复杂震源系统非线性阶段的多层次性及大震的中、短、临预报(二)

本文是《复杂震源系统的非线性阶段和大地震予报》一文的续文。主要应用现代统计物理学中分数维的观点论述复杂震源系统非线性阶段的多层次性以及不同层次间的自相似无限镶嵌特征。根据这一特征利用测震学指标中有明确显示的蠕变曲线突然加速的拐点得到的第一个非线性层次可逐级推算其以下的各非线性层次,其推算公式为: 式中C为某一地区孕震时间T与第一层次非线性时段T_2之比,这是一个统计值,是根据不同地区的大震统计得到的,C值基本上稳定在5左右。根据上面的公式求得的各非线性层次以及所伴随的前兆异常可进行比较确定的中期和短临地震预报。     

岩石的非线性西原流变模型及其应用

经典西原流变模型能够较好地描述岩石材料蠕变过程的前两个阶段,但不能描述加速蠕变阶段.前人对流变模型的改进和组合多以屈服强度阀值来界定加速蠕变阶段,而以时间阀值来界定加速蠕变阶段的研究相对较少.本文引入能反映加速蠕变加载时间的时间元件和能够描述加速蠕变曲线的非线性黏壶,两者并联组成TN体再与传统西原模型进行组合,形成一种能同时描述衰减蠕变、定常蠕变、加速蠕变的非线性黏弹塑性流变模型.并将新模型与实际试验数据进行拟合,相似性系数达0.99以上,所得模型更适合描述岩石材料的流变现象.     

云南地区强震前孕震系统的非线性阶段

本文以降维减熵增能的地震学方法，讨论了强震前复杂孕震系统的非线性阶段，云南地区１９７６年以来６级以上的强震震例表明，强震前复杂孕需系统的非线性阶段是普通存在的。但从不同震例。不同方法反映出来的非线性阶段起始时间是有差异的，本文进行了综合判断的尝试，得出孕震系统在强震前１－３年进入非线性阶段。结果还表明，蠕变曲线和累计频度的速率增加比具有普适的特点，前者为２．４左右，后者为１．７左右。     

一种可能的短期前震

分析大地震前小地震时、空分布发现,1973年2月6日炉霍7.9级地震1974年4月22日溧阳5.5级地震及1976年5月29日龙陵7.3级地震前约3个月内,2级以上小地震有沿一定方向(顺时或逆时)逐个发生,从而形成环的现象。溧阳和龙陵地震发生在环内一侧或其附近,而炉霍大地震则离环较远,但处于同一构造带。根据蠕变曲线有非线性增加段及其时间特征,它可定为短期前震,並且可能表现了震前固体潮触发蠕滑的过程。     

中国大陆7级以上地震前地震活动的非线性分析

本文旨在讨论大地震前地震活动频次的非线性增长现象。首先研究了地震活动的累计增长模型,得到在平稳状态下,小地震的发生近似服从泊松分布的规律,大地震前地震累计频次会出现非线性行为;然后使用中国地震台网中心提供的强震和弱震目录,给出了1970年以来中国大陆15次7级以上地震前地震累计次数呈现指数增长的震例,得到7级以上地震前小震累计次数存在数年尺度的非线性增长特性,部分7级以上地震前小震累计次数还存在几个月尺度的短期非线性特性,应当能够作为一种地震预测的中短期指标。     

钢筋混凝土桥墩非线性地震反应分析

采用Takeda滞回曲线模型,对三个不同周期的桥墩,分别输入多条具有相同反应谱的地震波,计算了桥墩的线性和非线性时程响应,通过比较线性和非线性最大地震位移响应发现,在这些地震波作用下,虽然线性位移响应最大值基本相同,但非线性位移响应最大值差别很大。     

纪念唐山大地震30周年的一点想法

吸取唐山大地震的教训首先要加强抗震工作。1976年唐山地震是当时河北凹陷地震带处在活动期的加速释放阶段产物。近期印尼弧形地震带的强震频繁,地震资料表明,该带的浅源地震也正处在活动期的应变能加速释放阶段。根据前震活动对强震作短临预测既已获得突破,有待在世界范围内再见成功震例。地震前兆研究需在争辩中深入。     

地电阻率中短期异常与地震的关系

研究了196次Ms3.2～7.9地震（94％以上为Ms4.0地震）前1139次（道次）地电阻率中短期异常,得到以下结果:① 异常时间与震级之间为非线性增长关系,大致分为３个阶段:Ms5.0地震,异常时间随震级增大基本上是快速的线性增长;5.0＜Ms＜6.5地震,增长速度逐步变小;Ms6.5地震,增长速度很小．② 异常幅度与震级之间为非线性的指数式增长关系,也大致分为３个阶段:Ms5.0地震,随震级增大异常幅度增长很小;5.0＜Ms＜6.5地震,逐步趋于加速增长;Ms6.5地震,加速增长．定性解释、并利用流变介质模型探讨了异常时间、幅度与震级之间非线性关系的物理机制．      

大地震前后区域地震活动聚散及其讨论

本文初步讨论了中国八次大地震(M_s≥7.0)前后区域地震活动的时空变化过程。在这些大地震前后区域地震活动可分为三个阶段:(Ⅰ)地震活动主要分布在远震源区内;(Ⅱ)活动迁移集中到震源区及近震源区内,接着,大地震发生;(Ⅲ)大地震发生之后,特别是早期强余震活动期过后,区域地震活动逐渐扩散到远震源区中去,扩散地点往往是(Ⅰ)阶段中不甚活动的地点。此外,(Ⅱ)阶段中区域地震活动的持续时间,以及(Ⅲ)阶段中地震活动开始向远震源区扩散的时间似乎和大震震级的大小无关。 最后,尝试应用地震包体理论和大震后区域应力场调整的研究结果去理解上述大震前后区域地震活动的聚散过程。 研究大地震前后区域地震活动的特征,是探讨地壳地震的物理力学过程的一个重要途径。石田和金森博雄曾详细评述过强震前地震平静、前兆震群和地震簇集的图象。邱群等注意到唐山大地震前区域地震活动向未来震源区及其附近集中迁移的现象。作者曾指出过我国八次七级以上大地震前皆显示出区域地震活动的迁移过程。大地震发生之后,茂木曾研究过余震活动在震源区内扩散的特征。苏联卡托克曾报导过强震后区域地震活动沿断裂扩散的现象。本文将讨论大地震前后区域地震活动集中和扩散的过程和特征,并应用地震包体理论和应力调整的研究结果,去     

新丰江水库6.1级地震前震序列分析

裂纹由初始的亚临界扩展到发生非线性动力学失稳这一整个物理过程呈加速释放征兆；加速是失稳的一个必要条件。若以方程ｄΩ／ｄｔ＝Ｃ／（ｔｆ－ｔ）ｎ表征这一加速过程，则可将该过程简要地概括为地震释放速率比例于失稳破裂前剩余时间的负幂。根据这一原理，对１９６２年３月１９日广东河源新丰江水库６．１级地震的前震序列进行回顾性分析，并推算出库区于３月下旬发生７级以上大地震。与实测主震相比，发震时间有所推迟，震级也偏高，但却能提前２０多天发出警报，有利于防震减突对策的布署。     

丽江7.0级大震前地震活动分形异常

该文提供１９９６年２月丽江７．０级大震前滇西北地震活动空间容量维、关联维、信息熵十分显著的异常图像；这些异常是在大震孕震区形成，应变释放加速阶段之后出现的，恰好揭示了源区、近源区大释放前的非线性变化过程。这与１９６５年以来云南及邻区８组大震前地震分形研究的结论完全一致；进一步说明地震活动分形异常对地震孕育阶段具有重要的指示意义。     

丽江7.0级地震前地震分形异常

本提供了丽江７．０级地震前滇西北地震活动空间容量维、关联维、信息熵十分显的异常图像；这些异常是在大震孕震区形成、应变释放加速阶段之后出现的，恰好揭示了源区、近源区大释放前的非线性变化过程。这与１９６５年以来云南及邻区８组大震前地震分形研究的结论完全一致；进一步说明地震活动分形异常对地震孕育的短临阶段具有重要的指示意义。     

GRL：断层应力持续加速释放导致2011年日本大地震的发生

2014年12月17日,在美国旧金山召开的地球物理联合会秋季会议上,美国研究人员称,诱发2011年日本北部9．0级大地震的断层带在地震前的数年里逐步加速释放地震应力,由此可能促使了临近地区大地震的发生。该成果同时发表在《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters,GRL）上。     

中国西部2次8级以上地震前陇南武都应变资料的变化

分析了陇南武都应变资料近10年的变化情况,发现在中国西部21世纪初的2次8级以上大地震前,陇南应变东西向、北45°西向受力元件,都经过了约2年的挤压应力增强阶段。这种震前相同的变化现象,对未来中国西部大地震发震时间的预测具有一定的参考作用。     

滇西地区强震前兆源过程的力学模型与数值摸拟

云南西部地区的强震和大地震主要发生在一些板内大型走滑断裂带上，有一个10～20 km的深度优势层位；地震的破裂基本上是以走滑型破裂为特征．联系云南岩石层结构与动力学背景，我们认为，本区的地震可能有这样一种成核过程: 由于岩石层结构的层次性、非均匀性，在整个岩石层板块构造运动背景场中，可能会在岩石层的中深部形成局部剪应变集中区或滑动区，尔后这个剪应变集中区或滑动区沿着断层带边界向地表滑移扩展．当滑动由深部向浅部扩展时，滑动峰将遇到断层面上的最大抗剪强度区而被阻碍闭锁，形成一个地震活动空区．随着构造荷载的逐渐增加，滑动最终要向前扩展导致整个闭锁区的失稳破裂，产生大地震．给出了描述这个地震过程的一个简单的近似积分方程；数值结果表明，该模型具有一个向不稳定非线性加速发展的阶段，这个阶段对地震前兆的形成可能有重要意义．      

汶川大地震“震前扰动”存在“第三类脉动”吗？

采用国家地震台网数十台地震仪的观测资料研究了汶川大地震和昆仑山大地震的“震前扰动”现象,结果表明,“震前扰动”现象与强台风的影响密切相关,适用于英国海洋学家Higgins的海浪非线性干涉理论中的“第二类脉动”.然而,通过对信号时频特征的细致分析后发现：“震前扰动”信号存在着明显的“时频偏移”现象,不完全符合“第二类脉动”的特征.因此本文认为,汶川大地震的“震前扰动”除了包含“第二类脉动”信号外,还可能存在着“第三类脉动”,这对强震短临前兆的研究有重要意义.     

滇西地区强震前兆源过程的力学模型与数值摸拟

云南西部地区的强震和大地震主要发生在一些板内大型走滑断裂带上，有一个１０～２０ｋｍ的深度优势层位；地震的破裂基本上是以走滑型破裂为特征．联系云南岩石层结构与动力学背景，我们认为，本区的地震可能有这样一种成核过程：由于岩石层结构的层次性、非均匀性，在整个岩石层板块构造运动背景场中，可能会在岩石层的中深部形成局部剪应变集中区或滑动区，尔后这个剪应变集中区或滑动区沿着断层带边界向地表滑移扩展．当滑动由深部向浅部扩展时，滑动峰将遇到断层面上的最大抗剪强度区而被阻碍闭锁，形成一个地震活动空区．随着构造荷载的逐渐增加，滑动最终要向前扩展导致整个闭锁区的失稳破裂，产生大地震．给出了描述这个地震过程的一个简单的近似积分方程；数值结果表明，该模型具有一个向不稳定非线性加速发展的阶段，这个阶段对地震前兆的形成可能有重要意义     

岩石蠕变破裂过程及其响应比变化的实验研究

对花岗岩样品进行逐次加载的蠕变实验,得到了加载过程中的蠕变曲线和蠕变破裂的全过程曲线.对加载过程中的杨氏模量、蠕变量、蠕变速率等参数用加卸载响应比方法进行了分析,认为有二种不同形态的响应曲线.在中低应力的弹性阶段其响应比都近似为1,而在高应力的膨胀阶段其响应比都随应力而增加.对应力不变时的蠕变破裂全过程曲线进行了分解,在蠕变破裂过程中,瞬态、稳态和加速3个阶段的持续时间分别为全部时间的18%,75%和7%;在加速蠕变阶段蠕变速率及其响应比明显增加.这一结果是预测蠕变破裂的明显指标.     

川滇及邻区强震地区震前的地震活动特征

对中国大陆西部的川、滇及邻区,1970年以来8次MS≥7.0级强震的震源地区,震前的中强地震活动及时空图像进行了分析.结果表明:强震前在震源地区MS≥4.8级的中强地震活动, 在地表特定的断裂构造带上成团丛集活动,其中早期和中期阶段出现的中强地震位置,是未来强震的震中地区.震级-时间关系的时序特征显示,强震前的早期、中期和短期的三个阶段,中强地震震级随时间逐渐增大,并逐步增长,直到强震发生,地震活动的间隔时间Δt-t 曲线则由大变小衰减至发生强震.在强震前,早期阶段的中强地震小于中期阶段出现的中强地震,中期阶段的较大中强地震,可成为强震前一次具有信号震标志的较大地震.同时,强震前孕震期与临震期的持续时间有一个线性比值关系,比值为0.21～0.27.根据比值关系以及强震地区震前中期阶段和短期阶段出现的地震事件,可作为强震预测的一种震兆指标.     

上海软土自由场地的三维地震响应分析

建立了上海软土的三维动力分析模型,其中基于上海典型软土土层动力试验数据,建议采用Davidenkov模型描述上海软土的非线性动力特性,研究了上海软土的地震响应规律.计算表明:(1)从土体底部到表面,地震波的高频成分减少,低频成分增加;(2)软土并非总是放大地震响应,而取决于软土与地震波的特性;(3)在进行自由场地震分析时,将其简化为平面应变问题考虑是可行的;(4)软土动剪切模量与动剪应变关系的计算曲线与试验曲线吻合较好,表明采用本文推荐的模型考虑软土的非线性特性是合理的.本文的研究成果可为软土地区工程的抗震设计提供参考.