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Fcα、fcβ与震源破裂半径的关系式,t2α和t2β分别是P波与S波的震源脉冲宽度在震源球上的平均值.Vr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,ωm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T2P与震源尺度2a或震源脉冲宽度t2a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.     

唐山地震余震的震源参数及地壳介质的品质因数

由P波初动半周期和初动振幅测定了唐山地震余震区小地震的震源参数和介质的品质因数Q。唐山、丰南附近,应力降较低,约2巴。从这两地向东北、西南应力降逐渐增高到34巴。讨论了余震的发生与Q值分布的关系。      

唐山7.8级地震前后微震震源参数

应用参考资料[1]中提出的方法,测定了唐山7.8级地震前后,震源及其邻近地区微震震源参数（地震矩、应力降、震源尺度）。结果表明:唐山地震前数年,唐山—宁河—滦县一带发生的震级相近的小地震,具有较高的应力降和较小的震源尺度;并自1974年7月以来,唐山地震震源区介质看来出现一个应力加速积累的过程;震后,相应地区内小地震的应力降减小,震源尺度增大,这与海城地震所得结果是一致的。     

唐山7.8级地震前后微震震源参数

应用参考资料[1]中提出的方法,测定了唐山7.8级地震前后,震源及其邻近地区微震震源参数（地震矩、应力降、震源尺度）。结果表明:唐山地震前数年,唐山-宁河-滦县一带发生的震级相近的小地震,具有较高的应力降和较小的震源尺度;并自1974年7月以来,唐山地震震源区介质看来出现一个应力加速积累的过程;震后,相应地区内小地震的应力降减小,震源尺度增大,这与海城地震所得结果是一致的。     

2017年8月8日九寨沟MS7.0地震震源谱及震中区域品质因子

2017年8月8日四川省九寨沟县发生M_S7.0地震,国家强震动台网中心正式发布了此次地震中收集的66组强震动记录,采用其中震源距不超过150 km且台站场地反应已确定的8组记录,基于S波傅氏谱反演方法确定了此次地震的震源谱及震中区域的地壳介质品质因子.结果为：品质因子Q（f）=84.9f^0.71,说明该区域的S波非弹性衰减较为强烈;根据ω^-2震源谱模型,确定该地震的地震矩为9.42×10¹⁸Nm,其对数标准差为0.12,相应的矩震级M_W=6.616±0.079,拐角频率为0.131±0.011 Hz,应力降为3.854 MPa,该值明显低于全球板内地震的应力降平均水平（4.89 MPa）,但高于2013年芦山M_W6.6地震的应力降.

     

巧家、石棉的小震震源参数的测定及其地震危险性的估计

根据巧家、石棉的小地震的观测资料,指出P波初动半周期在震级比较小时几乎是恒定的,在震级比较大时随震级的增大而增大;并指出P波初动振幅的对数也随震级的增大而增大。以圆盘形均匀位错面作为中、小地震震源的理论模式,计算了它所辐射的地震波远场位移,从而导出了体波初动半周期及振幅与震源尺度及波速等物理量的定量关系,解释了P波初动半周期及振幅与震级之间的经验关系。考虑到波在介质中的衰减和频散、地表面的影响以及地震仪器的频率特性,通过褶积方法合成了上述位错源产生的理论地震图,提出了直接由实际地震图上的初动半周期及振幅测定震源尺度、地震矩、应力降和错距等震源参数以及介质的晶质因数Q的方法.运用上述方法,测定了巧家、石棉两地区介质的品质因数Q和小震的震源参数.这两个地区介质的品质因数Q分别为620和560.石棉地区小地震的应力降大约在2—30巴之间,巧家地区小地震的应力降比较接近,平均约1.4巴.将这个结果和1962年3月19日新丰江地震与1975年2月4日海城地震的前、主震的应力降作对比,我们看到,巧家地区小震的应力降的特征与上述两次大地震的前震的应力降的特征是类似的,因此不能排斥巧家地区的小震是一个较大地震的前震的可能性.以测得的小震应力降的平均值（约1.4巴）作为这个可能发生的较大地震应力降的下限估计值,从主震震级和主震应力降的经验关系可以推知,其震级的下限是5.2级.     

巧家、石棉的小震震源参数的测定及其地震危险性的估计

根据巧家、石棉的小地震的观测资料,指出P波初动半周期在震级比较小时几乎是恒定的,在震级比较大时随震级的增大而增大;并指出P波初动振幅的对数也随震级的增大而增大。以圆盘形均匀位错面作为中、小地震震源的理论模式,计算了它所辐射的地震波远场位移,从而导出了体波初动半周期及振幅与震源尺度及波速等物理量的定量关系,解释了P波初动半周期及振幅与震级之间的经验关系。考虑到波在介质中的衰减和频散、地表面的影响以及地震仪器的频率特性,通过褶积方法合成了上述位错源产生的理论地震图,提出了直接由实际地震图上的初动半周期及振幅测定震源尺度、地震矩、应力降和错距等震源参数以及介质的晶质因数Q的方法.运用上述方法,测定了巧家、石棉两地区介质的品质因数Q和小震的震源参数.这两个地区介质的品质因数Q分别为620和560.石棉地区小地震的应力降大约在2-30巴之间,巧家地区小地震的应力降比较接近,平均约1.4巴.将这个结果和1962年3月19日新丰江地震与1975年2月4日海城地震的前、主震的应力降作对比,我们看到,巧家地区小震的应力降的特征与上述两次大地震的前震的应力降的特征是类似的,因此不能排斥巧家地区的小震是一个较大地震的前震的可能性.以测得的小震应力降的平均值（约1.4巴）作为这个可能发生的较大地震应力降的下限估计值,从主震震级和主震应力降的经验关系可以推知,其震级的下限是5.2级.     

中国三个大地震的震源参数及讨论

大地震的震源机制及地震矩、应力降等参数,不(又对认识地震的破裂过程,而且对预报强地面运动都是非常重要的。一些文章对板内地震应力降的特点、地震矩与高频源谱的关系及区域特征的讨论,使我们可直接由长周期体波或面波得出的地震矩M₀估计出不同地区中大地震的高频源谱,以供强地面运动预报参考。 由于对发生在中国板内的1976年11月6日盐源地震（M_s=6.5）和1976年11月15日宁河地震（M_s=6.3）的震源参数还没有详尽的报道;另外,对1973年7月14日     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震的静态和动态震源参数测定

震源特征可通过震源参数量化,震后快速测定震源参数,对于研究区域构造特征、地震的震源性质和孕育演化过程、开展震害评估和地震应急响应都具有重要意义.本研究采用区域地震台网和全球地震台网提供的宽频带波形资料,使用近震全波形反演方法得到了2022年1月8日青海门源M_S6.9地震的地震矩、矩震级和震源机制解等静态震源参数,并测定了地震辐射能量、能量震级和破裂持续时间等动态震源参数.结果显示：(1)本次地震为一次高倾角的走滑型地震,震源机制解节面I走向194°、倾角87°、滑动角175°,节面II走向285°、倾角85°、滑动角3°,地震矩为8.5×10¹⁸N·m,转化成矩震级为6.6,矩心深度为3 km.结合动态震源参数,可确定节面II为地震断层面;(2)地震辐射能量为4.3×10¹⁴J,转化成能量震级为6.8,高于矩震级;(3)地震呈现双侧破裂特征,破裂持续时间为11 s;(4)能矩比为5.1×10^-5,视应力为1.53 MPa,应力降为6.58 MPa,描述断层破裂复杂度的辐射能量增强因子为34;(5)综...     

不对称双侧破裂过程的研究及其在海城地震的应用

本文计算并分析了不对称双侧破裂方式的矩形断层辐射的 P 波远场位移谱, 提出研究不对称双侧破裂过程的初步方法, 并将它应用于1975年2月4日辽宁省海城7.3级地震的震源破裂过程的研究.研究结果表明, 海城地震的破裂方式是在震源地区北西西断层上发生的不对称双侧破裂过程, 断层总长度为54公里, 主破裂朝北西西方向, 破裂长度为38公里, 破裂速度为1.3公里/秒, 向南东东方向破裂的长度为16公里, 破裂速度亦为1.3公里/秒.进而求得海城地震的震源参数为:走向滑动平均错距117厘米;倾向滑动平均错距33厘米;地震矩5.2×10²⁶ 达因·厘米;应力降22巴;应变降3.3×10^-5; 释放的总能量3.4×10²²尔格.     

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。     

由地震波初动求断层面方法的一些推广和改进

震源机制是地震学上很有意义的一个问题.关于这个问题,目前日本、苏联、美国、加拿大和印度尼西亚等国的学者都在研究.在这些国家中他们是各有一套方法的.在美国和加拿大所用的方法是很早以前P.Byerly提出的.这方法的原理如下:当断层错动时,在断层面两边的岩体中形成了压缩区与膨涨区。     

海城地震的前、余震波谱变化

研究了海城大地震前、后小地震的波谱变化。对M_L=2.5-3.9级小地震引入修改的平均断错概念:F＇=M_L-logS,结果表明:大地震前F＇约3.0,大地震后约2.5。此外,采用公式logM₀=1.7M_L+15.1测定地震矩,并用△σ=CM_{0/S^{3/2测定应力降,结果为:前震应力降为数巴,余震应力降为一巴以下。}}     

横向各向同性介质和斜方介质各向异性参数的约束条件

Thomsen提出的横向各向同性(TI)介质各向异性参数(α0、β0、ε、δ、γ)是各向异性理论研究和实际资料处理中的常用参数,Thomsen参数的取值必须符合物理学定律和实际地学情况,随意的取值可能导致无意义乃至错误的结果.本文根据热力学定律和弹性常数的物理意义,结合大量的实测数据,提出常见TI介质的Thomsen参数需要满足以下约束条件:1/4f=1-β02/α02ε>-f/2; 1/2f-1δf-1); -1/2γε)/4(1-f)-1/2.Thomsen参数ε、δ、γ的取值区间主要受P、S波参考速度比β0/α0的约束,其值可正可负,实测参数中ε和γ正多负少;δ、γ、β0/α0的取值范围都有上下界,而ε没有上限;γ与ε正相关且取值上限受到ε的限制;ε、γ与δ之间不存在明显的约束.鉴于椭圆各向异性介质和薄互层等效TI介质在实际应用中的普遍性,专门给出了这两种介质各向异性参数的附加约束条件.一些在实际资料中可观测到的P波特殊偏振方向和SV波三叉现象也能为各向异性参数提供额外的约束.之后,我们将TI介质弹性常数和各向异性参数的约束条件扩展到对正交各向异性介质弹性常数和各向异性参数的约束.本文提出的各向异性参数约束条件简单实用,为各向异性理论研究和数值模拟中参数的选择提供依据,为实际资料的各向异性参数反演提供约束,既能避免出现无物理意义的研究结果,又能加速反演的搜索过程,提高生产效率,具有理论指导意义和实际应用价值.     

根据构造环境应力场预测峰值水平加速度

在分析了对峰值加速度 PGA 的影响因素之后,我们发现构造环境剪应力场参数τ₀对 PGA起了重要的作用,将τ₀引入 PGA 的预测公式中,同时考虑了 PGA 对频率的依赖性。大地震的PGA 的优越频率 f_a 较低,小地震的 f_a 较高.因此,小地震的衰减系数较大,PGA 衰减较快。基于上述两点改进,提出了新的 PGA 预测公式。在该公式中,构造环境应力场、震级、距离和场地条件是预测将来强地面运动的重要变量。此公式有很大的适用范围,可以用于大地震（矩震级 M_w=6-7.8）,也可以用于较小地震（M_w=3-6）的 PGA 预测;在考虑了世界各个地区不同的构造环境应力值水平以后,新预测公式可以应用于世界不同地区（例如美国加州和中国华北、西南等）。用实际观测资料检验结果表明,预测效果良好。     

西藏高原札木、当雄地区小震的基本特征

为了研究青藏高原隆起的原因,根据西藏地区的地震活动性和交通等方面的情况,于1976-1977年分别在西藏札木、当雄地区设立了区域地震台网。本文根据所观测的小震资料,用和达法测定了小震的时空参数。采用圆盘形剪切位错震源模式,考虑了传播介质的吸收和地震仪频率特性的影响,计算了小震的震源参数。结果表明: 1.小震具有局部密集和震源深度浅的特点,当雄地区小震震源面向南倾斜。 2.小震的平均应力降为几巴至几十巴。 3.对地震纵波而言,介质的品质因子较低,Q_P的平均值为150。 4.在厚度为二、三十公里的地壳上部,地震纵波的平均传播速度较低,V_P的平均值为5.65公里/秒。     

地球磁层顶的无碰撞Kelvin-Helmholtz不稳定性（Ⅰ）

本文用无碰撞等离子体的CGL近似,讨论了地球磁层顶的Kelvin-Helmholtz（K-H）不稳定性问题。同可压缩MHD近似一样,CGL等离子体也存在下、上两个临界速度v_c和v_u。不稳定性仅当v_c<₀ cosα<_u时才能激发,v₀为磁鞘等离子体流速,α为v₀和切向波矢k_t间的夹角。在向阳面低纬区,时间增长率ε和空间增长率κ与可压缩MHD的相应值相近。当v₀ cosα≥v_u时,不稳定表面波转化为稳定的体波。各向异性对K-H不稳定性有显著影响。在近日点低纬处,若磁鞘各向异性参数S₂接近水龙带不稳定性的阈值,很小的v₀便能激发不稳定表面波。S₂低于极小值S₂^min时,不稳定性不可能产生。所谓Overstability现象是不存在的。     

地震应力降与岩石破裂应力降

从应力降的静态理论,讨论了地震应力降的精度,并利用野外观测的最大位移和由地震波得到的地震矩,分别计算了十个研究较充分的地震应力降.对不同作者的结果作了比较,可以看出,应力降有因子为2的变化范围.但从统计观点看,地震应力降是分布在几巴到几百巴的数量级,大多数位于20-60巴;总结了地壳中代表性岩石在地壳温度、压力条件下,粘滑及脆性剪切破裂时的应力降,它们与温度、压力、岩性、含水矿物的存在有关.取值范围是从零到几千巴数量级;讨论了地震断层的物理状态,指出地震应力降是一种平均结果,并由于静态理论忽略了断层面破裂所消耗的能量,所以地震应力降比实际的应力降要低.     

RESEARCH ON CHARACTERISTICS OF THE FOCAL MECHANISM SOLUTIONS CONSISTENCY OF RUSHAN EARTHQUAKE SEQUENCE,SHANDONG PROVINCE

Many small earthquakes occurred intensively and continuously and formed an earthquake sequence after the M_L3.8 earthquake happened at Rushan County, Shandong Province on October 1, 2013. Up to March, 2017, more than 13 000 events have been recorded, with 3 429 locatable shocks, of which 31 events with M_L ≥ 3.0. This sequence is rarely seen in East China for its extraordinary long duration and the extremely high frequency of aftershocks. To track the developing tendency of the earthquake sequence accurately, 20 temporary seismometers were arranged to monitor the sequence activities around the epicenter of the sequence since May 6, 2014. Firstly, this paper adopts double difference method to relocate the 1 418 earthquakes of M_L ≥ 1.0 recorded by temporary seismometers in the Rushan earthquake sequence (May 7, 2014 to December 31, 2016), the result shows that the Rushan earthquake sequence mainly extends along NWW-SEE and forms a rectangular activity belt of about 4km long and 3km wide. In addition, the seismogenic fault of Rushan earthquake sequence stretches along NWW-SEE with nearly vertical strike-slip movement and a small amount of thrust component. Then we apply the P-wave initial motion and CAP to invert the focal mechanism of earthquakes with M_L ≥ 1.5 in the study area. The earthquakes can be divided into several categories, including 3 normal fault earthquakes (0.9%), 3 normal-slip earthquakes (0.9%), 229 strike-slip earthquakes (65.8%), 18 thrust fault earthquakes (5.2%), 37 thrust-slip earthquakes (10.6%)and 58 undefined (16.6%). Most earthquakes had a strike-slip mechanism in Rushan (65.8%), which is one of the intrinsic characteristics of the stress field. According to the focal mechanism solutions, we further utilized the LSIB method (Linear stress inversion bootstrap)to invert the stress tensor of Rushan area. The result shows that the azimuth and plunge of three principal stress (σ₁, σ₂, σ₃) axes are 25°, 10°; 286°, 45°; 125°, 43°, respectively. Based on the stress field inversion results, we calculated the focal mechanism solutions consistency parameter (θ)and the angle (θ₁)between σ₁ and P axis. The trend lines of θ and θ₁ were relatively stable with small fluctuation near the average line over time. Furthermore, the earthquake sequence can be divided into three stages based on θ and θ₁ values. The first stage is before September 16, 2014, and the variation of the θ and θ₁ values is relatively smooth with short period. All focal mechanism solutions of the three M_L ≥ 3.0 earthquakes exhibited consistence. The second stage started from September 16, 2014 to July 1, 2015, the fluctuation range of θ and θ₁ values is larger than that of the first stage with a relative longer period. The last stage is after July 1, 2015, values of θ and θ₁ gradually changed to a periodic change, three out of the four M_L ≥ 3.0 earthquakes (strike-slip type)displayed a good consistency. Spatially, earthquakes occurred mainly in green, yellow-red regions, and the focal mechanism parameters consistency θ was dominant near the green region (around the average value), which presents a steady state, and the spatial locations are concordant with the distribution of θ value. Moreover, all of M_L ≥ 3.0 earthquakes are located in the transitional region from the mean value to lower value area or region below the mean value area, which also indicates the centralized stress field of the region.