高潮期中成串强震间的相互关系及其机理探讨

不少作者研究过强震成组活动特点,并从多应力集中点、构造块体整体活动等方面讨论了多个震源体同期孕震、相互影响、强震成组发生的物理力学成因。 本文主要分析和汇总高潮期中成串强震间相互影响的实际资料,从诱发地震、地震活动增强图象、前兆观测资料异常等方面分析了成串强震间相互影响的表现形式,并应用某些理论模式对成串强震间的相互影响作一定的解释。此外,还讨论了强震群体活动特征及其相互影响在地震预报中的应用。     

地震活动加速模型及其在中国的应用

运用岩石破裂的亚临界扩展理论,推导出区域地震活动性加速模型的基本公式．我们把中国板内的3个地震块体:华北亚板块、川滇块体和新疆亚板块按地震活动性及构造条件的差异分为7个研究区域,使用Sornette和Sammis的改进公式,分别对每个区域进行地震活动性加速模型分析．对于已经发生过的区域强震,模型能给出与实际强震较接近的震级与发震时间,表明地震活动性加速模型同样能适用于板内的地震活动．文中给出了地震活动加速模型预测的山西地震带、鄂尔多斯地震带、博乐——托克逊地震带和阿因柯——乌恰地震带未来强震可能的发生时间和震级．在同一亚板块内或块体中,各地震带的地震活动期在时间上较为相似．加速模型中参数可以用来表征区域地震活动强度,对于中国大陆,一般为0.4．对于台湾地震带和一些构造活动复杂的地震带,地震活动加速模型目前尚不能预测未来强震的震级和发震时间．      

基于库仑应力改变和地震活动性研究巴颜喀拉块体周缘强震序列的触发关系及其构造意义

自本世纪以来,青藏高原巴颜喀拉块体周缘密集地发生了7次M_W≥6.5强震事件,包括伤亡惨重的2008年汶川M_W7.9地震和2017年九寨沟M_W6.5地震。本文根据这7次强震事件中先前地震对后续地震的库仑应力改变（dCFS）的计算结果,结合基于ETAS模型得到的背景地震活动性的变化结果,研究了强震间的触发关系,以试图解释发生在环巴颜喀拉块体的几次强震的发震机理并探讨其构造意义。结果表明,各个强震的库仑应力变化与其造成的背景地震活动性变化呈正相关,并且在这7次强震中,汶川地震对芦山地震有显著的触发作用,并造成芦山地区背景地震活动性的显著提高。同时汶川地震对九寨沟地震的发生具有一定的延迟作用,造成九寨沟地区背景地震活动性降低。除此之外,其它地震之间均无明显的触发/延迟作用或显著的背景地震活动性变化。这表明该强震序列的孕震机制主要是巴颜喀拉块体东南向持续挤压的构造运动,推断巴颜喀拉块体目前仍处于构造运动活跃期,因此包括巴颜喀拉块体周缘在内的我国西南地区未来的强震危险性值得持续关注。      

蒙古发震块体的地震活动与我国大陆地震形势分析

研究了蒙古发震块体地震活动特征。综合有关资料从全球地震活动特征、喜马拉雅山地区地震活动以及地震活动是大尺度、大面积、甚至全球性相关的观点，论述了我国大陆的地震形势。初步认为中国大陆目前处于地震能量积累阶段，估计正在孕育着较大地震。这与全球性地震活动增强，蒙古发震块体，特别是蒙古西部、喜马拉雅山地区可能存在着８级地震危险相呼应。指出了应当引起注意的地区。     

华北地区地震活动及其与印度板块运动的关系

通过对华北地区地震活动的分析，认为华北地震具有自西向东成串迁移活动特点和可公度性，并在一定条件下重演。认为该活动与青藏块体的地震活动相关，反映了印度板埠运动对华北地震活动的影响。     

华北强震潜在震源区的地震活动标志和鲁南地区强震危险性估计

华北未来 50—100年强震潜在震源区的判别可归结为地震活动高潮幕强震发生地点的预测。七级以上强震的发生与块体边界强闭锁区的破裂相联系。分析表明:(1)一个地震活动期有相应的活动块体,强震只发生在其边界地带。(2)块体边界长期地震活动的空段可以看作是强闭锁区的形成标志,它可能是高潮幕强震的长期前兆。根据一个活动期前期的地震活动图象有可能确定活动块体的边界位置,从而为预测未来强震发生地点和排除某些地区强震发生的可能性提供途径。     

华北M≥6级地震跟踪预测的初步研究

本文认为华北地震是印度板块碰撞和太平洋板块俯冲联合作用下形成的。以我国东部大陆应力场近似幅射中心Q(λ_o=100°E、ψ_o=35°N)做印度板块碰撞影响下青海块体对华北俯冲作用代表、以东北M≥6深震近似重心S(λ_o=131.5°E、ψ_0=42.5°N、h=-575千米)做太平洋板块对华北俯冲作用代表,本世纪米华北M≥6地震呈现距此简化力源由近及远成串有序地发生,各活动期起始分别与青藏地震活动高潮和东北深震活动高潮相关的图象。据此建立了华北M≥6地震预测模型Q和模型S,历史地震预测实验表明两模型可以为华北M≥6地震预测提供线索。本文还对华北地震活动图象做了初步解释和讨论。     

我国西部地区一些强震前地震活动图象的初步研究

本文分两个部分研究了我国西部滇、川、甘地区一些强震发生前周围地区中强地震和小地震的活动特征。 首先研究了强震前周围地区中强地震围空区的一般形态、围空区形成时间与强震震级的关系、形成地震围空区各阶段的持续时间以及地震围空区特征与地质背景条件的关系。 其次还研究了近年来川、滇地区一些强震发生前震区及其周围地区3级以上小地震的活动特征。并从强震前震区及其周围地区小地震的空间分布图象,小地震的频度和强度随时间变化的特征以及有无直接前震等方面探讨了发生在“块间”地区和“块内”地区强震的不同特点。发现发生在“块间”地区的强震,震前小震活动性很低,形成“空区”,多无直接前震。而发生在“块内”地区的强震,震前小震活动性高,形成“条带”状分布,震前从几秒到几个月内有3.0—5.5级的直接前震活动。发生在“块间”地区和“块内”地区的强震前小震活动具有的这种不同的特征可能与发震地区的构造、结构条件、应力状态以及边界条件有关。     

强震前大范围地震活动性参数的时空扫描

在大地震发生之前, 伴随着应力的集中加强及其在震源附近区域引起的非弹性变形, 区域地震活动性可能呈现某些异常特征.本文选择一些有明显物理意义并得到岩石破裂实验支持的地震活动性参数, 例如有震面积数 A、平均释放能量E、地震累加频度 N 和大小地震比例系数 b 值等, 采用扫描方法在大范围内搜索, 识别孕育强震的危险地区, 并对假想孕震区进一步做时间扫描计算, 寻找并判断大震前由中期异常过渡到中短期异常的阶段, 在对华北、西南及东北若干强震资料扫描计算的基础上, 着重剖析唐山地震前华北地区区域地震活动异常变化的一些特征.讨论了上述地震活动性参数在强震中期预报中的不同效能, 认为这种时空扫描方法, 特别是 b 值扫描应用于强震的中期预报是有一定意义的.      

张北6.2级地震与强震成组活动

通过利用构造块体或组孕震、成组活动模型及理论方法分析和研究了华北北部自８０年代以来发生的大同－阳高６．１级、包头６．４级和张北６．２级强震成组活动特征,结合地质构造特点及一该区历史强震活动特征的地比研究,探讨了张北地震孕育,发生的物理模型和某些震兆特征。指出,１９９８年１月张北６．２级地震是８０年代末以来华北北部强震成组活动中－重要事件。与１９８９年大同６．１级、１９９６年６．４级地震构成一个强震     

华北地区强震的背景地震活动性的研究

7级以上的强震并不是在一片空白上突然发生的,而是在一种间歇性的地震活动背景下发生的,研究这种背景地震活动的规律,为判定一个活动期的强震的潜在震源区提供信息。本文通过对华北历史上记录到的18次7级以上强震的震前史和震后史的研究,提出了华北地区强震背景地震活动的四条规律:①强震前多有6级以上的背景地震发生;②并且多有信息地震发生;③短时间近距离的两个强震之间可能出现缓震现象;④强震具有一定的减震作用。文中根据这四条规律,对华北地区1501—1730年的强震潜在震源区做了判别分析。     

应力调制与预报研究

在地球动力作用和地壳运动的过程中构造块体呈现出整体运动的特征,表现在大陆地震的动力学特征具有明显的分区性。因而,大陆每个块体的应力场特征方向与强地震发生的主要构造力方向一致性较好。在它的作用下,块体边界或某些部位出现应力不均匀并有应变能的积累。孕震区应变能由线性积累向临界的非线性转化迹象会表现在弱震活动与主构造方向上固体潮交变应力场的呼应上。 交变应力场可加强孕震区应力集中部位的介质疲劳强度,从而在这些部位触发一些弱震,而且在附加应力场分别为正、负构造应力场方向时发生的弱震频次比例失调,这一过程与构造应力场的呼应显示了强震前弱震震源机制一致性较好的前兆特征,这种情形下的地震活动反映了一种应力调制作用,分析了1970年来的华北资料和1980年来的云南省资料,用直接图像分布、数值和等值线等3种方式讨论,表明它对强震有1~3年的中长期预报意义,R值评估均大于0.5。     

1976年唐山连发式强震活动原因探讨

唐山地震以其连续发生7.8、7.1、6.9级强震而称为连发式地震。本文对其连发的特殊地震构造原因和力学机制进行了探讨。认为:唐山震区特殊的构造条件和蕴震条件是唐山连发式强震活动的基础,包括大华北地震活动区特别是东北分区的应力场明显增强,是唐山连发式强震活动的根本原因。此外,其轭断面倾角和唐山断裂带均具有重要作用。     

华北地区强震的背景地震活动性的研究

7级以上的强震并不是在一片空白上突然发生的,而是在一种间歇性的地震活动背景下发生的,研究这种背景地震活动的规律,为判定一个活动期的强震的潜在震源区提供信息。本文通过对华北历史上记录到的18次7级以上强震的震前史和震后史的研究,提出了华北地区强震背景地震活动的四条规律:①强震前多有6级以上的背景地震发生;②并且多有信息地震发生;③短时间近距离的两个强震之间可能出现缓震现象;④强震具有一定的减震作用。文中根据这四条规律,对华北地区1501——1730年的强震潜在震源区做了判别分析。      

华北强震孕育的地震活动性

通过对华北第四活跃期高潮期强震发生前中小地震的时、空、强分布图象的研究,发现每次七级以上强震发生前区域地震活动都经历过一个类似的阶段性变化过程,我们称为强震孕育阶段过程。华北地震活动高潮期就是由若干个这样的孕震过程所组成。华北强震孕育过程都可以划分为三个不同的时期,即预备期(A期)、激进期(B期)、逼震期(C期)。这三个时期地震活动具有的特点和某些规律性反映了华北地下介质应力应变的变化过程与现有的破裂机制概念相一致。因此认为强震的孕育不仅取块于区域应力场的作用,而且与区域内中小地震活动的变化和进程密切相关,同时提出一个简单的孕震模式——“阻导模式”。     

印度板块北边界地震活动和中国大陆地震

本文研究了印度板块北边界地震活动与我国大陆地震活动的关系，给出了两者在时间起伏上的一致性，以及印度板块北边界兴都库会和缅甸两端点附近中深地震对中国大际强震活动所具有的前兆性和相关性。这些特点，对于中国大陆强震活动的预测，尤其是地震大形势预测是十分有意义的。文中还应用了中国大陆强震孕育发生的计算机模型的研究结果，讨论了强震活动的时空分布特征，对于理解中国大陆作为一个孕震系统在周围地质构造块体动力作用     

吴忠—灵武地区地震活动性与强震危险性分析

通过吴忠—灵武地区现有的地震活动性资料,并结合该区域过去的几次中强震震例和已有的研究结果,本文梳理与总结了中强震前该区域地震活动乃至中国大陆大震活动的时空特征,而且基于最小完整性震级分析了1970—2019年该区域中小地震的地震活动性特点。综合认为,吴忠—灵武地区中强震的广义前震和中小地震的活动性具有较为鲜明的特征,中强震发生前1—2年内该区域及邻区形成M_L2.0以上地震集中区或其西北方向的阿左旗腰坝区域大都出现M_L3.0以上信号震,而且一年前其主震的广义前震的确比较发育,存在一定程度的地震增强;地震序列统计分析表明,该区域的多重共轭构造可能是其主要原因,其多震型、双震型和震群型占有相对较高的比例。另外,从大形势角度来看,过去大部分5级以上中强震发生的主导因素很可能由华北地块主导的强震活跃幕引起,该区域的强震危险性不仅仅和局部特殊构造特征、区域前震活动变化有关,更重要的是,华北—东北亚地块大震活动对其也起到了较大的影响作用,相比而言,青藏高原、龙门山断裂带及祁连山构造带等区域的大震活动对吴忠—灵武地区中强地震触发影响不显著,而且吴忠—灵武地区的中强地震活动和华北—东北亚地块的大震活动可能存在一定的构造响应。      

华北成组强震孕育过程及预测研究

利用华北丰富的历史地震资料, 通过研究地震与块体活动的联系, 揭示了地震高潮期的形成过程。 认为地震高潮期成组强震的孕育与区域块体的运动方式相联系。 一个地震活动期可分为二个阶段, 在前期块体边界的运动是很不平衡的, 各组地震主要是由于各局部范围若干闭锁段破裂和破裂间相互作用的结果, 当沿块体边界的破裂发展到一定程度时, 这些边界所围的地块就会进入以整体运动为主的阶段, 这时块体边界的运动具有一定程度的同步性, 加之闭锁段破裂后不再重新闭锁, 从而导致块体边界闭锁段由弱到强渐进式的破裂过程, 直至一组强闭锁段完成破裂, 形成地震活动高潮。 这是成组强震形成的根本原因, 另外强震间的诱发作用也是强震成组发生的重要原因。 最后概述了如何利用以上模式预测地震高潮期的时间、 强度和主体活动场所。     

地震活动性总体参量Rt及其在地震预测中应用的研究

考虑到地震活动性综合分析在地震预测中的重要作用,提出一种地震活动性总体状态参量Rt。该参量由多项地震活动性预测因子构成,其中包括:地震频次、缺震、地震熵、b值和调制比,该参数描述了某时段内,多种地震活动性参量对正常状态的偏离。当Rt=1时,地震活动状态是稳定的,反之,当Rt<1时,则表明地震活动处于不同程度的不稳定态。文中对华北、东北和西北地区地震以及矿山地震的Rt值在强事件前后随时间的变化进行了研究,初步结果表明:在强震或较大矿震前Rt值明显偏离1。同时,对Rt值的地震预测效能进行了检验评估。     

华北地区的背景地震活动及区域未来强震危险性

华北地区的历史强震活动非常频繁。 然而, 自1998年张北M_S6.2地震以来, 该地区已经经历了10多年的地震平静期, 中强震平静现象比较突出。 本文利用1970年至2009年的小震资料, 对华北地区的背景地震活动进行分析, 给出了地震活动性参数b值、 最大震级以及强震复发间隔和强震年平均发生概率的空间分布。 b值空间分布表明, 山西构造带的运城地区, 郯庐断裂带的宿迁地区以及太行山块体内部的石家庄地区的b值较低。 地震活动性参数的综合空间图像表明华北地区的地震活动主要受区域深部动力因素所控制。