地震前兆系统信息熵的初步研究

本文将一定震源区域内的地震前兆观测视为一个相对独立的信源系统,利用信息熵方法定量研究地震孕育前兆的复杂性。计算结果表明,在若干次地震前,出现前兆系统的减熵异常过程,显示出在地震的孕育过程中,震源系统从无序向有序演化的过程。     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究(二) ——强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系x,auto,auto,415px);}style> hf=httprztl.com >business

分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时，应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明:① 当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；② 孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性.      

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究（二）──强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系

分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时．应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明：①当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；②孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性．     

唐山4.2级地震前易县地震台形变异常特征

针对2010年3月6日唐山4.2级地震,对河北易县台形变观测资料日均值和月均值变化,进行分析。结果显示,在震源形成及演变过程中,震源区周围一定距离存在应力应变敏感点。震前同一台站几套仪器均出现异常或同一观测不同测向同时出现异常,很可能是与地震相关的异常反应,这种群体异常的信度高于单项异常。同一观测手段在不同地震前异常形态也有差异,在分析资料时要注意这种差异,合理提取异常。在地震孕育过程中前兆异常的共性占主导地位,在短临阶段尤为如此。     

龙陵地震前兆异常特征及其前兆场理论的初探

本文通过对龙陵地震前兆异常资料的综合分析,提出了龙陵前兆异常的时间、空间、强度变化的基本特征;从前兆异常是直接反映震源孕育与变化过程的观点出发,提出了解释异常特征的前兆场扩展模式;最后,对该模式在预报中的可能应用,谈到了一点设想。     

唐山地震前后地下水位异常过程的力学解释及与震源演化过程的关系

本文探讨了唐山地震前后天津、唐山地区地下水位异常形成的机理、力学过程的解释,以及与震源演化过程的关系,认为:唐山震中区和外围天津地区分别受震源迭加的垂直向上力派生的水平向张应力作用和深部横向水平力拖曳派生的垂直向下牵引力作用,造成地下水位的长期下降。临震时天津地区受震源应力场强化的反馈作用,使深部横向水平力拖曳受阻,引起观测水层产生回压,而震中区则因主破裂前的预滑,引起震源应力场转向,使观测水层的应力状态发生改变,出现地下水位的临震突转回升。又因唐山位于震源体上方,天津紧邻震源体的外围,且观测水层分别为坚硬灰岩和松软土层,具有不同的水文地质力学性质,故地下水位异常发展,显示出不同下降速率的统一孕震力学过程。文末,用唐山震中区地下水位异常资料,讨论了与震源演化过程的关系。     

唐山地震孕震过程的数值模拟

本文用二维马克斯威尔粘弹性模型,模拟了唐山地震的孕震过程,探讨了唐山地震的力学背景与某些前兆异常的机理。研究结果表明:唐山地震震源体的形成可能是在定常边界力作用下,由于地壳介质的非均匀性,使弹性应变能在局部地区长期积累的结果。唐山断块区内可能存在坚固体所具有的高强度是造成应力差与应变梯度增大的决定因素,唐山地震前的许多异常现象与应变能积累到后期、地壳内发生岩石膨胀与断层蠕滑(相当于坚固体的软化)密切有关。     

流变介质中亚临界扩展前地震孕育过程的能量积累

本文用流变断裂力学研究了地震孕育过程.与弹性力学不同,它是一个不可逆的时空过程.由于介质的粘性,外力功的一部分花在粘性耗散上,只有弹性应变能是地震发生及震后过程可利用的能量.我们将弹性应变能从总能量中分离出来,并就标准线性体给出了简洁公式.以海城地震为例,计算了两个共线不等长断层在地震孕育过程中其周围区域的应力场和能量场的时空变化图象及应变能积累曲线.结果表明,应变能分布复杂,在时间和空间上都很不均匀,能量积累在孕震初期较快而在后期渐趋平缓.由此讨论了某些地震前兆,认为当能量增加速率较大时某些早期前兆可能出现,比如唐山地震10年前出现的某些异常可能就是这种早期前兆表现.     

震源孕育的追赶模式

本文提出了一种一维震源孕育模型。用数学物理方法分析了该模型在地震前的孕育过程和各种物理量的变化规律,提出了震源孕育的追赶模式。追赶模式对纵波速度、地壳运动的前兆异常可作出解释,说明该模式是研究地震前兆的一种可能的力学基础.     

流变介质中亚临界扩展前地震孕育过程的能量积累

本文用流变断裂力学研究了地震孕育过程.与弹性力学不同,它是一个不可逆的时空过程.由于介质的粘性,外力功的一部分花在粘性耗散上,只有弹性应变能是地震发生及震后过程可利用的能量.我们将弹性应变能从总能量中分离出来,并就标准线性体给出了简洁公式.以海城地震为例,计算了两个共线不等长断层在地震孕育过程中其周围区域的应力场和能量场的时空变化图象及应变能积累曲线.结果表明,应变能分布复杂,在时间和空间上都很不均匀,能量积累在孕震初期较快而在后期渐趋平缓.由此讨论了某些地震前兆,认为当能量增加速率较大时某些早期前兆可能出现,比如唐山地震10年前出现的某些异常可能就是这种早期前兆表现.     

区域应力作用引起的北天山地区地下流体异常特征分析

大量观测事实表明 ,赋存于地壳深部的流体 (水、气、油 )作为弹性介质 ,对深层地壳应力的分布、变化、转移过程及地震孕育、发生等有着较为灵敏的反映。地震的形成与区域构造应力活动强度密切相关 ,这种大范围的区域应力作用会形成多个应力集中点 ,在众多应力集中点上可产生地下流体前兆异常变化。在对新疆地下流体数十年的监测中 ,发现强震前出现大量与地震有关的由区域构造应力活动引起的前兆异常 ,异常范围广且种类繁多 ,它们在成因、特征上与震源应力活动的前兆异常明显不同 ;这种地下水位地震前兆异常场 ,不能完全孤立地与单个地震事件相对应 ,应充分考虑到它与一组或系列地震有关 ,而这些地震往往与块体挤压、断裂活动等区域性的应力活动有关。因此 ,正确区分并掌握其不同的特性 ,对地震预报具有一定的意义     

唐山地震前兆机制的数值模拟

本文主要目的在于研究唐山地震中期前兆的形成机制。采用二维非线性有限元模型,对穿过唐山的剖面结构进行模拟计算,研究剖面结构的不均匀性与震源区内应力集中的关系,岩石膨胀与地面隆起,以及其他震前异常的关系。研究结果表明,在震源体内存在坚固体的条件下,在地下几公里至十几公里处发生岩石膨胀是可能的,由此在地面造成隆起,并为地震活动异常,波速异常,深部物质上涌提供条件,故岩石膨胀可能是唐山地震中期前兆的基本机制。     

唐山7.8级地震水氡前兆特征的再认识

本文依据唐山地震丰富的观测资料，按照统一的异常判别方法，采用新的研究思路，再次对唐山地震前水氡的前兆特征进行了深入探讨。研究结果表明：唐山地震前，水氡前兆的时间分布具有整体性、阶段性、加速性和层次性；空间分布具有网络性和条带性。此外，对水氡异常的机制及其与地震孕育过程的关系做了物理解释。     

唐山大地震孕育过程的数值模拟研究

根据1976年唐山7.8级地震的前兆资料，结合岩石破裂物理、震源物理、构造物理、地震前兆、地震力源、地壳结构等方面的研究结果，采用含有菱形硬包体的饱和水孔隙介质模型，数值模拟了唐山大地震的孕育过程．首先导出了考虑岩石非弹性体积膨胀和应变软化、孔隙水渗透的固-液两相介质的孕震动力学方程组，提出了用增量形式求解该方程组的有限差分法，然后计算模拟了硬包体内含有断层软弱带时的唐山大震的孕育过程，及其时空变化特征．数值模拟结果表明，唐山大地震的孕育主要经历了弹性积累、早期非弹性体积膨胀、断层第1次加速软化(加速破坏和蠕滑)、天津-宁河一带第2次非弹性膨胀、断层第2次加速软化(临震加速破坏和蠕滑)和发震等过程．这里，与断层的加速破坏相对应，孕震介质的某些部分出现了非弹性膨胀的弹性恢复和二次非弹性膨胀．与前兆观测资料比较分析可以发现，上述模拟结果可以比较好地解释实际观测资料的变化特征．同时，数值模拟还进一步揭示了唐山地震孕育场的时空变化规律和复杂图象，为地震前兆场变化的物理机制的研究奠定了基础．      

研究“源兆”的若干问题及途径分析

从位场理论的观点讨论了场和源的概念,建议将“场兆”改称为构造前兆,将“源兆”称为震源前兆。文中还分析了震源体与各种前兆观测方法探测的深度,并根据地磁与重力观测方法不同的物理基础和地质基础,指出震磁效应对于研究震源前兆的特殊意义,文中还介绍了１９７６唐山地震观测到震源前兆的部分实际地磁资料。     

唐山7.8级地震孕育背景及长期前兆异常特征的三维数值模拟

本文对由十余条深部地震测深部面观测结果综合归纳出来的一个华北地区岩石圈上部１２层三维非均匀模型，进行了应力场计算，并根据计算结果对唐山地震孕育背景及长期前兆异常特征进行了分析讨论。     

唐山地震前大范围趋势前兆异常的物理解释

本文综合分析了1976年唐山地震前大范围显示出的部份前兆手段趋势异常变化,指出当岩层在区域应力场变化或受震源应力场前期影响作用下,只要其应力变化达到几个10~5帕〔斯卡〕的大小,对处于活动断层附近的不緻密岩层特别是含水层将会发生孔隙含水量相对变化,这种变化可能是造成浅层大面积前兆手段趋势异常的一种物理原因。文章还根据这种设想估算了重力△g、重力位二次微商W_△、视电阻率和水氡的变化量大小,计算结果与实际观测值较为接近。     

短临予报问题的讨论

唐山大震前后在震源及其外围地区观测到了极为丰富的地球物理、地球化学场的变化现象，对这些资料进行科学研究，从中提取对地震规律的某些认识和假设，必将加速地震予报探索的进程。唐山地震从主震孕育、发生至余震结束是一个全过程，可分为两个阶段。主破裂发生前为主震孕育阶段，主破裂发生起进入余震阶段，前者以能量集累过程为主，后者以能量释放过程为主，前兆的表现也不同。     

海城—唐山地震系列孕育过程中前兆场的演化及其构造力学条件

一个地震系列是指一定时间内,在同一地震区中连续发生的若干地震事件。它们有一个共同的孕育过程,因而具有统一的前兆场的演化历史。地震前兆场是一个区域场,而不只局限于某个震源区的变化。根据本文所定义的地震系列和前兆场的概念,研究了海城—唐山地震系列孕育过程中地震前兆场的时空演化特征。它可以分为不同的阶段,每个阶段的异常特征及空间分布特点不同。在此基础上,讨论了它们与地质构造的关系及其对地震预报的意义,包括前兆场的区域大小与震级、前兆场的空间变化过程与发震地点的关系及地震发生前的短临前兆标志     

唐山地震应变-电阻率前兆及虚错动模式

研究了唐山地震周围240 km内16个地电台及大同6.1级地震周围50～60 km内2个台地电记录的全过程，排除了干扰，在确定可靠前兆异常的基础上，研究了地电前兆场的分布规律，证明了地电前兆场与震源应力场之间存在物理联系．对比了同震电阻率变化符号分布与震源机制结果，表明同震电阻率变化与地电前兆变化符号相反，分布相似．因而认为唐山地震前后的地电观测表明，唐山地震是一个弹性回跳过程．提出了唐山地电前兆的虚错动模式，即设想地电前兆是由一个与地震时产生的实际错动符号相反的虚错动所产生的应变积累而引起的．结合所求得的10－7～10－5应变范围内放大系数K=(/)/的非线性特性，根据断裂力学理论，选取合理虚错动参数，计算了唐山地电前兆的理论分布．与实际地电前兆对比表明，半定量的理论值与实测值基本吻合，从而证明虚错动模式对唐山地电前兆是适用的.