存在一种震前超低频密度-应力波的更多证据

笔者曾指出存在一种震前由孕震区发出的地下构造中的超低频密度-应力波,而且这种波的性质与国外学者提出的"热力学弹性回跳"理论符合得很好,并列举了天文时纬残差、地下深部物质视电阻率和震前地壳突变性形变3个方面的观测证据来证明这种波的存在.我们进一步发现,我国地震工作者在对地震的长期观测和监视工作中,实际上已经获得了支持存在这种震前超低频密度-应力波的很多实测结果.大量实测数据既是这种波存在的证据,又是研究这种波的性质的第一手资料.本文将与震前超低频密度-应力波的特征符合得较好的实测资料择要列出,并与该波的特征相比较.分析表明,这些测量所反映的很可能就是这种震前超低频密度-应力波,因此也就反映了这种波的波源-震前缓慢而剧烈的地下介质扰动.     

慢地震慢前兆的机制研究

通过岩石高温高压破裂实验与有机玻璃破裂试验的应力—应变曲线对比、地震波形记录(观测资料)与试样破裂波形(实验资料)对比、地震前后定点应变与主破裂前后应变形态变化的对比，认为慢地震是临界或亚临界破裂或预先滑动所致，是低频应变波动。它是材料屈服、弱化或塑性变化的必然结果。而慢前兆则是临近大地震(大破裂)前出现的诸如形变、低频地震波(破裂弹性波)等的短期及临震前兆现象，它比较可靠。但由于许多岩石主破裂前并无明显的临界破裂或预滑动现象，也并非所有岩石都一定出现明显屈服，所以也并非每个地震前都有慢地震，因此，也就不一定都出现低频波动。从而，也并不一定都出现相同的短期、临震前兆现象。     

从汶川地震看震前的“微破裂波”

根据对包括汶川大地震等一些实测资料的分析,并借用断裂力学和断裂物理的概念,可以认为存在一种震前出现的“微破裂波”。即,震前地层中发生的“微破裂”过程可以产生“微破裂波”。由于破裂过程的微观复杂性,微破裂波中有电磁波、声波和重力波等不同成分,而且有频率覆盖范围宽、信号相对较弱等特点。微破裂波一般都产生于主破裂之前约1～10天之内。只要有合适的有着足够高灵敏度和足够宽的频率响应能方的仪器系统,就可能探测到微破裂波,也就获取了一种重要的有临震预警意义的信息。     

含多组雁列构造试样的特征位移场与声发射的关系-应变空区的实验与理论探讨

针对唐山等大地震前出现的形变空区现象，依据实验和理论对应变空区进行了探讨． 实验过程中采用焦散线法、实时全息干涉计量方法(激光)图像摄影记录，同时进行微破裂(声发射)记录．依据固体损伤理论，结合微破裂定位对应变空区进行研究，得出两点结论:①应变空区在线弹性情况下出现是一种必然现象，且应变空区的位置相对稳定，与裂纹端部的应力集中相对应；②应变空区内几乎不发生微破裂．微破裂总是从高应力区产生，且几乎就发生在应力集中区与应变空区相联的条带内，最终表现为微破裂(声发射)的带状或成丛分布．主破裂总是从应变核(焦散阴影区)开始，然后向应变空区急剧发展，形成主大破裂，最终导致试样崩溃．      

单轴压力下岩石破裂的初步研究

用几种不同加载方式对岩石样品进行了单轴压力实验。以恒定应变率(约为10^-5)对样品加载时,岩石的破裂过程大致可分成四个阶段:孔隙压缩阶段、弹性变形阶段、体积膨胀阶段和临震阶级。后二个阶段显著的特点是岩石开始表现出非弹性的体积应变并在主破裂前急剧增大,它与微破裂累积总数二者存在着同步的变化。在重复加载时,发现岩石的微破裂过程具有不可逆的性质,这种现象似乎可以用来说明同一地区短期内发生的两次地震的地震序列的不同,指出运用历史地震资料时应注意该地区应力变化的历史情况。     

地震破裂的集结及其前兆意义

有关集结相的争论提醒我们需要重新全面理解nucleation的含义．Nucleation的本来含义就是突变过程的集结、成核、起始等,因而,需要研讨如何针对不同领域准确进行翻译．地震集结的基本含义,是指岩体内微破裂的集结导致局部弱化和岩体失稳．狭义集结理论对于解释断层摩擦行为有一定意义,但不应夸大其适用范围．从热力学的角度看,地震集结实际是岩体多种状态参量的变化过程,是跨多学科的研究课题．本文评述了损伤理论、断裂力学、地震破裂动力学和摩擦本构关系的研究,及其在地震集结问题中的应用．介绍了近期若干课题的进展,包括构造环境对地震集结过程影响的研究;利用波速各向异性,特别是剪切波分裂方法测量微破裂集结引起的介质各向异性研究,以及地震集结的辐射温度场的遥感接收的实验研究等．讨论了大地震集结的特征,以及上述研究在强地震前兆中的意义．      

一种震前超低频密度——应力波

地震发生前天文时纬残差观测数据出现异常,得到了不同天文台观测结果的证实。另外,两种与地震相关的物理量震前地下深部物质视电阻率变化和断层活动矩变化,其物理机制的解释以及与后续地震的关联方式和天文时纬残差有很多共性。而且,这3类观测现象与后续地震的关联方式与国外学者提出的热力学弹性回跳模型符合得很好。本文基于现有观测证据和理论模型的一致性,提出地震前在地层构造中存在一种来自孕震区域的超低频密度—应力波。     

强地震前兆低频波的实验研究

声波透射实验表明，对于板状材料，声音的一部分能量可以透射到空气中。另一部分能量在板中产生简正波，使板产生较大的振幅，在空气中产生能被话筒接收到的声音信号，而信号的简正频率与板的尺寸有关。另外，破裂过程中的声发射实验证实：随着微破裂的集结和裂纹的扩展，所辐射波的频谱会逐渐向低频移动，而且当频率很低时，可以透射出岩石，被话筒接收到。根据尺度相似性原理，推广到野外，强地展前破裂集结可能会辐射出超低频波，这种超低频波不能被常规的地震仪记录到，但可以被超低频传感器或次声接收器记录到。在地震前，产生前兆的源非常复杂，大多数情况下可能并非脆性破裂，而是塑性蠕滑或者有流体的参与。而后两种情况产生的波的周期会更长，而且缺乏脆性破裂所固有的高频成分，这可能就是多数地震前缺乏前震的原因。     

典型构造微破裂集结的实验研究

通过大理岩破裂实验,考察了典型构造中微裂纹的演化、集结的过程和特征．根据损伤理论,分析了构造对微破裂演化的控制作用．根据微破裂集结临界条件的相似原理,认为这些特征可以类推到公里尺度,它们有助于解释地震中短期阶段的前震或广义前震分布,作为地震前兆的一次效应．其它物理效应为二次或三次效应．微破裂集结时局部密度突然加大,有助于解释部分前兆记录突跳现象．非集结部分出现部分微裂纹愈合,密度反向变化,有助于解释一些前兆记录在短临阶段记录中出现反向的现象．考察了不同构造的不同部位微破裂萌生和演化的范围差异,这些差异有助于解释不同地质构造孕震区域的孕震过程,从而可解释板缘和板内地震前兆记录的差异．这种差异可能被不同观点学者分别引用,以论证地震是否有前兆记录的问题．然而,在考察不同地区的前兆记录时,必须注意不同地区的地质背景．      

岩石变形实验中的微破裂与地震的联想

根据室内岩石变形实验中岩石的微破裂和应变能释放等情况，联想到地震发生的几种相似现象：（１）岩体在较低的状态下亦有可能发生地震；（２）小震的发生预示岩体内应变和应变能的释放，但应力却未必释放；（３）主震时就变能大量释放，但仍有相当多的应变能残留在岩体中，这应是老震区发生地震的原因之一。     

喀什"奇异震群"与构造地震的对比研究

20 0 1年 11月 14、 15日新疆喀什台记录到 86次振动事件 (“奇异震群”事件 )。为识别其性质 ,应用波谱分析、偏振分析等方法 ,对该事件和同范围构造地震的地震波特征进行了对比研究 ,发现 :(1)喀什“震群”的全波列衰减比构造地震的全波列衰减快很多 ;(2 )与构造地震的速度谱相比 ,“震群”的频谱相对较为“集中”,而构造地震的则较为“发散”;(3)“震群”位移谱的拐角频率和卓越频率均较构造地震的相应量高出一倍多 ,且离散较小。通过对喀什“奇异震群”这些特征进行分析研究 ,认为这一事件极有可能是人工事件     

VARIATION OF THE TRAVEL TIME DIFFERENCE BETWEEN TELESEISMIC PS CONVERTED WAVE AND PP TRANSMITTED WAVE IN FOCAL REGION BEFORE AND AFTER WENCHUAN MS8.0 EARTHQUAKE

When P waves from distant earthquakes meet a velocity discontinuity in the earth's crust and upper mantle, they give rise to a series of converted PS waves besides PP refracted waves. It is possible to monitor the variation of the physical properties of the medium in the limited formation space above the transition zone of the seismogenic zone by measuring the time difference between the teleseismic PS converted wave and the first arrival P wave, that is, time-variation Δt_PS=t_PS-t_P. The advantage of this method is that the transition point of the teleseismic source with similar source is relatively stable at the transition interface, and the accuracy of the measured relative time is high, and the change of the medium in a small range of the seismogenic zone above the conversion interface can be monitored. This paper studies the variation of the travel time difference Δt_PS in focal region before and after Wenchuan M_S8.0 earthquake. We select 2001 to 2012 as the research period, use teleseismic waveforms which occurred in the southern region of Sumatra and Hindu Kush area recorded by Sichuan station YZP and JJS. These teleseisms satisfy 5.0 ≤ M ≤ 6.5, and their waveform signal-to-noise ratio is high with clear initial P-wave motion. The epicentral distance of teleseisms is less than 3 degrees. Then we obtain the variation of the travel time difference Δt_PS between teleseismic PS converted wave and PP transmitted wave recorded during the study period in the two stations. The results show that there is a slow increasing trend of Δt_PS before 2006, and an obvious low value process of Δt_PS appeared in the period about 2 years before the Wenchuan earthquake. The maximum decline was about 0.2~0.3s, more than 4~5 times the measurement error. The low value has a certain degree of return about 2~3 months before the earthquake. The change of arrival time difference indicates that the medium is in different states in different periods of seismogenic process. The sharp decrease in Δt_PS from 2006 to January 2008 may be due to the strong disturbance caused by the stress accumulation of the medium. At this stage, the velocity of P wave and S wave increases with the increase of stress, and the increase of S wave velocity will result in the decrease of Δt_PS. The change of Δt_PS is greatly affected by S wave velocity, so Δt_PS appears to decrease rapidly. Regarding the low value that has a certain degree of return about 2~3 months before the Wenchuan earthquake, the possible reason is that the release of stress is much higher than the accumulation of stress in meta-instability stage. At this stage, the velocity of S wave decreases and the decrease of S wave causes Δt_PS to increase. Then, the Wenchuan earthquake of magnitude 8.0 occurred. It is shown that the teleseismic converted wave method in this paper can monitor the variation of medium's wave velocity before large earthquakes, and it has a good prospect in seismic monitoring and worth further experimental study.     

2006年11月23日新疆乌苏5.1级地震及部分地震学前兆异常特征

介绍了2006年11月23日新疆乌苏5.1级地震的基本参数、震源机制解、地震序列特征、发震构造和局部构造应力场;分析了震前数字地震波参数的变化和部分地震学前兆异常特征。研究结果认为,乌苏5.1级地震是博罗科努-阿齐克库都克断裂发生右旋走滑错动所致。震前观察到震中附近P波初动半周期、P波与S波振幅比以及应力降的变化。震前震中附近曾出现4级地震集中分布、3级地震空区图像,震前6~9个月出现震群活动,震前2个月温泉地震窗异常。除上述异常外,乌苏5.1级地震前整体异常比例不高。     

青藏高原东缘地震波数字资料几种振幅比的前兆测定

根据兰州数字遥测地震台网记录的祁连山中东段的地震资料,利用近震的几种体波及地震波初动的3种振幅比:尾波振幅比、纵波与横波振幅比、初动纵波与横波最大振幅的振幅比的4个振幅比参数rco、Rco、Sco1、Sco2,对该区的2000年6月6日景泰MS5.9地震、2001年7月11日肃南MS5.3地震和2000年9月12日兴海MS6.6地震及余震群进行分析研究。结果表明中强震前各类振幅比会出现高值异常,振幅比参数出现异常后大部分大约1~4个月发震。振幅比参数Sco1、Sco2对应地震关系更明显,说明初动纵波的振幅比由于最先到达,它不受其他波迭加的干扰,能较好的反映孕震区的信息。     

汶川Mw7.9和集集Mw7.6地震前应力场转换现象及其可能的前兆意义

2008年四川汶川Mw7.9地震和1999年台湾集集Mw7.6地震均为挤压推覆构造环境下发生的板内逆断层型地震.通过对比分析2次地震前的CMT解、震源区附近的中小地震震源机制解及其反演的应力场可知,集集地震主震震源机制解与用台湾内陆中西部的CMT解反演得到的逆断层类型构造应力场吻合,而在主震前震源区附近中小地震震源机制...     

再论MDCB地震监测仪的映震效果

分析了 Ｍ Ｄ Ｃ Ｂ 型地震监测仪在廊坊连续４２ 个月观测期间, 所记录的类地应力值、８ 方位异常值和异常频度等１４ 种电磁波地震前兆异常参数的动态趋势、方向性反映、临震变化与一定范围内一定强度地震的对应关系, 并得出了电磁波前兆异常参数与地震数量关系的初步结果。     

2004年印尼8.7级强震前昌黎台的远场电性异常特征探讨

分析了在2004年12月26日印尼8.7级地震前河北昌黎台记录到的自然电位及电场异常, 结果显示昌黎台自电位、 电场正常时段观测到的半日、 半月潮汐波周期变化在震前1个多月发生畸变, 周期消失, 变化幅度相应减小, 震后快速恢复, 且潮汐波记录比震前正常时段更加清晰。 该台地电阻率的观测结果显示起始下降变化比较平缓, 震前一周左右, 变化加剧, 出现多次阶变。 究其原因, 在强震发生前断层的蠕滑作用导致孔隙压力变化, 产生一种可以在岩石中传播的应变波, 由于台站下方岩土层对小应变信号具有很好的放大作用, 所以记录到了这种小幅度的应变波, 也就是远场的静态应变效应。 随着地震临近, 应力作用加强, 远程应变波引起台站下方水位、 水化学性质以及岩石孔隙度、 渗透率等的改变, 导致电阻率、 电场大幅度的阶变, 这反映了远场应变波的动态效应。 当然就异常幅度而言, 应变波的效应还嫌弱一些, 因此昌黎台异常变化可能还叠加了震源区激发的电磁波。