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。     

量纲分析应用于地震预测的探索

加卸载响应比(LURR)的基本思路是希望能够通过刻画震源区介质的损伤程度,反映地震孕育的进程,从而预测地震.近30年来,很多人对加卸载响应比做了大量基础研究,取得了一系列新的进展.加卸载响应比在地震预测实践中也取得了一定的效果,异常区与地震发生的位置有较好的对应性,但是预测效果仍不够理想.究其原因主要是:在实际预测中对当地的地球物理情况考虑的不够.本文采用量纲分析与加卸载响应比结合的方法,综合考虑当地的地球物理情况,例如剪应变率和平均地震波能量等因素的影响.文中选取1970年以来发生在中国大陆的34个震例资料,通过分析得到了与发震震级和时间相关的无量纲量π₁和π₃,根据对实际数据的拟合,π₁和π₃均与震级成指数关系.在应用于地震预测实践时,首先根据LURR空间扫描结果选取异常区,然后确定异常区的地球物理参数,通过π₁确定震级M,再由π₃确定发震时间T.     

大桥水库4.6级地震前后的库水加卸载响应比变化特征

多年的实测数据表明,大桥水库的坝前水位年变化约40m,库水对库盆的静压变化大约为4×105Pa,比固体潮的作用大2个量级,水库的蓄水和放水是对库区影响最大的加卸载力源。根据加卸载响应比理论(LURR),用库区的地震频次和能量分别研究在大桥水库诱发M_S4.6地震前后加卸载响应比的变化。结果表明:在大桥水库及附近相对较大的范围和水体附近相对较小的范围内,当库水加载过程中发生小震群时,地震频次加卸载响应比Y_n和C_r值显示高值异常,表明研究区岩石处于临近破裂状态,其后发生4.6级水库诱发地震;蓄水前后地震频次库水加卸载响应比Y_n和C_r值的平均值有明显差异;在大桥水库诱发的4.6级地震前,库水加卸载作用导致的地震频次及能量的加卸载响应比在震前存在明显的高值异常,震后异常消失。大桥4.6级震例表明库水加卸载响应比可有效应用于水库诱发地震的监测预报     

2019年6月17日长宁MS6.0地震前地震活动和水位的加卸载响应比异常研究

加卸载响应比（LURR）方法是通过固体潮加卸载过程中的某一物理参数的响应差异探查区域应力场演化。本文将这一方法应用于2019年6月17日四川长宁M_S6.0地震,根据LURR时序演化探查震源区介质的应力状态变化,提取可能的震前异常信息。首先采用贝尼奥夫应变作为响应量计算LURR,通过固体潮在地震断层面的最优滑动方向上引起的库仑破坏应力变化来判断加载还是卸载,结果显示LURR值自2018年年初开始快速增加并在2018年年中达到峰值,此后异常持续至地震。在此基础上对该地区的大地形变和地下井水位资料进行了LURR分析,发现水富水平摆倾斜仪的东西和南北分量在LURR出现异常的同期发生明显偏转,而地震周边的地下井水位高值变化过程与长宁地震也有较好的对应关系。研究表明在长宁地震发生前,存在地震活动和地下水位的LURR异常,且异常时间与水富倾斜同步,暗示震源区介质存在明显的应力积累过程。     

基于加卸载响应比(LURR)方法回顾2022年9月5日泸定MS 6.8地震预测过程

对2022年9月5日四川泸定M_S 6.8地震前加卸载响应比(LURR)异常时空演化特征和震前预测过程进行回顾。年尺度的LURR计算结果可以识别高应力背景区,为年度危险区的判断提供依据;周月尺度的计算结果可以反映地震发生前的孕震区介质由稳定阶段进入损伤阶段的转变。泸定地震前,LURR中短期异常空间分布呈现“沿鲜水河断裂方向展布—向震源区集中—异常幅度增加、区域扩展—震后减弱并消失”的演化过程;LURR时序曲线在震前出现明显的高值变化,在高值回落的过程中发震,震后LURR时序曲线回落至阈值线1.0附近。综上,LURR异常在空间上具有逐步向震中集中的趋势,时间上具有明显的阶段性特征,将LURR方法在长中短期一体化预测中进行应用,可以为今后对该区域地震趋势研判提供较好的依据。     

“泛西南”地区加卸载响应比异常及大震活动预测与追踪

21世纪初, 在中国西南及周边地区(本文称为“泛西南”)开始出现大面积的加卸载响应比(以下简称LURR)异常, 根据LURR异常演化, 我们于2008年首次提出该地区正在孕育着“超大地震”。 追踪研究结果显示, 孕震积分I_t于2012年7月达到峰值。 根据LURR与量纲分析方法结合得到的预测地震时空强的新方法, 我们预测: 2015年7月前后(±25月), 在“泛西南”地区将发生8级左右“超大地震”。 我们在2014年参加的两次会议上交流了这一预测结果, 2015年4月25日尼泊尔M_S8.1强震发生在预测范围内。 尼泊尔M_S8.1地震后, “泛西南”地区的加卸载响应比大尺度异常不仅没有消退, 反而更加增强。 I_t于2015年7月达到新峰值, 超过了尼泊尔地震前的水平, 因此, “泛西南”地区可能仍面临非常严重的地震灾害。     

九寨沟M_s7.0地震前地应变LURR异常演化特征

从岩石应力-应变的本构关系出发,以能够反映岩石应变变化的地应变观测数据作为"响应量",通过库伦应力触发模型的加卸载响应比计算方法,计算2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震前震中及周边500km范围内应变观测的加卸载响应比结果。结果显示,基于应变观测的加卸载响应比方法能够较好地从潮汐频段提取地震前LURR异常,九寨沟地震前,300km范围内的多个应变观测台站出现LURR异常,其中相距96km的两水台EW分量Y值最大达到3.27;LURR空间演化特征显示,在震前约9个月内震中及周边地区陆续出现异常"集中—增强—减弱"过程,证明该地区在长期应力累积的背景下,应力的不断累积增强导致震中及附近区域的岩石出现不断损伤或弱化,最终位于树正断裂上的应变能积累超过了介质强度而引发了此次地震。     

加卸载响应比理论若干问题的深入研究及其三维数值模拟

地震孕育过程的实质是震源区的损伤演化过程 ,这一演化过程是远离平衡态的不可逆过程。加卸载响应比理论从这一基本点出发 ,根据孕震区介质对加载和卸载的不同响应 ,提出了地震预测的新方法。本文对加卸载响应比方法理论和应用中的若干问题进行了较深入的研究 ,主要得到以下结论 :1 )从损伤力学的角度对加卸载响应比的力学机理进行理论阐述 ,通过加卸载响应比与损伤变量在宏观和细观上的密切联系 ,论证了加卸载响应比的物理实质是定量地刻划了非线性系统偏离稳态 (或逼近失稳 )的程度。而地震的孕育发生过程正是孕震系统的损伤演化直至失稳…     

地磁加卸载响应比方法最佳阈值研究

地磁加卸载响应比方法(LURR)是从测震学中移植过来的、用于地震中期分析预测的一种地磁学方法。笔者应用红山地震台地磁数字化观测数据进行了地磁加卸载响应比的计算分析,经过统计得出在阈值选择为3.0时对地震进行预测的效果比较好,其与地震的对应概率为42%。同时,笔者还认为可能受限于方法本身及外界因素,地磁加卸载响应比方法在进行地震预测时,其虚报率及漏报率较高。     

门源6.9级地震前地应变加卸载响应比异常分析

基于2022年1月8日门源6.9级地震各项测震学指标分析发现,此次地震前后加卸载响应比呈现明显异常现象,具有短期异常趋势变化。采用类比归纳方法分析青藏高原东北部地区祁连山构造带冷龙岭断裂带6级以上地震的异常特征,认为其加卸载响应比(LURR)通常在1左右浮动,在显著地震发生前2个月逐渐上升至峰值,但强震并不发生在峰值点,而是在降低回落到1左右滞后一段时间(通常是10天,甚至需要更长时间)发生地震,且震级越大,滞后时间相对越长。该区域强余震具有类似特征。加卸载响应比的这种特征可以对震中周边区域及构造带特征相似区域的地震预测及震后趋势判断提供参考价值。     

Source processes of large (M≥6.5) earthquakes of the Southeastern Caribbean (1926–1960)

We have conducted body waveform modeling studies of 13 historic earthquakes to provide a better understanding of the long-term spatial and temporal pattern of seismicity and deformation within a region extending from Barbuda, Lesser Antilles, to Cumana, Venezuela. Our results suggest that shallow earthquakes (<50 km deep) along the South American-Caribbean plate margin reflect right-lateral and extensional deformation. Intermediate depth events (100 km) show left-lateral strike-slip motion beneath the Paria peninsula of Venezuela. In the Lesser Antilles the 1960 Barbuda and 1946 Martinique earthquakes appear to be interplate thrust events, however the greatest moment release in the region has occurred at intermediate depths as a mixture of normal and strike-slip faulting, generally along trends oblique to the arc. The deformation rate estimated from the seismic moment release between 1926 and 1960 is only 1 to 10% of the estimated plate convergence rate for the region.     

世界早期历史地震史料的比较研究(待续)

通过对各国地震最早记载及其背景性证据的分析;用时间差分序列的双对数法,进行了地震记载资料丰富程度的探讨;研究了3700年前的全球地震活跃期;给出了公元前2221年至公元1900年105个国家(地区)的资料。     

Faulting processes of the 1956 San Miguel,Baja California,earthquake sequence

Body waveform modeling is used to determine the source processes of three large earthquakes (magnitude 6.8, 6.4, 6.3) occurring between February 9 and 15, 1956 along the San Miguel fault in northern Baja California, Mexico. Results of the modeling suggest that the mainshock on February 9 was responsible for the 20 km of surface faulting observed during the sequence. Although previous researchers have suggested a complex rupture history for the mainshock, uncertainty estimates of source-time function shape indicate single or double source models fit the observed waveforms equally well. The February 15 aftershock, however, appears to have consisted of two events. Locations and focal mechanisms obtained for the three events suggest that the rupture process may have been controlled by cross faults to the main trace of the San Miguel fault. The good correlation between source parameter information and the surficial geology/geometry of the San Miguel fault zone demonstrates the usefulness of waveform modeling studies in unravelling the complexities of historic multi-event earthquake sequences.     

张家口地区地震活动与地质构造关系

依据张家口地区1996年1月1日至2015年12月31日发生的1 748个地震的震中分布,结合该区地震地质、构造等研究成果,通过对该区历史上破坏性地震和大量中小地震的时空分布特征进行分析,发现地震多集中在几组活动断层交汇区及活动断层两端、拐点、分支、分叉部位和断陷盆地边界(沉降幅度差较大地区)部位,可能是因为这些部位是应力易集中地区。该结论可为张家口地区地震预报提供初步背景参考。     

The Applicability of Modern Methods of Earthquake Location

We compare traditional methods of seismic event location, based on phase pick data and analysis of events one-at-a-time, with a modern method based on cross-correlation measurements and joint analysis of numerous events. In application to four different regions representing different types of seismicity and monitored with networks of different station density, we present preliminary results indicating what fraction of seismic events may be amenable to analysis with modern methods. The latter can supply locations ten to a hundred times more precise than traditional methods. Since good locations of seismic sources are needed as the starting point for so many user communities, and potentially can be provided due to current improvements in easily-accessible computational capability, we advocate wide-scale application of modern methods in the routine production of bulletins of seismicity. This effort requires access to waveform archives from well-calibrated stations that have long operated at the same location.     

Probability-consistent earthquakes and probability-consistent conservative earthquakes

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅａｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎｓｔａｎｄａｒｄ,ｅｘａｍｉｎｅａｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎｏｒｐｒｅｄｉｃｔｓｅｉｓｍｉｃｄａｍａｇｅ,ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｅｖｅｎｔｉｍ...     

Ductility demand spectra for multiple near- and far-fault earthquakes

This study presents ductility demand spectra for single degree of freedom (SDOF) systems under multiple near- and far-fault seismic ground motions. The main innovation has to do with the quantification of the seismic sequence effect directly into ductility demands, a phenomenon which has not been studied in the past. Due to lack of real seismic sequences records, this paper examines only artificial sequences, where they have been generated by a rational and random combination of real single events. A statistical investigation of more than 120 millions dynamic inelastic analyses is conducted to obtain expressions for the ductility demands, in terms of the period of vibration, the viscous damping, the post-yield stiffness and the force reduction factor. It is found that due to the seismic sequence effect, it is certainly insufficient to consider only the ‘design earthquake’, since this traditional hypothesis leads to underestimated ductility demands and therefore to underestimated structural damage.     

中等地震的时空分布和强震

基于AkioYoshida等人的研究思路 ,以大华北地区 (30°～ 4 2°N ,10 9°～ 12 5°E)为例 ,来探讨我国大陆区域强震和中等地震时空分布之间的联系。通过对大华北地区 1970年以来 12次ML≥ 6地震的空间—时间分布情况进行研究后发现 ,该区强震发生前后 15年内 ,强震周围 2 0 0km内通常都有 5级以上地震活动。根据区域构造特点等因素 ,将大华北地区近期的强震活动分成 3个区域 ,并对该区近期的地震活动作了回顾和展望。     

云南中强震序列类型的划分及其空间分布特征

依据公元886～2009年云南Ms≥5.0地震资料,分析云南地区中强以上地震序列类型早期划分及空间分布特征.结果认为:云南地区Ms≥5.0地震序列以主余型为主,其次为多震型;主余型与多震型地震散布于云南省各个地区,孤立型主要分布于东川、玉溪、盈江等地区.各小区域的地震震型特点为:滇西北地区与云南地区地震类型比例一致;小...     

Application of the extreme value approaches to the apparent magnitude distribution of the earthquakes

The apparent magnitude of an earthquakey is defined as the observed magnitude value and differs from the true magnitudem because of the experimental noisen. Iff(m) is the density distribution of the magnitudem, and ifg(n) is the density distribution of the errorn, then the density distribution ofy is simply computed by convolvingf andg, i.e.h(y)=f*g.If the distinction betweeny andm is not realized, any statistical analysis based on the frequency-magnitude relation of the earthquake is bound to produce questionable results. In this paper we investigate the impact of the apparent magnitude idea on the statistical methods that study the earthquake distribution by taking into account only the largest (or extremal) earthquakes. We use two approaches: the Gumbel method based on Gumbel theory (Gumbel, 1958), and the Poisson method introduced byEpstein andLomnitz (1966). Both methods are concerned with the asymptotic properties of the magnitude distributions. Therefore, we study and compare the asymptotic behaviour of the distributionsh(y) andf(m) under suitable hypotheses on the nature of the experimental noise. We investigate in detail two dinstinct cases: first, the two-side limited symmetrical noise, i.e. the noise that is bound to assume values inside a limited region, and second, the normal noise, i.e. the noise that is distributed according to a normal symmetric distribution.We further show that disregarding the noise generally leads to biased results and that, in the framework of the apparent magnitude, the Poisson approach preserves its usefulness, while the Gumbel method gives rise to a curious paradox.