地震破裂的集结及其前兆意义

有关集结相的争论提醒我们需要重新全面理解nucleation的含义．Nucleation的本来含义就是突变过程的集结、成核、起始等,因而,需要研讨如何针对不同领域准确进行翻译．地震集结的基本含义,是指岩体内微破裂的集结导致局部弱化和岩体失稳．狭义集结理论对于解释断层摩擦行为有一定意义,但不应夸大其适用范围．从热力学的角度看,地震集结实际是岩体多种状态参量的变化过程,是跨多学科的研究课题．本文评述了损伤理论、断裂力学、地震破裂动力学和摩擦本构关系的研究,及其在地震集结问题中的应用．介绍了近期若干课题的进展,包括构造环境对地震集结过程影响的研究;利用波速各向异性,特别是剪切波分裂方法测量微破裂集结引起的介质各向异性研究,以及地震集结的辐射温度场的遥感接收的实验研究等．讨论了大地震集结的特征,以及上述研究在强地震前兆中的意义．      

强地震前兆低频波的实验研究

声波透射实验表明，对于板状材料，声音的一部分能量可以透射到空气中。另一部分能量在板中产生简正波，使板产生较大的振幅，在空气中产生能被话筒接收到的声音信号，而信号的简正频率与板的尺寸有关。另外，破裂过程中的声发射实验证实：随着微破裂的集结和裂纹的扩展，所辐射波的频谱会逐渐向低频移动，而且当频率很低时，可以透射出岩石，被话筒接收到。根据尺度相似性原理，推广到野外，强地展前破裂集结可能会辐射出超低频波，这种超低频波不能被常规的地震仪记录到，但可以被超低频传感器或次声接收器记录到。在地震前，产生前兆的源非常复杂，大多数情况下可能并非脆性破裂，而是塑性蠕滑或者有流体的参与。而后两种情况产生的波的周期会更长，而且缺乏脆性破裂所固有的高频成分，这可能就是多数地震前缺乏前震的原因。     

微破裂成核过程和应力（场）关系的实验研究

利用实时全息干涉计量摄影装置记录有机玻璃板微破裂过程中应力（场）的变化,他微破坏的丛集过程及其与诮力（场）的关系,宏观裂缝的分叉和延伸规律,在破裂与微破裂的关系。研究结果表明,大破裂发生前微破裂有丛集（成核）现象,微破裂的丛集与局部应力集中有关,大破裂（宏观裂缝）延伸方向是应力场高梯度变化方向,大破裂的发生位置与微破裂的丛集无明显关系。     

1999年度中俄合作岩石破裂实验研究

１９９９年１１月～１２月,俄罗斯科学院圣彼得堡Ｉｏｆｆｅ技术物理研究所Ｖ．Ｓ．Ｋｕｋ－ｓｅｎｋｏ教授等专家应邀来华,与中国地震局地球物理研究所和中国科学院地球物理研究所合作,在震源物理实验室开展分米级尺度岩石破裂实验研究。实验中采用了ＳＤＡＥ－８型系统,进行声发射地定位和实时显示。实验采用了多种典型构造模拟和加－卸载方式,取得了丰富的成果。该实验开辟了国际间实质性合作的新途径。     

裂纹系微破裂集结和动态扩展的实验研究

研究了裂纹系的动态破裂,重点考察了裂纹系相互作用.选用大理石、玻璃为实验材料,将其加工成薄板状,并在板内预制各种不同形态的裂纹系,在单轴压下用可见光透视观察裂纹系动态相互作用的破裂过程.实验中发现,岩石的动态破裂过程和玻璃有很大差别,岩石的裂纹系动态相互作用后期是通过微破裂演化来实现的,而在玻璃中观察不到.裂纹系的不均匀应力场分布是破裂演化的初始原因.通过实验,给出大理石材料中各种不同形态裂纹系的动态破裂演化的全场过程图像,直观地揭示了含裂纹系岩石变形破坏的实质.实验显示了不同几何形态的裂纹系的破裂发育过程有明显区别.在微破裂集结时,周围的破裂部分闭合.因此,用二维模型描述的微破裂图像和实际有很大出入.为了消除这个差距,必须研究三维破裂.本文的实验结果表明,裂纹(断层)不能起到阻碍破裂扩展的作月;裂纹(断层)作为障碍体,和预存裂纹之间存在强烈的相互作用,使得样品的强度降低几乎一个量级.讨论了上述结论对于认识地震(包括矿震)断层行为的意义.     

震源物理研究的回顾与展望

震源物理的研究是岩石力学、位错理论，断裂力学、电磁学和非线性动力学等学科的渗透与结合。地震的孕育、发生重复的动力学过程是震源物理研究的重要内容。     

岩石变形实验中的微破裂与地震的联想

根据室内岩石变形实验中岩石的微破裂和应变能释放等情况，联想到地震发生的几种相似现象：（１）岩体在较低的状态下亦有可能发生地震；（２）小震的发生预示岩体内应变和应变能的释放，但应力却未必释放；（３）主震时就变能大量释放，但仍有相当多的应变能残留在岩体中，这应是老震区发生地震的原因之一。     

The experimental investigation of micro-cracks nucleation in typical tectonics

IntroductionTheexistenceandmeasurabilityofearthquakenucleationinvariousgeologicalbackgroundareimportantbasicproblems.Generally,crowdingtogetherandzonationdistributionofmoderateandsmaIlearthquakes(orsourceofAE)arenormalphenomenon(Mei,etal,l993).However,itisnotreliabIetoidentifythecrowdingofmoderateandsmallearthquakesasforeshockofstrongearthquake.Someauthors(Yu,Li,l998,Wang,l999)studiedthemethodstofindtheprecursorinformationastojudgetheriskofstrongearthquakesfromthefiguresofspace-timeevoluti…     

Nucleation of earthquakes and its implication to precursors

IntroductionIn the middle of 1990s, the argument about nucleation phase occurred. Ellsworth and Beroza(1 995) studied the wave records of 30 earthquake events, which initiated slowly. Ellsworth, et al calledthem as nucleation phase. They discussed the relationship between their moment, duration time andthe relationship with the main shock behind. Scherbaum (1997a, b) proposed his different view andsuggested that some of the recording of the long period initial of seismic wave was misinterpret…     

一次大陆强震前震成核的实例

地震成核研究受到国内外地震学家的关注 .实验和理论研究表明 ,在地震前成核带内会发生准静态滑动 ( Ohnaka,1 992 ;Dodge,Beroza,1 995;Dodge et al.,1 996;Ohnaka,Kuwahara,1 990 ;Yamashita,Ohnaka,1 991 ) .地震成核过程是指在地震动态破裂前从准静态到准动态破裂的过渡过程 ,它本身就是一种短期前兆 ,直接前震是从准静态过渡到准动态成核过程中发生的局部动态失稳 ( Ohnaka,1 992 ) .最近的理论研究表明 ,可以将直接前震看作为伴随大地震的准静态成核过程的局部破裂 ( Shibazaki,Matsu′-ura,1 995) .因此 ,在成核过程中可能伴随…     

2003年2月24日新疆巴楚-伽师6.8级地震发震构造

2003年2月24日发生在新疆塔里木盆地的巴楚-伽师6.8级地震可能是1997—1998年伽师强震群的继续,但其震源机制解、破裂过程与1997—1998年的强震群有一定的差别。从地震重新定位的结果看,巴楚-伽师6.8级地震与塔西南坳陷东侧麦盖提斜坡带上发育的一组NWW向隐伏逆断层有关,地震宏观考察①所发现的与构造变形有关的地裂缝也与这一隐伏断层带的位置相吻合,等震线形态与隐伏断层带的走向一致,极震区的形态与断层的破裂方向基本一致。这些均表明这次地震是盆地内一条近EW向北倾逆断层自NW向SE由深至浅破裂的结果     

半地堑反转构造的砂箱实验模拟

设计了两组半地堑反转垢理想砂箱实验模型。实验结果表明，边界条件对半地堑反转构造形成特征有着十分明显的影响。刚性边界条件下，沿着边界断层可以产生一定的反转逆冲现象，反转逆冲的程度与边界断层的倾角大小有关，倾角越缓反转逆冲现象越显著，而在自由边界条件下，边界断层均无反转逆冲现象，只是发生倾角变陡现象。沿半地堑边界断层的反转逆冲作用十分有限，反转逆冲主要通过新生低角度逆冲断层得以实现，地堑内部断层通常不     

川西及其邻近地区活动构造基本特征与强震复发模型

川西及其邻近地区位于青藏高原东缘川滇、巴颜喀拉和华南三大活动块体的交接部位,发育着多组具有发震能力的活动断裂。由于横向次级活动断裂的存在,川滇块体可进一步划分为滇中和川西北2个次级块体,巴颜喀拉块体可划分出东端的龙门山次级块体。深部探测反映出川滇和巴颜喀拉块体地壳中均存在着低速-高导层(体),它们是上地壳多震的原因之一。地质研究和现今GPS观测表明:各级块体均存在着SE向或SSE向平移运动、顺时针转动和隆升运动,但量值存在着一定差异。文中还给出了各主要活动断裂带的地质或GPS滑动速率,讨论了目前存在的主要科学问题     

矿山地震与瓦斯突出的相关性及其在震源物理研究中的意义

介绍了矿山地震与瓦斯突出等煤矿灾害及成因, 并通过若干煤矿瓦斯突出和矿山地震的同震现象,论述了这些灾害在动力过程中的内在关系.这些震例表明,在高瓦斯煤矿, 矿山地震与瓦斯突出存在密切的相关.认为较大矿震伴随瓦斯的低值延时响应可能是瓦斯突出的预警信号.从矿震定位、震源机制、矿震成因、瓦斯突出条件等分析了矿震与瓦斯突出相关的机理. 进一步介绍了瓦斯流体对矿震的触发作用,尤其超临界流体的特殊性质在矿震发生中的重要作用.依据矿震与构造地震在机制方面的相似性, 讨论了上述结果在震源物理研究中的意义.      

库车坳陷活动构造的基本特征

简要介绍了南天山山前库车坳陷的主要活动逆断裂-背斜带的分布特征、构造样式、最新活动证据等资料。平面上库车坳陷呈一“眼”状,由南北两大背斜带构成。北部靠近南天山为一套向南逆冲的逆断裂-背斜系统,最新活动的逆断裂-背斜带为喀桑托开逆断裂-背斜带;南部靠近塔里木盆地的是一套向北逆冲的逆断裂-背斜系统,最新活动的主要是秋里塔格逆断层-背斜带及其以南的亚肯背斜等新背斜;南北两大背斜系统夹持着拜城盆地。坳陷区北部的喀桑托开断裂与坳陷区南部的秋里塔格断裂带是区内最主要的活动断裂,前者长逾60km,后者长近200km,沿这两条断裂带均发现了清楚的断裂露头和古地震形变带。此外,在秋里塔格背斜带以南发育了更新的、规模较小的背斜,表明库车坳陷区的褶皱作用继续向盆地方向扩展。石油地震剖面资料显示,库车坳陷南北两侧的褶皱作用均受盖层与基底之间的滑脱断层控制,属于山前的薄皮构造。滑脱面的深度可达10km左右。这是库车坳陷主要的发震层     

不同距离力源作用下脆性破裂的稳定性和止裂

根据断裂力学的原理, 提出了脆性破裂的止裂准则, 给出了最小止裂方程. 利用Erdogan的集中力的零频Green函数解, 分析了点力和简单分布力的位置对脆性破裂的稳定性和止裂的作用, 给出了若干典型条件下临界载荷、 失稳边界线、 止裂点的计算结果. 近距离力源引起的稳定性破裂, 对于解释一些蠕裂和构造的形成是有意义的; 不同距离力源引起的失稳破裂, 对于解释不同震级地震的发生和停止是有意义的. 强地震的发生有可能是远场力与近场力各种复合作用的结果. 本文的结果对于认识诱发地震的力学机制也有重要意义.      

荷包岛南北向构造

荷包岛为南海北缘一鲜为人知的小岛，岛上发育颇具规模的南北向构造，由一系列压性结构面组成并有北延至大陆沿海的迹象，荷包岛南北向构造很可能是一较大规模的构造带的残余，它既与华南大陆广为发育的近东西向构造带有关，亦受控于南海海盆的新生代扩张，对它的深入研究，有可能成为合理解释南海北缘构造系统形成、发育历史的关系。