地震断裂系统的分形和在地震预报中的应用

本文基于地震断层具有自相似结构,从分形概念出发,依据地震资料提出了适合于前震和余震的分形模型,在此基础上讨论了前震和余震的b值特征,提出了地震矩不均衡度的概念。本文还探讨了利用分数维和地震矩不均衡度进行地震预报的可能性。研究发现,正常情况下,地震矩不均衡度呈现低值,大震发生前出现高值异常,震后降低;在空间上,震前2—4年其异常范围大,震前一年异常区逐渐缩小,大震发生在异常集中区内或其边缘。     

辽宁地区地震活动空间分布的多重分形

通过辽宁地区地震活动资料，根据地震活动在空间中的分布演化特征，由多重分形理论及计算方法详细地研究了该地区地震活动的基本特点．结果显示，辽宁地区地震活动在空间上的增长演化及分布过程是多重分形结构，(q)-q曲线、f()谱及其它一些参量在几次中、强地震前后的明显变化，较好地描述了地震活动的分形增长过程的整体演化特征．      

板内与板间地震活动时空分布的多重分形特征研究

利用多重分形分析方法，考察了中国大陆和台湾地区以及新西兰的地震活动广义应变释放时间和空间分布的多重分形特征. 结果表明，地震活动时空分布的多重分形特征与不同地球动力学环境关系密切. 强震活动时间分布在板间地区具有比板内地区更明显的丛集性， 对中小地震这种丛集性差异较小；强震活动空间分布在板内地区具有比板间地区更强的丛集性，但对中小地震则相反.      

地震时空丛集的多重分形研究

为探索大地震发生的可预测性,应用分形理论并根据标准数盒子的数值计算方法,研究了华北地区历史地震和唐山地区地震活动的空间分布特征,估算了地震活动能量的分维值并研究了其多重分形谱的几何结构．初步结果显示出大地震发生前,广义维值有明显的下降过程,分形谱ｆ（α）结构有右偏现象．在低于上述时空层次的唐山地区,孕震系统也有类似特征出现．这些异常现象揭示出孕震动力系统的物理机理和激变前的某些不稳定性．     

蒙古国及其周边地区地震分形维度及b值研究

根据蒙古国及其周边地区的地震目录,计算了蒙古国地区地震的空间分形维度D值和震级—频度关系中的b值。结果表明蒙古国地区地震空间分形维度D值约为1.56,说明了蒙古国地区地震空间分布具有一定的丛集性。蒙古国地区b值约为0.962,非常接近1,说明蒙古国地区是一个典型的地震活动区。我们还分析了b值和D值随深度变化情况,结果揭示了蒙古国地区地壳介质结构的各向异性程度和应力分布的空间差异。文中研究结果还表明蒙古国地区地震的b值和D值呈现正相关性。     

川滇地区M_S≥7.0地震时空对称特征及趋势判断

地震时空趋势判断对于防灾、减灾有重要意义.选取1900年以来川滇地区M_S≥7.0地震序列数据,采用可公度计算、蝴蝶结构图和可公度结构系方法研究川滇地区M_S≥7.0地震时间对称特征及趋势;分析地震震中经纬度迁移,结合川滇地区地质构造和地震危险性判断准则研究川滇地区M_S≥7.0地震空间对称特征及趋势.研究结果显示:(1)川滇地区M_S≥7.0地震具有明显时间对称特征,2017年发震信号最强.(2)川滇地区M_S≥7.0地震具有明显空间对称特征,存在主、次对称轴带和对称中心,未来鲜水河—小江断裂带中段安宁河断裂带发震水平最高.     

基于SOC的活断层系与地震活动性关系的探讨

通过对中国大陆及青藏高原、新疆、华北和东北各构造区的地震活动性的分析,论证了区域地震活动是一种自组织临界现象.利用分形理论中的粗视化网格法,研究了中国大陆以及各构造区断层系的分形特点和分形结构的跨尺度特征.开展了组构具有分形特点的沙堆模型实验.结合断裂力学理论,认为地震的自组织临界现象源于分形几何断层系的自组织临界性动力学过程,地震分维数和断层系分维数之间存在着一种正相关关系,明确了断层系分形和地震活动性分形之间的因果关系.在此基础上,提出了系统组构的分形是系统输出能量的分形的根源的观点,并进一步利用已有的观测资料进行了分析.最后,基于这个观点和区域断层分布可以通过常规的航卫片分析、地面调查和地质勘探等手段确定的事实,提出了利用断层的分维数与地震的分维数的相关关系,对区域地震的概率分布特征进行估计的观点,可为地震的预测预报提供参考.     

前震活动特征及其识别的研究（Ⅰ）

分析了近２０年来中国大陆强震（Ｍ≥７．０）和华北地区中强地震前广义前震序列时间和空间分布的多分形特征，计算其广义分维谱Ｄ_ｑ和标度指数谱Ｆ（α），并探讨了它们随时间的变化．结果表明：（１）对广义前震活动，在所研究地区的时、空分布，均呈现多分形结构；（２）大地震发生前半年至一年，地震活动时、空分布的高次分维Ｄ_∞呈下降趋势．这种降维特征，亦在实验室含水大样本岩石破坏前，声发射序列Ｄ_∞的变化中观测到；（３）与中强地震相比，大地震孕育区地震活动的空间高次分维偏低，表明地壳应力分布的高度不均匀性，是板内大地震孕育环境中的本质因素之一．     

福建漳州、华安、龙岩地区地震时间分布结构信息维的特征

岩石破裂实验，地球岩石层断裂构造运动，地震孕育、发生和发展过程等研究表明，地震活动的时间、空间和强度分布特征具有分形结构。作为一种分维理论的应用，本文利用厦门数字化地震遥测台网的数据，采用信息的分析方法，对福建省的地震多发区-漳州、华安、龙岩地区的地震活动进行了分析和研究，讨论了信息维随时间变化的特征。     

华北地区地震分布多标度分形特征的初步研究

依据“固定质量法”的定义及原理,本文给出了一种判断地震空间分布分形结构及计算D_q的方法。利用该方法对华北地区地震的空间分布特征进行了初步研究。结果表明,在满足一定的统计条件下,不同区域范围内、不同时间段的地震分布均具有分形结构。围绕海城、唐山大震区分别选择4个大小不同的区域,分不同时段计算其D_q—q谱。结果表明,强震前后其形态无显著变化。强震前在较大的区域范围内,D_o值有降低的趋势,震后回升;在震源区周围较小区域内,D_o的变化相反;而有的区域强震前后D_o值没有变化。     

2008年汶川地震断层北川段的几何学与运动学特征及地震地质灾害效应

2008年5月12日M_S8.0 汶川大地震的主要发震断层是龙门山断裂带的映秀—北川断裂.本研究通过地震后的实地调查和地震前后高空间分辨率航空与卫星影像的解译,对映秀—北川断裂带北川段（擂鼓镇—曲山镇）同震地表破裂带的几何学与运动学特征及相关地震地质灾害进行了详细分析.研究结果表明5·12汶川大地震沿映秀—北川断裂带产生的地表破裂带正穿过北川县城—曲山镇中心,并在曲山镇周围诱发了一系列大型滑坡和岩崩等地质灾害,致使北川县城遭到毁灭性破坏.野外考察表明北川段最大逆冲量和右旋走滑量都达8~10 m,这也是映秀—北川地表地震破裂带中位移量最大的地段.同时,值得注意的是曲山镇一带正是地震断层几何学和运动学特征改变的转换地带：曲山镇及其南西部断层倾向北西,呈现以逆冲为主兼右旋走滑的特征;在曲山镇北东断层倾向南东,表现为右旋走滑分量与垂直分量相当,走滑活动特征更明显.研究结果还表明,逆冲-走滑型（或斜向逆冲型）同震地表破裂带的几何学和运动学特征直接影响地震地质灾害及其破坏程度,地震地质灾害的分布表现出明显的不对称性：断层NW盘（上盘）远远强于SE盘（下盘）.地震断层的几何学特征与断层运动的应力及坡向的自由面之间相互作用,加强了滑坡、岩崩等地质灾害的破坏力.因此,汶川大地震为我们研究逆冲-走滑型同震地表破裂的几何学、运动学特征及其地震地质灾害效应提供了契机.     

前震活动特征及其识别的研究（Ⅰ）

分析了近２０年来中国大陆强震（Ｍ≥７．０）和华北地区中强地震前广义前震序列时间和空间分布的多分形特征，计算其广义分维谱Ｄｑ和标度指数谱Ｆ（α），并探讨了它们随时间的变化．结果表明：（１）对广义前震活动，在所研究地区的时、空分布，均呈现多分形结构；（２）大地震发生前半年至一年，地震活动时、空分布的高次分维Ｄ∞呈下降趋势．这种降维特征，亦在实验室含水大样本岩石破坏前，声发射序列Ｄ∞的变化中观测到；（３）与中强地震相比，大地震孕育区地震活动的空间高次分维偏低，表明地壳应力分布的高度不均匀性，是板内大地震孕育环境中的本质因素之一．     

城市防灾公园"平灾结合"的规划设计理念

城市防灾公园是破坏性地震发生时,为了保护市民的生命财产安全、强化城市防灾结构而建设的具有避难疏散场所功能的公园、绿地.游憩设施与防灾设施的和谐与整合确保一个公园具有一般公园和防灾公园的双重功能.探讨了避难所与公园广场、绿地;公园树木与防火树林带;水景设施与抗灾用水设施;广播设施、通信设施、发电设施、照明设施;公园仓库与抗震减灾资源物资储备仓库;公园入口形态、外围形态;临时厕所和公园管理机构等八个方面的整合设计.     

1983年菏泽5.9级地震前后小震频数及能量空间分布的分形特征

本文对菏泽地震为例,从频数及能量两方面对地震不均匀空间颁的分形特征进行研究,并探讨其预报含义。结果表明,地震频数及地震能量空间分布均表现出统计意义上的自相似特征,并且前者的分布结构较后者列为复杂。菏泽地震前几年的“降维”中视为中期预报的一个显著指标,而动态均值则可作为判断“降维”的一个较好标准;ｔ检验表明能量分布的降维较频数分布更为显著,并且其对中强地震孕育过程各阶段的反映似也列为灵敏,降维之后的     

中国大陆地震活动时空分布多重分形特征

利用多重分形分析方法,考察了中国大陆各构造区地震活动广义应变释放时间和空间分布的多重分形特征。结果表明,中国大陆各构造区地震活动广义应变释放时空分布的多重分形特征差别明显。     

地震资料多重分形裂缝检测技术方法

在讨论了多重分形理论后,结合地震多重分形的存在性、可行性等问题的分析,针对灰岩裂缝带地震记录特征,研究了适于研究区灰岩裂缝地震多重分形检测方法.在所研究方法中,针对以往地震记录离差、求和、极值等分形测度存在的问题,设计了能够揭示地震变化的全信息分形测度刻划方法.同时对窗口函数的选取、配分函数计算中的幂次的选择及拟合计算问题进行了讨论.在理论模型验证方法正确合理性的基础上,研究了实际资料的应用.应用结果表明:1)多重分形计算结果是保幅的,并且能够揭示地震振幅异常信息;2)对较小断层甚至是裂缝带在相干体等一般技术方法不能识别这一问题上,得到了较好地解决,并通过多口井资料证实了所解决问题的有效性和效果.     

台湾地区地震的空间关联维特征与构造环境研究

采用关联维方法对台湾地区地震活动的空间特征进行了研究。先利用 10 0a来台湾的地震目录计算各个地震区、带的关联维数 ,将地震空间分布的分形特征定量表达出来 ,然后综合分析地震空间分布的关联维数和孕震构造环境之间的关系 ,得出了以下结论 :1)台湾东、西部地震区由于地震属于不同的大地构造单元 ,因此关联维数有较大的差异 ;2 )在各地震区内部的各个地震带由于板块构造、地壳结构、活断层分布上的差异 ,而具有与其构造特征相对应的关联维数 ;3)各地震带内部的各个不同的部位又由于不同的构造应力场 ,而导致地震分布上出现不同的丛集性 ,表现为不同的关联维数。这些结论充分说明通过关联维分析所得到的地震活动的空间图像与地震活动所代表的不同地质构造背景有着良好的对应关系     

关于上海市防灾公园规划与建设的探讨

汶川地震暴露出目前我国城市公园建设普遍存在的一个重要问题,就是其防灾功能不强。城市公园应是防灾公园。防灾公园是起广域防灾据点、避难场所作用的城市公园和缓冲绿地,应符合城市防灾规划要求。从防灾公园的定义出发,本文重点阐述了防灾公园的3个特点：规模、构造和设施;通过每平方公里公园数量、每万人公园数量、人均公园面积及公园占市区面积比例等多项关键指标,对上海市防灾公园的现状进行了分析,指出了存在的主要问题,并对上海市防灾公园的规划、建设提出了2点建议,一是完善防灾绿化网格,二是逐步实现现有城市公园向防灾公园的转型。     

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。     

地震时空分布结构的多重分形特征的研究

地震作为地壳内的大尺度破裂被认为是分形的，具有分数维的特征。根据多重分形的观点，本文研究了部分曾发生过中强以上地震地区小震时空分布特征，应用固定质量法计算了地震时空分布的广义分维Ｄｑ，并得到了分形奇异谱ｆ（α）－α。初步分析结果表明：地震空间分布具有非均匀的分形结构，Ｄ∞的分维值比Ｄ０和负ｑ的Ｄｑ值稳定。Ｄ∞的时间变化实例表明：Ｄ∞在大震发生前降低。这意味着地壳应力场非均匀程序的变化，进而简略地讨