具有短临特征的震源机理实验研究新方法

在国家自然科学基金资助下，对形状记忆合金表面的天然振荡现象进行了深入的研究，证实该振荡现象在时间，空间，能量方面均具有分形特征，并受到压力，温度和样本内部结构的影响。这一国内外最新的材料科学研究成果在诸多方面与我国大陆地震活动特征极为相似，可为孕震模式的研究提供具有短临特征的实验资料，为震源机制的研究提供一种新的方法。     

泾阳4.8级地震的震源参数和震源机制

１９９８年１月５日,陕西省泾阳县永乐镇附近发生了ＭＳ＝４．８地震．震中位置：３４．５°Ｎ,１０８．９°Ｅ;发震时刻：北京时间０９时３６分;震源深度：１４ｋｍ;震中烈度：Ⅵ度强,西安等地震感强烈．陕西省关中东部地区是国家级地震重点监视防御区,历史上曾多...     

用遗传算法反演1994年台湾海峡地震的震源过程及其相关研究

将遗传算法应用于地震矩张量解的反演问题．采用数字化台网P波波形资料及台湾台网P波初动方向资料,研究了1994年9月16日台湾海峡7.3级地震及其邻近地区(北纬21～26,东经115～120)ML5.8共5个地震的矩张量解及震源参数．在5个地震中,1994年9月16日台湾海峡7.3级地震是我国东南沿海地区自1918年南澳7.3级地震以来最大的一次地震．结果表明:这次7.3级地震的矩张量解以双力偶成分为主,是断层面接近NW走向的正断层．断层面的走向与大震前地震的条带分布走向及余震分布显示的破裂图象较相像．震源机制的张应力轴接近水平,近NE走向;压应力轴几乎垂直,近NWW走向．似乎表明,这次地震是受菲律宾板块向欧亚板块北西向挤压的力源控制．但从P轴接近竖直而T轴接近水平看,这是一次强烈拉张性的正断层．其它4个强震震源机制解与7.3级大震相互差别较大．这些地震震源机制解的复杂性表明了海峡地震序列发展过程是比较复杂的．      

1996年2月3日云南丽江地震震源过程的体波反演

利用IRIS的远震资料,经体波反演得到1996年2月3日云南丽江地震震源过程．震源由两个走向不同的正断层型剪切双力偶组成．这两个子事件在空间上相距15 km,破裂起始时间差为7 s．总地震矩为3.811018 Nm (MW=6.3)．由余震资料估计得到的破裂总面积S约为 720 km2,平均位错为0.18 m．综合考虑反演结果和震源周围的构造环境,第1次破裂可能是沿NNW向的中甸——永胜断裂带上1966年中甸6.4级地震破裂方向上的扩展;之后,第2次破裂开始沿似乎更易破裂的NE向雪山东麓断裂进行．      

用长周期地震体波波形资料反演1990年青海共和地震的震源过程.

以广义反射、透射系数矩阵方法计算Green函数,用中国数字地震台网记录的1990年4月26日青海共和MS=6.9地震及5月7日发生的一次MS=5.0余震的长周期体波资料进行了矩张量反演.反演结果表明,MS=5.0余震是一次比较简单的事件,而主震的破裂过程则较为复杂,它至少是由时间相隔约35 s的两次事件构成．两次事件的震源机制与余震的一致,都是以逆冲为主的左旋-逆断层滑动,表明共和地震是共和盆地南部边缘的一条NWW向隐伏断层在接近水平的NE向压应力作用下自NW朝SE方向由较浅部往深部的进一步扩展.     

中国地震震源深度的地理分布

利用宏观地震震源深度公式和完整宏观地震震源深度公式,计算了中国地震目录等书刊上的宏观地震场(等震线图)资料,得出震级为8.6～3.0的200次地震的震源深度,研究了它们的地理分布,可见中国地震以浅源地震为多．震源深度＜9 km者在200次中有162次(81.0%)．其中深度＜5 km者有111次(55.5%),此种浅震多分布在南北地震带邻近各省,少数散布在除浙江省以外的各省．深度在10～20 km的中深地震较少,仅32次(15%),多半分布在南北地震带及新疆西部、陕西、山西和山东(沿郯庐断裂带并过海至东北)．深度超过20 km的深源地震很少,散见于云南南部及内蒙东端．     

近震源破裂过程反演研究

根据非线性规划研究的最新成果所设计的一种全新的震源破裂过程的反演方法, 用近场地震波观测资料反演了1999年9月21日发生在中国台湾省集集Mw7.6地震震源破裂过程. 为了使反演中设置的断层模型与集集地震实际破裂面尽可能一致, 以尽可能减小由于断层模型设置的不确定性对震源破裂过程反演结果的影响, 设立的断层模型为与集集地震造成的主要地表破裂尽可能拟合的弯曲面模型. 反演结果显示: (1) 集集地震震源的破裂大体持续了32 s, 其中主要破裂发生在第6~27 s间, 破裂主要集中发生在断层北段向东拐弯处. (2) 震源破裂以逆冲为主, 平均滑动角为64.5°, 与USGS, Harvard及CWB(台湾中央气象局)的结果相当. 标量地震矩为7.76×10²⁰牛顿米, 稍大于USGS和Harvard反演的标量地震矩. (3) 集集地震震源的破裂存在清晰的成核过程, 成核过程经历6 s后, 地震矩释放明显加速. 起始破裂从断层南段开始, 10 s后破裂主要集中在断层北段发生. 最后将反演结果与震后GPS观测结果进行了对照分析, 并对反演结果的科学意义进行了讨论.     

邢台、唐山震区震源层及其顶、底部介质条件的综合分析

首先对1966年1月1日至1984年12月31日华北地区MS4.0的1 739条地震事件和邢台震区MS4.0的541条地震事件、唐山震区MS4.0的999条地震事件震源深度资料进行了分段(2 km间隔)深度-频度统计分析，分别得出了各自的震源分段深度-频度图(H-N图)．研究表明: ① 华北板内地震发生在陆壳内，而且多集中在中、上地壳一定深度范围内，构成了板内震源层；② 震源层由相邻的主层和辅层组成，主层和辅层的顶、底界分别相应于G、C和B、G地质界面；③ 邢台和唐山震区的H-N图显示出较大差异，表明震源层具有区域性和局部性特征；④ DSS、MTS探测研究结果表明，震源层的区域性、局部性特征主要取决于区域和局部的深部构造环境；⑤ 震源层是一介质层实体，与地壳内的脆-韧过渡带相关联．震源层又是一应力导层．由于应力导层上、下介质分别受到破坏和流动，而使应力主要集中到应力导层内，地震就发生在其中.      

唐山和澜沧地震序列震源区应力场的对比分析

以唐山地震序列167次MS4地震的震源机制和澜沧地震序列163次中小地震的震源机制为基本资料，系统分析了各自震源区应力场的状况．结果表明，震源区应力场的方向稳定，没因发生强震序列造成显著的改变．余震机制解的优势空间取向与主震机制解相近，受主震及强余震影响，部分余震机制解有所偏离，但偏离程度随时间减小．唐山和澜沧序列中优势取向的机制解占全部解的比例相当，暗示构造应力场对强震序列的控制作用大体相同．经震源机制的聚类分析发现，唐山较澜沧序列类型多、取向分散，分析认为是唐山地区参与活动的构造比澜沧地区参与活动的构造复杂所致．      

地电阻率前兆锋动态演化图象特征及其物理过程

为定量描述地震短临过程中地电前兆异常,设计了一种新的地电前兆指标————地电阻率(月)相对变化速率R(t),并选取国际上公认的1976年唐山7.8级地震前的地电阻率资料,进行R(t)动态演化图象特征的研究．结果表明: ① 震前约10～9个月,震中区一定范围内地电阻率开始出现加速下降异常,且震中区的下降速率大于外围地区的下降速率;② 随着震前倒计时的减小,震中区的R(t)值逐渐增大(地电阻率下降加速);③ R(t)值以震中区为中心,随着震前倒计时的减小,R(t)等值线向外围传播;④ 震中区的R(t)值加速下降到极值［R(t)=7.0］后,转为减速(2～3个月),再加速而发震．同时,R(t)等值线停止由震中向外围传播转为反向收缩(2~3个月后)即发震．其物理过程可用傅承义先生的红肿假说及梅世蓉、牛志仁等的滑动软化与岩体失稳理论来解释．      

用经验格林函数方法从长周期数字波形资料中提取共和地震的震源时间函数

1990年4月26日,在青海省共和县发生了一次震级MS=6.9地震．这次地震之后,于1990年5月7日、1994年1月3日和1994年2月16日在原震区又发生了MS分别为5.5,6.0和5.7的余震．我们分别以这几次余震的中国数字地震台网的长周期记录作为经验格林函数对该地震的长周期记录进行反褶积,提取了该地震的远场震源时间函数．无论以哪次余震的记录作为经验格林函数,反褶积的结果都相当一致．结果表明,发生于1990年4月26日的MS=6.9地震至少由两次规模相当的事件构成,两次事件的发震时刻相差约30 s．第一次事件的持续时间较短,约12 s,震源时间函数的上升时间约5 s;第二次事件的持续时间较长,约17 s,上升时间约8 s．分析分别从P波和SH波提取的震源时间函数,我们注意到,从SH波中提取的震源时间函数比从P波中提取的震源时间函数复杂,表明这次地震的震源过程除了上述两次规模相当的事件外,还存在规模较小的事件．这一结果与我们由矩张量反演得到的结果以及用宽频带波形资料借助于经验格林函数方法所得的结果一致．我们以较小余震对较大余震做反褶积得到较大余震的震源时间函数．结果表明,发生在1994年1月3日的MS=6.0和1994年2月16日的MS=5.7地震的震源过程相当简单,其震源时间函数为一简单脉冲．对于1990年4月26日MS=6.9地震,我们从不同台站的资料中得到的震源时间函数具有方位依赖性．然而,这种方位依赖性在3个余震的震源时间函数中几乎没有显示．从不同台站或同一台站的不同震相求得的震源时间函数的幅度存在差异,但震源时间函数在其持续时间上的积分却相当稳定,亦即从任何一个台站测得的标量地震矩相当一致．\r\n 以3个余震的记录作为经验格林函数得到的1990年4月26日地震的相对标量地震矩分别为22(以1994年1月3日MS=6.0地震的记录为经验格林函数)、26(以1994年2月16日MS=5.7地震的记录为经验格林函数)和66(以1990年5月7日MS=5.5地震的记录为经验格林函数)．据此推算,MS=6.0地震与MS=5.7地震的相对标量地震矩为1.18;MS=6.0地震与MS=5.5地震的相对标量地震矩为3.00;MS=5.7地震与MS=5.5地震的相对标量地震矩为2.54．这些结果与我们从资料中直接得到的相对标量地震矩(分别为1.15,3.43和3.05)一致,表明了作为提取震源时间函数的经验格林函数方法副产品的相对标量地震矩是地震大小的一种很稳定的度量.     

根据环境应力场寻找中国大陆地区的潜在震源区

地壳介质是一种里面存在着许多裂纹的非完整介质．断裂力学的研究结果表明，这种介质的强度远低于完整介质的强度．笔者认为，地震的发生是由于地壳中裂纹在合适的条件下由稳态扩展逐渐发展到失稳扩展的结果，地震破裂即为断裂力学所阐明的低应力快速破裂现象． 快速破裂的出现必需要有局部应力和应变的高度集中．根据Knott(1973)对裂纹尖端进行的弹塑性应力分析表明，裂纹尖端的应力状态对裂纹的扩展起了极其重要的作用．由于应力集中，在裂纹尖端必然形成一个塑性区．塑性区中的位移已不是弹性位移，而是塑性位移．=a20/2y，这里，0是作用剪应力，它相当于地震发生时的初始应力或构造应力，a是裂纹半长，是刚性模量，y是介质剪切屈服强度．而地震位错恰恰是发生在形成塑性区的裂纹末端．于是我们提出了一个关键性的假定，设位错D(1，t)为文中的公式(5)，地震最大位移为Dmax=L20/4g，式中，L是断层长度．若刚性模量取上地壳的数值，=33 GPa，介质剪切屈服强度y取实验室给出的平均值y=30 MPa，那么，根据Dmax和L的观测值，利用此公式就可以估计大震的构造剪应力值．计算结果表明，全球的大震构造剪应力值大多数在5——20 MPa 之间，有地区差异，平均为10 MPa． 笔者在进一步研究了震源谱的性质后，又导出了体波震级mb对0和地震矩M0的依赖关系(即文中的公式(11))，此公式提供了直接利用地震观测资料大量计算构造剪应力值的可能性．我们认为，构造剪应力场是控制地震发生的主要因素，出现高应力值地震的地区是容易发生强震（MS6.0）的地区，即地震危险区．我们对1987年以来全国所有mb3.8的地震计算了它们的剪应力值，据此，划出了我国大陆地区强震危险区并给出了震级范围． 1992年4月——1994年1月31日，中国大陆地区共发生9次MS6.0的地震，其中8次均落在我们事先划定的危险区内，只有1次在危险区外．实践证明，这种新方法作为中期强震预报，是一种有效的预报手段，有着良好的物理基础和令人鼓舞的发展前景，值得深入探讨和研究．      

1983年11月7日菏泽5.9级地震震源过程研究

本文用178个国内外地震台的P波初动符号,作出山东省菏泽地震（Ms=5.9）的断层面解,并用广义瑞雷波方向性函数得到这个地震的破裂方向为北东,破裂速度和破裂长度分别为0.6 km/s和3 km.由瑞雷波谱得M0=1.71020Ncm.这次地震发生在菏泽地震巢的西南端.震前几个月,地震巢的地震活动处于平静期.与此同时,据大地测量资料表明,在地震巢及其附近平均隆起2mm.我们推测震前地震巢及其附近存在断层蠕变,使得应力弱化,从而使其西南端的震源区应力增加而发生5.9级地震.      

震源、衰减和场地因子的单台尾波解法

根据尾波观测的经验公式,选用了北京遥测台网昌黎台1989～1991年间所记录33个ML为2.1～3.5地震的数字化资料,采用单台尾波解法,得到该台站所在地区的尾波Q值和各地震的震源因子．进一步假设一定的震源模型,可得台站所在场地的频率响应和震源谱及其拐角频率、地震矩和应力降等震源参数;并试用于监测其在较大的地震前后的变化情况．由于尾波方法能较有效地消除震源辐射因子和单一路径的影响,故易于得到较多的信息和较高的精度,为研究震源的性质及探索震源参数在大地震前的变化提供了一个可能的方法．      

1988年澜沧地震(M=7.6)震源时空扩展参数的研究

通过远震记录SH波位移脉冲的二阶矩的计算,得到了1988年澜沧地震(Ms=7.6)震源扩展参数．采用最小二乘原理反演了震源过程的持续时间T、断层长度L和方向性参数D,并得到T=11.77 s、D=15.05 kms、L=70.94 km.结果表明,1988年澜沧地震为对称双侧破裂．两侧破裂长度均为35 km.结合余震分布分析表明,在两个主震破裂区的连接部位存在着一个主震时未破裂的区域．由于主震时的位错,应变将重新凋整．连接部位具有足够的强度,以储存可以激发较大余震的应变能．      

用数字化宽频带波形资料反演共和地震的震源参数

1990年4月26日,在青海省共和县境内发生了一次MS＝6.9的地震．随后于1990年5月7日、1994年1月3日和1994年2月16日在同一地区相继发生了震级分别为MS＝5.5,6.0和5.7的余震．用频率域矩张量反演方法得到了上述地震的矩张量．结果表明,这4次地震的震源机制总体上比较接近,是以逆冲为主的、走向NWW、倾向SSW的断层,其标量地震矩M0分别为：MS＝6.9地震,9.41018 Nm;MS＝5.5地震,8.01016 Nm;MS＝6.0地震,4.91017 Nm;MS＝5.7地震,2.91017 Nm．反演结果还表明,这几次地震的震源过程明显不同,MS＝6.9地震比较复杂,它主要是由两次规模相当的事件构成的,第一次事件从0 s开始至12 s结束,地震矩为4.71018 Nm;第二次事件从31 s开始至41 s结束,地震矩为2.51018 Nm;另外,在上述两次主要事件之间(12～31 s),还有一次较小的事件发生,地震矩为2.11018 Nm．与MS＝6.9主震相比,3次余震的震源过程比较简单,其震源时间函数呈简单脉冲形状,表明这几次余震都是主要由一次连续的破裂构成．MS＝5.5地震的上升时间为4 s,持续时间11 s;MS＝6.0地震的上升时间为6 s,持续时间16 s;MS＝5.7地震的上升时间约为6 s,持续时间13 s．     

震源孕育模式的数值模拟研究

在充分考虑地质体材料力学性质非均匀性特点的基础上，运用岩石破裂失稳过程有限元分析新方法(RFPA)，以不存在明显孕震构造特征的包体模式为例，模拟研究了挤压边界条件下的震源孕育模式，包括断层的形成过程和地震活动特征，演示出孕震体由变形、破裂到宏观贯通的地震全过程以及它们的时空强基本规律．计算所得到的应力、变形和微震空间分布，形象地给出了变形局部化、震源迁移、膨胀或隆起，弹性回跳和X型共轭变形带等直观图象．