分量钻孔应变潮汐因子各向异性研究

运用多分量的应变固体潮观测结果,可以计算出固体潮的主应变方向、主应力大小数值或剪切应变值,这些参数对研究地震触发、短临信息、断层活动和断层破裂等有重要意义.     

应用断层气氡进行地震监测预报

概述了断层气氡观测点的地理位置,地质环境和观测条件,用最优周期谱持和多元逐步回归分析方法对观测资料进行了详细分析,分析结果表明观测曲线具有“冬高夏低”的年动态变化和固体潮变化特征。其中固体潮变化是断层气氡进行地震监测预报的力不基础。     

固体潮应变各向异性研究

钻孔应变仪的观测过程中发现潮汐应变响应存在方向各向异性, 推测是受到台站附近断层影响导致的。 我们对此展开数值模拟研究, 讨论软弱断层对潮汐变形传播的影响。 我们的研究结果证实了软弱断层的存在确实能够产生能够观测到的各向异性现象。 同时我们还发现其各向异性变化对断层弹性参数较为敏感。 观测到的部分地震震前反映固体潮应变各向异性的潮汐因子"玫瑰图"变化有可能是由于台站附近断层在震前的性质变化引起的。     

断层气Rn、Hg时值序列中的潮汐波分量

本文采用潮汐波最优谱分析法,对武山观测点断层气Rn、Hg时值资料进行了计算分析。结果表明,断层气Rn、Hg时值序列中存在着与理论固体潮相一致的半日波和日波分量,说明上述两种气体组分浓度的变化能够反映地壳岩石的应力、应变。本文的研究结果为用断层气预报地震的研究提供了一定的理论依据。     

地震预测方法Ⅲ:固体潮与地震

本文从分析研究固体潮与地震发生的相关性的物理机制出发,探讨了用观测固体潮的方法来预测地震发生的可能性.首先,根据地震发生的物理力学过程,给出了地震产生所需要的应力应变条件.实验室岩石力学实验结果和地震应力的观测以及计算结果给出,完整地壳岩石的强度界于10~103 MPa之间,断层介质的强度界于1~10~2 MPa之间.其次,将固体潮所引起的全球地壳变形在某个活动断裂带附近产生的形变值与地震触发的应变值进行对比,讨论了固体潮触发地震的可能性.计算分析表明:固体潮在地表对应的应变在10~(-8)的量级,对岩石介质所引起的应力最高可以达到1.6×10~(-2)MPa量级,这样的载荷水平不足以引发地震.最后,本文结合固体潮观测资料表明,地震活动性与固体潮的周期性变化无明显相关性,固体潮对于临震前的含有活动断裂的岩体在某个方向发生地震可能有触发作用,但是由于这种触发作用与地震发震的时间、地点和震级关系的不确定性,从而无法用来作为地震预测的方法.     

我国应变固体潮观测及其长时间序列的调和分析结果

介绍了我国应变固体潮观测的现状，计算并给出了１９８８年以来我国实际应变固体潮长时间序列的调和分析结果，从资料分析的角度对我国十年来的应变固体潮观测进行了小结。     

八宝山断层的变形行为与降雨及地下水的关系

利用北京丰台大灰厂观测台站1970——2003年的长期综合观测资料,系统分析了降雨和地下水对北京八宝山断层变形行为的影响. 研究结果表明:当降雨量持续稳定周期性变化,则断层孔隙压也呈稳定周期性变化,断层变形行为也表现出明显的规则周期性变化;当降雨量明显偏低或偏离正常周期性变化,则断层孔隙压周期性消失,断层的变形行为方式也发生改变. 降雨通过改变断层带孔隙压力的变化而影响着八宝山断层的变形行为. 结合该断层已有研究结果,认为降雨和地下水有可能通过改变断层变形行为方式而影响着区域构造应力/应变场的调整. 这一结果将对研究地球浅部流体与固体相互作用提供直接的观测证据.      

洞体应变及钻孔应变的应变潮汐参数解算结果对比分析

以四川姑咱台洞体应变和钻孔应变同步观测数据为例,对地应变的应变潮汐参数(最大主应变、最小主应变和最大剪应变)进行解算,并分别与应变理论固体潮值解算结果对比。就计算结果来看,洞体应变观测值计算的主应变及面应变结果与应变理论固体潮值计算主应变和面应变结果较为符合,两者相关系数在0.8以上。     

滦县台YRY—2型钻孔应变仪两井孔固体潮观测的对比分析

本文介绍河北省滦县地震台两台YRY-2型钻孔应变仪的固体潮观测试验情况。对两口井的观测资料在数据处理过程中进行了多次调和分析计算。对不同方向的线应变及差应变观测资料进行了综合对比分析,结果表明:1.应变观测资料中含有较强的长趋势低频噪声和高频噪声,并且受气压的干扰明显。2.线应变受气压干扰比差应变高得多。3.两个井在各方向显示的主要潮汐波成份一致,为O_1、S_1,K_1、N_2、M_2、S_2波。4.经各种排除干扰方法的处理后,可得到较清晰的应变固体潮曲线和较为可信的应变固体潮调和分析结果。5.用一号井线应变计算出的差应变与二号井直接测到的差应变,两者的调和分析结果一致,两口井的固体潮观测起到了相互验证的作用。     

用钻孔应变观测研究北京地区活断层的现今活动

研究断层活动性的主要目的之一是了解地震危险性,与地震危险性最直接相关的是现今的断层活动情况.如果对当地断层分布和性质有比较清楚的了解,那么就可以根据位错理论用钻孔应变仪观测资料反演断层活动.用遗传算法进行这种反演可以在进行全局搜索的同时大大提高计算效率.北京地区的活断层研究程度比较高,同时有比较密集的钻孔应变观测台站.利用2003-2005年钻孔应变观测资料对北京地区活断层活动的初步尝试性反演表明,在此期间顺义-良乡断层北段和南口-孙河断层东南段的活动可能起主导作用,活动程度与小震活动有关系.     

根据地面形变的观测研究1966年邢台地震的震源过程

本文以完整的形式给出拉梅常数不相等情形的半无限弹性介质中任意倾角的矩形滑动断层引起的地震位移场解析表示式。以一些数值结果说明介质的泊松比、断层面的倾角、上界和下界对地面的地震位移场的影响。在比较1966年邢台地震的地形变资料和计算得到的各种走向、倾向、倾角、断层面长度、宽度、震源深度和错距的单个的矩形滑动断层引起的地面位移之后指出,简单的滑动断层错动模式不能同时很好地解释观测到的邢台地震的水平和垂直形变。为了解释观测结果,提出了一个复合的断层模式。这个复合断层模式由六个简单的矩形滑动断层构成。运用网格尝试法,得到了基本上符合观测到的水平和垂直位移场的震源参数。     

断层对钻孔地应力测量影响的初步分析

获得初始地应力最直接最有效的方法是进行地应力测量,但在地应力测量打钻的过程中,初始地应力会遭到破坏,使得测量值与实际初始地应力值有差别.本文应用有限元方法研完了断层对打钻前后地应力变化的影响规律,考虑因素包括断层的力学性质(弹性模量、泊松比)、断层到钻孔的距离、边界应力、复合断层.研究表明,断层泊松比对初始地应力的变化影响很小,不是影响初始地应力变化的敏感因素.断层弹性模量、断层到钻孔距离、边界应力、复合断层是影响初始地应力变化的敏感因素.研究结果可为钻孔地应力测量研究提供参考价值.     

饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性响应

在MTS伺服压机上对不同饱和状态的砂岩、大理岩标本进行了垂直层理和平行层理两个方向的正弦波加载试验,研究了饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性行为. 在最大载荷低于岩石的屈服点时,获得的衰减、杨氏模量、泊松比、波速都表现出显著的各向异性,同时它们还具有较明显的应变振幅效应和频率效应. 随着应变振幅的增大,衰减近似呈线性增长,杨氏模量和泊松比近似呈线性下降. 在0.005-4Hz频段内除衰减不明显依赖频率以外,杨氏模量、泊松比、波速对频率的依赖性都较强; 当频段扩大到15Hz时,这4个参数都表现出较强的频率效应. 饱和岩石的衰减、杨氏模量、泊松比、波速均随饱和液体的黏滞系数增大而增大.     

应变固体潮不变量理论值计算及其应用

由球坐标系下的应变固体潮理论值所构成应变张量矩阵推导并给出了应变固体潮不变量理论表达式,并采用摩尔圆定理证明了公式的正确性。在此基础上,利用应变不变量与坐标系选择无关的性质,又利用与目前所使用的钻孔应变观测系统的4条测线呈均匀分布的特点,推导并给出了5组计算不变量的观测组合公式,并以应变固体潮理论值取代观测值,按观测组合公式计算出了5组应变固体潮不变量理论值。结果发现,不变量的5组数值几乎相同,仅在小数点后2位有差异,证明了公式的正确性与不变量的唯一性。然后根据由莫尔圆定理给出的5组观测组合公式对漳州钻孔4分量应变观测资料进行了不变量计算,并对计算结果进行了相关与回归分析。最后,对不变量理论值在钻孔应变观测数据处理中的应用作了较详细的介绍,考虑到摩尔圆定理不适用于钻孔应变,又给出了采用加衬模型计算不变量的方法与观测组合公式,并对有关问题进行了讨论。     

自流井水温固体潮效应及其应变响应能力

井水温度观测是一项重要的地震前兆观测手段,旨在捕捉地震孕育过程中的应力-应变信息。水温固体潮效应作为地壳应力-应变信息的真实反映和地震前兆观测的干扰因素,具有重要的研究意义。本文首先依据对自流井中热状态的分析,认为自流井水温固体潮效应可能主要存在两种机制,即热传导机制和热对流机制;据此,推导出热传导机制中水温与固体潮体应变变化的定量关系;最后以流量相对较大的本溪自流井为例进行分析。结果表明,本溪井水温固体潮效应是热传导机制和热对流机制共同作用的结果,其中,热传导机制起主要作用。     

从跨断层短基线观测计算地应变的方法探讨——以唐山台地形变数据为例

跨断层测量是研究断层活动特征的重要手段之一.本文介绍了一种利用台站短基线观测,通过刚体模型、弹性体模型和组合模型确定断层或断裂带附近应变的方法,并以唐山地形变台资料为例进行对比分析.通过对比同时间段的位移和应变时间序列的变化幅度和趋势特征,认为组合模型更符合实际情况.同时,分析了多条测段不同组合情况下的模型计算结果,探讨了跨断层观测资料与区域GPS数据计算结果之间差异的原因.并提出了基线过渡桩更可能位于断层东侧的认识.     

断层气日变化及其和固体潮关系的试验

为了研究断怪气的日变化，探讨地下浅部气体和固体潮的关系，在怀来后郝窑地热区进行了试验和观测。研究了地下气体Ｈ２，ＣＯ２Ｈｇ等的日变化以及气温、气压、风速等对其影响，探讨地下浅层气体和固体潮的关系，认为Ｈ２，Ｈｇ等地下气体的和固体潮有一定的相关性。     

断层两侧各向异性介质对地震破裂过程影响的有限单元法模拟研究

断层两侧介质物理性质的差异（bimaterial contrast）会对震源破裂过程产生重要影响,而地球介质的各向异性十分常见,但对于断层两侧材料的各向异性对断层破裂动力学过程有何影响,目前不甚了解,而国内外也未见相关研究报道.为此,研究中利用有限单元法,对断层两侧材料存在各向异性时的破裂行为进行模拟研究.计算结果表明,断层两侧材料的各向异性性质对断层破裂动力学过程有重要作用,并且材料性质与破裂之间的关系非常复杂.对于正交各向异性材料,当断层两侧各向异性材料主方向上的杨氏模量不同时,特别是当平行于断层走向的材料其一侧杨氏模量显著大于另一侧时,断层出现不对称的双侧破裂,成核中心一侧的位错显著大于另外一侧,破裂长度也是一侧显著大于另一侧（亦称单侧破裂）.沿着断层走向的材料主轴方向上的杨氏模量对于破裂过程的影响大于垂直于断层走向的杨氏模量,但随着各向异性材料主轴方位的变化,这种影响也发生相应地改变.模拟结果表明材料主轴方向的变化对破裂过程的影响也很显著.此外,通过模拟还发现,若断层两侧材料为相同的各向异性介质时（即断层两侧为同样的各向异性材料）,则不会影响断层破裂的空间对称性分布;而当其中一侧的各向异性材质主轴方位发生变化时,断层破裂的空间对称性会受到一定程度的影响,但其影响很小;然而,随着正交各向异性材料剪切模量的增加,断层破裂会被终止,无法产生特大地震.可见,本研究对于深入认识震源动力学过程及地震灾害评估等有重要的科学意义及实用价值.     

山西昔阳地震台、河北张家口地震台体应变观测资料分析与研究

以山西昔阳地震台和河北张家口地震台体应变观测资料为基础,运用地震前兆信息分析处理软件,对2001年至2008年国内M 6.0以上及国外有较大影响的地震,提取固体潮和地震前兆特征信息进行分析,进一步研究体应变固体潮的异常变化与地震的关系。     

断层活动协调比在地震预测中的应用

为了有效捕获潜在震源区前兆变化信息与断层应变积累状态, 本文应用断层活动协调比概念, 对川滇地区和首都圈地区断层活动进行了分析。 结果表明: ① 丽江7.0级地震前震源区经历了至少有10多年的断层闭锁阶段, 不同观测场地协调比变化的时空差异性特征可能反映了震源区以及外围的异常演化特征; ② 断层活动协调比参数可帮助判识断层活动的性质, 当基线、 水准原始观测曲线出现显著的变化, 而协调比处于正常水平时, 断层活动即为无应变积累的自由蠕滑; ③ 断层活动协调比在大部分地震前都出现一定的离散性变化, 对分析强震前的断层活动性质和应变积累状态以及地震中长期预测具有一定的参考价值。