地下核爆炸的主要非爆炸源机制

通常将地下封闭式爆炸近似为球对称爆炸震源来研究,然而利用这一模型来解释由地下核爆炸激发的近场和远场地震波的全部特征是远远不够的,通过理论和利用地下核爆炸产生的地震波数据的研究,学者们总结出了一些重要的辅助震源模式,作为地下核爆炸的二次源机制,如地震波转换震源模式、层裂震源模式、构造应变能释放震源模式等.其中的一些模型成功地解释了诸如地下核爆炸Lg波的激发机制等重要问题.本文介绍了这些重要模式的研究背景及理论依据,并且详细地推导了层裂源的数学描述过程.     

2013、2016年两次朝鲜核试验P波和面波信号幅值比差异的观测与分析

2016年1月6日,朝鲜再次进行了地下核试验.和上次2013核试验相比,此次试验震中位置接近,不同震相的平均幅值比却表现出明显的差异：在短周期P波幅值减小的情况下,长周期Rayleigh面波幅值增强,Love面波幅值减小.这给判断两次试验当量的相对大小带来了困难.本文在给出两次试验短周期P波和长周期面波幅值比测量结果的基础上,从地下核爆炸震源机制的角度对观测现象进行分析解释.研究结果表明,虽然各种形式的构造应力源都可以很好地拟合单次试验的长周期面波资料,但只有逆断层形式的构造应力释放能够解释两次试验不同震相幅值比差异现象.这是关于朝鲜核试验震源机制的一个新的发现,对于认识其震源性质具有重要意义.

     

构造应力方向与震源机制解

本文根据二维模型实验的结果,探讨了地震波辐射图型、震源机制解以及构造应力方向之间的关系.地震波辐射图型取决于地震时震源介质运动的方式.它不但与震前存在的应力有关,而且依赖于震源区的地质条件等因素.根据岩石力学实验和我们实验的结果,可以认为,构造应力的主压应力方向要比震源机制解推断的释放主压应力方向更偏近断层面一些.      

地下核爆炸地震波二次源特征

层裂是地下核爆炸震源物理过程中最重要的非球对称源过程.对其机制的研究,多基于面波资料,本文基于远场体波资料,利用经验格林函数方法,消除路径及接收场地效应,利用地下核爆炸远场地震波P波数据对震源时间函数进行了反演,结果显示明显的双脉冲特征,该二次源特征不随方位角及震中距变化,说明它源自震源本身,其双脉冲特征与层裂机制相符.     

流体力与构造应力及其相互关系的探讨

构造应力是地壳构造运动最基本的力源之一, 地下流体及流体力在地壳中普遍存在并对构造运动产生重要影响。 该稿讨论了地下流体、 流体力和构造应力以及它们的概念与作用, 分析了流体力和构造应力的异同点: 构造应力是各种力源在地壳中产生变形而引起的应力的综合力, 流体力是流体存在和活动所产生的各种力的合力, 它们的力源主要来自地球内部, 内涵相互交叉, 大小不同, 但均能产生构造变动。     

地下核爆炸Lg波的激发机制

地下核爆炸Lg波的激发机制,目前尚未十分清楚.其中主要观点之一是源区附近由补偿线性矢量偶极源（CLVD）激发的Rg波的散射形成的S波是Lg波能量的主要来源.本文利用理论地震图模拟方法,基于东哈萨克斯坦地区速度模型,分析比较了东哈萨克斯坦地壳速度模型下的爆炸源、张裂源及CLVD源对区域震相Lg波的影响.结果表明,从能量的角度来看,CLVD源是激发Lg波的主要因素.模拟计算结果也进一步证实了CLVD源激发的Lg波振幅谱具有低谷点的特征源自于该震源所激发的Rg波;在此基础之上,检验了Patton提出的估算震源埋藏深度的经验公式.结果发现,该公式仅适用于震源埋藏深度较浅的情况（<500m）.这些结果对于进一步理解及更好地利用Lg波具有重要理论指导意义.     

各向异性ATI介质剪切位错源地震矩张量

考虑震源区为各向异性ATI介质情形下,给出了剪切位错源地震矩张量解析表达式并模拟了震源区各向异性对双力偶分量(DC)、补偿线性偶极子分量(CLVD)和各向同性分量(ISO)的影响.结果表明,即使剪切位错源仍能产生非双力偶各向同性分量,其导致沿着ATI介质对称轴方向体积变化;当断层面位于ATI介质对称平面或者震源区为各向同性介质时,剪切位错源在辐射意义上才可等效为双力偶机制.     

地球的振动透视

地震学家利用地震波与爆破波研究地球深部构造,但是地震是突然发生的,震源位置又事先未知;爆破使岩石的结构发生变化,重复试验,条件又巳发生变化,因此难于从事研究。 如果能用振动源(这些振动源将所需持续时间和所需形态的信号送入地球)激发地震波,那就有可能系统地研究地球内部构造及在岩石不发生破坏情况下研究那里所发生的过程。     

南北地震带震源机制解和应力特征

正南北地震带北起宁夏贺兰山,跨越西秦岭,穿过龙门山、小江、红河等断裂带向南延伸至缅甸境内,成为分隔中国大陆东部相对稳定的鄂尔多斯地块、四川盆地、华南地块与西部地震活动性强烈的青藏高原之间的重要边界带。它是中国大陆浅源地震最活跃、地震分布带状明显的巨型地震带,对南北地震带的研究具有重要的科学意义。地震波可造成破坏,但也带来了震源力学性质、构造运动等信息。利用地震波反演得到的震源机制解能给出震源断层参数和应力状态。大量的震源机制解结果可以反映区域构造应力场     

利用地震观测资料预测震源区应力变化研究进展综述

地震的孕育和发生除了与区域背景构造应力的增长变动有关,也是震源区应力增长及破裂发展的结果.因此地震观测资料必然携带有震源区应力应变增长及破裂发展的信息.随着数字地震观测台网的普及和数字地震仪性能的提高,用地震观测资料进行震源区应力变化和破裂过程的研究已成为国际地震学界的研究热点.本文综述了岩石静态应力状态的变化对地震波传播与衰减的影响,及其对地震孕育和激发的作用;主要介绍了利用地震观测资料预测震源区应力变化的主要研究方法和目前的进展;讨论了该研究领域未来的发展前景,作为进一步研究的基础.     

Decomposition of seismic moment tensors for underground nuclear explosions

Generally the decomposition of a seismic moment tensor is not unique. However, to favorably view the characteristics of a certain seismic source, one must decompose a seismic moment tensor into parts according to assumptions about the properties of the seismic source. Different from natural earthquakes in which the shear dislocation component plays a predominant role in the source process, and the seismic moment tensor can be separated into an isotropic component, a double couple, and a compensated linear vector dipole (CLVD), underground nuclear explosions have three major components in their source process, i.e., the explosion, the tensional spalling, and the tectonic strain release associated with the explosion. In such a situation the conventional moment tensor decomposition for earthquakes is not convenient to estimate the yield of the explosion and to characterize the tectonic strain release. In this paper, an alternative decomposition scheme is proposed to deal with the moment tensor of underground nuclear explosions, which might benefit the approach to study the tectonic strain release induced by underground nuclear detonations.     

不同模型下爆炸源和层裂源的 Lg波特性研究

地下核爆炸区域及远区地震波信号中,有二次源即层裂源的贡献,其对区域震相Lg波具有调制作用.本文利用理论地震图数值模拟方法,分析爆炸源和层裂源在3种典型介质速度模型下的区域震相特征,得到了爆炸源和层裂源所激发的Lg波与介质速度模型的关系,并结合CLVD源所激发的S波随震中距的演化过程,对Lg波的形成机制进行了阐述.结果表明,CLVD源是激发地下核爆炸低频Lg波的主要因素.      

三峡库区秭归与巴东交界Ms4.0地震矩张量及应力环境研究

三峡库区湖北秭归与巴东交界地区2013年以来发生5次Ms4.0以上地震.本文基于湖北、重庆等省属13个测震台站宽频带波形数据,采用kiwi软件包和rapidinv12程序反演了这些地震的全矩张量解,结果显示所有地震双力偶解均为走滑兼逆断性质,两个节面走向、倾角、滑动角与P、T轴走向和倾俯角的一致性均较好,主压应力P轴N...     

地震波诱发的深部地层动应力机制及断裂位移研究

借鉴弹性波动力学理论和爆破地震应力计算方法,结合地震波在岩层中的折射效应,以地震波加速度为基础数据,分析岩体在地震波作用下的受力。以汶川地震影响下的龙门山前陆盆地地下岩层的受力变形情况为例,通过计算分析和数值模拟,证实所用方法在求解分析地震波在各向同性岩石层间传播动力的可行性。同时验证汶川地震造成龙门山前陆盆地地下深部地层的断层破坏。      

基于Lg波识别判据的特性分析

Lg波是检测、识别地下核爆炸的重要震相.通常情况下,地下核爆炸的低频段Lg波能量相对较强,基于Lg波的识别判据在高频段表现较好. 然而在低频范围内却表现出难以用球对称爆炸源模式解释的现象,如Lg/Pg判据在1 Hz附近失效等现象.本文利用理论地震图方法,分析了伴随层裂过程产生的重要辅助源〖CD2〗CLVD源对Lg波低频成分的调制作用,给出了基于Lg波的识别判据成功及失效的原因,并将层裂过程视为输入扰动,利用振型叠加原理,进一步解释了基于Lg波识别判据特性的物理机制.这对于更好地利用Lg波识别地下核爆炸,具有较好的参考意义．     

地下爆炸各向同性源和补偿线性矢量偶极源共同作用对Rg波低谷点的影响

本文利用地震面波激发理论计算了两种震源不同相对强度、相对埋深及源时间函数情况下的Rg波频谱,研究地下爆炸中各向同性(ISO)源和补偿线性矢量偶极(CLVD)源共同激发的Rg波信号低谷点特性.结果表明,由于两种震源相对强度、相对埋深及源频谱的影响,混合信号低谷点频率与单一CLVD源激发的信号有很大差异,因此实际地下爆炸中...     

腾冲火山区及周围地区震源机制与构造应力场分布特征

对腾冲火山区及周围地区强震震源深度和震源机制空间分布及区域现代构造应力场特征进行了研究。由我国西南地区直到缅甸中深源地震带的区域构造应力场空间分布格局,充分显示出我国西南地区在现代构造运动过程中,受到以印度板块对亚欧板块碰撞挤压作用为主要动力源,在东部同时受到太平洋板块和菲律宾海板块远距离作用影响的总体特征。腾冲火山区主要受到印度板块在缅甸中深源地震带产生的侧面挤压剪切的直接作用。腾冲火山区所属的腾冲龙陵地震带是西南地区区域构造应力场分区的一条重要边界。腾冲火山区主要受到北东———北东东向的区域压应力场作用,同时也可能受到东侧毗邻应力场分区南南东———南东向压应力场的影响。     

爆炸地震波作用下地下结构动力响应数值分析

爆炸地震波荷载类似于天然地震波荷载，但又不完全相同。基于有效应力动力分析法，运用二维显式有限差分程序FLAC对地下结构在竖向和水平爆炸地震波荷载作用下的动力响应进行数值分析。编制了周围土体介质分析模型的程序模块并与FLAC接口。考虑了水平和竖向爆炸地震波荷载对地下结构的耦合效应，得出了一些定性的结论。     

Physics-Based 3-D Simulation for Earthquake Generation Cycles at Plate Interfaces in Subduction Zones

The generation of interplate earthquakes can be regarded as a process of tectonic stress accumulation and release, driven by relative plate motion. We completed a physics-based simulation system for earthquake generation cycles at plate interfaces in the Japan region, where the Pacific plate is descending beneath the North American and Philippine Sea plates, and the Philippine Sea plate is descending beneath the North American and Eurasian plates. The system is composed of a quasi-static tectonic loading model and a dynamic rupture propagation model, developed on a realistic 3-D plate interface model. The driving force of the system is relative plate motion. In the quasi-static tectonic loading model, mechanical interaction at plate interfaces is rationally represented by the increase of tangential displacement discontinuity (fault slip) across them on the basis of dislocation theory for an elastic surface layer overlying Maxwell-type viscoelastic half-space. In the dynamic rupture propagation model, stress changes due to fault slip motion on non-planar plate interfaces are evaluated with the boundary integral equation method. The progress of seismic (dynamic) or aseismic (quasi-static) fault slip on plate interfaces is governed by a slip- and time-dependent fault constitutive law. As an example, we numerically simulated earthquake generation cycles at the source region of the 1968 Tokachi-oki earthquake on the North American-Pacific plate interface. From the numerical simulation, we can see that postseismic stress relaxation in the asthenosphere accelerates stress accumulation in the source region. When the stress state of the source region is close to a critical level, dynamic rupture is rapidly accelerated and develops over the whole source region. When the stress state is much lower than the critical level, the rupture is not accelerated. This means that the stress state realized by interseismic tectonic loading essentially controls the subsequent dynamic rupture process.     

黄土地区地铁地下结构抗震研究综述

介绍了地铁地下结构抗震研究的发展历史、研究现状及黄土地区地铁地下结构抗震的相关研究,总结归纳出地震作用下地铁地下结构的地震破坏形式与地震反应特征;对地铁地下结构的不同抗震研究方法进行对比研究,指出各种研究方法的优缺点与适用情况。针对我国黄土地区地铁地下结构抗震分析理论研究不足,基础资料积累欠缺,抗震设计尚无可靠依据的实际情况,探讨了黄土动力本构模型、黄土与结构动力相互作用、离心机振动台试验研究及抗震分析方法等因素对黄土地区地铁地下结构抗震研究可靠性的影响,提出黄土地区地铁地下结构地震动力反应分析、地震破坏机理分析、抗震性能分析及抗震设计中需要深入研究的关键问题。