忠地区4次地震序列的时间分维特征

本文采用标度变换法分析了宁夏灵武、吴忠地区1971年以来发生的、有较完整的仪器记录的4次中强地震序列的时间分维D_0,发现前震序列或双震序列的第2次主震前的地震时间分维低于余震序列,序列的P值及b值亦具同步变化。初步认为,研究地震序列的时间分维结构可能有助于对其短期趋势的估计。本文还对有关问题进行了讨论。     

对地震分形特征的几点认识

本文简述了分形和分维在地震学中应用的主要方面,从地震现象的自组织过程和尺度不变性。分析了实验室岩石破裂试验与实际地震观测之间的异同,对地震发生的自组织临界模式(SOC)作了简要的介绍。文中后一部份概述了复杂现象的多分形(Multifractals)和广义分维Dq的基本概念,以及计算Dq的方法,并给出了广义分维应用于地震活动研究的例子,指出Dq(q<0)随q变化的形态特征,在地震前兆信息的提取中可能有重要意义。     

分数维在地磁方法中的应用

本将关联维的Ｇ－Ｐ法尝试在地磁方法中应用。首先消除外空场的影响，使数据的变化代表地磁场的变化；１２个月为一窗口，滑动步长６个月，以１９９３年１２月日烟台ＭＬ４．８级地震为震例，求分维值。结果表明：地磁场垂直分量的时间序列存在分维结构，而且地震前有明显降维现象。     

分形方法在地震序列类型早期判别中的应用

着重讨论了地震序列的空间分布随时间变化的特性，利用分形方法提取大震后余震的空间分维信息，从而达到早期判别地震序列类型的目的。以１９６６年以来定位精度较好、余震记录较全的１２个７级以上大震和大同６级强震序列为资料，计算了震后１个月内余震随时间变化的空间分维数。结果发现，不同类型的地震序列分维数不同。一般震后５－６天，主震型序列的分维数在１．１－１．２之间，多震型序列的分维数在１．３以上。利用前７天的     

海城,唐山地震序列时间分布的分维特征

本文以标度变换法分析了海城、唐山地震序列时间分布的分维特征,初步的研究结果表明:地震序列的时间分布存在分维结构,分维结构无标度区一般跨越两个数量级,分维数值大小有所不同。对余震序列而言,随震级下限的升高,同一时段内分维略有降低;当震级下限固定不变时,强余震活动期间分维较低,而强余震活动结束之后分维明显升高;唐山余震序列的时间分维具有分区差异性,并且较大的强余震均发生于时间分维变化幅度相对较大的区域内。本文的工作结果表明,海城地震的前震序列同样具有明显较低的时间分维。 最后,本文尝试利用余震序列时间分布分维结构的无标度区范围,粗略估计了强余震的截止时间。     

初探地震活动的时间分维特征

本文运用分维的概念和方法,对我国部分强震前地震活动时间分维,前震震群活动时间分维,7级以上大地震的余震活动时间分维和小震群活动时间分维进行了计算。初步结果表明,同一类型的地震活动(如强震前较大时空范围内地震活动、强震的余震、前震震群、小震群等类型)的时间分维十分相近,而不同类型地震活动的时间分维存在着差异,一般说来,强震前的地震活动比较普遍地存在降维现象,表现出临近强震时,震源及附近地区地震活动时间结构的有序性增强。这为地震预报开辟了一个新的途径。     

多分形断层模型与地震序列研究

本文提出形成地震序列的多分形断层模型并利用分形分维理论讨论该模型及其序列。给出本模型的震级—频度关系、余震序列中强余震预报公式和多分维D_q—q关系式,探讨了利用多分维预报地震的有效性。     

中强地震前后地震时间序列的自仿射分形特征

用标准偏差法计算地震时间序列自仿射分形的局域分维值D, 用归一化的相关系数R值表征分维结构的强度。对唐山、海城、松潘、龙陵、常熟、溧阳和中国及周边等7个地区, 选取不同震级下限, 以相同的固定长度窗长(100次地震)滑动进行分维计算, 发现中强地震之前, D值表现为下降、持续低值、或先降后升等多种变化特征。      

沂沭断理解带（山东段）断层系统分维几何学特征

地表的断裂分布具有复杂的几何结构，分形几何学是定量研究断裂复杂性和破碎性的一种数学方法，本文应用分维几何学的方法，在比例尺为1：50万的山东省构造体系图上，对沂沭断裂带（山东段）（以下简称沂沭带）断层系统进行了分段解析、计算，并得到了各段的分维值。沂沭带全带断层的分维值为1.34，南段分维值为1.29，北段分维值为1.41，结果表明，分维可以表征断层的不均匀性、不规则性和复杂性等。与沂沭带地震活动南高北低情况对比认为，断层系统分维低的地区地震活动性可能较高。     

海城地震前后地震活动的广义分维变化

应用广义分维的概念于地震活动时间分形的研究可避免确定无标度区的困难。海城地震前后地震活动的广义分维D_o(ε)的变化表明,时间标度区间为2—16天时,D_o(ε)的变化可以反映大震酝育过程中地震时间分布的不均匀性,并表现出震前降维的前兆变化特征。     

辽宁地区地震时间序列的谱分维特征

针对辽宁地区地震活动时间序列，运用分维的基本概念，通过其谱密度函数的分维描述，研究地震活动在其不同的阶段，其谱的分维变化情况，并探讨分维的变化与地震活动之间的关系。结果表明：每当有效强的地震活动增强时，在分维图上便会出现明显的降、升维现象，并且下降的幅度与主震震级和下限震级有关。