柯坪地块应力场剪应力值的初探

0 引言 柯坪地块位于南天山地震带中段,60年代以来中强地震频繁发生,分析大震前后应力变化,对了解地震带上应力场的演变过程十分重要。 陈培善等根据断裂力学理论研究了地震的破裂过程,导出了几个由震源参数估算剪应力值τ_0的公式,但由于从地震图上量取P波初动半周期要求清晰可辨的初动,这使资料选取受到很大限制。因此,提出了通过测量M_L、M_S和t_(Du)(尾波持续时间)来估算剪应力值。我们通过测定1980年至1990年5月柯坪地块的剪应力值,初步分析了1987年1月24日乌什M_s=6.4级地震前后剪应力值的变化及柯坪地块近年来地震剪应力值的分布及变化特点。     

云南地区的环境应力参数及其在地震短临预报中的应用

利用云南区域数字地震台网的数字化记录资料,研究了云南地区1999年1月至2003年11月的环境应力τ0值。结果表明:地面运动峰值速度(r.v)符合M10/2τ0的标度关系,较适合云南地区中小地震的统计规律;用单位破裂长度的环境剪应力即归一化环境剪应力0τc值来描述一定地区应力场强度比用0τ值更好;通过对1999年以来云南及邻区发生的所有5级以上地震进行检验发现,79%的5级以上中强地震震前40天左右出现0τc高值群体异常或单点异常,其中群体异常占异常总数的60%,另外,对未来主震发生的地点具有指示意义的地震占有异常地震的60%。     

滇缅弧-安达曼强震活动带地震应力图像研究

为对云南强震活动趋势分析提供科学依据,基于Haskell二维地震位错模型,建立了用地震矩M0和体波震级mb估算地震震源构造剪应力强度τ0值的关系,并利用此关系,根据美国地质凋查局提供的1977～2005年间东亚滇缅弧-安达曼地震活动带上强震活动的震源机制解、地震矩M0和体波震级mb,对该区的地震应力图像和板缘动力学机制特征进行了深入分析.结果表明:缅甸弧-安达曼板缘地震带的强震活动主要反映了板缘地震活动的特点,其平均剪应力τ0值为8.8 MPa;云南及喜马拉雅山地区的少量强震活动主要反映了板内地震活动的特征,其平均剪应力τ0值为13.5 MPa,板内地震统计得出的平均剪应力值是板缘地震的1.5倍.喜马拉雅山弧形区域主压应力方向(P轴)优势方向为NE向,但青藏高原东南的云南地区则表现出向ES方向的强烈偏转,这可能是由于印度板块与欧亚板块的强烈碰撞挤压以及缅甸弧的弧后扩张相互作用引起的.     

由环境应力值寻找地震危险区的尝试

作者根据位错理论,采用二维矩形破裂模式,在导出了平均震源速度谱的基础上,导出了用地震波计算环境剪应力τ_0的公式。计算了1987—1991年中国和邻区大约1000多次4级以上中强地震的环境剪应力值τ_0,并把τ_0≥10MPa的地震看作是高剪应力值地震。自1987—1991年5年内,我国及邻区共发生M_s≥6.0的强震45次,和160余次高剪应力中强地震(M=4.0-5.0,τ_0≥10MPa),大约有1/4的强震和1/3的高应力值地震发生在台湾地区。说明台湾地区是一个高地震活动区和高应力值地区。新疆的喀什—乌恰—乌什地区也是高地震活动区和高应力值地区。我们对发生在其地区的强震,向前追溯了环境应力值τ_0的变化。发现有11个强震事件(约占全部事件80%)在震前1—5年内,在以强震为圆心,半径为200km范围内(个别略远),均有1—2个或多个高应力值地震出现。说明当高应力值地震发生时,该地区环境应力在增高,它可以作为将要发生强震的前兆。据此,推测了今后3年内大陆强震发生的可能地区是:①中印缅三国边境地区;②西藏波密地区;③青海北部到宁夏北部地区;④新疆伊宁地区;⑤纵贯新青藏90°E±2°线地带;⑥晋北忻州地区;⑦苏北及黄海地区;⑧山东长岛地区。     

滇西地区应力场和Q值的时空变化与地震前兆分析

本文用云南滇西地区及邻区从1970—1988年共19年期间内约1万个中小地震资料,采用联合求解区域应力场P轴方位和剪应力值τ_θ以及用地震尾波方法,把该区分为7个小区域,讨论了区域应力场方向、强度和尾波Q值随时间和空间的变化特征。在此基础上,给出了分析地震前兆性关系的某些定量指标,并在日常的地震预报工作中取得了较好的检验效果。     

陕西地区环境剪应力的分布特征

利用西安数字地震遥测台网记录的宽频带数字地震资料，测定了陕西地区环境剪应力值τ0的分布，结果显示陕西地区存在着环境剪应力值τ0的高值区，最后对其与地质构造和地震活动性之间的关系进行了探讨。     

山东及附近海域构造环境剪应力场分析

利用山东数字地震台网的地震波形记录,选取2007年以来台网记录清晰的M_L≥2.0数字地震波形资料,计算每次地震的环境剪应力值τ_0和矩震级M_W,并分析其相关关系;结合山东地区地质构造和地震活动性特点,对胶东半岛及北部海域、南黄海北部地区、沂沭带地区、冀鲁豫交界地区应力场分布和时空变化进行细致分析,并探讨其区域特征及与地震活动性的关系。     

北部湾6.1,6.2级地震序列的环境应力场

应用Ｐ波初动半周期直接测定环境剪应力值的方法,测定了北部湾６．１,６．２级地震前后中小地震的环境剪应力值τ０,由此分析了北部湾地震过程的环境应力场特征。结果表明,北部湾６．１级地震后平均剪应力值较高,达１８ＭＰａ左右;６．２级地震及两次５级余震后剪应力值下降很快,降至目前的６ＭＰａ左右。在此基础上对北部湾地震活动趋势作了初步分析。     

新疆伽师强震群震源应力环境分析

本文基于能量辐射系数（Ag)和环境剪应力（τ0）讨论了伽师强震群发生的应力环境背景。1988年以来11年的环境剪应力τ0值表明,伽师震群发生在相对低的应力环境下,1992年以来8年的能量辐射系数Ag值显示震源区介质强度较弱,震中位于介质性质发生变化的过渡区。同时,震源区（喀什）能量辐射系数Ag自1994年5月起系统性地降低,较好地显示了1996年3月19日至1998年8月27日期间震源区发生的10次强震前（包括1996年3月19日阿图什6．9级地震）震源区介质性质的前兆性异常变化,本文由此对伽师强震群的成因进行了讨论。     

长岛地区构造环境剪应力场的分布特征

利用山东数字地震台网记录资料,根据陈培善等用地震发生的断裂力学模式和震源谱理论,导出的震源处峰值加速度与构造环境剪应力值的关系,计算了山东长岛地区发生的中小地震构造环境剪应力值,并对应力场的分布状况和时空变化进行了分析。结果表明：剪应力τ值随矩震级（ML）的增大而增大,对两者作拟合得到它们之间较简单的关系为：τ=1.8...     

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。     

环境剪应力值τ0的稳定性和预测效能分析

利用峰值加速度αp、峰值速度νp和峰值位移dp,计算了广东省河源地区64个地震的环境剪应力值τ0。结果表明,同一地震的τ0α、τ0v、τ0d可相差很大,τ0v、τ0d的误差主要来自地震矩M0。因此,如果不能从震源谱计算M0,则以峰值加速度方法计算τ0误差最小。剪应力值为使用震级序列分析地震趋势提供了明确的物理基础。即高震级地震多发说明应力场处于高强度背景,有发生更大地震的可能;反之则为低应力场背景,发生更大地震的可能性不大。公式分析和实际数据拟合得到lg（τ0）与ML有很好的线性相关,因此震级序列与剪应力值序列的地震预测效能是基本相同的。但与震级序列相比,τ0的计算显然要复杂,且误差也较大。     

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．      

云南地区强震前地震活动的短临异常特征

利用川滇地区具有完整仪测的地震目录 ,重点对云南地区及可能发生大震的地震带(区),计算地震学相对独立、且具有明确物理意义的参数: b值、频度、应变能、断层面总面积、C值、D值与Mf 值等;提出了统计地震活动性参数的异常项目月变化率R值的方法,以2倍方差异常标准线定为异常判定线来揭示云南地区强震孕育的短临特征.结果发现,云南地区6.7级地震前和各个地震带(区)中强震、强震前1～3个月内,出现地震活动性参数异常项目月变化率R值的异常增强-降低或异常增强、降低独立出现的现象;并通过历史强震震例检验和从区域、构造的特性对R值结果作了初步探讨,为云南地区强震的短临预测预报提供一种地震学的综合方法.     

云南三次强震前后环境剪应力场动态变化

采用陈培善等由断裂力学理论研究地震破裂过程的破裂模式,导出的利用地震波资料测算地震震源处相对剪应力值的方法,获得云南及邻区1986～1997年6月中小地震剪应力值0,并追踪分析了云南及中缅边境3次强震前后环境剪应力场的动态变化过程．结果表明,强震发生在环境剪应力场高值分布的区域．强震孕育过程中,潜在震源区及其附近环境剪应力场明显增强,经历了环境剪应力场由低——高——低——高多次反复递进增强过程,为长时间内多次反复出现环境剪应力高值分布的区域．环境剪应力场动态变化图象,反映出云南及邻区出现的强震孕育多源场,在滇西南、滇西北、滇西和滇东同时出现多处环境剪应力场增强区域,3次7级左右强震发生在环境剪应力场增强最显著的区域．      

云南地区地震的重新定位及b值研究

通过联合使用固定台站和流动台站资料,对2010年5月~2011年7月发生在云南地区的7127个地震进行重新定位。考虑到速度模型对定位结果的影响,用VELEST方法获得云南地区走时残差均方根最小的一维P波速度模型,基于反演模型用双差法对地震进行重新定位,得到5836个地震的定位结果。结果表明,云南地区发震层主要位于中上地壳,且滇西地区震源深度相对较深。用精定位后的地震目录计算云南地区b值,从b值空间分布特征可以看出,b值随深度逐渐减少,且在9~10km深度时,b值变化最为明显,可能表明云南地区中强震孕震层主要位于9km以下;同时,盈江5.8级地震序列b值的三维空间分布显示,主震发生在高低b值的过渡带。     

1995年7月12日云南孟连中缅边界7.3级地震中短临预报及前兆特征(2)——云南强震活动特征及孟连7.3级地震前的地震学异常

研究讨论了云南强震活动的时空特征，指出区内Ｍ≥６８级地震呈现活跃与平静；主体活动区东西交替及时空轮回迁移等特征。据此指出１９８８年云南地区进入了Ｍ≥６８级地震强震活跃期，主体地区在云南西部，１９９５—１９９７年存在发生６—７甚至７级以上地震的危险。同时讨论了孟连７３级地震前相关区地震活动，滇西北、滇西南有关ｂ值、小震频度、调制比异常等８种地震学异常的空间分布、时间进程等特征。特别指出了１９９４年９月至１９９５年５月滇西南地区Ｍ≥４７级地震形成的时空密集现象，及其在短临阶段对震级及地点方面判断的重要作用。     

山东及附近海域构造环境剪应力场分析

利用山东数字地震台网的地震波形记录,选取2007年以来台网记录清晰的ML≥2．0数字地震波形资料,计算每次地震的环境剪应力值τ0和矩震级MW,并分析其相关关系;结合山东地区地质构造和地震活动性特点,对胶东半岛及北部海域、南黄海北部地区、沂沭带地区、冀鲁豫交界地区应力场分布和时空变化进行细致分析,并探讨其区域特征及与地震活动性的关系。     

中等地震前地震波异常特征

本文利用P波初动符号,垂直向P波、S波最大振幅比,尾波衰减系数a值,尾波持续时间比τ_b/τ_v及尾波衰减速率p值等方法研究了1990年10月25日乌苏5.2级地震波异常曲时空变化特征。结果表明,地震波参数的分析可以提取中强地震前的异常信息。     

云南地区Lg波衰减成像研究

收集了云南省及周边121个固定台站于2014年5月—2019年5月记录到的470次M≥4.0宽频带地震记录,利用反双台法处理了6 976条垂直向波形数据,通过LSQR方法反演得到了云南地区的空间分辨率小于100 km的1 Hz下Lg波衰减成像。反演结果表明,云南地区地壳Lg波的Q₀值介于60—300,整体为低Q₀背景,横向不均匀性变化显著。云南地区低Q₀值的分布特点,反映了Lg波在云南地区衰减强烈。红河断裂西侧Q₀值较低,在50—160之间,东侧Q₀值较高,在120—200之间,分布特征与沉积层厚度分布一致,松散的沉积层可能是造成东侧地区Lg波高衰减的主要原因。云南地区地壳Lg波Q₀值呈现出了与地表热流值分布相似的差异化分布特征,这可能与频繁的地震、长期强烈的构造运动以及深部物质随火山活动上涌有关。