作为地震动物异常行为的蚕的定向排列以及断层的电磁模型——理论与实验

在假定地震动物异常行为(SAAB)是对地震电信号(SES)的电生理反应的前提下,通过施加电场、实验再现了神户地震所报道的SAAB————蚕及鱼的定向排列．由于垂直于电场时动物体内骨格肌的阻抗较平行时大,动物表现出沿垂直于电场方向排列的行为．基于偶极电荷q源于地震应力(t)的变化,提出了一断层的电磁模型:dq/dt=－(d/dt)－q/,其中是一表征电荷生成的常数,比如压电系数;为介电常数,为花岗岩的电阻率．一长2a且位错或破裂时间为的断层,由于应力的变化将产生脉冲状的偶极电荷(面密度):+q(t,x)和－q(t,x+2a),或由地震矩M0而给出偶极矩P(t)=2aAq(t)=M0［/(－)］(e－t/z－e－t/)．断层位错D、位错速率D和应力降满足=D/D=(/0)(a/)．断层域的电场强度F及电流密度J可由F=q/及J=F/得到．若为水的电阻率,则可得到J=0.1～1 A/m2,该值足以引起动物的异常行为．由P(t)所产生的近场甚低频(ULF)波可解释与距离R成反比的SES．      

海原断层系的分形研究

本文根据Okubo等人测量圣安德烈斯断层系所用的复盖维数法,对海原断层系进行了分形测量,求出海原断层系的整体维数D_0=1.137,其景泰段D_0=1.109,海原段D_0=1.182。计算中未得到邵家水段和李使堡段的分维数。此外,文中还着重探讨了断层几何与地震活动性及其力学环境的关系,进一步证明了自相似断层的几何复杂性与地震活动密切相关,剪切断裂带具较低分维数(1.1—1.3),而在张性环境中形成的断裂体系具较高的分维数(1.5—1.6)。最后本文讨论了断层迹线图等因素对分形测量精度的影响。     

地震序列的一个自相似扩展模式

本文引入地震序列的一种自扩展模式,其地震序列的发生由地震断层的不同尺度的闭锁段相继破裂而发生,同时给出了以力学参数和几何参数定标的断层的自相似破裂机制,用以解决地震断层的分形特征及破裂的慢化过程。     

断层泥的分形研究

介绍了利用光学显微镜和电子显微镜对采自西秦岭北缘活动断裂带的天然断层泥进行分形研究的程序和结果，得到该断裂断层泥的分维数D=2.5940.122(二维截面D=1.5940.122)，并测得该断裂带断层泥分维上限平均粒径为9.6～19.2 mm．研究结果表明，该断裂带断层泥具有分形特征，断层面的粘滑摩擦特征位移参数可由分维上限确定．文中还讨论了断层泥分形研究对地震断层的研究意义．      

昌马断裂带的分维几何学特征

1.前言美国地震学者P.G.Okubo等人(1987)在帕克菲尔德—索尔顿湖长达近千公里的圣安德烈斯断裂带上,分六段对该断裂进行了分维解析,发现该断层具明显的分维结构,计算出六段的分维数为:1.12～1.43。研究结果表明,较大的分维数D值与断裂带上断层几何形态复杂的地段相对应,同时这些地段又是历史强震区。在国内,断层分维几何学研究也     

分析地震波估算地壳内的应力值

本文讨论了利用破裂力学理论说明地震破裂的过程, 认为地震本质上是岩石在应力作用下的低应力破裂现象.它是岩石中的裂纹不断稳态扩展、最后进入失稳扩展的结果.分析了在扩展过程中应力和位移的变化, 发现任何将要破裂的那一点的应力都要由初始应力0升高到屈服应力y 以后才破裂, 破裂后裂纹面上的点的应力降到0.在破裂前和破裂后的位移, 都可由弹性力学方程给出.在破裂的一瞬间破裂的端点产生的非弹性位移, 则不能由弹性力学方程给出.它可以由断裂力学中的裂纹滑开位移公式近似给出.根据位错模式由于计算弹性波辐射场的位错量 D(, t), 正是破裂瞬间产生的非弹性位移, 所以用弹性位移公式来计算地震位错量是错误的.我们采用了裂纹滑开位移公式来计算地震位错量, 从而导出了较合理的计算地震释放总能量的公式 ET=yDS(y 为屈服强度;D为平均位错;S 为断层面积)以及估算初始应力值0的公式:0 =[Dmax/L4y/(1-) ]1/2(L 为断层长度).用它们计算了一些地震的 Er 和0, 分别列于表1和表2.这些结果比以往的结果要更合理一些。 结果表明:(1)地震多数是在低应力作用下(即低初始应力)发生的(约100——200巴);(2)地震释放的总能量约比地震波能量大一个数量级.      

对地震分形特征的几点认识

本文简述了分形和分维在地震学中应用的主要方面,从地震现象的自组织过程和尺度不变性。分析了实验室岩石破裂试验与实际地震观测之间的异同,对地震发生的自组织临界模式(SOC)作了简要的介绍。文中后一部份概述了复杂现象的多分形(Multifractals)和广义分维Dq的基本概念,以及计算Dq的方法,并给出了广义分维应用于地震活动研究的例子,指出Dq(q<0)随q变化的形态特征,在地震前兆信息的提取中可能有重要意义。     

研究地震破裂过程的一种新的方法及其应用

本文研究了1981年1月23日发生在四川道孚的Ms=6.8级地震和1983年2月13日发生在新疆乌恰的Ms=6.2级地震以及与它们相连系的有关地震的破裂扩展过程。本文除用体波资料研究外,主要是从断裂扩展和终止的角度,用单断裂和断裂系的力学模式从理论和试验方面分别模拟了这些地震破裂扩展的全过程,并研究了这些地震序列本身以及它们和周围地震的空间分布关系。因此提出了能更可靠地确定地震破裂面的几何尺度,确定地震断层的活动段和闭锁段的位置和长度的一种新方法,简称为扩展过程的拐折点方法。该方法还能解释和判断在不同断层部位发生的那些地震所具有的震源力学特征。并初步将该方法应用于鲜水河断裂带的地震趋势分析。      

利用基岩断层面形貌定量特征识别古地震——以霍山山前断裂为例

基岩断层面形貌特征的定量分析方法是研究断层活动历史和识别古地震的有效手段,是对探槽技术的有力补充,可以弥补在基岩区开展古地震研究技术手段的严重不足。文中以山西霍山山前断裂上的断层面(崖)为例,采用各向同性变差函数法计算了断层面形貌的2D分维值,并通过沿断层走向逐条平均的方式获得了2D分维值在断层倾向上的分布特征,结果显示断层面形貌在倾向上具有显著的分带性特征,由此获得的每个分带的特征分维值随断层面高度的增加呈阶跃式增加。这种断层面形貌在倾向上的显著分带性特征、特征分维值的阶跃式增加反映了断层面的出露方式不是渐进式,而是不连续的间歇式;这种间歇式分带性出露方式与断层的周期性地震活动相关,每个分带的特征值与每个分带的出露时间相关,即与地震发生时间相关。因此:1)可以通过每一个断层面分带的特征分维值估计该分带出露的时间;2)断层面分带的宽度可以用来估计每次破裂地震的同震位移量。霍山山前断裂带上3个基岩断层面形貌分带揭示出3次地震事件;3个2D特征分维值不仅显示3个分带自上而下由老变新的阶跃特征,而且3个阶跃之间大致相等的特征分维值差显示了3次地震发生间隔是大致相等的;断层面分带的宽度反映出破裂地震的倾向同震位移量大约为3.5m。此外,在阶跃式分带之间还存在宽0.5~1m的较窄分带,这些窄分带的特征分维值是随断层面高度增加而逐渐增大的,显示在间震期基岩断层面被逐渐剥露的特征。     

祁连山与龙首山断层的分维特征

本文利用分维几何学方法对祁连山和龙首山断层进行了定量性研究。结果表明,分维数可以表征断层的不均匀性、不规则性和复杂性等,但是,与地震活动无明显的相关关系。分维数的大小与断层分枝数、断层迹线的展布面积有一定关系。     

云南活动性断裂带的结构变异与孕震体构造的空间关系

中国的强震主要发生在一些板内大型走滑断裂带上,地震的破裂基本上是以走滑型破裂为特征。在这些活动性的走滑断裂带上形成的孕震体构造与该走滑断裂结构在空间的变化有关,并且表现出几种主要的变异形式。结合西南地区地震构造的实例,本文剖析了这几种结构变异形式,阐明了孕震体构造存在的空间机制。本文从地震与构造丛集相关及其所具有的分维特征入手,展开了对孕震区断裂结构变异特征的识别和孕震体空间机制的探讨,表述了一条活动性大断裂必须由若干次级断裂和无数中小断裂的空间组合,才能形成孕震体的必要条件。     

Nonplanar Faults: Mechanics of Slip and Off-fault Damage

Stress interactions and sliding characteristics of faults with random fractal waviness in a purely elastic medium differ both qualitatively and quantitatively from those of faults with planar surfaces. With nonplanar fault models, solutions for slip diverge as resolution of the fractal features increases, and the scaling of fault slip with fault rupture dimension becomes nonlinear. We show that the nonlinear scaling of slip and divergence of solutions arise because stresses from geometric interactions at irregularities along nonplanar faults grow with increasing slip and produce backstresses that progressively impede slip. However, in real materials with finite strength, yielding will halt the growth of the interaction stresses, which will profoundly affect slip of nonplanar faults. We infer that in the brittle seismogenic portion of the Earth’s crust, off-fault yielding occurs on pervasive secondary faults. Predicted rates of stress relaxation with distance from major faults with random fractal roughness follow a power-law relationship that is consistent with reported clustering of background seismicity up to 15 kilometers from faults.     

Toward a physical undenstanding of earthquake scaling relations

In seismological literature, there exist two competing theories (the so-calledW model andL model) treating earthquake scaling relations between mean slip and rupture dimension and between seismic moment and rupture dimension. The core of arguments differentiating the two theories is whether the mean slip should scale with the rupture width or with the rupture length for large earthquakes. In this paper, we apply the elastic theory of dislocation to clarify the controversy. Several static dislocation models are used to simulate strike-slip earthquakes. Our results show that the mean slip scales linearly with the rupture width for small earthquakes with a rupture length smaller than the thickness of the seismogenic layer. However, for large earthquakes with a rupture length larger than the thickness of the seismogenic layer, our models show a more complicated scaling relation between mean slip and rupture dimension. When the rupture length is smaller than a cross-over length, the mean slip scales nearly linearly with the rupture length. When the rupture length is larger than a cross-over length, the mean slip approaches asymptotically a constant value and scales approximately with the rupture width. The cross-over length is a function of the rupture width and is about 75 km for earthquakes with a saturated rupture width of 15 km. We compare our theoretical predictions with observed source parameters of some large strike-slip earthquakes, and they match up well. Our results also suggest that when large earthquakes have a fixed aspect ratio of rupture length to rupture width (which seems to be the case for most subduction earthquakes) the mean slip scales with the rupture dimension in the same way as small earthquakes.     

1932年昌马地震破裂错动过程的初步探讨

以1932年12月25日发生在甘肃省境内祁连山西部的昌马地震(Ms=7.5)造成的宏观地表破裂带的调查与分析为基础,结合有关断裂活动的资料与室内模拟实验结果,本文着重探讨昌马地震发震断裂的构造演化及其应力集中部位的破裂错动过程。从宏观的角度提出了多破裂错动起始点的昌马地震断层模式     

云南地区强震前时空强分维特征

本文以标度变换法、相关函数法、最小二乘法分别计算时间分维D_t、空间分维D_s、强度分维D_m(b值),系统清理了云南地区1976年以来6级以上强震前时空强分维的变化特征,表明强震前的降维现象是普遍存在的,但各次强震前的异常三要素又表现出复杂的多样性。结果还表明,强震前小震活动在时间分布上的明显不均匀性主要表现在强震孕育地区,而在空间分布上的明显不均匀性却主要表现在强震孕育的外围地区。     

The Fractal Feature of Granulometric Composition in Fault Gouges from the Yishu Fault Zone and Adjacent Northwest-Trending Faults and Its Seismo-geological Implications

In this work,the fractal dimension of granulometric composition in the fault gouge from the Yishu fault zone and northwest-trending faults on its west side is calculated and studied based on the fractal theory of rock fragmentation.The seismo-geological implications of the fractal dimension of granulometric composition in fault gouges are also discussed.The results show that the Yishu fault zone is more active than the northwest-trending faults and the Anqiu-Juxian fault is the most active in the Yishu fault zone.The fractal dimension of fault gouge is a parameter describing the relative active age and rupture mode of the fault and forming age of the fault gouge.The fractal dimension value is also related to the parent rock,thickness,structural position,and clay content of the fault gouge.     

台湾地区地震的空间关联维特征与构造环境研究

采用关联维方法对台湾地区地震活动的空间特征进行了研究。先利用 10 0a来台湾的地震目录计算各个地震区、带的关联维数 ,将地震空间分布的分形特征定量表达出来 ,然后综合分析地震空间分布的关联维数和孕震构造环境之间的关系 ,得出了以下结论 :1)台湾东、西部地震区由于地震属于不同的大地构造单元 ,因此关联维数有较大的差异 ;2 )在各地震区内部的各个地震带由于板块构造、地壳结构、活断层分布上的差异 ,而具有与其构造特征相对应的关联维数 ;3)各地震带内部的各个不同的部位又由于不同的构造应力场 ,而导致地震分布上出现不同的丛集性 ,表现为不同的关联维数。这些结论充分说明通过关联维分析所得到的地震活动的空间图像与地震活动所代表的不同地质构造背景有着良好的对应关系     

沂沭断裂带及其附近断裂的断层泥分形特征及其地震地质意义

利用岩石碎裂数目的分形理论，分析，计算了沂沭断裂带及其西侧北西向断裂的断层泥粒度成分的分维值，讨论了断层泥粒度成分分维的地震地质意义，研究结果表明，沂沭断裂带内的断裂活动的强度大于北西向断裂活动强度；Ｆ２是沂沭断裂带中活动最强的一条断裂，断层泥粒度成分分维值可作为表征断裂活动时代，破裂形式和断层泥形成斫代等的参量；分维值还与断层泥的母岩，厚度，粘土矿物含量和所处的断裂部位等相关。     

Fractal analysis of normal faults in northwestern Aegean area, Greece

Normal faults within the Ptolemais coal field and large seismogenic faults in the northwestern Aegean remain fractal for displacement values larger than about 1m. The kinematic parameters on reverse drag profiles such as length of rollover, footwall uplift and wavelength of footwall uplift show that all three parameters have a power law relationship, expressed by a c exponent of about 1, with the maximum displacement which take place across the fault. Footwall uplift/hanging wall subsidence ratio is about 1/2.The displacement analysis help us to propose a growth model for larger seismogenic faults in the NW Aegean, as is the ‘Hepiros fault set’ and the ‘Aliakmon fault zone’. Faults within the ‘Aliakmon fault zone’ were independently developed, at the first stages of deformation, by tip line deformation and out-of plane bifurcation, whereas later, deformation continued by segment linkage. One of these faults the ‘Sarakina fault’ was reactivated during the 1995 earthquake to produce a 25 km long surface rupture. A long term slip rate of about 0.3 mm a⁻¹ has been estimated by taking into consideration that over the past 6 Ma a maximum displacement of 1700 m across this fault has taken place.     

地震断层的位移分布与发震断层破裂状态之关系初探

本文对国内外10条地震断层实测位移分布特征进行了分析,并将不同形态的实测位移分布曲线与有限元计算曲线对比.结果表明:破裂状态不同的地震断层,其位移曲线不同;位移的分布与发震断层闭锁区强度及闭锁区的破裂程度有关.