环境应力场在确定地震危险区中的作用

从位错模式出发，应用断裂力学的成果，作者在世界上首次导出了体波震级ｍ＿ｂ，环境剪应力值τ＿０（或构造剪应力值，或初始剪应力值，而不是应力降）和地震矩Ｍ＿０之间的依赖关系式。这个公式提供了直接利用震源参数大量计算构造剪应力场量值的可能性。作者认为构造剪应力场是控制地震发生的主要因素，即出现高应力值地震的地区是容易发生强震（Ｍ≥６．０）的地区，是地震危险区。作者计算了１９８７年以来发生在中国境内所有ｍ＿ｂ≥３．８地震的剪应力值，并据此划出了未来三年内我国大陆地区的强震危险区，同时给出了震级范围。１９９２年４月—１９９４年１月３１日，中国大陆地区共发生９次Ｍ＿ｓ≥６．０的地震，其中有８次落在事先划定的危险区内，只有１次在危险区外。     

断层位错引起的应力场变动与地震危险性预测

断层运动引起的应力场影响相邻断层的稳定性, 研究断层相互作用与地震危险性预测有密切关系。按弹性位错理论计算半无限弹性介质中矩形断层错动产生的应力场, 结果表明, 在中国西南与华北地区, 多数后继大地震发生在剪应力Sxy增大和正应力Syy减小区。地震发生概率的增益与作用于断层上的应力增量呈函数关系, 剪应力增加和正应力减少可引起地震触发。定义地震触发活化系数At表示地震活动度变化, At值空间扫描有助于确定具体的危险地点。最后讨论了大范围相互作用问题。      

用数字化地震波形资料分析云南及邻区环境剪应力场

利用昆明数字化地震台网记录的数字化地震波形资料．测算了云南及邻区2002年到2004年8月2513个中小地震的剪应力值T0和矩震级值Mw,分析了它们之间的相关关系。研究表明,地震剪应力值与地震大小存在线性依赖关系,地震越大,环境剪应力场越强,强震的发生需要较强的剪应力场环境。小地震在较弱的环境剪应力场状态下也可以发生,随机性较强。在环境剪应力场较强的地方,会发生强震,也会发生数量众多的中小地震。而在环境剪应力场较弱的地方,往往只会发生中小震。统计分析表明,通常,中小地震的T0〈10MPa,将T0≥10MPa的地震视为高剪应力值地震,高剪应力值地震集中分布的区域,或应力等值线大于10MPa的分布区即为高应力值区,高剪应力值分布区是环境剪应力场的异常分布区,它的形成和分布往往与强震的发生有关。据此,对云南省环境剪应力场动态变化及其与地震活动的关系作了分析研究。     

根据环境应力值预测我国大陆近三年强震危险区的研究

把环境应力增高，作为将要发生强震的前兆。根据陈培善导出的利用地震波资料直接计算环境剪应力τ＿０值的公式，计算了１９８７─１９９１年全国范围内的环境剪应力值，并据此预测了１９９２年以后３年内可能发生６级以上地震的５个强震危险区。实际验证结果是：从１９９２年５月至今，中国境内共发生Ｍ≥６．０的地震７次，６次均落在预先划定的危险区内。根据进一步的研究，计算了１９９２─１９９３年全国环境应力值，结合１９９１年以前的资料，对未来１９９３年１１月─１９９６年３年内可能发生强震的危险区进行了预测，提出了６个值得注意的强震危险区。     

根据构造环境剪应力值水平区分地震和核爆炸

根据地震破裂的断裂力学模式，导出了震源参数与地震发生处的构造环境剪应力值t0之间的函数关系．据此，可以大量计算震源处的构造环境剪应力值或背景应力值．若把核爆炸当作地震来计算，发现核爆炸的t0值平均在20MPa左右，明显地高于同震级地震的t0值．其结果可以作为区分地震与核爆炸的依据．      

云南及邻区环境剪应力场时间分布与强震活动

对云南及邻区环境剪应力场时间变化作了分析研究,表明因高剪应力值地震在时间上的集中分布,而形成了环境剪应力场显著增强的时段。高剪应力值地震的发生是构造应力场增强的直接表征,环境剪应力场高值分布区和高剪应力值地震集中发生时段的出现,与强震活动的时空分布密切相关。追踪分析环境剪应力场的时间变化,是地震危险性中、短期预测的行之有效的一种方法。环境剪应力场不同时间段的变化,可能为地震的中期和短期预测提供相应的应力场前兆性变化判据。     

构造环境应力场在确定新疆地震危险区中的应用

基于断裂力学的研究成果和位错论,提出了断裂力学地震破裂模式,进而推导出了几个从地震波观测资料直接计算震源处构造环境剪力场量值ｒ０的公式。根据这些公式计算了中国地区中小地震的构造环境剪应力值。结果表明：ｒ０值的大小与分布和大震发生的地点有密切关系,即剪应力水平较高的地区将容易发生大地震,而剪应力水平较低的地区通常只发生小地震。据此,从１９９２年开始,根据环境应力场进行寻找地震危险区的尝试总有效北达７     

美国南加州的构造环境剪应力场和地震危险区

根据我们提出的断裂力学破裂模式,推导出了几个计算构造环境应力值0的公式(见文中公式(1)、(2)、(3)、(5))．根据这些公式,计算了中国大陆地区中小地震及美国南加州的中小地震的构造环境剪应力值．结果表明,0值的大小和分布与大震发生的地点有密切的关系,即剪应力水平较高的地区将容易发生大地震,而剪应力水平较低的地区通常只发生小地震．震级大小与lg(0)统计上呈线性相关．依据0的空间分布,可以一定程度上确定地震危险区或潜在震源区;依据0值随时间的变化,可以粗略地估计大震发生的时间．根据0值在南加州的分布和随时间的变化,有3个地区应力值较高．其中,Goldfield地区是现今的地震危险区．      

根据环境应力场寻找中国大陆地区的潜在震源区

地壳介质是一种里面存在着许多裂纹的非完整介质．断裂力学的研究结果表明，这种介质的强度远低于完整介质的强度．笔者认为，地震的发生是由于地壳中裂纹在合适的条件下由稳态扩展逐渐发展到失稳扩展的结果，地震破裂即为断裂力学所阐明的低应力快速破裂现象． 快速破裂的出现必需要有局部应力和应变的高度集中．根据Knott(1973)对裂纹尖端进行的弹塑性应力分析表明，裂纹尖端的应力状态对裂纹的扩展起了极其重要的作用．由于应力集中，在裂纹尖端必然形成一个塑性区．塑性区中的位移已不是弹性位移，而是塑性位移．=a20/2y，这里，0是作用剪应力，它相当于地震发生时的初始应力或构造应力，a是裂纹半长，是刚性模量，y是介质剪切屈服强度．而地震位错恰恰是发生在形成塑性区的裂纹末端．于是我们提出了一个关键性的假定，设位错D(1，t)为文中的公式(5)，地震最大位移为Dmax=L20/4g，式中，L是断层长度．若刚性模量取上地壳的数值，=33 GPa，介质剪切屈服强度y取实验室给出的平均值y=30 MPa，那么，根据Dmax和L的观测值，利用此公式就可以估计大震的构造剪应力值．计算结果表明，全球的大震构造剪应力值大多数在5——20 MPa 之间，有地区差异，平均为10 MPa． 笔者在进一步研究了震源谱的性质后，又导出了体波震级mb对0和地震矩M0的依赖关系(即文中的公式(11))，此公式提供了直接利用地震观测资料大量计算构造剪应力值的可能性．我们认为，构造剪应力场是控制地震发生的主要因素，出现高应力值地震的地区是容易发生强震（MS6.0）的地区，即地震危险区．我们对1987年以来全国所有mb3.8的地震计算了它们的剪应力值，据此，划出了我国大陆地区强震危险区并给出了震级范围． 1992年4月——1994年1月31日，中国大陆地区共发生9次MS6.0的地震，其中8次均落在我们事先划定的危险区内，只有1次在危险区外．实践证明，这种新方法作为中期强震预报，是一种有效的预报手段，有着良好的物理基础和令人鼓舞的发展前景，值得深入探讨和研究．      

广西及邻区环境剪应力场基本特征与未来地震危险区预测研究

利用广西台网30多年地震观测资料，根据P波初动半周期和地震震级资料测定环境剪应力的方法，测算了广西及邻区大量中小地震震源的相对剪切应力强度值，据此分析了广西及邻区环境剪应力场总体特征，给出了8次中强地震前后一年的环境剪应力值，对环境剪应力值的区域特点进行了分析。     

安徽及邻区构造环境剪应力场的研究

利用安徽省7个台站近2年来数字化地震观测资料，根据地震发生的断裂力学模式和震源谱理论，计算了安微及邻区42个中小地震的构造环境剪应力值，并对应力场分布状况及变化情况进行了分析研究。结果表明，安徽及邻区目前构造环境剪应力场水平总体上相对较低，但局部地区巳具备性中等地震的应用力场条件。     

武定6.5级地震前后环境剪应力场动态变化

采用陈培善等从断裂力学观点研究地震破裂过程,提出的由地震波和地震基本参数等资料估算地震震源处剪切应力强度值的方法,对发生在武定震区及其附近的中小地震测算了剪切应力值,据此对武定６．５级地震前后环境剪应力场动态变化作了追踪分析。结果表明,武定地震发生在环境剪应力场具有高值分布背景的地区。强震孕育经历了环境应力场由低－高－低－高的多次起伏变化,反复增强的过程。震后环境剪应力场逐渐减弱,最终回复到正常状     

"霍山地震窗"小震序列运动学参数时变特征研究

利用安徽及邻近地区的数字化地震资料,详细研究了“霍山地震窗口”小震序列的构造环境背景应力和视应力变化特征。结果表明,环境应力值和视应力值不仅能反映震“源”区的应力背景强弱,在距未来强震震中比较远的特殊构造部位,即素有“地震活动穴位”的地震窗口的小地震,同样能较客观反映出孕震区附近应力环境的信息,在华东中强地震前后应力状态的差异性是显著的。     

中国强地震动速度衰减研究

在研究构造环境应力场特征的过程中,发现构造环境剪应力场量值、对峰值地震动速度PGV有很大影响.用公式定量地把、值引入到PGV的预测方程中,得到了新的预测方程CLB97V;并用观测资料证明了所得方程在震中距＝5──250km范围内,对美国大地震和中国大地震均适用．本文还考虑了大、中、小地震的速度具有不同的优势频率：大震较低,小震较高,因此,小震的PGV衰减较快．这样,CLB97V不仅适用于大震,也适用于中、小地震．如果考虑了世界各地不同的构造区域具有不同的构造环境应力场以后,预测方程可以适用于世界各地．     

Discrimination between nuclear explosions and earthquakes based on consideration of tectonic ambient shear stress values

IntroductionFor the need of a nuclear test ban treaty, international society must make great efforts to find effective methods for discrimination between earthquake and nuclear explosion. Thereupon, many methods of discrimination of nuclear explosion appeared. But, at present, there is some uncertainty to discriminate middle or small nuclear explosion (Peppin, McEvilly, 1974; Richards, Zarales, 1990). When we study tectonic ambient shear stress field of Southern California, we find that str…     

汶川8.0级地震环境剪应力特征研究

基于甘肃强震固定台和流动观测记录的汶川8.0级地震主震及余震加速度资料,选用三分向记录均完整的87次地震(震级范围为3.0~8.0级),根据用位错理论二维断裂模式推导的震源峰值加速度与环境剪应力关系式计算汶川地震序列的环境剪应力值,探讨其环境剪应力场特征。结果表明,环境剪应力和矩震级有较好的相关性,3~5级地震对应的应力值多在3~6 MPa,5~6级多在6~9 MPa,6~7级多在9MPa以上,且环境剪应力对震源深度也有较强的依赖性。     

广西地区中强地震前后环境应力场的时空演变特征

应用P波初动半周期和地震震级资料测定环境应力值的方法，利用广西台网30多年地震观测记录资料，测算了广西及其邻区大量中、小地震震源处的相对剪切应力强度值．在此基础上研究了广西地区8个中强地震序列主震前后环境应力值的时空变化特征．     

青岛崂山地区环境应力与视应力变化分析

利用青岛市地震监测中心数字台网的地震波形记录,选取震级下限为ML1.0,计算了2003~2004年崂山地震序列过程中青岛地区地震视应力aσpp和环境剪应力τ0值的变化,结果表明,崂山地震序列的中等地震发生前相近震级小震所反映出来的应力增强变化并不明显,2003年以来青岛地区背景应力场也不存在明显的趋势性变化。对青岛崂山地震序列中261个小震的数字化波形记录计算分析后发现,环境剪应力0τ值和视应力aσpp值与震级明显相关,并且相同震级的地震事件所计算出二者的变化与地震序列的活动状态密切相关。     

阿尔金地区构造应力场研究

用软材料和激光全息光弹模拟实验方法,分析了阿尔金地区现代构造应力场的特征和在区域应力场作用下阿尔金断层的活动规律以及大震前后震区应力场的调整情况,结果表明:阿尔金地区现今构造应力场主压应力轴近南北向,南边印度板块向北推进的过程中,使得青藏高原西北边界的阿尔金断裂各段的活动性质和滑移速度不同。东西两段左旋位移较明显;中段呈明显压性;应力集中区分布在一些特殊构造部位。模拟大震应力释放反映,大震后震中区附近剪应力值迅速下降,周围一些地区的剪应力值升高,形成未来地震危险区。