地震过程中地形变的Lyapunov指数变化

Lyapunov指数是判断动力学系统演化趋势的主要依据之一。本文根据Lyapunov指数的定义,导出了形变能到达临界状态时地壳中弹性模量与应变状态之间的关系,计算了青海门源6.4级地震过程中不同弹性模量所对应的Lyapunov指数,得出以下结论:(1)在Lyapunov指数稳定的意义下形变能的稳定性与应变张量ε和弹性矩阵D的乘积有关,当2ε~TD大于单位矩阵I时,形变能随应变的变化不稳定;当2ε~TD小于单位矩阵I时,形变能系统稳定。(2)在门源6.4级地震过程中,震后弹性地形变动力学系统的稳定性大于震前的稳定性。     

地壳孕震过程的重力变化研究

根据多孔介质中的力学理论,推导了在地壳中存在微孔洞时介质的应力应变本构关系的表示公式,讨论了描述地壳中空洞形成过程的孕震模型参数,讨论了孕震模型参数的变化与地壳介质状态的变化和地面重力变化的关系,并根据乘法分解理论推导了孕震过程计算重力变化的弹塑性递推计算方法,并采用GTN模型进行了数值模拟.在此基础上,将数值模拟结果与发生在1996年云南丽江Ms=7.0地震前后的重力变化进行了对比分析,讨论了微孔洞的形成过程与地面重力变化的关系,较合理地解释了丽江Ms7.0地震前后的重力变化过程.     

广义超弹性杆方程的初边值问题

主要研究广义超弹性杆方程的初边值问题,讨论方程在区间[0,1],及边界条件u(0,t)=ux(1,t)=uxx(0,t)=0,-u(1,t)uxx(1,t)=ψ(u(1,t))下,整体解的存在性,H1-整体指数稳定性估计及H2-整体渐进稳定性估计.     

汶川Ms8.0地震前的地面运动排列熵变化

将排列熵理论引入地震学领域,采用四川地震台网22个地震台的数据,每小时计算一个垂直分量排列熵值,研究汶川M_S8.0地震前地面运动排列熵的时空变化特征,试图提取与地震的孕育和发生有关的信息。结果显示,震前22 h内,震中附近形成一个排列熵高值区,这个高值区与位于龙门山断裂系北侧的高值区显示出此消彼长的态势;震中东侧的低值区在南北方向拉伸运移,并在震中东北侧向西北方向分叉凸出,汶川地震就发生在新的高值区和低值区陡变部位。结合其他学者的研究结果认为,这些现象很可能与汶川地震的发生有关联。基于地面运动排列熵的时空变化特征推测,这次地震不仅是巴颜喀拉块体与四川盆地对抗的结果,处于龙门山断裂系北侧的鄂尔多斯块体的运动也参与了此次地震的孕育和发生。     

Morlet变换在超宽频带地震仪记录的汶川震前数据处理中的应用

介绍了Morlet小波变换的基本原理和特点。以汶川地震为例,选取2008-05-01~05-12的地震计垂直向连续波形数据,使用Morlet小波变换得到时频谱。分析时频图发现,在汶川地震发生前的数十h中,0.1~0.2 Hz频段的能量幅值出现明显的递增趋势,是非台风扰动引起的频率异常,与已有论文结论符合良好,证明Morlet小波变换是分析震前频率特征的有效方法。     

走向21世纪的地壳形变学--对大陆动力学与地震预测的新推动

监测和预测地震等自然灾害的需要,促进了大地测量学和地球物理学等学科的相互交融.经过30余年的探索,一门地学前沿交叉新学科--"地壳形变学"已初步形成.地壳形变学已拥有空间-地面-深部立体测地系统,具有在多种空间尺度内精确测定现今地壳运动(秒～数十年)和灾害孕育过程的空前强大能力,从而可望击破长期制约现今地球动力学和地震预测的地球空间信息的"瓶颈".在21世纪,地壳形变学将成为推动大陆动力学和地震预报的主要科技动力之一,推进精确定量测定大陆动力学现今过程,限定现今大陆动力学性质并在验证解释地质学模型诸方面发挥特有作用.它将促使地震预测摆脱"粘滞状态",由"经验预测"走向"图像动力学预测";在揭示大陆地震孕育时空过程、判定地震大形势、划定危险区、搜寻和跟踪震源动力学演化过程及研究动力学响应耦合等方面作出新贡献.     

不同区域地震前重力变化与垂直形变关系的差异性及其可能机制

为了探讨不同区域地震前重力变化及其与地壳垂直形变关系差异性的可能机制，本文首先研究了地震前膨胀体在不同应力状态下四种性质不同的徽裂隙所引起的重力变化及其与垂直位移的关系，给出了相应的一些数值结果。分析了震源体处在不同力学和构造环境下，重力变化可能存在的差异以及唐山地震前重力变化的可能机制。研究结果表明，不同区域地震前重力变化与垂直位移关系的差异的一种可能机制是由于震源体所处的力学和构造环境不同，造成膨胀体内微裂隙破裂方式不同所引起；唐山地震前重力变化则可能是震前在震源区内丛集了大量垂直向张性微裂隙以及深部物质迁移至微裂隙中。     

从波速比变化看汶川与芦山地震的孕震过程

为研究汶川和芦山地震的孕育过程,利用单台单震法,将地震丛发区内发生的地震粗略视为“广义重复地震”,系统分析龙门山断裂带及附近区域1990～2015年波速比时空变化过程。结果发现,波速比在汶川地震前降低,芦山地震后明显恢复。对于龙门山断裂带北段的地震丛发区,大部分台站波速比的同步时间变化过程可分为两个阶段：一是在汶川地震前,2000年～2008-05波速比出现异常降低-回返-发震过程,低值异常持续时间约8 a。汶川地震后,波速比快速回升。二是2010年开始再次显现波速比持续性稳定下降,在2013-04降至最低点,发生芦山地震,震后波速比再次快速回升到正常值。对于龙门山断裂带南段及附近的地震丛发区,大部分台站波速比的同步时间变化从2000年～2013-04波速比维持长时间的异常低值状态,低值持续时间约13 a,直至2013-04芦山地震后波速比快速回升。不论是龙门山南段还是北段,均可看到波速比基本一致的变化,2000～2013年的异常降低-恢复过程,显示了汶川8级地震与芦山7级地震的整体性和差异性,孕震过程长达14 a。由此可见,汶川地震和芦山地震很可能是同一动力学过程孕育的两次先后发生的强震。     

基于粘弹性球体地球模型的震后位移与重力变化计算软件

在考虑地球曲率、成层结构、可压缩性与自重的前提下,Tanaka等［1-2］提出一套较为完备的粘弹性球体位错理论,可计算全球任意位置由地震产生的同震与震后形变（含位移、重力变化、大地水准面变化）。Gao等［3］给出了与上述理论相匹配、界面友好的计算软件,能计算30个震后时间点对应的震后形变。本研究针对Gao等的软件进行改进,可计算震后任意时间点对应的震后形变。新软件由3个部分组成：1）与32个震后时间点相对应的32套离散格林函数数值框架;2）格林函数插值计算程序,可针对上述32套格林函数数值框架进行插值运算,输出任意震后时间点对应的格林函数数值结果;3）积分计算程序,调用上述格林函数数值结果,计算任意类型地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。一般情况下,使用者只需按要求准备辅助文件,提供发震断层模型和观测站位置信息,以及震中周围地区地幔粘滞性因子,先后运行格林函数插值计算程序和积分计算程序,即可计算出目标地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。本文基于粘弹球体位错理论与弹性球体位错理论,分别计算2011年日本MW9.0地震引起的远场同震位移,2套结果的高度一致性证明了新程序的正确性。最后,介绍需要注意的若干事项,便于使用者掌握该软件。     

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台湾集集7.6级地震前后福建沿海地区的地壳运动

对福建GPS网的5期观测数据(1995、1997、1999、2001、2003)进行了统一处理,得到4个时段(1995~1997、1997~1999、1999~2001、2001~2003)ITRF2000的站速度、福建地区的整体旋转参数和主应变参数。福建地区存在一致的南东向运动地震前(第1时段)运动速度平均为32.1mm/a;震时和震后两年时间内(第2时段)运动速度大幅度增加到38.7mm/a;震后第2个两年(第3时段)运动速度相对于第2时段大幅度减小为30.0mm/a;震后第3个两年(第4时段),运动速率相对第3时段有较大增加并超过了第1时段。福建地区的主应变场,在震前主压应变率(12.4×10-9/a)大于主张应变率(7.1×10-9/a),地壳表现为弹性压缩,主压应变轴为N70.9°W;震后应变场发生了相反的变化,主压应变轴变成了主张应变轴,主张应变率(28.9×10-9/a)大大超过主压应变率(3.7×10-9/a),地壳表现为南东方向弹性伸展,第3时段与第4时段主压应变率逐渐增加,主压应变轴也逐渐恢复到震前的方向。福建地区从1995年到2003年地壳运动速度场与应变场随时间的变化过程,反映了集集大地震发生前后区域应力场加强、弹性应变能积累,震时和震后弹性应变能快速释放与逐渐调整恢复的过程。     

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大震前小震活动的时空分形特征

应用分形理论与方法，计算了唐山、海城、澜沧－耿马地震前小震活动能量分布的信息维及其在空间上的差异和时间上的变化，结果表明：（１）局域空间分数维可以反映大震前小震活动能量分布的空间变化特征，大震发生在信息维中等值区；（２）局域时间分数维显示大震前小震活动存在降维过程，且大震发生在降维之后的升维过程中或发生在降维过程结束之时     

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新疆南天山地区重力场动态变化与乌恰西6.8级地震

利用2005—2009年流动重力观测资料,分析新疆南天山地区重力场动态变化特征,并给出一年尺度的重力场变化图像,结合重力段差时序图以及GPS计算资料分析2008年10月5日乌恰西6.8级地震与重力场、应变场的关系,并综合分析区域重力场与动力构造环境的响应关系。结果表明:重力场变化与区域应力-应变场微动态活动有关,重力场变化反映出应力场引起的重力源兆变化特征。     

论秦岭造山带的成矿作用

对秦岭造山带区域成矿背景、矿床的时空分布、典型矿床矿田赋存部位、区域成矿元素地球化学背景、多重岩片控矿理论,构造成矿体系、成矿物质来源、矿床成因类型、矿床区域成矿模式进行了讨论,在对大量资料研究的基础上提出了新认识。最后指出秦巴地区进一步寻找大型矿床的地区。