唐山大地震孕育过程的数值模拟研究

根据1976年唐山7.8级地震的前兆资料，结合岩石破裂物理、震源物理、构造物理、地震前兆、地震力源、地壳结构等方面的研究结果，采用含有菱形硬包体的饱和水孔隙介质模型，数值模拟了唐山大地震的孕育过程．首先导出了考虑岩石非弹性体积膨胀和应变软化、孔隙水渗透的固-液两相介质的孕震动力学方程组，提出了用增量形式求解该方程组的有限差分法，然后计算模拟了硬包体内含有断层软弱带时的唐山大震的孕育过程，及其时空变化特征．数值模拟结果表明，唐山大地震的孕育主要经历了弹性积累、早期非弹性体积膨胀、断层第1次加速软化(加速破坏和蠕滑)、天津-宁河一带第2次非弹性膨胀、断层第2次加速软化(临震加速破坏和蠕滑)和发震等过程．这里，与断层的加速破坏相对应，孕震介质的某些部分出现了非弹性膨胀的弹性恢复和二次非弹性膨胀．与前兆观测资料比较分析可以发现，上述模拟结果可以比较好地解释实际观测资料的变化特征．同时，数值模拟还进一步揭示了唐山地震孕育场的时空变化规律和复杂图象，为地震前兆场变化的物理机制的研究奠定了基础．      

1966年以来华北地区一系列七级大震破裂过程的数值模拟

用非连续变形分析方法(DDA+FEM)数值模拟，在华北地区各地块相互制约的块体系统环境中，地块边界断层上发生1966年邢台地震、 1969年渤海地震、 1975年海城地震、 1976年唐山地震等不同类型破裂模式大震的破裂过程. 数值模拟结果给出每个大震释放的主应力场，最大剪应力变化等值线图，地震前后位移变化矢量图，发震断层滑移随时间变化以及走滑错距和应力降等震源参数. 这些结果与地震的震源机制，用地震波资料研究得到的震源参数,宏观等震线,地表观测的水平位移矢量图基本一致. 其中1969年渤海地震正交破裂模式的结果与宏观等震线及小震分布图像更接近. 1976年唐山地震复杂震源模式与该震早期余震分布图像更相符. 表明用DDA+FEM方法进行数值模拟研究，能较好地模拟地震破裂过程.     

唐山地震孕震过程的数值模拟

本文用二维马克斯威尔粘弹性模型,模拟了唐山地震的孕震过程,探讨了唐山地震的力学背景与某些前兆异常的机理。研究结果表明:唐山地震震源体的形成可能是在定常边界力作用下,由于地壳介质的非均匀性,使弹性应变能在局部地区长期积累的结果。唐山断块区内可能存在坚固体所具有的高强度是造成应力差与应变梯度增大的决定因素,唐山地震前的许多异常现象与应变能积累到后期、地壳内发生岩石膨胀与断层蠕滑(相当于坚固体的软化)密切有关。     

场的指数与地震动参数的关系

利用现场实测资料，对河北省玉田、宁河两县烈度异常区内外的５１个场地（村庄）进行了模拟唐山地震的地震反应计算；研究了地震动参数（地面加速度和反应谱特征周期）与场地指数的关系，验证了场地指数反映场地地震效应的有效性。     

唐山地震震害调查成果介绍

唐山地震震害调查成果介绍唐山地震给人类造成的伤亡和损失是极其惨重的。唐山人民以巨大的血的代价，为人类’换取了地震防灾、救灾等多方面的宝贵经验。对于唐山地震和震害，人们已经做了大量的调查研究，并取得了丰硕的成果。但是，对于农村震和伴随地震的发生而出现的...     

“应力窗口”的数学模拟

本文采用二维平面应变问题的有限单元法,对唐山地震前华北冀中断块坳陷地区的“应力窗口”进行了数值模拟。初步讨论了模拟区的应力集中部位与介质杨氏模量、压应力值、主压应力取向、边界约束条件变化的关系,根据模拟区地震活动与唐山大震前“应力窗口”的时空分布特征,粗略地模拟了邢台余震区“应力窗口”显示、消失的过程。     

唐山震害与发震构造的关系

唐山震害与发震构造的关系关于唐山地震的地质背景以及发震构造，地震学者们从不同的角度做了不同的论述，已经揭示了唐山地震发震构造的总体面貌。本文只是根据唐山震害与发震构造的关系，谈一谈个人认识。１９９０－１９９２年，我们对唐山地震震害进行了较为全面的调查...     

唐山地震孕育过程的数学模拟——(二)地震孕育过程的数学模拟

选择北纬38°—41°30′,东径114°20′—120°20′范围为模拟地区,其中包括12条断层和一个硬块体,假定断层为不抗拉介质,在压应力作用下能承受剪应力。采用物理非线性有限单元法,模拟上述地区在压应力作用下的地震孕育过程。为了简化计算,化为平面应变问题。数学模拟结果与地形变和震源机制等资料较吻合,本文的主要结果为:(1)唐山地震孕育过程中区域应力场的时间变化。(2)唐山地震孕育体的形成过程。(3)震前主应力轴的旋转。(4)唐山地震的初始破裂区。(5)地温变化在大震发生中的突变性作用。     

唐山地震前地震活动模糊熵值的异常特征

定义了地震活动模糊熵概念，计算了唐山地震前地震活动模糊熵随时间，空间的变化，发现唐山Ｍｓ７．８地震发生前，地震活动模糊熵值下降，唐山Ｍｓ７．８地震发生在地震活动模糊熵值较低的地方，这符合大地震前震源区地震活动从无序趋向有序的规律，地震活动模糊熵反模糊因子与震群活动熵统一起来，比震群活动熵更突出地反映地震活动异常。     

1976年唐山地震成因解释的一个新模式

指出已有对唐山地震成因解释的不足，综合分析了唐山地震前后的地震现象．认为唐山及周围地区1973～1975年ML4地震密集，而同一时空范围内３级和２级地震并不活跃是最为显著的地震活动特征，并认为这一特征应与区域高应力及地壳介质相对较为完整这一物理实质相对应．假定中国大陆周边的强震活动大体上反映着相应板块对中国大陆作用的强弱，推论20世纪70年代华北地区存在多个动力过程，为唐山地震提供了最基本的力源．进而提出多动力过程和地壳局部弱化模式，以解释唐山地震的成因．这一模式能够较好地解释与唐山地震有关的诸多地震现象．      

局部地质条件对强地面运动影响的剪切波模拟

采用多阶振型和有限差分联立的混合法,依据北京西集一郎府地区的地质条件,模拟了１９７６年唐山地震所引起的该区的剪切波运动;计算了工程上常用的峰值加速度和总能量．在夏垫断裂两侧的最大振幅和总能量的差异分别为２００％和７００％,研究结果可以解释唐山地震时西集一郎府一带所观测到的异常烈度．     

唐山地震发震断层运动学特征与大震重复周期

根据断层深部不均匀滑动反演方法，利用6期大地形变资料，反演计算了唐山地震断层在震前、震时、震后共5个不同时间段的运动状况．其结果体现了地震断层由震前加速运动、震时突发错动到震后松弛、调整，趋于稳定的运动过程．进而利用地震断层的滑动与应变能的关系，估算了唐山地震的复发周期．      

唐山7.8级地震水氡前兆特征的再认识

本文依据唐山地震丰富的观测资料，按照统一的异常判别方法，采用新的研究思路，再次对唐山地震前水氡的前兆特征进行了深入探讨。研究结果表明：唐山地震前，水氡前兆的时间分布具有整体性、阶段性、加速性和层次性；空间分布具有网络性和条带性。此外，对水氡异常的机制及其与地震孕育过程的关系做了物理解释。     

1976年唐山地震前的重力位二次微商变化

本文介绍了唐山大地震前在北京通县西集地震台用扭秤观测的重力位二次微商变化。这个资料与唐山地震前的重力异常符合得比较好。扭秤测量精度较高，仪器性能稳定，两秤臂的一致性好，它对唐山地震前观测的重力异常是一个很好的旁证和补充。说明唐山地震前的重力变化，尤其是１９７５年的加速上和临震前的得力下降是可信的。西集台第一次观测到与地震孕育过程有关的重力位二次微商异常，这对研究唐山地震的前兆，特别是重力场的变化原     

唐山大震前后震区构造应力场的光弹性模拟实验

本文根据唐山震区的地质构造模拟制作光弹模型,以N60°E方向加压进行唐山震前应力场的光弹性模拟实验。用打孔的方法模拟强震的应力释放。实验结果表明:1.在N60°E方向压缩时,唐山—丰南一带、滦县、野鸡坨和卢龙等地区是最大剪应力集中区,与唐山7.8级、滦县7.1级地震及强余震的震中分布基本吻合。说明唐山大震及余震的发生是近东西向压应力场作用的结果。2.当唐山7.8级地震应力释放后,震前具有高应力背景值的其它地区,应力进一步加强。说明唐山地震的发生导致了应力场的重新调整,增强了强余震发震的动力条件。3.实验结果证明,在断裂带两侧、端部或几条断裂的复合部位,其主应力方向与区域应力场的总体方向比较,大致有10°～25°的偏转。强震的应力释放导致震中区附近的主应力方向与震前相比也发生约10°～20°的偏差。     

唐山地震应变-电阻率前兆及虚错动模式

研究了唐山地震周围240 km内16个地电台及大同6.1级地震周围50～60 km内2个台地电记录的全过程，排除了干扰，在确定可靠前兆异常的基础上，研究了地电前兆场的分布规律，证明了地电前兆场与震源应力场之间存在物理联系．对比了同震电阻率变化符号分布与震源机制结果，表明同震电阻率变化与地电前兆变化符号相反，分布相似．因而认为唐山地震前后的地电观测表明，唐山地震是一个弹性回跳过程．提出了唐山地电前兆的虚错动模式，即设想地电前兆是由一个与地震时产生的实际错动符号相反的虚错动所产生的应变积累而引起的．结合所求得的10－7～10－5应变范围内放大系数K=(/)/的非线性特性，根据断裂力学理论，选取合理虚错动参数，计算了唐山地电前兆的理论分布．与实际地电前兆对比表明，半定量的理论值与实测值基本吻合，从而证明虚错动模式对唐山地电前兆是适用的.      

场地指数与地震动参数的关系

利用现场实测资料，对河北省玉田、宁河两县烈度异常区内外的５１个场地（村庄）进行了模拟唐山地震的地震反应计算；研究了地震动参数（地面加速度和反应谱特征周期）与场地指数的关系，验证了场地指数反映场地地运效应的有效性。     

1976年唐山7.8级地震前地下水位变化与地震成核过程的关系

探索地震成核过程的野外观测证据对地震成核研究及地震短临预测实践具有重要的科学意义和现实意义.本文收集了1976年唐山7.8级地震发震断层附近密集的地下水位观测资料,回溯了唐山7.8级地震发生前后的地下水位变化,对比分析了地下水位变化和地震成核的相关研究结果.结果表明,唐山7.8级地震前后地下水位存在显著的中期、短期、临...     

唐山滦县震区视磁化强度分布与地震关系的研究

依据频率域磁化强度反演方法和程序，对唐山滦县震区航磁资料进行了数据处理，求取了该区视磁化强度的水平分布。反演结果反映了震区地壳内不同规模、不同物性的地壳岩体在平面上的投影。本文结合唐山滦县震区地震的时空分布及破裂方向，对该区地震的孕育及发生过程进行了探讨。     

唐山地震破裂过程的雁行断裂模式及理论和试验的模拟

按照重新定位后的震源位置及更多的补充资料,重新计算了唐山地震序列中主要地震的震源机制.用新方法和原有方法重新测定了主要地震的破裂几何尺度和震源参数.并进一步研究了1976年至今的余震活动性. 新结果指出,两个7级以上地震的震源机制更加相似,破裂方向也几乎相同.Ms=7.8地震的破裂长度在77——87km之间.它东北端的破裂终止点是在榛子镇稍南而不是芦龙附近.根据新的结果,本文提出一个非等长雁行断裂力学模式.理论和试验结果指出,新模式能更好地模拟唐山地震的破裂过程,并能较好地解释那些用已有模式不能解释的观测事实.