新疆近期两次地震序列的时间信息维特征

本文以新疆两次中强地震的余震序列为例,探讨地震序列不均勻时间分布的分形特征。对其信息维的测算表明,无标度区范围基本稳定,同一时间段内信息维数随震级下限的升高略有降低;而对相同震级下限的样本群而言,不同时段的信息维数具有一定的差异。通常是强余震活动结束之后的信息维数略高于强余震活动期间的信息维数。这一特点对大震后地震趋势的合理估计具有积极意义。     

对地震序列时间分布广义分维的初步探讨

以1990年4月26日共和7.0级地震为例,讨论了地震序列时间分布特征,发现用“标度变换法”求时间容量维时,很难找到严格意义上的无标度区,因而用“广义无标度区”的概念计算出一组“广义分维”。讨论了震级下限对“广义无标度区”及“广义分维”值的影响、实际地震分布与Poisson分布、随机Cantor集合的偏离等问题。对时间序列的“广义分维值”进行扫描发现,在强余震前个别标度区有降维现象。     

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。     

地震活动信息维的研究

对中国大陆唐山、海城、龙陵、乌恰、澜沧等11个地震区14次地震活动序列的信息维进行了研究,用线性回归方法对统计自相似结构成立的无标度范围进行了检验,计算了各自的信息维,得到了大震前后地震时间分布及空间分布信息维的动态曲线.结果表明:(1)如果起算震级为 Ms=2.0,无标度区时间轴上约为1-16天,空间域上约为8-100km,起算震级上升,无标度区的上下限也相应上移:(2)大震发生前都不同程度地出现信息维下降的现象.      

海城、唐山大地震前后地震空间分布信息维数D_1的特征

依信息维的定义:本文给出计算地震空间分布信息维数的具体方法。由此计算了海城、唐山地区1970—1987年地震空间分布的信息维,发现海城7.3级、唐山7.8级地震前2—3年,信息维D_1均有一个明显的异常下降过程,临近大震之前达最低值,震后逐步回升,但回升速度却有快有慢。对地震空间分布信息维结构、无标度区及其上下限等进行了分析,对其物理含义进行了初步的讨论。结果表明,无标度区一般仅跨越1个数量级,无标度区上限标度值在不同时段基本保持不变,相对较为稳定;无标度区下限标度值在大震前数年开始变小,大震后回升,在某一标度范围内波动,稳定性较大震前正常时段为差。本文还指出,无标度区下限标度值除指示出样本数据噪声背景的大小外,似乎还随孕震过程的发展而发生一定的、规律性的变化。     

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。      

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。     

强余震前的b值异常变化

本文以震群型的邢台大震序列、主震—余震型的唐山大震序列、前震—主震—余震型的海城大震序列为例,取余震区中的余震来研究强余震前的b值异常变化。结果发现,强余震前的b值确实发生异常变化,其变化形态与大震前b值在较大区域内的变化相似,即震前有个明显的峰值期。而且,这种变化形态与地震序列类型无明显的关系。强余震与大震前b值变化的相似性,可能表明发生在余震区中的强余震也经历着与大震孕育发展的类似过程。但孕震时间比大震短。利用余震区内的强余震震前的b值异常变化,可对大震后不太长的时间内的强余震进行临震预测。     

唐山几次强余震前地震活动标度的异常特征分析

本文计算了1980年1月——1987年4月唐山老震区余震序列的地震活动标度值。通过数据处理,分折讨论了在此期间所发生的4次强余震前,地震活动标度的异常特征。     

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。     

大华北地区十次中强地震前后区域地震时间分布结构信息维D1特征

本文用分形理论的信息维方法研究了大华北地区1976年以来十次中强地震区域地震时间分布信息维在主震前后随时间的变化。结果表明信息维的变化反映了地震时间分布结构自组织特征,在震前一、二年内无标度区及其上、下限值出现明显的下降异常变化,无标度区跨度由1个数量级变宽为3个数量级,震后恢复到一个数量级。震前无标度区跨度越宽,表明地震时间分布自相似结构自组织程度越高,大华北地区十次中强震无论其所在地区、震源深度、地震序列类型、发震构造不同、震前信息维都显示了明显的下降过程,并且临震前降到最低值,震后回升。信息维下降异常时间与主震震级无关,但信息维下降的最低值与主震震级有关。     

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。     

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。     

华北地区大地震的长余震序列

作为活化的古老克拉通,华北地区的地震活动非常频繁。上世纪60年代以来,华北地区曾经发生了1966年邢台M7.2,1975年海城M7.3和1976年唐山M7.8等地震。2012年5月28日,在唐山地震震源区又发生了M4.8地震,引起了国内外地学界的广泛关注和争议。争议的焦点在于此次地震是1976年唐山地震的余震,还是唐山地区乃至整个华北地区新一轮地震活动开始的预兆。本文利用华北地区过去40多年的地震活动资料,研究了邢台、海城和唐山地区的地震活动。研究结果显示,邢台、海城和唐山地区过去30多年的小震活动明显高于这些地区大震前的地震活动及华北地区的背景地震活动,应是余震。同时由GPS资料计算的邢台、海城和唐山地区的地壳水平应变率也明显高于华北地区的背景值。这些小震活动和地壳水平应变率同时表明邢台、海城和唐山强震区的余震数十年后仍在持续。震后粘性松弛可能是华北地区长时间余震持续的主要原因。     

我国几次大震及震群活动的时间分维特征

本文根据Mandellrot提出的分维理论,对我国三次大震及四次震群活动的时间分维进行了研究,得到如下结论:1.时间分维的总体特征:大震前分维较低,震后分维升高。2.时间分维的动态变化特征:火震前的分维呈现一总趋势的降维过程,且幅度较大;而震群的时间分维变化较平稳。3.对同一地震序列,起始震级愈低,计算出的分维值愈高;起始震级愈高,计算出的分维值愈低。笔者认为,地震序列起止时间的选取对计算时间分维会产生较大影响。     

巴塘6.7级震群非单-指数衰减的复杂时序结构

对1989年4月到9月四川巴塘县发生的6.7级震群时间序列进行了研究.巴塘震群时间序列的基本特征是:突出的分段释放过程;蠕变曲线呈指数增长;早期序列峰值间存在一定有序性;强余震发生前出现短暂的平静现象和序列熵值出现高值异常点.巴塘震群次级序列的表现形式为孤立型及主余震型,其演变特征呈现从孤立型向主余震型过渡的发展过程;并且次级序列的衰减规律出现快——慢——快的特点.据巴塘震群序列及次级序列的时间分维计算结果,其复杂的时序分布结构存在一定范围的无标度区.但同一地震序列计算的容量维D(?) 和信息维 D1的无标度区跨度不同,且选取不同震级阀值序列得到的自组织特征有差异.文中从震区群发强破裂的随机非均匀扩展出发,初步闸释了强震群时序变化过程是极不稳定的,可能出现非单一指数衰减的多峰复杂形态.同时就强震群不同级次序列的层次结构及有序性问题进行了讨论.      

中国大陆中强地震余震序列的部分统计特征

依据1970年以来记录相对完整的294次50级以上地震序列资料，研究中国大陆中强地震余震序列统计特征，探讨序列类型、最大余震震级、强余震活动持续时间等与主震震级及主震断层性质之间的关系.中国大陆孤立型、主余型及多震型地震余震序列分别约占23%、59%及18%.其中走滑型、具有倾滑分量的走滑型、具有走滑分量的倾滑型及逆冲型分别占48%、24%、17%及11%. 余震序列1年内最大余震震级与主震震级正相关，但主震震级较低时相对离散，孤立型序列离散程度较高，主余型及多震型序列线性相关性较好.绝大多数序列最大余震均发生在震后200天内，少数具有晚期强余震的序列主要属主余型序列,孤立型及多震型序列通常没有晚期强余震发生.68%的序列1年内最大余震发生在震后10天内，77%发生在震后30天之内,95%发生在震后120天之内.序列最大余震发生时间及5、6级强余震活动持续时间与序列类型及主震震级大小有关，多震型序列最大余震发生最快，孤立型次之、主余型最长.若仅就主余型序列而言，当主震震级较高时最大余震与主震间时间间隔相对较短，主震震级较低时最大余震与主震间时间间隔相对较长.     

岩石圈结构对大地震震后形变的影响——以1976年唐山大地震和2001年昆仑山大地震为例

大地震发生之后通常会诱发一系列的余震序列,对比1976年M_S7.8唐山大地震和2001年M_S8.1昆仑山大地震周边区域的地震事件可以看出,唐山大地震余震活动时间要明显长于昆仑山大地震余震活动时间.余震序列往往与震后形变密切相关,而影响震后形变的因素不仅与地震发震断层和震级有关,同时与岩石圈的结构有关.考虑到唐山大地震的发震区华北地块和昆仑山大地震的发震区青藏高原有着较大的岩石圈结构差异,本文采用PSGRN/PSCMP软件计算了岩石圈分层模型的大地震同震和震后形变,分析了地壳弹性模量、弹性厚度以及黏滞性系数对同震和震后形变的影响,进而讨论了影响唐山地震和昆仑山地震余震序列差异的原因.计算结果显示,震后形变会在黏弹性效应的作用下逐渐调整,震后形变的持续时间与地壳弹性模量、地壳弹性厚度和下地壳黏滞性系数有关.上地壳和下地壳弹性模量越大,震后形变达到稳定值的时间越短,弹性模量对震后形变稳定值影响很小.地壳弹性厚度越大,震后形变达到稳定值的时间越短,当断层面底端深度小于地壳弹性厚度时,地壳弹性厚度的增加会引起震后形变稳定值的减小;下地壳厚度对震后形变达到稳定值的时间和稳定值基本无影响.下地壳黏滞性系数越大,震后形变达到稳定值的时间越长,反之亦然.结合唐山地震区的华北地块和昆仑山地震的青藏高原深部结构发现,两者之间的上地壳弹性模型差别不大,唐山地震区地壳弹性厚度略大于昆仑山地震区,但昆仑山地震区下地壳黏滞性系数明显低于唐山地震区.这些因素均决定了昆仑山地震的震后形变持续时间短（余震时间序列短）而唐山地震的震后形变持续时间长（余震时间序列长）.由此可见,岩石圈结构差异可能是导致唐山地震和昆仑山地震余震序列差异的主要因素之一.     

大地震孕育过程中的浑沌特征

众所周知,大地震的孕育和发展不仅是非常复杂的物理过程,而且是时间不可逆的非线性动力学过程.根据上述观点探讨了海城和唐山大地震发生前、后的地震活动特征.同时还在实验室条件下研究了岩石失稳破裂前,声发射序列的信息维特征.初步结果表明:大震发生前地震活动存在着浑沌行为,有一个低维吸引子.主震后地震活动表现为一种高维的类随机行为.某些震群结果类似于震后的情况.在信息维研究中,发现岩石失稳破裂前和某些(海城与唐山)大震发生前都有一个降维过程,且有较宽的无标度区.临近失稳前,无标度区变窄,信息维升高.      

汶川8.0级地震序列及相关问题讨论

汶川8.0级地震序列具有明显的分段特性,较强余震分布于茂县、绵竹以南及平武以北。主破裂过程在中南段以逆冲为主,序列逐渐衰减,呈主余型的序列衰减特征;北段是汶川地震破裂过程的终止区域,主破裂过程在该区域以走滑为主,形成多震型的序列特征,也成为汶川序列较大余震的主体活动区域。序列较强余震活动明显受引潮力调制,大多数较强余震发生在固体潮大、小潮时段,并且16时前后是较强余震的优势发震时段。序列衰减系数p值随时间增加而逐渐增大,最终基本稳定在1附近变化。结合以往的研究,对序列类型及最大强余震震级、强余震活动持续时间等进行了初步讨论。初步的统计结果还显示,8级左右强震序列中主震与最大余震之间的震级差正比于主震破裂尺度,这意味着当震级大体接近时,较大的破裂尺度与较为充分的能量释放相对应