从断裂力学观点研究地震的破裂过程和地震预报

把断裂力学中的应变能释放率公式和裂纹错开位移公式运用到地震破裂中来,再用震级-能量公式logε_e=α₁M+α₂,对于走向滑动、倾向滑动和圆盘形剪切破裂找到了震源参数和地壳应力状态之间的内在联系,汇总在表2。对于走滑断层情形,关系式如下: （1） （2） （3） （4）应力降 （5）平均应力 （6）用M_o和L²W求区域应力公式式中,M为震级,L、W为断层长度和宽度,η为地震效率,τ₀为区域剪切应力,τ_y为剪切屈服强度,μ为刚性系数,v为泊松比,为平均位错,M₀为地震矩。 利用（6）式或（1）式,在实验室测出地壳状态下屈服强度τ_y,后,可用地震观测资料算出区域剪切应力τ₀。 上述关系式和目前流行的震源参数之间的关系式有很大的差别。原因是以往只考虑了破裂的初态和终态,没有考虑破裂过程。而断裂力学恰恰是考虑了破裂过程。     

利用远震P波波形反演渤海地震的震源参数

本文研究用理论地震图反演地震震源参数的方法,利用16个WWSSN台记录的渤海地震（1969年7月18日,M=7.4）远震P波波形,用我们的反演方法重新测定了该地震的震源参数。文中以剪切位错源的理论地震图与实际观测记录波形的相关程度为判据,测得该地震的震源参数为:地震矩3.9×10²⁷达因·厘米;震源破裂持续时间6秒;位错面两个可能的选择解是:（1）θ_s=207°,δ=87°NW,λ=-159°,右旋;（2）θ_s=298.6°,δ=69°NE,λ=-3.6°,左旋。其中θ_S、δ、λ分别是震源位错面的方位角、倾角和错滑角;震源深度为25公里。数值运算的结果还表明,本文提供的测定震源参数的方法实际效能良好。 文中还与用P波初动符号方法测定的震源参数结果进行了对比分析。     

用近震尾波估算昆明及其周围地区的Q值和地震矩

本文应用推广了的Aki尾波理论模式,忽略震源频谱含量的影响,考虑到仪器系统和地球Q-滤波器对尾波频散的影响,计算了f_p-t^*和k-t^*独立的两套尾波响应理论量板。在假定Q与频率有Q（f）=Q₀（f/f₀）ⁿ关系的基础上,用云南区域台网短周期地震仪器记录的小震尾波资料,估算了昆明周围地区频率约1.0Hz的短周期波的地壳Q₀值。结果表明,该区的Q₀值在150-220之间,平均为191;频率相关值η不是常数,多数为0.2-0.3。这些结果与用尾波估算川滇交界地区的结果接近,表明云南地区的地壳Q₀值与美国西部地区类似,是属于低Q₀值地区。 此外,用尾波与地震矩建立的关系,提出用尾波估算地震矩的一种可能方法,讨论了该区震级与地震矩的经验关系。     

论中国地震台网测得的面波震级

文中使用了一个新的量规函数σ₃₀₀（Δ）,它是基于面波传播理论,考虑了面波的几何扩散、非弹性吸收、频散衰减以及面波优势周期随震中距的变化导出的,取全球平均Q=300。在震中距Δ=20°-160°的范围内与IASPEI推荐的面波震级的量规函数σ_IASPEI（Δ）一致,又推广了σ_IASPEI（Δ）的震中距使用范围,从1.0°-179°,以及可使用的面波周期范围（7.5-30s）,因此它更适合我国由中周期宽频带SK仪组成的台网情况。若采用此量规函数σ₃₀₀（Δ）和进行方位角改正,则可使我国台网测出的M_s与国际地震中心（ISC）测出的一致,震级误差降到0.19级,此误差与苏联台网的误差一样。     

二度体重、磁异常频谱与三度体重、磁异常频谱关系的理论问题

设F（x-ξ,y,z,η,ζ,α,…）为一在x方向无限薄的层的异常,若物体的异常可表示为: T（x,y）=integral from n=a to （a+2c）（F（x-ξ,y,z,η,ζ,α,…））dξ T（y）=integral from n=-∞ to ∞（F（x-ξ,y,z,η,ζ,α,…））dξ 则有 式中T（v）和T（u,v）分别为T（y）和T（x,y）的频谱,2c是物体在x方向的宽度,（x,y,z）和（ξ,η,ζ）分别为观测点和物体上任一点的坐标。 如果2c=dξ,则物体即为薄层本身;如果2c=dξ,薄层的面积无限缩小,则物体即为一质点;如果2c=dξ,薄层只有长度而无宽度,则物体即为一曲线。 对于形状复杂的物体,可以将物体分成若干简单而又符合所述条件的物体元,而有式中2c_m为第m个物体元在x方向的宽度,T_m（v）为第m个物体元当其沿x方向的长度为无限长时的异常的频谱。     

唐山地震前后京津唐张地区的应力场

作者从断裂力学观点研究了圆盘形纯剪切破裂产生的远场位移,导出了远场位移的解析表达式.用此表达式计算了远场位移脉冲波形及其谱.求得了P波和S波拐角频率F_cα、f_cβ与震源破裂半径的关系式,t_2α和t_2β分别是P波与S波的震源脉冲宽度在震源球上的平均值.V_r是破裂速度,取0.775β,α、β是P波与S波速度.介质吸收的影响,假定在略去路径滞后因子e-（iωr）/c后是最小相移滤波器,应用希尔伯特（Hilbert）变换导出了介质的频率响应公式 式中, r为震源距,c为波速,Q为介质品质因数,ω_m为高频截止频率.它与富特曼（Futterman）公式是不一样的.在考虑了介质吸收影响与仪器频率特性影响后,在频率域中求出了震源尺度2a和地震矩M₀.在时间域中,利用快速傅立叶反变换求出介质和仪器的脉冲响应后与震源脉冲折积,求得了合成地震图,用此图得到了地震图初动半周期T_2P与震源尺度2a或震源脉冲宽度t_2a之间的关系量板.用此量板在时间域中也求得震源尺度2a,与频率域中求得的结果基本一致. 利用从断裂力学观点研究震源破裂过程导出的关系式求出了京津唐张地区的区域剪切应力τ₀,式中η为地震辐射效率,取0.05;v为泊松比,取0.252;μ为刚性模量,取3.3×10¹¹达因/厘米².结果表明,1976年7月28日唐山大震前,唐山-丰南一带应力值最高，达870巴，离开唐山仅100公里左右的昌黎地区的应力就只有200巴左右.唐山大震后，地震破裂带中部的唐山一丰南一带，t₀降至100巴左右，而破裂带两头应力值仍很高，尤其是西南头的宁河一带，达400-500巴.直到11月15日此处发生6.9级强余震后应力值才降到200巴左右.     

走滑型地震前断面位错加速运动和一种可能的短期前兆机制

本文初步讨论了半无限分层弹性空间中离散螺型位错群不均匀运动过程的二维问题,以及岩石层中浅源走滑型地震的孕育过程。研究表明,在区域构造应力和象力作用下,岩石层中部断面上高摩擦阻抗闭锁被克服之后,断面位错将逐渐加速运动,在花岗岩层上界面附近,位错速度接近横波速度（等价于发生地震）;该运动过程的持续时间约为几天至几个月;当岩石层中、上部的物质常数n=3和闭锁深度η₁=60km时,期望在大地震之前位错加速运动的持续时间内,观测到总应变量为10^-7.所以,上述过程可能是大地震前短期前兆异常变化的机制之一。     

利用观测面上等效源作磁场向上延拓的方法

利用虚磁荷的概念作磁场向上延拓,首先是提出的。他研究了地形水平的情况.设观测面上某点Q（α,β,γ）的单位面积虚磁荷的量为 m=Z_a（α,β,γ）/2π. （1）Z_a（α,β,γ）为Q（α,β,γ）点实测的垂直磁异常,则向观测面上半空间任一点P（x,y,z）延拓的公式为     

含菱铁矿砂岩磁性的初步研究

作为煤田盖层产出的中国内蒙古平庄J₃砂岩,其平均磁化率为60×10^-5（SI）;平均剩磁为5×10^-3A/m.经热退磁后,在磁化率、剩余磁化、等温剩磁曲线、粘滞剩磁及磁组构等方面都发生了明显的变化,出现一系列奇异磁特征.岩石透射光与反射光鉴定、物相热红外分析、差热分析、X射线衍射分析表明,该砂岩的胶结物为弱磁性的菱铁矿,它在逐步热退磁过程中逐渐变为磁铁矿,部分变为赤铁矿.并大致确定,该砂岩胶结物含量近50％.此外,对这种砂岩样品仔细地进行了常规方法的退磁试验,得到其特征剩磁方向,确定其J₃古地磁极位置为198.8°E,84.6°N(α₉₅=4.8,k=94.5).     

利用光致核效应測定岩石样品中鈹元素的含量

一、 ₄Be⁹是鈹元素唯一的稳定同位素,可以利用鈹核的光致核反应:₄Be⁹（γ,n）₄Be⁸来測定岩石样品中鈹的合量;此反应要求γ射綫的能量大于中子在鈹核中的結合能。     

Kyanite far from equilibrium dissolution rate at 0–22℃ and pH of 3.5–7.5

Kyanite is an important and slow-dissolving mineral. Earlier work has measured its dissolution rate at high temperature and acidic pH, but experimental measurements at low temperature and near neutral p H were lacking. The rate equation by Palandri and Kharaka(A compilation of rate parameters of water–mineral interaction kinetics for application to geochemical modeling. US Geological Survey, Open File Report 2004-1068, 2004) indicates that the rate of kyanite dissolution at room temperature and near neutral pH is on the order of 10^-17 mol m^-2 s^-1, orders of magnitudes slower than most common silicate minerals such as albite and quartz. This study used an externallystirred mixed-flow reactor, which allows high solid:solution ratios, to measure the dissolution rate of kyanite at 0–22 ℃ and pH of 3.5–7.5. The measured dissolution rate of kyanite is 4.6–7.6 9 10-13 mol m^-2 s^-1 at 22℃, and the apparent activation energy is 73.5 kJ mol^-1. This dissolution rate is close to the rate of quartz dissolution and four orders of magnitude faster than the prediction by rate equation of Palandri and Kharaka(2004).Based on our new experimental data, we recommend the following rate equation for modeling the dissolution of kyanite at ambient temperatures.r=ke(-Ea)/R(1/T-1/(298.15))where k = 5.08 9 10-13 mol m^-2 s^-1, and Ea= 73.5 kJ mol^-1. Review of literature data(Carroll in The dissolution behavior of corundum, kaolinite, and andalusite: a surface complex reaction model for the dissolution of aluminosilicate minerals in diagenetic and weathering environs. Dissertation, Northwestern University, 1989) led to a recommended rate equation for andalusite as for T = 25℃ and pH = 2–10:r=k1aH+^n1+k2+k3aH^+^n3where k1= 4.04 9 10^-10 mol m^-2 s^-1, k2= 7.95×10^-10 mol m^-2 s^-1, k3= 1.01×10^-17 mol m^-2 s^-1, n1= 1.2 and n3=-0.6.     

匀变速扩展的圆盘形断层的远场辐射理论（一）

本文研究了由匀变速扩展的圆盘形断层所辐射的远场位移。通过Jacobi椭圆函数和Legendre范式的第一、第二、第三种非完全椭圆积分等特殊函数,给出了该问题的普遍形式的闭合解析解。 本文所讨论的问题是普遍情形。与已往工作比较具有以下不同之处: 1.设破裂速度为V（t） V（t）=V₀+at （a=常数）其中V₀是初始破裂速度,V₀=0即初速度为零的特殊情形;a是破裂加速度;a>0、a=0及a<0分别对应于加速破裂、匀速破裂及减速破裂的特殊情形。 2.破裂是从半径R₁开始的。即可以有初始裂纹存在。从而扩展的瞬时半径ζ（t）为 ζ（t）=R₁+V₀t+1/2at².R₁=0,相应于从中心开始扩展的情形。 3.震源函数假设具有下述形式: S（ζ,t）=D₀[1-（ζ/R₂）ⁿ]g（t）. （n=0,1,2,……）其中,D₀是圆盘中心最终错距,R₂是最终破裂半径,g（t）是震源时间函数。n=0时得到震源空间函数为均匀分布情形。n=2时得到该裂纹问题静态解的一级近似的情形。 最后,作为例子,给出了整个破裂过程（起始-加速-匀速-减速-停止）所引起的远场位移公式。 本文第一部分只讨论R₁=0,n=0的情形,其他内容将在第二部分中讨论。     

关于非均匀介质中电导率按深度变化时的势及其视电阻率函数

本文共分六部分内容。在前言中,简述了电测深方面有关研究的情况,尤其叙述了E.S.Sampaio（1976）的结果。 因本文采用的方法不同,从而求解了适合要求的微分方程定解问题,获得了电导率以 （其中α、σ₀、σ₁均为正实数,β为实数）按深度变化时势的分布。 其次,当β=0时,对电导率σ=（σ₀+σ₁z）^α按深度变化时势的分布,应用Bessel函数的积分表达时,明显地改进和推广了E.S.Sampaio（1976）结果中的重要部分。 最后,结合实际作出了第一类、第二类标准化视电阻率函数。这种视电阻率函数,推广了Wenner和Schlumberger分别作出的视电阻率函数的有关部分,对电阻率法和激发极化法,都有其理论价值和实际意义。     

爆炸、核试验与天然地震的区别（英文）

本文通过地震正演模型和面波振幅数据对比分析了天然地震、爆炸,与核试验数据,以探索改进辨别天然地震与爆炸的方法。所提方法是基于波数域和频率域的双积分变换解。用于研究的地震事件都发生在北朝鲜,其中包括2001年6月26日（39.212°N,125.383°E）和2001年10月30日（38.748°N,125.267°E）所记录的爆炸数据,2006年10月9日（41.275°N,129.095°E）所记录的一次核试验数据、以及2002年4月14日（39.207°N,125.686°E）和2002年6月7日（38.703°N,125.638°E）所记录的两次天然地震。基于这些数据通过地震波分析与理论模拟表明爆炸引起的地震与天然地震有着不同的波型特征。爆炸引起的信号特征是P波的能量较S波强,在爆炸记录上0.05-0.5Hz频率之间Rg波清晰呈现,而在然地震记录上没有。这是由于爆炸地震记录上P波是优势波,与SH成分发生了耦合。     

SQ-70B 型水平摆倾斜仪在山东泰安台的固体潮观测c

本文报道了山东省泰安地震台的高精度倾斜固体潮观测结果.所用仪器是 SQ-70B 型石英水平摆倾斜仪,使用格值可达0.0004/毫米.观测资料稳定可靠.本文还报道了依据1980年5月以来的资料所算得的泰安地区的因子及相位滞后 k,其中,东西分量的主要潮波结果如下:（M2）=0.6480.004（K2）=0.6320.019（O1）=0.6990.028（K1）=0.7400.029（M3）=0.7310.126k（M2）=-13.60.4K（K2）=-14.51.9K（O1）=-13.92.4k（K1）=-14.02.0k（M3）=11.59.9      

论稳定电流场的入射、反射、透射间的关系

根据分界面上稳定电流场的边界条件，解稳定电流场Ｌａｐｌａｃｅ方程，给出椭球形分界面入射场、反射场及透射场的表达式，并导出圆柱形、球形分界面上入射角、反射角及透射角的关系式后，指出，只在少数特殊情况下三者才相等，对一般形状的大多数光滑连续分界面情况，它们是不相等的．其值取决于分界面的具体形状．     

俯冲带的负浮力及其影响因素

基于Ｍｕｒｎａｇｈａｎ－Ｂｉｒｃｈ状态方程，计算了密度Ｐ、热膨胀系数ａｖ、定压比热ｃｐ等物性参数在上地幔温压条件下的分布，给出了热传导系数ｋ在上地幔温压条件下的分布．采用准动力学计算方案，用有限元方法计算了板块不同俯冲速度、角度、不同厚度及不同俯冲深度情况下俯冲带的温度分布和密度分布．计算了不同俯冲模型下俯冲带的负浮力及其对岩石层板块形成的等效应力，发现负浮力在俯冲过程中是变化的，俯冲速度和板块厚度对其有明显的影响，在稳定俯冲状态，负浮力约为（１．５－２．３）×１０^１３Ｎｍ^－１，等效张应力约为０．２５－０．２９Ｇｐａ．     

低纬哨声的路径纬度和临界截止纬度

本文采用国际地磁参考场（1980 IGRF,n=8）低纬磁力线经验公式和模式电离层,结合海南岛三亚（18.24°N,109.5°E;磁纬7.04°N）观测到的哨声资料,对磁纬10°N以下哨声的路径纬度和临界截止纬度进行了分析和讨论.     

论被动源磁电勘探理论

本文从麦氏方程出发,运用电流磁场的等效理论阐明了在磁电勘探中,当矿体的二次极化电流具有垂直对称轴分布时,在地表面及以上空间中任一点的磁异常场（H）均等于零。因而,具有任何垂直对称状电化学矿产模式（石油、天然气、地下水及金属矿床等）的磁电勘探法异常场线积分均不存在。此外,由于对各种形状和任何极化倾角的矿体情况,地表面上均无电流密度垂直分量（i_n）存在,故地表面上异常场线积分均为零（∮_L H·dL=0）。因此,磁电勘探法不具备在地面上寻找此种矿产的物理前提。 本文还对倾斜极化球体和柱体的磁电勘探异常进行了计算,给出了主剖面上理论曲线的异常分布规律,指出了磁电异常的数量级。同时,还对井中磁电异常的分布规律给出了计算资料。为了对比,也对相应条件下的自然电场异常做了计算,指出了电场异常与磁场异常之间的不同特点及其对实际找矿的意义。