第3章全球地震过程及其机理

对比研究地震、月震、火星震和金星震有助于认识物质现代运动的本质和揭示地震过程的物理实质。     

全球地震、火山分布及其变化特征

地震和火山都反映了地球表层的构造活动,因而地震活动区往往也是火山活动区。根据全球大震、火山活动目录,分析研究了全球地震、火山分布的特征。描述了各区的地震、火山活动分布,总结了地震、火山活动强度的时、空分布特征。全球地震、火山活动可以分为碰撞带、大陆区和大洋区。大陆地震以其片状的分散分布而不同于板块边缘的带状分布,大陆火山活动比大洋火山更受应力场的影响。大洋区地震活动相对较弱,岩浆活动主要是平静的岩浆溢出与洋中脊的扩张,往往没有形成火山喷发。有记录的火山喷发主要来自深部地幔的热柱。俯冲-碰撞活动区地震活动与火山喷发最强烈,大角度俯冲的弧后火山活动最强,当板块运动方向与板块边缘走向成小角度相交时,缺少正面俯冲的动力,火山活动相对平静。>500km深震的地段,火山活动较弱。火山与地震强烈活动的大多在大地水准面(Geoid)异常高的区域。地震与火山平均纬度随时间表现出同步的变化外,火山和大震活动也显示了大致同步的变化     

汶川地震前地震活动特征的普遍性及其机理探讨

汶川地震前地震活动较为显著的异常是：1970—2008年汶川地震前,从云南北部至甘青川交界形成规模巨大的5.5级以上地震活动增强区（或称环形分布）;1970—1999年围绕龙门山断裂带形成5级以上地震背景空区,汶川地震发生在增强区内的背景地震空区里;2001—2007年形成M_L4.0以上地震孕震空区,震前1年孕震空区内部及其两端相继发生多次M_L 4.0~5.0地震,空区打破.上述地震活动增强区、背景空区和孕震空区是大地震前普遍出现的现象.为对比分析,本文系统研究了2001年以来我国大陆及邻区4次M_S≥7.8级地震和全球10次M_W≥8.0级地震前类似地震活动异常,并给出统计特征.结果显示：地震增强区规模为850~2700 km,持续时间13—38年,增强区长轴对数与主震震级呈正相关关系.增强区与余震区规模之比为2.3~7.7,其对数与主震震级呈负相关.背景空区长轴300~1100 km,持续时间10—32年,其长轴对数与主震震级呈正相关关系.孕震空区长轴为370~780 km,持续时间1—7年,孕震空区长轴对数与主震震级呈正相关关系.对于板内地震,构成增强区的最低震级为5.0级或5.5级,构成背景空区和孕震空区的最低震级分别为5.0级和4.0级.而对于板间地震,构成增强区和背景空区的最低震级为6.0级或6.5级,构成孕震空区的最低震级为5.0级或5.5级.基于坚固体地震孕育模型,认为地震活动增强区的环形分布是由于震源区的破裂强度高于周围介质造成的,地震孕育过程中体应变的范围和强度存在逐渐增大和变小的过程,这是地震活动增强区出现三阶段特征的原因.从包体弹性理论可以推导出增强区尺度的对数与主震震级、增强区与震源体比值的对数与主震震级存在线性关系.

     

地震电性变化及其物理机理初步讨论

依据典型震例中的视电性异常变化，介绍了视电性变化各向异性与震源机制解最大主压应力的关系，讨论了电性变化的物理机理。结果表明，视电性变化与饱水裂隙电阻率ρf、固架电阻率ρ0和裂隙率υ有关，与DD模式预言的震源区扩容阶段电阻率变化过程，岩(土)标本加载过程中视电阻率变化相吻合，地震电性变化主要是由于孕震晚期阶段震源区及附近扩容裂隙快速发展、导电通道串通、导电流体活跃而引起的。我国地震地电阻率观测确实检测到了这一变化。     

黄土地震动力学过程及其发展条件

利用乌兹别克斯坦安格连露天采煤场的工业爆破试验，研究了黄土的地震动力学效应，对不同烈度区地震裂隙、地震沉陷、滑坡和液化等地震形变进行了分析。认为这些地震形变的发育取决于一系列工程地质和地震因素，如黄土的地貌、土层厚度、工程地质性质、土层湿度、沉陷形、变形、稳定性特征以及地下水埋藏深度和土层的静荷载，等等。此研究对黄土的抗震性能和建筑安全性评价具有重要意义。     

全球地震地理分区

文中描述了国际地震地理分区的现状（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级）。介绍了中国大陆地区的Ⅲ级地震地理分区。提出了中国地震地理分区的建议。     

全球地震层析成象

第一份IRIS提议写于12年前,当时,在地球科学界,地震层析成象还是有争议的工具。只是最近几年才越来越清楚,早期的三维模型给出的地幔中地震速率长波长模式的影象是正确的。与诸如大地水准面、板块运动、岩石学、地球化学和地磁学方面的其他规模地球物理信息相关的关系表明波谱的这部分在解释行星尺度的运动过程时可能特别重要。这并非意味区域尺度的研究不同样重要。例如,对板块的沉降或落基山前缘的特征进行成象时,全球规模的分辨率绝不能利用临时密集布设流动地震仪所达到的分辨率同日而语。所要做的就是通过网点的局部加密,把这两种方法结合起来,努力做好这些,可能代表将来最有前途的发展。全球地震台网(GSN)和大陆岩石层地震台阵(PASSCAL)作为IRIS的两个组成部分都将在这方面作出贡献。下面我们将在4个方面对层析成象的成果对整个深部范围:从地壳到内核进行简要的综述,只有一个例外,其余结果不仅根据来自IRIS GSN台站记录的数据,而且根据其他数字地震台网联合会(FDSN)台网:GEOSCOPE,CDSN,MedNet记录的数据得到的。显然,这些台站的存在正改变着地震学研究方式。     

初探水库地震的形成机理及其诱发环境

本文根据库水诱发作用和水库地震成因分析,认为水诱发地震必须具备两大环境因素:库水渗透——储积条件和发震构造背景。作为例证,文章还具体讨论了湖北丹江口水库地震和甘肃玉门老君庙油田注水效应。最后给出了水库地震诸诱发因素的组合图式以及研究水诱发地震的基本思路。     

红外遥感用于地震预测及其物理机理研究

在等温过程加载的条件下,实验得出岩石的红外辐射能量随压力变化显著变化的结果。这个变化与温度无关,完全由压力引起,这就证明了机械能能直接激发岩石分子振动态能级之间的跃迁,不需要经夺石生预测地震奠定了理论基础,这一物理现象的发现,为用红外遥感观测地球表层应力场分布和预测地震奠定了理论基础,提供了实验依据。提出了由温度异常引起的红外辐射能量变化和由应力起的红外辐射能量变化以及将两者分离出发的理论与方法,     

邢台地震孕育发生模型及其前兆机理探讨

根据人工地震与天然地震测深成果,提出了邢台地震孕育发生的概念模型。根据这个模型,分析了邢台地震前震区应力分布图像与发展过程、结合深部构造特征,探讨了邢台地震的成核过程,进而讨论了邢台地震的直接前震,地形变,地下水位三项主要前兆的形成机制。     

地震地电阻率前兆异常特征及其机理研究

本文在全面整理我国大陆二十余年来的地电阻率观测资料的基础上,分析了地电阻率前兆异常特征及其与地震三要素之间的关系,给出地震强度(震级)与异常时间和震中距乘积的对数呈线性关系的实用结果,研究了不同类型地震地电阻率短临前兆特征及其在地震预报中的应用,探讨了地电阻率前兆变化的机理。     

全球地震柱的地震层析成像证据

依据地震地热说原理,搜集国内外地震层析成像研究的成果．揭示了地震柱的物理属性。得出全球24个地震柱中已有资料的20个地震柱的深部地幔圆锥体均具有P波高速异常体特征,相反,只有火山和浅源地震活动而无中、深源地震活动的地区,比如冰岛和夏威夷,其地幔深部则为P波低速异常体。为解释这个重要的物理现象和构造现象,引入空化理论解释并提出了3个假设。地震柱概念是地震地热说赖以生存的物质基础和构造基础,是与当今流行的地质学派板块构造、地质力学和地幔柱理论的最大区别。深入解读地震柱的物理属性及其构造学意义．或许能为构造地质学和地球动力学带来革命性的大讨论。     

地震电磁辐射机理研究

<正>地震前和地震时观测到的很多电磁效应,与地震孕育阶段和发生地震时震源区活动的过程有关。地震区内应力分布和深部物质性质具有强烈的、时空不均一的特点,因此,断裂的孕育区是很多单个机电转换     

唐山地震的破裂过程及其力学分析

由 P 波初动符号资料在 DJS-6机上计算了主震及17个较大余震的断层面解,并按照有限移动源模式测定了主震及三个最大余震的震源参数.主震是发生在一个近似直立的右旋走滑断层上,走向 N30°E,破裂方式为不对称的双侧破裂,以2.7公里/秒的平均速度向北东传播70公里,向南西传播45公里.测定的主震震源参数例如平均位错136厘米,地震矩1.24×1027达因·厘米,应力降12巴等.大多数M_L>5.0的余震是发生在主破裂面附近及主破裂面两端的扩展分支上,该扩展分支位于膨胀符号区并与主破裂偏离80°左右.较大余震的多数亦集中在这两个扩展分支上.本文试图从理论上分析这种断裂扩展的力学特征.对于脆性材料的复合变形情形,破裂不再沿原来平面扩展,而是与原来平面偏离一个角度的另一面内扩展.并提出一个力学模型,计算了断层扩展角,计算结果与观测事实比较吻合.根据以上结果,本文讨论了唐山地震特点及发生的力学条件,认为唐山地震不同于发生在大断层上能用粘滑机制解释的那类地震,它和海城地震类似的是,除水平应力场作用外,还可能有地下物质的变迁,由于这种变迁使局部地壳受到垂直力.它和海城地震不同的是,它发生在一个比较均匀的脆性介质内,因而能够积累能量发生大震而没有前震.      

CO2气体在地震孕育与发生过程中的作用及其机理研究

通过甘东南地震危险区地震宏观异常观测实例分析,系统研究CO_2气体在地震构造活动过程中的地球化学演化过程,以及发生的一系列酸碱平衡和氧化还原化学反应。结果表明地下深部CO_2气体不仅是其他微量气体Rn等向地表方向运移的载体,而且参与酸碱平衡和氧化还原反应,是地下深部生物化学反应的重要影响条件,地震前兆及宏观异常现象的发生常伴随着CO_2的异常变化。因此CO_2气体可以作为良好的示踪气体,在地震前兆观测及重大异常落实中尤其要重视对其进行监测。     

地震过程动力学

通过对类地行星——月球、金星和火星天文期的研究表明,这些行星内部和地球一样发生地震,而且现代构造活动性具有差异。地球具有高地震活动性特征,其内部能量以地震形式损耗每年达1017—1018J,震源分布深度达700km,地震的应力降达几百巴。月震震源可追踪到1200km深度,每年平均观测到5次月震,释放能量约109J/a。火星地震活动性高于月球而低于地球。金星内部地震过程规模和速率远远低于地球。5.1月震动力学月震空间分布最重要特征如下:1)少数月震外,几乎所有月震都发生在600—1000km的深度上;2)月震在固定地区(震源)多次重复,每一震源的月震…     

全球地震危险性评定计划莫斯科中心及其近期活动

全球地震危险性评定计划莫斯科中心及其近期活动全球地震危险性评定计划（ＧＳＨＡＰ）由隶属于国际岩石圈委员会的项目执行委员会负责协调实施，总协调人是意大利国家地球物理研究所的贾尔迪尼（Ｇｉａｒｄｉｎｉ）教授，总部设在罗马。莫斯科是ＧＳＨＡＰ区域中心之一。...     

临汾大地震前地震活动异常特征及其机理探讨

本文运用丰富的地震历史资料，采用长时间大范围的思路对１６９５年临汾大地震前的活动场进行了剖析，发现临汾大地震前表现出很强的活动异常特征：临汾地震前环绕主震震中形成一个ＮＥ向的长６００ｋｍ的椭圆形环形分布图象；在孕震过程中，增强区内的地震活动可分为３个强弱不同的阶段，空间的不均匀性（震丛率、有震面积率以及蠕变释放率等）也不同；并且在巨震前地震活动增强区内的活动性主要表现为短周期成分，在正常阶段出现的