断层蠕动的断裂力学模型

对于断层蠕动的仪器观测历史不长,但已取得不少有价值的资料。图1是1971年7月17日美国加利福尼亚中部卡拉维拉斯断层上记到的一次著名的蠕动事件。图中BRT、BLS、WRT、HLC、HLS和HLD是断层上自西北向东南排列的一组蠕变仪。图中可见17     

断层蠕动的断裂力学模型

对于断层蠕动的仪器观测历史不长,但已取得不少有价值的资料。图1是1971年7月17日美国加利福尼亚中部卡拉维拉斯断层上记到的一次著名的蠕动事件。图中BRT、BLS、WRT、HLC、HLS和HLD是断层上自西北向东南排列的一组蠕变仪。图中可见17     

加里福尼亚Fremont谷一井可反映断层的最新活动

自1978年3月,在Fresmout谷(F谷)一口井中连续记录到水位资料.其靠近Garlock断裂带(G带)上的数条断层显示出有左旋位移和倾滑位移.水位差表明有断层从观测井和灌溉井间通过.4年间,记录到6次急剧的水位变化(脉冲),这些发生在2—4天以上的水位变化,幅度为15—30厘米,似断层蠕动的结果.在观测井南300米处的G带上可能有两种蠕动:(1)阶梯状的倾滑位移;(2)左旋位移.利用指数函数、反正切函数和斜余弦函数变化的位错模型分析了水位变化、压力分布和断层位移.结果表明,该断层上的单个蠕动事件的位移量在1厘米以内.1978—1982年期间,累计蠕变值为20-50毫米,这取决于使用模型的特殊性.     

蛇纹岩断层泥地震与非地震滑动的标志

在实验中观察到的变形蛇纹岩结构提供了可用于识别自然界断层带地震行为的信息。室内摩擦实验的蛇纹岩显示了两种变形模式：一种导致稳态断层蠕动，另一种为有导致发生地震可能性的稳态滑动。这些实验形成的显微结构显示了蛇纹岩变形的类型：非地震断层蠕动产生的均匀变形和地震滑动产生的局部变形。均匀变形引起蛇纹石产生结晶学上的优选方位（S叶理），局部变形形成雷德尔剪切。加利福尼亚蒙特雷县蛇纹岩剪切带具有类似的结构，这暗示该处曾经历了带有周期性地震事件的稳态断层蠕动的历史。     

井水位长周期事件记录及其机理的讨论

选择了几口具有代表性的观测井, 并对这些井孔在强震前记录到长周期波现象的特征进行了分析。从理论上对地震前的长周期事件给出了较为合理的解释, 认为地震前一些敏感井水位长周期事件可能反映了断层蠕动、静地震与慢地震、断裂的预扩展和地震成核等。井— 含水层系统像一个长周期地震仪, 它为记录到有价值的前兆低频波提供了最佳的频率响应范围。     

折射波法探测断层的模拟试验——记录图的特征

用折射波法对断层进行勘探的实际工作中,不仅观察到上、下盘的正常折射波及棱上的绕射波,而且还可以看到因绕射、透过所产生的一些次生异常波.这些波郁同时在记录上出现,并构成一幅复杂的波形图.如果不能一一地识别它们,并掌握它们的运动学及动力学特征,就无法正确地识别及解释断层.以往一些文章多半讨论板状介质边缘上的绕射现象,而未涉及上、下盘同时存在时,折射法记录上可能出现的次生绕射、折射波. 本文为了解决这一问题,利用了超声波脉冲地震模拟仪进行了实验,对不同大小断距情况下的折射异常波及次生波进行了研究,回答了有关断层勘探中必须阐明的一些问题.     

折射波法探测断层的模拟试验——记录图的特征

用折射波法对断层进行勘探的实际工作中,不仅观察到上、下盘的正常折射波及棱上的绕射波,而且还可以看到因绕射、透过所产生的一些次生异常波.这些波郁同时在记录上出现,并构成一幅复杂的波形图.如果不能一一地识别它们,并掌握它们的运动学及动力学特征,就无法正确地识别及解释断层.以往一些文章多半讨论板状介质边缘上的绕射现象,而未涉及上、下盘同时存在时,折射法记录上可能出现的次生绕射、折射波. 本文为了解决这一问题,利用了超声波脉冲地震模拟仪进行了实验,对不同大小断距情况下的折射异常波及次生波进行了研究,回答了有关断层勘探中必须阐明的一些问题.     

监视海沃德断层

位于旧金山湾东面的海沃德断层在地表以平均约 5 mm/a的速度持续蠕动着 ,使建筑物变形 ,道路、水管、加州大学伯克利分校橄榄球场 ,以及不幸位于该断层活动迹线上的别的东西断裂。该断层也会产生较大地震 ,最近一次较大地震发生于 1 86 8年 ,震级为 6 .8,发生在该断层的南部。一条在地表蠕动的断层也会产生大地震 ,这似乎自相矛盾。它如何能连续积累和释放应变能 ?只有当地震实际发生在蠕滑区下面的中地壳深度上的闭锁脆性区 (称之为凹凸体 )时 ,这种情况才有可能存在。沿海沃德断层的大多数地震活动发生在 1 2 km的深度之上 ,可能是由于断…     

唐山地震前地壳的异常隆起及无震蠕动

根据唐山地区震前11期水准复测资料,对本区的地壳形变的时空变化特征进行了分析.结果表明:唐山地震前1968年-1969年震中区发生了幅度为50毫米、持续时间2年的异常隆起,并在唐山及宝坻附近的唐山断层和蓟运河断层显示出应变积累与无震蠕动叠加的作用.采用了均匀应变积累及弹性位错理论分别计算了唐山、宝坻附近测点由于各处断层蠕动引起的垂直位移理论值,按残差均方根最小的原则确定历年应变积累及蠕动断层参数的最佳值.1969年-1975年唐山地下发生蠕动的断层走向为北东47、倾角87、倾向南东的右旋正断层,断层长度为8公里、宽度6公里、断层上界深度为2公里、走滑与倾滑错距分别为104厘米及8厘米,平均应变积累速度为0.910-7/年.同时得到断层走向、倾向蠕动速度分别为18.6厘米/年及1.4厘米/年.另外由蓟运河断层结果得到.宝坻附近蠕动断层的规模比唐山小,但蠕动速度比唐山大.本文分析了上述异常隆起及蠕动断层与唐山地震的关系,认为地壳的异常隆起是孕震的早期显示,而无震蠕动可能是浅源地震的又一前兆特征.唐山地震经历了长期应变积累-体积膨胀-蠕动-形变反向(或蠕动速度减慢)-发震的过程.     

中强地震前地磁极化异常特征及其与后续地震的关系

基于国家地磁台网中心的地磁秒采样数据,采用地磁垂直强度极化法,计算了2019年1月1日至2020年7月31日全国各地磁台站的极化值,对2019年中国大陆西部(110°E以西)极化异常进行了分析,研究了2020年于田M_S6.4等中强地震前地磁极化异常变化特征及其与后续地震的关系。研究发现:(1)地磁极化异常具有空间成组特征,即空间上多个地区可以同时出现地磁极化异常;地磁极化异常一般被认为是震前震源区发生断层蠕动或岩石破裂导致的电磁辐射,这意味着震前可能会有多个地区同时发生断层蠕动或岩石破裂,这一现象似乎表明有一个"力源"在主导多区域同时发生断层蠕动或岩石破裂。(2)地磁极化异常的后续地震具有成组特征,即一个地区出现极化异常后可能发生多次地震。该现象对日常会商分析具有重要参考意义,即此类异常发生预期地震后可能还会有类似地震的发生。(3)以往的一些研究认为地磁极化异常一般在震前2—3个月出现,但本研究发现极化异常出现后10个月在异常区域仍然会发生地震,这表明电磁辐射异常可能不仅仅是短临异常,还可能具有中期指示意义,即断层蠕动或岩石破裂发生时间可能在震前近1年左右便已开始...     

微小地震预示着将有较大的地震

美国的两位地震学家通过对记录到的数千次微小地震进行分析后 ,发现了一种跟踪加利福尼亚圣安德烈斯断层上微小地震的方法。当某个不知名的发震断层上的张力达到断裂点时 ,这种方法可以提供一些警报。据《科学》杂志 1 999年 7月 3 0日报导 ,两位地震学家共研究了在旧金山和洛杉矶之间的加州帕克菲尔德附近记录到的约 60 0 0次小地震。圣安德烈斯断层穿过帕克菲尔德的那段断层是世界上被研究得最充分的断层之一 ,因为该断层每隔数十年就会有规律地发生一次强烈地震。2 0世纪 80年代末期 ,加州大学伯克利分校的麦克埃维利 (Thomas V.Mc Evi…     

伴随断层蠕动传播的准静态变形--模型理论分析及唐山地震前孕震断裂运动过程的讨论

根据形变测量资料和有关实验结果以及某些地震前兆特征,本文提出了一种在粘弹性介质半空间中断层滑动面沿断裂带走向扩展,即断层蠕动传播的力学模型.为了研究其附近的形变特征,导出了蠕动传播所产生位移场的解析表达式,并通过数值积分计算了在广义开尔文介质中,滑动时间函数为△U=B(1-e-t/T),而蠕动事件沿断裂带单侧和双侧传播导致的附近介质位移的时空分布.根据1976年唐山地震前沧东断裂带上的短周期测量资料并参考模型所得出的结果,对震前的断层运动作了反推.结果表明,地震前沿沧东断裂带发生过明显的蠕动传播,其初始蠕动发生在小站和沧州之间,随后蠕动沿着断裂带向东北和西南传播,向西南扩展的滑动面是顺扭走滑运动,向东北扩展的滑动面以顺扭走滑运动为主并略有压性倾滑运动分量.     

日本兵库县南部地震强地震动的传播特性

依据神户海洋气象台、大阪气象台、神户港岛、神户大学、神户本山小学、尼崎及大阪福岛的强震记录，分析了强地震的走时和传播特性，指出大阪盆地的厚沉积层是造成Ｓｔ波在神户和大阪到时发生延迟的原因，由于断层在空间上的分布造成一些强震记录的波形差异。     

唐山、海城、盐源-宁蒗地震强余震特征

对大地震发生后强余震的震源机制,基于主要地震断层上小余震的时空分布进行了详细研究.近期在中国境内发生的强烈板内地震,如1976年唐山、1975年海城、1976年盐源——宁蒗等地震曾被中国地震台网很好记录.主震刚发生后的小余震以及强余震前后的小余震的震源用 S——P 时间的收敛法进行测定.强余震的断层是依靠这些小余震的震中分布来描绘的.可以看出有三种情况.第一,在主震断层区内,一次强余震发生在较小余震的比较不密集的部位;第二,一次强余震沿断层发生并与主震断层是共轭的;第三,一次强余震在沿平行并离开主震断层的断层上发生.可以认为,地质条件控制着强余震的发生.作为强余震的可能前兆,则有唐山地震的一次强余震,震级为7.1.其发生前,出现一些前震以及在接近主震断层方向上的某些地震台所记录的初动方向有变化.可以设想,这里的应力场在强余震发生前是有所变化的.      

鲜水河断裂与圣安德列斯断层的地震地质对比研究

本文通过鲜水河断裂和圣安德列斯断层的地震地质对比,表明它们虽然规模不一,区域构造环境和近代地壳运动中的意义也不同,但作为走滑型强震发生带,在活断层几何格局,地震破裂带特征以及地震滑动模式特别是断错地貌现象等方面有着诸多相似之处。但是在断层运动强度,诸如断层滑动速率,地震活动强度等方面以及断层蠕动现象上有明显的差别。两条断层研究程度的不同正是鲜水河断裂应当加强研究的方向。     

唐山地震前的断层滑动及有关的倾斜和水位变化

分析了1976年唐山地震前趋势性的倾斜和水位变化.用传播的断层滑动模式计算了它们的理论波形,得出,除唐山附近的蠕动断层段外,在宁河附近还有一蠕动断层段,断层滑动在地面1公里之下进行,它于1975年2、3月份在塘沽和宁河之间开始,以后沿大致唐山断裂的方向(N30E)逐渐向北东方向扩展,滑动区前沿的传播速率为4——5公里/月,同时位移由0逐步增长到1米左右.最后讨论了唐山地震的震源过程,认为唐山地震(地震滑动)是南北两个蠕动断层段逐步逼近,最终连接致使位移率迅速增长的结果.     

太原和灵石地震前后的重力场变化及其成因初探

研究了１９９３年６月２６日和１９９４年４月２６日相继在太原和灵石发生的Ｍｓ４．３级和Ｍｓ４．４级地震前后的重力场变化。结果表明，距震中越近，重力点值变化越大，震前重力场呈下降变化，震后短时间内仍维持下降，尔后，重力场逐渐回升。导致重力场变化的原因，在地质上表现为断层蠕动；而在深部构造的脆弱部位，水平梯度大，温差热应力高，差异活动明显，是推动断层蠕动，促进重力场变化和地震孕育发生的重要力源之一。     

唐山地震前后的应力变化

在距唐山地震震源约百公里的大港油田,以水压致裂法,在深度1000——4000米之间,测定了69次地应力值,对比了1973——1980年大地震前后八年内的应力值变化.在主震前,构造应力场出现明显变化:(1)水平应力梯度降低,即在最大与最小水平主应力方向呈现应力松弛;(2)水平应力与深度的相关系数降低,即构造应力场受到扰动;(3)断层滑动系数增高,断层出现无震蠕动.此外,结合地质构造与应力测量结果,对唐山地震发生过程中的一些异常现象,如无震蠕动、地下水位变化、浅层和外围地区的应力松弛,以及应力沿断层面向深层和闭锁区的转移等,进行了分析和讨论.     

鲜水河断裂带断层蠕动的动态观测

鲜水河断裂是一条现今仍在强烈活动的断裂。该断裂的断层蠕动与地震愈来愈为人们所关注。为更深入研究鲜水河断裂的活动特性,1987年首次在该断裂的沟普、龙灯坝建造了半地下巷道式形变观测站,安装了能连续自动记录水平运动的DSJ断层活动测量仪。通过观测,取得了连续的断层水平运动资料,显示了沟普、龙灯坝断层的蠕动变化。初步观测表明,断层蠕动与该带上的地震有关,这一信息可以成为具有地震预报意义的前兆。     

高频GNSS实时地震学与地震预警研究现状

为实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,如何提高地震灾害监测预警和风险防范能力成为我们关注的重点.本文给出了国际上GNSS位移记录、强震动加速度记录、测震速度记录在地震预警中的应用现状,并总结了各自的特点,归纳出围绕高频GNSS地震学在震级与破裂过程实时反演中的几个需要进一步研究的关键问题：（1）引入北斗系统,基于高频GNSS（GPS/BDS）双系统的实时位移解算方法来提高实时单站位移解算精度,使实时解算精度达到厘米级;（2）开展强震仪加速度记录基线偏移校正研究,弥补地震近场GNSS站密度不足问题;（3）强震仪加速度记录与GNSS位移记录特点不同,开展强震仪加速度数据与GNSS位移数据实时融合处理研究,快速获得包含丰富地震形变和速率的波形数据;（4）测震学方法可快速估算震级,但是在强震发生时会出现震级饱和现象,造成震级估算偏低.需要开展基于GNSS位移时间序列的多种方法相结合的实时震级估算方法研究,通过与地震学方法比较和结合,来得到精度高、计算快的震级估值算法;（5）基于高频GNSS、断层初始模型快速选取、断层尺度、参数自适应调整是快速判断断层破裂方向的基础,在断层破裂过程自适应准实时反演算法方面需要进一步加强.通过国内外研究现状调研、分析,表明基于高频GNSS地震学的震级快速确定、震源破裂过程准实时反演算法的发展将对我国地震预警系统从"二网融合"到"三网融合"提供坚实的技术支撑.