孕震介质中地震波动力学特性的前兆异常变化

本文从理论上与实际资料分析上入手,较系统而广泛地研究了强震及中强震前地震波的动力学特性。首先,选取多相介质模型来模拟乎震区的舍裂隙岩石。在两相介质情况下用传波理论研究了地震波动力学特性,如振幅和皮形的一般变化。所得的理论结果表明,P波、S波、面波及尾波等的振幅、振动特续时间,周期或频谱等在大震前均可能出现某些前兆异常变化。其次,借助于观测资料,本文介绍了探索地震波动力学特性前兆异常的一些有效处理方法。特别使用了对尾波和短周期瑞雷波的前兆异常的分析处理方法。除天然小震资料外,还使用了矿山人工爆破资料。作为例子,本文得到了在溧阳台(距M=6.0震中22公里),天平山台(Δ=190公里)和杭州台(Δ=220公里)从马鞍山铁矿爆破源(震中西北86公里)爆破中记到的直达波和反射波的新的资料结果,从中较详细地研究了P波和S波的振幅、振幅比、初动周期偏差和尾波的某些特性(相对走时,频率变化,振幅衰减及由尾波确定的Q值)。然后,本文利用大量的实际观测资料,具体剖析和研究了我国唐山(M=7.8)、海城(M=7.3)、松潘(M=7.2)、溧阳(M=6.0)及其它一些强震和中强震前的P波、S波、短周期而波和尾波的多种动力学特性(振幅、振幅比,初动周期偏差,波形和频谱,振动持续时间等)出现的前兆异常变化,在此基础上,初步归纳了地震波动力学特性前兆异常变化时空分布的一般特点,並与波速异常加以对比。最后,对所得的结果及其在地震预报中的应用作了简要的讨论。这里要着重指出的是,大震前地震波的某些动力学特性的前兆变化能明显地观测到。因此,如果同时使用地震波的运动学和动力学特性,我们就能得到更多的地震前兆信息。     

地震波振幅异常的某些物理解释

本文把较大地震前观测到的地震波振幅异常变化与模拟实验的结果及理论分析加以对比,借助于地壳介质的变化对振幅比前兆异常特征提出了某些物理解释。较大地震前观测到的地震波振幅比时间变化呈“低值——上升到稳定高值——发震——回到正常值”的形态;主震危险区位于异常区内,多数在比值梯度大的地方,临震时比值骤增,各台比值峰值出现时间由震中距,方位角不同而有序。岩石压力实验中压力达岩石破坏强度50—60%以后,P波振幅随压力增加而下降,幅度较大;A_S/A_P随加压而下降,达破坏强度90%以后,迅速回升;若加载达破坏强度之95%时充水稳压,P波振幅在各方向均减小。在理论上把孕震过程中介质的变化分别用单相和多相介质模拟,多相介质中考虑以气和水为孔隙流体,给出本构关系,求出速度和垂直向位移。理论工作表明:A_S/A_P在孔隙介质为气时比为水时小;P波振幅变化大;孔隙度大,振幅比变小。介质中应力集中程度达岩石破坏强度60%前后,可分别用单相和多相来描述介质。两相中,微裂隙张开,以气体为主,A_S/A_P变小,呈负异常,达90%时,A_S/A_P上升,围压大于孔隙压,孔隙流体以水为主,且水进速率大于孔隙度增大速率;临震时予滑,应力部分解除,孔隙部分闭合,孔隙饱和,振幅比出现峰值,至于空间分布则要考虑应力积累与调整部位介质强度不同,可能造成孔隙度及饱和度不同所致。由于本文的物理解释中综合了实际观测,模拟实验和理论分析的结果,又把应力状态与介质变化联系起来,故此种解释可能具有成因观点。     

含裂隙介质中地震波传播的振幅异常

本文首先利用两相介质模型从理论上简要分析了地震波在含裂隙介质中的传播特性.由初步理论研究结果与简单计算实例可以看出,在含裂隙介质或两相介质中有可能发现并观测到地震波形状与振幅的某些变化.其次,利用马鞍山矿区爆破及唐山、松潘、马边、康定等地区小地震的观测资料,着重提出了研究大震前振幅异常或振幅比异常的一些实际方法,认为大震前外围介质已属于微破裂介质或两相介质.得出并详细研究了震前振幅异常,尤其是振幅比异常的一些基本特性.最后,本文对影响到振幅异常的发现与分析的某些因素作了简要的讨论.文中所得结果与初步结论可能有助于地震预报的研究工作.     

大地震孕震区地震波振幅比异常的研究

本文对1975年2月4日辽宁省海城7.3级地震和1976年7月28日河北省唐山7.8级地震,广大孕震区内震前三年多时间地震波振幅比的变化,进行了系统的测量。地震前二—三年期间在震中区出现振幅比的相对高值区,而其外围则出现相对的低值区。随着孕震态势的发展,不同时期的地震波振幅比,其高值区逐渐缩小,低值区逐渐加大,即高值区和低值区都是自孕震区外围向震中区收缩移动,形成有规律的空间变化图象。本文用孕震区形成地壳波浪状形变的模型,解释地震波振幅比移动变化图象的成因。孕震期间,由于地壳波浪状形变的性质,导致孕震地壳受力状态各异,形成广大的非均匀介质区。从一般非均匀、各向同性的弹性体内位移的运动方程出发,划分出受扰介质和非受扰介质。按着相应的波动方程,解出“原生波”和“散射波”的位移,给地震波振幅比异常以物理上的解释。本文同时讨论地震波振幅比异常对地震予报的意义。     

地壳介质的流变性与孕震模型

在分析归纳中国大陆地区地震震源深度分布特征的基础上 ,着重分析了地壳介质的物理性质 ,特别是地壳介质的流变特征 ,进而探讨了震源深度分布的物理解释和孕震环境。文中应用中国陆区地热研究中的有关成果 ,推导了中国东、西部地区壳内脆韧性转换带的深度 ,给出东部地区壳内脆韧性转换带深度为 2 0～ 2 5km ,西部地区为 35～ 4 5km ,这一结果显示出壳内脆韧性转换带与我国东、西部震源深度的下界面基本一致 ,且中国大陆地震的深度大体上终止于壳内脆韧性转换带。从而表明 ,壳内脆韧性转换带有可能是控制大陆地震震源深度分布的主要原因。在这些研究的基础上 ,建立了大陆强震的震源模型 ,讨论了大陆地震的孕震过程和有关机理问题     

地震波理论研究进展--介质模型与地震波传播

介质模型及地震波传播是地震波理论的核心内容之一,本文结合作者目前研究所涉及的内容,阐述了介质模型及地震波传播的相关问题．首先是地震学背景中的地震波传播的主要问题．其次是地震波传播的动力学,其中的主体内容可以由波动方程的建立、波动方程和波动方程的延伸三部分组成．再次是地震波的传播与介质因素和界面因素,以及孔隙介质模型的认识和讨论．最后结合均匀弹性各向同性、粘弹性各向同性、双相介质和各向异性四种介质模型,阐述了地震波传播的主要特性．     

通用流变介质中地震波的传播特性

本文采用一种通用流变介质模型,从理论上详细讨论了地震波在该介质中的传播特性,并对流变介质中准静态位错产生的位移场及地壳介质品质因子Q作了讨论。     

黏弹性EDA介质中地震波的衰减特性研究

本文首先由Christoffel方程推导出黏弹性EDA介质中均匀、 非均匀P波、 SV波和SH波的相速度表达式, 然后参照极端各向异性介质的相关计算方法, 推导出EDA介质中均匀、 非均匀地震波相衰减系数和群衰减系数的表达式, 并通过数值计算分析了相速度、 相衰减系数、 群衰减系数与裂隙方位的关系. 结果表明: 均匀介质中SH波的相速度和相衰减系数均可指示裂隙的走向; 非均匀介质中SH波相衰减系数随非均匀角的增大而增大, 且其对称轴与介质对称轴的夹角也相应增加; 由于地震波振幅的衰减随岩石物理性质的变化比地震波速度的变化更为灵敏, 而且携带了更多的岩石物理性质信息, 因此可用来探明裂隙走向、 密度及含水特性, 进而应用于预测、 预防地下工程地质灾害事故.      

孕震过程中冲流电位地电异常的理论研究

分别计算了具有对称压力源分布的水平层状半空间介质模型和各向异性裂隙模型的地表冲流电位异常．结果表明,本文所采用的模型计算出来的地表冲流电位异常最大值的量级是合理的,其幅度最大约为几百毫伏;异常范围随地下各向异性强烈程度而变化．同时,在计算地表冲流电位异常时引入了各向异性裂隙的概念,从而从理论上解决了实际观测与理论不相符合的矛盾．      

地球介质自组织性对地震波走时和振幅的影响

本文采用随机介质描述地球内部大尺度背景场上存在的小尺度不均匀性和自组织结构;文中没有采用传统的层状网格结构,提出了块状结构来描述复杂的二维自组织结构的方法,分别以高斯型、指数型和von Karman型等自相关函数描述各向同性和各向异性非均匀分布自组织特征;采用射线追踪分析了不同分布特征自组织结构对地震波运动学和动力学特征参数的影响;结果表明,由于地球内部介质的自组织性存在,地震波射线轨迹可能发生明显的畸变; 不同偏移距处,地震反射振幅减弱或增强; 自组织结构从高斯型到von Karman型,在小尺度上表现更大的非均匀性,因此走时和振幅表征依次更强的平均效应.     

双相介质中的地震波运动学特征

以 Biot理论为基础 ,推导了双相介质中弹性波的本构关系、运动方程及解。结果表明 :在均匀双相介质中可获得第一 P波、第二 P波和 S波。第一 P波近似于弹性介质中的 P波 ,第二 P波称为慢波 ,其速度一般小于 S波 ,但在个别介质模型中大于 S波。选择了合理的参数 ,对均匀双相介质中的波速进行了数值模拟     

尾波振幅比和能量比异常特征研究

利用中国数字地震台网（CDSN）兰州台记录的短周期数字地震资料，测定了尾波最大振幅与S波最大振幅之比r1、尾波能量与S波能量之比的平方根值r2随时间的变化。结果表明：在永登主震（19950和天祝-古浪主震（1996）前，r1和r2均出现上升或下降异常变化，且有较大的偏离平均值的异常高值或异常低值出现。     

青藏高原东北缘地震波衰减特征及地震震源参数研究

文中基于青藏高原东北缘2010—2019年中小地震三分量S波数据,采用联合反演方法,获得了研究区的地震波几何衰减模型、Q值、区内444次地震的震源参数以及118个台站的场地响应结果。研究显示,青藏高原东北缘几何衰减符合三段式分段函数形式,在该几何衰减模型的基础上,非弹性衰减模型满足Q(f)=401.8×f^0.2963;在研究区内的118个台站中,88个台站场地响应符合基岩场地特征,20个台站场地响应存在一定的放大效应,且多数台站的放大效应表现在高频段,另有10个台站的场地响应计算结果整体略<1,可能受到速度结构和Q值空间各向异性的影响。通过地方震级、矩震级、应力降和视应力的相关性研究,发现矩震级与地方震级整体呈线性相关,在矩震级相同的情况下,地方震级与地震应力降和视应力整体呈正相关。应力降和视应力间存在较为显著的统计相关性,在对数坐标系下呈明显的线性相关关系。在矩震级相同的情况下,地方震级较低的地震视应力与应力降的比值较高,表明地震破裂较充分,地震波辐射能相对较小;地方震级较高的地震视应力与应力降的比值较低,表明断层破裂过程中损耗的能量较小,地震波辐射能相对...     

井下与地面地震波记录特征的对比研究

本文对比研究了平原地区井下和地面的地震波记录特征,对其走时关系和振幅关系进行了推导,得出: 1.在层状均匀介质条件下,在地面记录到的地震波走时tc大于在井下记录到的地震波走时th,二者之差为 △t=tc——th=cosic/Vch与此相应,地面震相观测到时Tc滞后于井下震相观测到时Th,其到时差为△T。 2.定义地面振幅Ac与井下振幅Ah之比为 K=Ac/Ah在特定的条件下,K>1。因而称K为地面振幅相对于井下振幅的放大因子。 分析了静海地震台井下和地面的地震观测资料,得到单台的△T和K的对比结果,并将其记录特征分别与基岩地震台的记录特征进行了比较,认为: 1.对于运动学参数,井下较之地面,更逼近于基岩地区的情况。 2.对于动力学参数,统计得出基岩地震台的地动振幅A与Ah,Ac的关系: A=3.50Ah A=0.34Ac。     

青海共和地震前后地震波参数异常特性的初步研究

本文通过分析一九九0年四月二十六日青海共和7.0级地震前后震源区内及附连区域地震的地震波参数异常,为共和地震的前兆异常反映及强余震预测提供一些新的依据。     

线性连续变化非弹性介质中地震波射线轨迹与走时研究

地球内部非弹性介质广泛存在,垂向线性连续变化非弹性介质模型具有重要理论与实际意义,本文利用复速度概念推导得到了复速度随深度线性连续变化的非弹性介质中地震波射线轨迹与等时线方程.理论结果表明:在线性连续变化非弹性介质中,射线轨迹呈圆形,等时面的形状为椭圆.最后对射线轨迹与等时线方程的适用性条件进行了讨论.     

陕西及周邻地区几个地震丛序列的震源谱振幅相关研究

选取自2008年汶川地震以来山西霍州、陕西宁强、宁夏银川及甘肃古浪地区附近发生4个中小地震丛集,采用谱振幅相关分析法计算了各个地震丛序列的谱振幅相关系数随时间的变化,分析了各序列地区发生强震的危险性。结果表明,山西霍州序列谱振幅相关系数较高,表明霍州地区附近应力水平较高,后续发生强震的危险性较大。其余3个地区附近地震丛序列谱振幅相关系数较低,表明这3个地区应力水平不高,后续发生强震的危险性较小。     

五原4.2级地震前后地震波形分析

通过仿真和各种滤波方法分析处理了2005年2月27日五原M84．2级地震前后震中附近几个台站的地震记录资料,对五原4．2级地震出现的波形异常现象分析后发现,仪器的幅频特性、不均匀构造以及传播路径很可能是主震波形出现异常的原因。     

山西地震带震群与地震序列活动特征

本文利用文献[1]、[2]和1)所采用的方法,对邢台地震后在山西地震带发生的震群和地震序列的U值、h值和k值进行了计算。结果表明,在山西地震带中,如果出现U≥0.6、K≥0.8或h>1的震群活动,在大华北东部都有中强地震发生。本文还讨论了山西震群与地震序列活动和大华北中强地震的关系。认为在1966—1976年大华北地震活动幕里,山西地震带的地震活动受其东部河北平原地震带的影响和控制。