现有孕震模式的研究及其修正

在国内外现行的主要孕震模式的基础上，得出了一个较为合理的说细阐述了孕震过程的模式。该模式由（Ⅰ）弹性变形、（Ⅱ）扩容、（Ⅲ）前兆蠕动、（Ⅳ）地震、（Ⅴ）震后调整等阶段组成，主要强调液体存在；发生大小地震的断层均由积累单元和调整单元组成，余震是大震后构造剪切应力重新调整以及主断层未破裂区和位于它两侧尺度小、长度短的断层未破裂区共同破裂的结果。最后，运用断裂力学理论对该模式的孕震过程进行了比较圆满的解     

断层面上库仑破裂应力变化的相关研究进展

地震的孕育、发生和震后调整被认为是震源区及其邻区的应变积累释放过程.地震引起的静态库仑应力变化可有力地解释余震分布、强震序列等地震观测,并为探索地震发生机制和地震预测提供新的线索.地震学家们多采用弹性位错模型计算同震位错引起的库仑应力变化,以研究余震分布及地震间相互作用;随着流变学的发展,粘弹模型因可以很好的解释大量震后形变观测而被广泛用于断层面上的震后应力调整研究;此外,构造应力加载作用在更长时间尺度上造成断层面的应力积累,基于负位错模型计算震间库仑应力变化为又一研究内容.本文从同震、震后、震间库仑应力变化的角度提炼出断层面上库仑破裂应力变化的大量研究成果,介绍了库仑应力变化的基本计算原理及引起断层面上库仑应力变化的主要原因,论述了通过库仑应力演化来研究地震活动的方法和应用,进一步讨论断层面上库仑应力演化研究存在的问题和近期的进展.     

重正化群方法在地震预报中的应用

本文在文献[1]—[4]的基础上,用现代统计物理学观点以及重正化群方法研究了组合模式中应力积累单元的应力积累进入非线性阶段后,一维和二维震源体的破裂问题,得到了震源体破裂概率的临界值分别为0.2063和0.1707。应用二维震源体的破裂临界值,得到了孕震空区的围空地震的能量之和与参考能量的比值的临界值为0.1872,并用大华北地区1967年—1980年的10个孕震空区和1982年—1986年大华北地区所有起始震级为M_L=2.3的孕震空区进行了检验,结果是令人满意的。初步认为,临界值0.1872可以作为孕震空区危险性的判别指标。     

海城地震前后微震震源参数与介质品质因子

基于等效弹性球模型,由分析P波波谱的斜率和低频成分,测定了海城地震（M=7.3）前后,震源及其邻近地区内微震震源参数（地震矩、应力降和震源尺度）,以及相应路径上的介质品质因子-Q值。 结果表明:（1）海城地震前,发生在震源区内及沿北东向断裂带上的震级相近的小地震,其应力降高于震后相应地区小震的应力降,与此相应,震源尺度则震前比震后要小。（2）震前沿北东向断裂带应变能积累的范围大于余震分布区域,显示出北东向的构造运动在海城地震孕育过程中起了重要作用。（3）震前,海城地震震源区周围介质强度较高,Q值分布比较均匀,约为500-600;震后,在震中西南方向上Q值明显减小,约为180。 文中还初步提出了分析小震群震源参数,结合区域地质构造的特征,以及其他前兆现象预报未来大地震的可能性。     

组合模式与地震图上的终止震相——兼论唐山地震的震源破裂过程

本文从成因上研究了组合模式与地震图上终止震相的联系。组合模式因积累单元端部有剪应力集中区,张应力让位区和弱介质让位区,故断层传播到积累单元端部要加速,然后急剧停止,这就导致了终止相的形成。这些端部因素是调整单元的存在引起的。地震图上的终止震相的发育程度与组合模式中的调整单元让位的充分程度有关,让位条件愈好,终止震相愈明显。最后本文以唐山地震为例进行了实际讨论。     

2003年伽师6.8级地震序列特征和震源机制的初步研究

在位于1997-1998年新疆伽师9次6级地震分布区域的东南端，2003年2月24日又发生6．8级地震。结合伽师6．8级地震序列震源机制解结果，对该地震序列的基本特征和震源区应力降等进行了对比分析。结果表明，6．8级地震断层是在北西向的区域应力场挤压作用下产生的倾滑逆断层，震源以单侧破裂为主，破裂方向与极震区走向，以及北西向的主压应力方向一致。震前震源区应力显著增强，震后应力释放较为彻底。中强余震震源机制解与主震有明显差异，表现出震源区应力场处于不稳定的调整阶段，余震震源机制的差异为震后地震趋势的判定提供了依据。     

板内强震的中地壳硬夹层孕震与流体促震假设

以国内外地壳流体及其与强震活动关系的最新研究结果为基础,进行了多方面的探索与论证,提出板内强震的中地壳硬夹层孕震与流体促震（BEH-PEF）的假设．该假设的要点是地壳中存在上下两大流体活动系统,其间发育有中地壳硬夹层,该层是地壳应力积累并孕育地震的层．当其中某些部位积累的应力达到屈服强度时,则进入微破裂-膨胀（扩容）阶段并形成震源体．被扩容的震源体在真空吸泵作用下,由下层流体系统把流体吸渗到其内,在震源体内引起剪切力增强与抗剪力减弱的两个过程同步发展,并最终因剪切力达到抗剪力导致震源体的破裂而发生地震．      

发震时深浅构造相互作用导致横向断层致锁的有限元分析

本文利用三维有限元方法，研究和计算了大震发生前、发生时，发生后震源断层面与深部同面立接断层之间的相互作用以及发震后促使深部断层发生错动从而对震源区近场横向活动断层致锁的结果，得到以下结果：（１）临近大震前震源断层面端部调整单元下方的深部断层有较高的剪应力水平，造成震时对震源断层面发生底辟作用的条件，即调整单元区对应的深部断层单元首次满足破裂条件并发生破裂。（２）震源端部的调整单元和具有蠕能力的横向     

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。     

松潘大震震源过程研究

本文应用调制小震法对松潘地震前的震源过程进行了剖析,初步得到震前六年半(直至发震)这一时段内震源区和源外调整单元地震活动的时空图像,其特点如下: 1.第一阶段(1970—1973.5.7)在此阶段其地震活动的空间图像主要是形成调制小震带的围空区和空段区,但在震源区仍有非调制小震活动表明,该时段震源区和外围区具有不同的介质强度,背景震源区初步形成。2.第二阶段(1973.5.8—1974.12)在此阶段,地震活动的空间图像主要表现为震源区内非调制小震的消失,震源区北端中强震活跃。这说明震源区形成,应力正在加速积累。3.第三阶段(1975.1—1976.8.15)在此阶段未来震源区两端出现调制小震带的交汇区。震源区内非调制小震恢复活动。说明震源区两端的应力调整单元已基本形成,震源区应力水平相当高,震源已具备发震条件。4.在第四阶段的最后半年震中区以及外围(约300×200平方公里)小震调制比出现异常。说明震源区及其邻区应力水平已相当高,这是松潘大震来临的中期指标。5.临震前二个月内震源外围出现与外因时间同步的小震频度峰值,分别出现在6月27日、7月13日和8月15日。根据它们的同步性以及异常时间的倍九特征可进行松潘大震的短临预报。根据松潘震源过程的研究,利用小震在不同阶段的震源过程时空特征,有可能对一次大震作出不同时间尺度的预报。     

地壳中张力区对孕震断层的作用

本文应用裂缝的位错理论及位错在应力场中受力的概念讨论了地壳中水平张力区对孕震断层的作用。从理论上计算了位于径向分布的张力区中孕震断层端部所受力的表达式和方向。指出张力区对孕震断层有类似于象力的作用。在一定配置条件下,它有利于裂缝的传播,并使裂缝在传播过程中拐弯。地壳底部受一定分布的垂直力作用时,会在其周围产生水平张力区。因此,可以通过地形变资料、孕震断层周围的地质情况去寻找张力区的可能存在区域并分析它对孕震断层可能产生的作用。     

澜沧、耿马地震序列图象与发震构造讨论

本文分析了1988年11月6日云南澜沧、耿马地震序列的震中分布及迁移图象,发现其地震序列中主震及余震明显地沿北北西向分布。7.2级地震所形成的形变带沿北北西向旱母坝断层分布,表明该断层即为此次地震的发震构造。7.6级地震时,沿北西向木嘎断裂和北北西向澜沧—勐海断裂均形成明显的地震形变带,表明其发震构造较复杂。主震后的强余震活动与北东向断裂有密切关系。本文认为澜沧、耿马地震序列具有复杂的发震构造和破裂图象。     

滇西南普洱强震群地区地壳形变的数值模拟

滇西南普洱一带地质构造复杂,中-强地震成群活动特征明显,地壳的形变特征与形变机制引起了地学界的广泛关注和深入研究。在参考、借鉴以往研究成果的基础上,本文构建了普洱一带包含活动断裂的二维板有限元模型,以GPS测量得到的块体年运动量作为模型区域的边界约束,模拟计算获得了普洱地区的构造形变空间分布,以NEE、NNW 2个方向、从数值模拟角度对普洱地区的水平形变特征和区域地壳垂直形变场进行了分析和探讨。结果表明:在青藏高原东南缘扩展、高原物质重力滑塌型南东向移动的动力学背景下,研究区内NEE向断裂的活动带动牵引NNW向断裂共轭运动,隆升性质的垂直形变场与60年的大区域水准测量结果相吻合,沿NNW向形变场的分布无规律,应是区域应力累积和震后调整双重作用的结果。沿NEE向形变场呈现了较明显的西部大于东部的分布图像,特别是西北部高值区对应了2014年景谷6.6级强震,最后对研究区的区域动力学问题进行了初步探讨。     

地幔快速隆起对构造地震的触发作用

本文应用弹性半无限空间内均匀膨胀的球体对球上介质的作用,作为地幔快速上涌触发构造地震的力学模型。按照地面垂直位移的年变化率,利用这个模型反推出这种虚拟的膨胀球的半径和膨胀强度。並计算出它在地壳中产生的附加应力。尽管此种附加应力比驱动地壳水平运动的力要小得多,但它能在高倾角断层上引起张性的法向应力,而且在隆起区内还有较高的附加剪应力。这些应力比固体潮、地极移动和地球转速变化等因素产生的附加应力都大得多。因此,地幔快速上涌对构造地震的触发作用应该比上述诸因素更大。由于近十余年来我国不少地区的走滑型强震大都发生在地壳上隆区或者在其边缘,而且发震断层都是高倾角断层,因此,本文能够对此作粗浅的解释。     

地壳内岩石的化学组成与地震成因之间关系的探讨

本文从岩石的物理化学性质方面讨论了地壳内含量较少的基性、超基性岩对地震孕育的作用,通过理论上的探讨并与实际情况对比,分析了各类岩石的粘度特性,建立了一个确定构造运动粘滑或蠕滑的地面参考指标。     

新疆天山地震带的地震流体地质效应

天山地区的高压自流水、高压油气藏及地热异常区的出露与天山地震带分布的一致性表明,孔隙水压异常高的动力条件可能成为触发浅源地震的重要机制。本文以丰富的震例为依据,认为天山地震带中强地震前地下流体出现两类异常:一类是应力应变能积累阶段的趋势性异常;一类是应力应变能预释放阶段的临震突发性异常。两类异常在形态上和时空分布上有完全不同的特征,它们显示出地震孕育过程中的两个完全不同的物理、化学过程。     

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。     

岩石的双剪摩擦及震源时间函数的实验研究

本文介绍了岩石的双剪摩擦滑动实验。在实验宁测量了不同正应力条件下的粘滑应力降和位移值,求出了静、动摩擦系数;用瞬态波形存储器记录了粘滑过程中位移随时间的变化曲线,得出了震源时间函数,它的形状与布隆提出的震源时间函数极为相似,两者皆以指数形式下降,它的数值与野外实测结果大致相近。为验证实验数据的准确性,本文还对粘滑的理想模型进行了分析和计界。理论、实验和野外观测的结果大体一致。     

TWO-DIMENSIONAL WHOLE CYCLE SIMULATION OF SPONTANE-OUS RUPTURE OF THE 2008 WENCHUAN EARTHQUAKE USING THE CONTINUOUS-DISCRETE ELEMENT METHOD

The May 12, 2008 M_S7.9 Wenchuan earthquake is ranked as one of the most devastating natural disasters ever occurred in modern Chinese history. The Longmenshan Fault(LMSF) zone is the seismogenic source structure, which consists of three sub-parallel faults, i.e., the Guanxian-Jiangyou Fault(GJF) in the frontal, the Yingxiu-Beichuan Fault(YBF) in the central fault and the Wenchuan-Maowen Fault(WMF) in the back of the LMSF. In this study, geological survey and seismic profiles are used to constrain the faults geometry and medium parameters. Three visco-elastic finite element models of the LMSF with different main faults are established. From the phase of interseismic stress accumulation to coseismic stress release and postseismic adjustment, the Wenchuan earthquake is simulated using Continuous-Discrete Element Method(CDEM). Modeling results show that before the 2008 Wenchuan earthquake, the GJF becomes unstable due to the interaction between its unique fault geometry and the tectonic stress loading. In the fault geometry model, the GJF is the most gently dipped fault among the three faults, which in return makes it having the smallest normal stress and the greatest shear stress. The continuous shear stress loading finally meets the fault failure criteria and the Wenchuan earthquake starts to initiate on the GJF at the depth of 15~20km. The earthquake rupture then propagated to the YBF. At the same time, due to the GJF and YBF rupture, the interseismic stress accumulation has been greatly reduced, causing the WMF failed to rupture. Although the stress accumulation in the WMF has been reduced significantly after the earthquake, yet it has not been released completely, which means that the WMF likely has with high seismic risk after the 2008 Wenchuan earthquake. We also find that the stress perturbation caused by gently dipping segment of the fault can promote the passive rupture in the steeply dipping segment, making the upper limit of dip angles larger than traditional assumption.