从断裂力学观点研究地震的破裂过程和地震预报

把断裂力学中的应变能释放率公式和裂纹错开位移公式运用到地震破裂中来,再用震级—能量公式logεe=α1M+α2,对于走向滑动、倾向滑动和圆盘形剪切破裂找到了震源参数和地壳应力状态之间的内在联系,汇总在表2。对于走滑断层情形,关系式如下: （1） （2） （3） （4）应力降 （5）平均应力 （6）用Mo和L2W求区域应力公式式中,M为震级,L、W为断层长度和宽度,η为地震效率,τ0为区域剪切应力,τy为剪切屈服强度,μ为刚性系数,v为泊松比,为平均位错,M0为地震矩。 利用（6）式或（1）式,在实验室测出地壳状态下屈服强度τy,后,可用地震观测资料算出区域剪切应力τ0。 上述关系式和目前流行的震源参数之间的关系式有很大的差别。原因是以往只考虑了破裂的初态和终态,没有考虑破裂过程。而断裂力学恰恰是考虑了破裂过程。     

宽频带地震学与中强地震破裂过程的研究

宽频带地震学是近年来地球物理学科的重要进展之一，现代的观测技术实现了仪器在很宽的频带范围内记录数字地震信号，宽频带资料含有更真实和更全面的震源和地下介质的信息，利用宽频带资料可以对广泛的地球物理问题进行研究，中强地震的破裂过程是一个非常重要的研究课题。利用宽频带地震学的分析手段，可以得到更加精细的破裂图象，未来的十年里，宽频地震学将会是地震学发展的一个主要方向。     

地震预报研究中的非线性过程

破裂的发生及其持续过程中表现出非线性特性的两个主要根源在于临界应力增长及其沿不无效破裂带的传播。非线性临界应力增长最重要的起源似乎来自膨胀过程、附近前震的应力传播及其与下地壳可能的相互作用。     

震级与破裂长度统计关系研究

正本文在收集整理分析中国大陆1902—2014年132次板内浅源地震事件的相关数据(包括震级、发震时间、地点、断层类型、地震矩、地表破裂长度、余震分布长度、波谱反演得到的震源处破裂长度等)的基础上,给出了震级与震源破裂长度和余震分布长度的经验公式,并对震级与破裂长度之间的相关性进行     

破裂长度、地震矩及地震应力降与震级关系的讨论

目前,对于地震矩及地震应力降与震级的关系存在着不同的看法。本文就此问题进行简单的讨论。对于大地震而言,可以近似地认为地震应力降与震级无关。但这种关系不能简单的外推到中小地震中,即使对于同一震级范围,上述参数也还存在着区域性的差异。下面给出一些理论分析结果和实测数据的实例。     

破裂长度、地震矩及地震应力降与震级关系的讨论

目前,对于地震矩及地震应力降与震级的关系存在着不同的看法。本文就此问题进行简单的讨论。对于大地震而言,可以近似地认为地震应力降与震级无关。但这种关系不能简单的外推到中小地震中,即使对于同一震级范围,上述参数也还存在着区域性的差异。下面给出一些理论分析结果和实测数据的实例。     

1994年玻利维亚地震破裂过程中的摩擦熔融

１９９４年玻利亚地震的震源参数显示最大地震效率η为０．０３６,最小摩擦应力为５５０ｂａｒ。因此震源过程虽耗散,这与观测到的慢破裂速度相一致。破裂速率仅是局部Ｓ波速度的２０％。在玻利维亚破裂中产生的非辐射能可以与１９８０年圣海伦斯火山喷发的热能相比,或者还大于它,足以融化３１ｃｍ厚的地层。一旦破裂开始,熔融就可能发生,使摩擦力减弱并促使断层滑动。     

地震剪切破裂的三维断裂力学有限元分析—1966年邢台地震的数值模拟

以往用断裂力学方法研究地震的发生，绝大多数是针对二维问题或三维椭圆盘断层，而真实的断层是三维的。本文运用线性断裂力学理论，以Ｋｏｓｔｒｏｖ的Ｇｒｉｆｆｉｔｈ静肪表面能为断裂准则，对地震剪切破裂进行了三维有限元分析。在断裂面前缘，我们采用了由２０点等参单元退化而成的１５点元，非奇异单元用２０点元，证明了１５点元能反映应力的奇异性，推导了局部会标系下的应力强度因子的有限元解，并编制了大型的三维线弹性断     

不同类型地震的地震矩-震级标度关系研究

收集整理了中国大陆1977～2001年发生的107次M≥5．0地震的震型、震源机制、发震断层、地震矩等参数，在此基础上研究了不同震型、不同断层性质地震的地震矩与震级的关系。结果表明，地震矩和震级标度关系中直线的斜率与地震视应力和介质非均匀程度相联系，走滑断层地震的视应力和介质的非均匀程度均高于非走滑断层地震，走滑断层中孤立型地震的视应力和介质的非均匀程度均低干多震型地震。     

地震破裂过程的研究

研究震源力学模型的一个新方向是用动态扩展的剪切裂纹模拟地震破裂过程。本文利用裂端有塑性区薄层且断层面上有摩擦力的平面剪切裂纹错动模式来表示地震破裂过程,对运动方程和边界条件进行拉氏变换和傅氏变换,利用维纳-霍普（Wiener-Hopf）方法和卡格尼阿（Cagniard）方法得到了断层面上的位移和应力表达式。根据裂端附近的能量平衡条件,计算了地震破裂的平均速度和塑性区尺度,还讨论了断层面上的位错分布函数,并对某些前震地震波高频成分增多的现象提出了解释。在本文假定的参数条件下,地震破裂的平均速度c=0.72β,β是介质的剪切波速。塑性区尺度约为地震新断层总长度（包括塑性区）的12％。按本文的结果,由于破裂速度的增加,前震的震波初动半周期减小的异常幅度不会超过39％。     

地震破裂过程的研究

研究震源力学模型的一个新方向是用动态扩展的剪切裂纹模拟地震破裂过程。本文利用裂端有塑性区薄层且断层面上有摩擦力的平面剪切裂纹错动模式来表示地震破裂过程,对运动方程和边界条件进行拉氏变换和傅氏变换,利用维纳-霍普（Wiener-Hopf）方法和卡格尼阿（Cagniard）方法得到了断层面上的位移和应力表达式。根据裂端附近的能量平衡条件,计算了地震破裂的平均速度和塑性区尺度,还讨论了断层面上的位错分布函数,并对某些前震地震波高频成分增多的现象提出了解释。在本文假定的参数条件下,地震破裂的平均速度c=0.72β,β是介质的剪切波速。塑性区尺度约为地震新断层总长度（包括塑性区）的12％。按本文的结果,由于破裂速度的增加,前震的震波初动半周期减小的异常幅度不会超过39％。     

在地震孕育和发生过程中共轭断层活动的作用

根据海城、唐山和松潘—平武地震的地震前兆、地震序列和地质构造资料,提出了在地震孕育和发生过程中,不仅主震断层面有明显的活动,与之共轭的另一组断层面也有重要作用。在震中区,前震和余震可能分布于一对共轭断层面上,而不只是局限于主震断层面。地震前兆的分布范围存在于比震中区更为广大的一个区域内,该区内共轭断层网络中的某些断层带常成为前兆异常分布带或集中区。其形成原因可以用区域应力场中应力集中和沿共轭剪切网络所产生的破裂及滑动来解释     

海丰震群发震构造型式的讨论

海丰震区发育着规模宏大的 NE 向海丰——梅陇断裂及一系列与其平行的次级断裂.同时,还存在与其共轭的断续分布的 NW 向断裂.震群中的三个子群的主震的震源机制解非常类似,其中一节面为 NE,另一节面为 NW.从余震的空间分布及极震区的长轴方向来看,2月26日 ML3.3和4月9日 MLL,4.2地震的断层面为 NE 向;而3月14日 ML,3.4地震,其断层面应取 NW 向.又据137个小震的四个台的 P 波初动符号的组合特征,可划分为八个类型并作出相应的迭加震源机制解.综上所述,本区破裂过程,主震及Ⅰ、Ⅳ 类地震是岩块沿NE 及 NW 向共轭构造的粘滑;Ⅱ——Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ 类地震是岩块在粘滑过程中对前后邻接岩块引起平行滑动方向的挤压(前)和引张(后)的转换应力场所产生的剪切破裂.     

地震断裂系统的分形和在地震预报中的应用

本文基于地震断层具有自相似结构,从分形概念出发,依据地震资料提出了适合于前震和余震的分形模型,在此基础上讨论了前震和余震的b值特征,提出了地震矩不均衡度的概念。本文还探讨了利用分数维和地震矩不均衡度进行地震预报的可能性。研究发现,正常情况下,地震矩不均衡度呈现低值,大震发生前出现高值异常,震后降低;在空间上,震前2—4年其异常范围大,震前一年异常区逐渐缩小,大震发生在异常集中区内或其边缘。     

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。     

门限自回归模型在地震预报中的应用初探

本文简要介绍了应用门限自回归方法处理浑沌时间序列,建立了浑沌时间序列自回归预报模型,并用其进行外推预报的基本方法及步骤。作者运用该方法建立了云南及滇西、滇东和滇西南等三个片区的半年最大震级序列的震级预报模型。由此预测了1991年上半年模型相应地区可能发生的最大地震震级。     

西北地区地震综合预报判据与指标研究

本文简述了西北地区各类前兆台网的分布及效能,系统论述了地震综合预报判据与指标的研究现状。主要研究结果是:认为无论是地震活动性异常还是前兆异常均显示出近源异常占优势;通过分析多样和复杂的前兆现象提取了其若干共同特征;结合综合预报判据和指标阐述了跟踪震情不断修正预报意见的思路。     

中强震前后泉水中砷含量变化特征及其在地震预报中应用的可行性研究

作者在滇西红河断裂带北段布设了5个泉点,开展了砷含量变化的观测研究。通过近三年的观测,发现泉水中砷含量的变化能较好地反映该地区的中强地震活动,地震前泉水中砷含量明显增高。以澜沧7.6级地震为例,讨论了地震前后地下水中砷含量的异常特征及异常机理,并对其在地震预报中应用的可行性进行了论证。