终止相的理论地震图—兼论唐山地震震源破裂过程

本文首先较为系统地回顾了终止相研究的历史、进展,对震源破裂过程产生终止震相的物理机制进行了讨论,并详细讨论了主事件分析法以及合成包含终止相的理论图的方法。在此基础上应用主事件分析法处理了唐山地震的实际资料,给出唐山地震的震源破裂过程的大致时空图象,同时计算了包括终止事件的合成图。结果表明,考虑破裂过程的终止事件可以较好地拟合P波观测图,从而进一步确认唐山地震震源破裂过程包括两次终止事件的可能性。此外本文还对唐山地震的震源环境以及调整单元的让位情况进行了讨论。     

终止相的理论地震图-兼论唐山地震震源破裂过程

本文首先较为系统地回顾了终止相研究的历史、进展,对震源破裂过程产生终止震相的物理机制进行了讨论,并详细讨论了主事件分析法以及合成包含终止相的理论图的方法。在此基础上应用主事件分析法处理了唐山地震的实际资料,给出唐山地震的震源破裂过程的大致时空图象,同时计算了包括终止事件的合成图。结果表明,考虑破裂过程的终止事件可以较好地拟合P波观测图,从而进一步确认唐山地震震源破裂过程包括两次终止事件的可能性。此外本文还对唐山地震的震源环境以及调整单元的让位情况进行了讨论。     

象力在震源过程和地震短临预报中的作用

在固体物理学中,象力是指自由面吸引裂缝的力量,本文把这一概念用于不均匀地壳中,则象力可定义为地壳中任何易于变形,让位界面对裂缝的吸引力。按照这一观点,我们讨论了象力在组合模式和短临预报中的作用并得到如下结论。1.组合模式中的应力调整单元,如蠕滑断层,塑性区,裂丛区等可以近似为自由面。因而它对于积累单元预位移的传播或裂缝的传播具有吸引力。2.象力出现的标志是当传播的预位移和裂缝端部产生的动态应力场达及调整单元时,此时调整单元发生形变监产生前兆。当裂缝由深处向浅处传播,其端部的动态应力场达及自由面时,此时自由面用形变来满足自由面条件从而引起前兆。本文的讨论表明,震源两端的调整单元的同时性表明大震的发生为期不远了。因此调整单元对于预位移和裂缝的传播具有监视作用。本文以海城地震前兆特征为例讨论了这个问题。并由此认为组合模式中调整单元的象力作用比单向蠕裂断层面向震源区的传播更符合实际情况。     

走滑型地震震源孕育的三维组合模式

以走滑型地震为例提出了震源孕育的三维组合模式．在以往的组合模式基础上增加了震源下部的应力调整单元．这一应力调整单元由流变介质组成,孕震时不积累应力,而是将应力转移至上部的应力积累单元;在发震时该单元以其特有的粘滞性可以止裂;震后以其变形的时间依赖性可以控制余震发生．该调整单元的作用可以由地震后断层的蠕动曲线得到部分验证．     

1739年平罗8.0级地震的发震构造及其孕育特征

本文在讨论了宁夏北部区域地质基本特征的基础上,指出1739年平罗8.0级地震的发震构造是银川—平罗间呈北北东方向展布的断裂。利用“组合模式”就该地震的孕育特征进行了初步分析,阐述了积累单元和调整单元的空间位置及特征     

澜沧—耿马地震前的地震活动条带与空区

1988年11月6日滇西南发生了澜沧7.6级、耿马7.2级强烈地震,两震相距70公里。本文分析了大震活动的条带与空区特征。这两次地震之前既有M≥4.5地震活动条带,又有M≥3.5地震空区,条带与空区相连接。空区是震前三年多开始出现,震前半年消失的;条带是前一年多时间内形成的,条带的迅速形成深入到空区之内,促使了空区的消失。澜沧7.6级地震发生在两个条带的交汇部位,也是条带的端部、空区的边缘;耿马7.2级地震则发生在空区之内。     

发震构造类型与震型预测

本文讨论了发震构造类型与其所发生的地震的类型之间的关系,认为弧形构造的地震类型主要为主余震型和主震—强余震型;平直构造为主震—弱余震型;拐折形构造为续发性大震型;当构造间交角区为拉应力区时,共轭形构造一般为双震型;破碎形构造为震群型。另外,本文还讨论了震源端部构造条件对震形的影响。作者认为震源端部构造一般起调整作用,其能否为地震时断层的错动提供足够的让位条件,决定了其发震类型的差别。在本文中作者还讨论了不同发震构造的地理环境与最大地震强度的关系及今后需要进一步研究的一些问题。     

水库地震成因的新看法——弱化象力模式

以前的水库地震成因学说大多是认为地下断层积累了较高的应力,难以错动,当水库蓄水后,水通过裂隙渗透到断层面上,从而降低了断层面上的有效正压力或摩擦系数,导致断层的快速错动形成地震。然而这个学说对解释极浅源地震是有困难的。根据模拟实验,产生粘滑要有一定的正应力,否则仅能产生稳滑。在地下几公里的深度上围压比较小,因之在这样的深度是否存在粘滑条件还值得商榷。在这种情况下,用水去帮助断层错动更没有必要了。本文作者认为水库地区坚硬介质中大量小裂缝的接通是某些水库发生大量小震的原因。水进入裂缝后可加强裂纹的蠕滑,它使裂纹端部形成应力集中,有利于诸裂纹间的接通,而不是水进入断层后使断层本身发生错动而形成地震。当大量小裂缝互相接通时,即大量水库小震发生后,水又进一步渗透到小震活动区,使这一软弱区的范围(面积和深度)进一步扩大,形成应力调整区。如果在库区下方较深处有隐伏的蠕滑断层(走滑或倾滑),这可成为水库区另一个调整单元。它们之间相对完整的介质区即为应力积累区——震源区。在区域应力场的作用下,隐伏的蠕滑断层端部有剪应力集中,另外水库弱化区下方也有应力集中,这就使两个调整单元有接通的趋势,当积累单元的应力达到极限值时,这种接通就必然产生,并形成较大水库地震。另外,水库弱化区的下界面对蠕滑断层端部还有象力作用,它也有使该断层向弱化区传播的趋势,从而导致较大的水库地震。本模式说明,如果建水库前对未来诱发的地震进行预测时,应注意库区更深部是否有隐伏断层存在。     

1679年三河—平谷8级地震地表破裂端部特征及其地质意义

地震地表破裂端部的几何结构与运动学特征研究有助于科学认识断裂的破裂传播与终止过程。夏垫断裂是华北平原区最为重要的隐伏强震构造之一,于1679年发生了三河—平谷M8历史大地震,但其同震地表破裂长度及端部变形特征仍存争议。基于前人研究结果,在野外地质调查的基础上,跨1679年三河—平谷8级地震地表破裂端部布设了2条浅层地震勘探剖面,研究断裂端部的新活动特征。结果显示,断裂端部的最新活动时代为全新世,运动方式以走滑为主兼正断,且呈现出明显的滑动亏损特征。结合同震垂直位移分布等数据,分析认为该次地震的地表破裂仅长10余公里,与8级地震不匹配,其发震构造和机制仍需深入研究。     

唐山地震与地震危险区

本文考虑了对唐山地震发震构造的不同看法,利用有限单元法分析了唐山地震的发震构造模式,解释了唐山地震的特点。从区域应力方向和应力释放条件上对如何判定地震危险区的问题进行了探讨     

用断裂力学的方法研究地震断裂的扩展方式

本文基于断裂力学的实验结果和理论,结合地震资料及其研究结果提出了关于地震断层扩展的一种新的模式--地震断裂扩展的曲面模式;并用数值的方法计算了在二维情况下地震断层沿曲面（线）扩展的途径。根据这类地震的特点,指出对于这种地震可由其总体破裂的方向确定其发震地区的最大构造主压应力方向。并对唐山等地震实例提出了解释。 在计算方法上,本文对流行的有限单元方法进行了改进,使存贮减少,并提高了计算速度。     

基于唐山7.8级地震探讨动态应力作用

运用三维非线性动态有限元方法(Non-linear Dynamic FEM)仿真模拟研究了菱形模型的动态应力作用,分析了1976年唐山7.8级地震.结果表明:(1)唐山地震前增强的中强地震产生的冲击力形成的应力波反射后发生半波损失, 成为动态的拉伸应力,通过减小内摩擦而引起岩石产生裂纹、局部破裂并发生串通,一方面触发地震,另一方面为孕育唐山地震积累能量,表现为正反馈过程.(2)唐山地震产生的冲击力加卸载存在时间差,造成加卸载冲击波相位不同,结果产生的动应力和围压叠加致使围压波动和下降,导致抗剪切强度降低,使初始破裂分别向北东、西南方向传播.(3)冲击力的卸载,相对于产生拉伸性的应力波,反射后发生半波损失,成为动态的压缩应力,致使围压增大并导致破裂停止;而动态应力在传播过程中衰减.因此,余震的发生是一个负反馈过程.     

1976年唐山强震群震后库仑应力演化及其与2020年古冶5.1级地震的关系

采用能够综合协调长期变形和震后短期变形的Burgers流变模型,模拟了1976年唐山强震群引起的震后形变场以及同震和震后库仑应力变化。结果显示:1976年唐山强震群中主震的两个破裂面以及滦县和宁河两次强余震均对2020年古冶5.1级地震表现为库仑应力加载。岩石圈粘弹性松弛效应引起的库仑应力变化显示,震后15年前后,库仑应力演化状态呈现显著的差异性:震后15年内,库仑应力变化剧烈;而震后15年后,库仑应力呈现缓慢的稳定增加状态。该过程与唐山强震群余震区地震活动过程相似,可能暗示1976年唐山强震群余震区应力调整过程已基本稳定。     

唐山地震孕震过程的三维有限元分析及其在地震预报研究上的意义

本文分析了唐山地震孕震过程的物理力学特征。首先分析孕震体的物理性状及其所处的力学环境,认为孕震体承受着一个力系的作用,提出了唐山地震孕震的物理力学模型。接着以有限元方法对孕震过程进行三维力学分析,注意尽可能应用地球物理观测资料或其反演结果,以便适当确定模型的边界条件与物理参数。文中认为摩擦滑动破坏的机制比较符合实际地震情况,提出摩擦破坏危险度F_s 是否大于1.0来识别破裂危险点。还具体分析了唐山地震的破裂特征,并对分析方法与结果在预报上的意义进行了讨论。     

唐山地震破裂过程的雁行断裂模式及理论和试验的模拟

按照重新定位后的震源位置及更多的补充资料,重新计算了唐山地震序列中主要地震的震源机制.用新方法和原有方法重新测定了主要地震的破裂几何尺度和震源参数.并进一步研究了1976年至今的余震活动性. 新结果指出,两个7级以上地震的震源机制更加相似,破裂方向也几乎相同.Ms=7.8地震的破裂长度在77——87km之间.它东北端的破裂终止点是在榛子镇稍南而不是芦龙附近.根据新的结果,本文提出一个非等长雁行断裂力学模式.理论和试验结果指出,新模式能更好地模拟唐山地震的破裂过程,并能较好地解释那些用已有模式不能解释的观测事实.      

2020年7月12日唐山5.1级地震分析

对2020年7月12日唐山5.1级地震的发震特点、地震的性质、发震构造以及破裂机制进行初步分析,推测唐山断裂可能为其控震断裂。地震前唐山地区和震中所处的华北构造区的地震活动性异常以缺震和显著平静为主,表明该区域地壳应力积累到了一定程度。分析认为：此次唐山5.1级地震属于1976年7月28日唐山7.8级大震震区内的地震起伏活动;此次地震的序列本身并不丰富,震区烈度偏低、有感范围大。     

唐山地震深浅构造关系研究

地表观察和浅层高分辨率地震探测表明 ,唐山断裂与地震地表主破裂带的位置、产状均一致 ,且具有高角度西倾的逆冲走滑性质 ,发生过右旋水平错动和向东逆冲的垂直活动 ,而次破裂带与褶皱构造活动引起的其他断裂直接相关。根据瞬变磁场和深地震探测结果分析 ,唐山地区存在莫霍面斜坡和地壳“背斜”、中地壳水平滑脱和扩展断裂、上地壳高角度逆冲走滑断裂和背向斜构造 ,它们组成 1幅多层次、多级序的复式逆断裂 -扩展背斜构造图像 ,控制了唐山地震的孕育和发生