用临界点理论讨论应变能加速释放现象和孕震区尺度

20世纪 80年代后期 ,地震的临界现象研究成为地震学界的热点之一。Hirata等 ( 1 987)通过大量实验和观测结果得出结论 :接近破裂的岩石与铁磁模型的二阶相变具有本质上的联系。岩石中的应力参数类似于铁磁相变中的温度参数 ,即低应力状态时 ,微裂纹随机产生且微裂纹之间关联程度较低 ;当应力达到岩石的破裂强度时 ,裂纹相互关联 ,裂纹大小呈幂率 (分形 )分布。根据临界点理论 ,地震孕育过程是一种临界现象 (Vere Jones ,1 977;Sornette ,etal.,1 990 ;1 995;Rundle ,etal.,1 999;Jaume ,etal.,1 999) ,但地壳并不总是处于临界状态。随着…     

加卸载响应比在体应变固体潮中的应用

从岩石的应变与应力的非线性响应分析了体应变固体潮加卸载响应比的物理机理, 给出了体应变固体潮加卸载响应比的计算方法,并以昌平和峰峰台的体应变观测值为例,计算了二台的体应变固体潮加卸载响应比。结果表明,在中强地震前存在增大变化。     

用潮汐体应变加卸载响应比研究岩石弹性性质的变化

本文在岩石试验的基础上，分析了加载和卸载响应在线性段和非线性段之间的差异，将引潮力作为加卸载的力源，定义了潮汐加卸载响应比，并着重研究了潮汐体应变加卸载响应比的计算方法，推导了计算潮汐加卸载响应比的实用计算公式，最后用体应变观测资料作了实例计算，计算结果表明，约７０％的地震前均发现有潮汐响应比的变化，说明地震前岩石的弹性性质是有变化的。     

上海地区地磁场加卸载响应比与地震

应用地磁场加卸载响应比方法,计算处理了佘山地震台１９８１～１９９７年和崇明地震台１９８３～１９９７年的地磁场垂直分量日变幅资料,研究了１９８０年以来上海邻区发生的３次中强地震前的响应比值Ｐ（Ｚ）的变化特征,找出了该方法适用于上海地区的地震中短期判定指标,以指导地震趋势判断和提高综合预测水平     

体应变加卸载响应比在江苏及邻区中强震预报中的应用

加卸载响应比理论是在非线性力学的基础上发展起来的，具坚实的物理基础。把它应用到地应力应变学科中，为该学科在地震预报中闯出一条新路，是对加卸载响应比理论应用的延拓。本文选用了徐叶、溧阳台近年来的体应变观察资料，着重研究了黄海６．１级、苍山５．２级及射阳４．６级地震。结果表明，震前响应比均有不同和蔼的异常显示，异常反应的程度与震级的大小、台站与震中的距离有一定的关系。     

加卸载响应比理论的应用和发展

加卸载响应比理论的提出 ,为地震预测研究开辟了一条新的途径 ,它在地震预测中的初步应用显示了良好的前景。本文对加卸载响应比理论的应用作了进一步的研究。加卸载响应比理论是尹祥础研究员近年来通过对震源力学系统趋于失稳的过程及其失稳前兆进行分析后提出的。该理论的主要内容是 :震源力学系统在因外力作用而趋于失稳的过程中 ,加卸载响应比将自 1逐渐增大 ,直到无穷。具体说 ,当震源力学系统处于稳定状态时 ,加卸载响应比近似等于 1并越来越大 ;当系统逐渐趋于失稳点时 ,加卸载响应比大于 1;当系统失稳时 ,加卸载响应比趋于无穷。我…     

加卸载响应比(Load/Unload ResponseRatio)、能量加速释放(AE/MR)的临界区尺度及地震预测

加卸载响应比理论的主要思路是：系统在稳定状态时加载响应与卸载响应的比值与非稳定状态时加载响应与卸载响应的比值是完全不同的。大震前加卸载响应比升高和能量加速释放这两种现象可以用来对地震进行中期预报。同时，加卸载响应比理论和能量加速释放可能有相同的物理机制。为了验证这种地震预报方法的可行性，我们研究了几例发生在澳大利亚与中国，M5．0～7．9之间的地震，其中包括破坏严重的澳大利亚纽卡斯尔地震和中国的唐山地震。我们利用以震源中心一定范围内的数据计算了震前的加卸载响应比和能量加速释放的幂律拟合。能量幂律加速释放存在一组最佳的拟合，一定范围内加卸载响应比达最大值表明加卸载响应比也有一个临界区尺度。进一步讲，加卸载响应比与能量加速释放的临界区尺度是相似的。这些结果表明加卸载响应比与能量加速释放有相同的物理机制。进一步的研究可能会对这种物理机制提供更好的解释，同时也能对地震的中期预报提供理论基础。     

加卸载响应比理论研究进展综述

近年来，加卸载响应比理论的研究与应用取得了明显的进展。本文较全面地介绍了加卸载响应比理论的基本概念、震例检验及预报实践，并展望了该方法的应用前景。     

加卸载响应比理论在华南地区中强震预测中的应用

用加卸载响应比理论对华南地区12例中强以上地震进行研究，结果表明有8例在震前响应比值有明显的高值（Y≥2.0）异常显示，通过对响应比值随时间变化特征的分析发现，响应比对5级左右地震有较好的中短期预测效果，因此响应比理论可作为本区地震预测的新方法。     

井水位气压加卸载响应比

将加卸载响应比的理论和方法引入到地下水位资料中．根据承压井水位的气压效应，将地球表面大气压的随机变化做为加载和卸载的力源，从理论上论征可以应用大气压变化而引起的井水位变化来计算加卸载响应比，并给出了计算方法．以此方法计算了1995年9月20日山东苍山Ms5．3地震前后鲁14井、鲁15井水位的气压加卸载响应比，分析了其变化特征。     

加卸载响应比的新进展

本文对此作简要介绍。主要有下三方面：①预测效果好：2004年发生在中国大陆有资料地区的ML≥15级地震共17次,其中15次落入用加卸载响应比方法于2003年底预测的区域内。②通过大量基础研究(包括数值模拟,岩石力学实验及统计细观损伤力学研究),使加卸载响应比理论(LURR)建立在一个比较牢靠的科学基础上。③LURR有很大的潜力和发展空间。未来的发展空间,除预测天然地震外,还可能对矿震、水库地震、滑坡等自然灾害,甚至其它自然系统以致社会系统的灾变作出预测。     

Experimental research on critical point hy- pothesis

Introduction Earthquake is a kind of severe natural disaster. In order to predict earthquake effectively, thegeoscientists at home and abroad have carried out a great deal of studies on seismicity. For exam-ple,Willis, (1924) and Tocher (1959) made some early investigations on seismicity before largeearthquake. Chinese geoscientists performed even more studies in this field (CHEN, et al, 1981;HUANG, FENG, 1981; LIU, 1982; LU, 1985; LU, et al, 2001; MA, et al, 1982; MEI, 1960; …     

Experimental research on critical point hypothesis

According to the critical point hypothesis (CPH), energy release would accelerate in power law before occurrence of large earthquakes or failure of brittle materials. In the paper, CPH was studied by acoustic emission experiments of large-scale rock samples. Three kinds of rock samples were used in the experiments. The tri-axial loading condition was applied under different loading histories. The released elastic energy (Acoustic emission) was recorded with acoustic emission technique as microcracks emerged and developed inside the rock samples. The experimental results gave a further verification on the CPH. The elastic energy release of rock samples would accelerate before the failure even under different experimental conditions. Primary studies were also made on medium-term earthquake prediction by using accelerating energy release (AER) in the paper. Foundation item: Project of Natural Sciences Foundation of China (10232050), Project of State Key Basic Research (2002CB412706) and Project of Computer Network Information Center, Chinese Academy of Sciences (2002CB412706).     

Application of Load/Unload Response Ratio in the Study of Seismicity in the Region of Iran

The variation of Load/Unload Response Ratio (LURR) against time for earthquakes in Kerman Province, Iran, on February 22, 2005, M6.4 and in Lorestan Province, Iran, on March 31, 2006, M6.1, has been calculated and analysed in this paper. The tempo-spatial scanning of LURR in the region of Iran during January 1, 2003 to March 31, 2006 has been conducted, with 1 year as a time-window, 1 month as a time-step, and the comparison of the LURR anomalous regions in 2004 with the actual earthquakes with M≥5.0 in the next year (2005) is also given, which shows that 11 earthquakes with M≥5.0 occurred in LURR anomalous regions while 12 earthquakes with M≥5.0 in LURR regions in 2005. Furthermore, the seismicity in this region is studied by investigating the evolvement of the anomalous LURR regions.     

Experimental Research on the Load／Unload Response Ratio （LURR） Theory

Implementing acoustic emission experiments with large rock samples, LURR (Load/Unload Response Ratio) theory was studied. The loading conditions in the experiments were designed to simulate the complicated loading process of underground rocks. The damages emerging inside the rock samples were recorded by the acoustic emission technique during the loading process. The experimental results were consistent with prediction by LURR theory. Integrating the changing processes of LURR value Y and the location process of acoustic emission events showed agreement between the variation of LURR value Y and the damage evolution inside the rocks. Furthermore, the high value of Y emerged before the complete breakdown of materials. Therefore, the damage evolution of rock specimen can be quantitatively analyzed with LURR theory, thus the failure of the rock materials and the earthquake occurrence may be predicted. The experimental results gave a further verification of LURR theory.     

加卸载响应比(LURR)理论的实验研究

利用大尺度岩石试件破坏声发射实验，对加卸载响应比(Load/Unload Response Ratio)理论进行了实验研究。实验采用的加载条件力求能够模拟地下岩石的复杂受力过程。在加载过程中，岩石试件内部出现的损伤用声发射技术进行了记录。实验数据经过分析之后所得的结论与加卸载响应比理论预测的结果相符合。把加卸载响应比值Y的变化情况与声发射事件定位的过程相对比，也可以进一步看出岩石材料内部的损伤发展过程与加卸载响应比Y值的变化具有一致性。而高Y值的异常情况出现，又是在材料发生最终破坏之前，所以，可以用加卸载响应比理论定量地分析岩石试件损伤演化情况，从而对岩石材料的破坏及地震做出预测。实验结果再一次验证了加卸载响应比理论。     

The Experimental Simulation of Rocks on Load/Unload Response Ratio for Earthquake Prediction

The load/unload experiments on rock failure under pressure have been carried out in Material Test System (MTS) in the Laboratory for Non-linear Mechanics of Continuous Media (LNM), Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, and load/unload response ratio (LURR) values with strain as response (i.e. inverse elastic constant as response rate) have been obtained. The experimental results are in accordance with theoretical results and those in real earthquakes: LURR rises just before rock failure. So LURR can be used as the precursor of rock failure and earthquake prediction.     

美国西部地区加卸载响应比的时空扫描及其地震趋势研究

加卸载响应比理论是近年来提出的地震预报新方法, 在中国大陆地区的实际地震预测中取得了较好的效果。 为了研究加卸载响应比理论是否适用于不同地质条件的地震, 是否具有普适性, 选择了典型的美国圣安德烈斯断层带及其周围地区的地震作为研究对象, 计算分析了美国西部地区加卸载响应比的变化情况, 并对该地区未来的地震趋势进行了研究。     

加卸载响应比理论用于矿震预测的初步研究

加卸载响应比(LURR)理论是一种前景很好的中期地震预测方法,通常在强烈地震发生前的数月至1～2年LURR出现高值,因而LURR可以作为强烈天然地震的前兆,用此方法曾经成功地预测过Northridge地震(1994年1月17日,M6.7,美国加州),Kanto地震(1996年9月11日,M6.6,日本)及不少发生在中国的天然地震。用房山煤矿1992年8月至1993年7月的微震资料,计算了全年内7组M>2.1矿震前的加卸载响应比Y值,其中5组矿震前Y值均明显大于1(Y≥2.9)。以上结果表明,加卸载响应比理论有可能用于矿震的预测。     

鄂尔多斯周缘地区中强震发生前地震矩加速释放时空特征

为研究鄂尔多斯周缘地区中强地震发生前地震矩加速释放时空特征,选取去丛集后的地震目录,基于地震矩释放程度m值,对1981年以来鄂尔多斯周缘地区10例MS≥5.5中强地震进行二维时空扫描,提取与地震矩加速释放特征相关的时空尺度作为矩释放程度时空扫描模型参数,以3个月为扫描步长,对震前12个月m值及累积Benioff应变释放进行拟合计算。结果显示,震前破裂成核点附近存在显著的AMR现象,7次震例存在累积Benioff应变加速释放特征,说明鄂尔多斯周缘地区MS≥5.5地震发生前AMR现象存在一定普遍性,应用矩加速时空扫描方法具有一定优势,但仍需结合其他方法进行综合分析。