基于震例探讨大地震的物理机制

查明大地震物理机制对地震预测和防震减灾具有重要意义.本文评述了当前主流地震机制假说,指出用于描述浅源地震机制的弹性回跳说和粘滑说存在诸多缺陷;前人提出的脱水致裂、相变失稳、剪切熔融和反裂隙断层作用等中-深源地震机制假说,均存在与观测事实不符的情况.本文简要介绍了近些年我们发展的孕震断层多锁固段脆性破裂理论,指出断层运动导致锁固段累进性破裂发生地震,称锁固段在体积膨胀点和峰值强度点发生的显著地震为标志性地震事件.震例分析表明,浅源、中源、深源及其混合型地震区标志性地震事件的孕育规律均遵循该理论.进一步的讨论指出,弹性回跳说和粘滑说均隐含着断层面上存在锁固段的假设;深源地震震源体具有发生脆性破裂的环境条件;该理论能合理解释地震应力降远小于室内岩石破裂应力降、热流佯谬和自组织临界性这些难点问题.这充分说明,大地震物理机制均可统一解释为锁固段脆性破裂.     

阶区对走滑型地震地表破裂带传播与终止行为的影响

系统收集了国内外28个走滑地震破裂带上阶区与地震破裂行迹的资料,利用数理统计的方法分析了阶区的类型、尺度与地震破裂的关系。结果表明,不同震级档的走滑地震阶区限制破裂传播的止裂尺度是不同的,震级MS为6.5~6.9,阶区的最小止裂宽度约为3km;震级MS为7.0~7.5,阶区的最小止裂宽度约为4km;震级MS为7.5~8.0,阶区的最小止裂宽度约为6km;震级MS为8.0~8.5,阶区的最小止裂宽度约为8km;且拉分阶区比挤压阶区更容易被破裂所贯通。上述给出的阶区的最小止裂宽度可作为判定地震破裂止裂尺度的重要标志,是进行破裂分段的前提和基础,对地震危险性分析具有重大的实用价值。     

唐山地震的破裂过程及其力学分析

由 P 波初动符号资料在 DJS-6机上计算了主震及17个较大余震的断层面解,并按照有限移动源模式测定了主震及三个最大余震的震源参数.主震是发生在一个近似直立的右旋走滑断层上,走向 N30°E,破裂方式为不对称的双侧破裂,以2.7公里/秒的平均速度向北东传播70公里,向南西传播45公里.测定的主震震源参数例如平均位错136厘米,地震矩1.24×1027达因·厘米,应力降12巴等.大多数M_L>5.0的余震是发生在主破裂面附近及主破裂面两端的扩展分支上,该扩展分支位于膨胀符号区并与主破裂偏离80°左右.较大余震的多数亦集中在这两个扩展分支上.本文试图从理论上分析这种断裂扩展的力学特征.对于脆性材料的复合变形情形,破裂不再沿原来平面扩展,而是与原来平面偏离一个角度的另一面内扩展.并提出一个力学模型,计算了断层扩展角,计算结果与观测事实比较吻合.根据以上结果,本文讨论了唐山地震特点及发生的力学条件,认为唐山地震不同于发生在大断层上能用粘滑机制解释的那类地震,它和海城地震类似的是,除水平应力场作用外,还可能有地下物质的变迁,由于这种变迁使局部地壳受到垂直力.它和海城地震不同的是,它发生在一个比较均匀的脆性介质内,因而能够积累能量发生大震而没有前震.      

像力及其在震源过程中的作用

本文应用固体物理学中位错所受自由面的像力的概念来讨论调整单元(自由面或软弱介质)对孕震震源地区断层的蠕裂、临震前锁住段断层中预位移的传播以及地震发生时裂缝的失稳传播的影响。推导了几种不同形状的自由边界对螺型位错和刃型位错作用的像力的表达式。以直立倾滑断层为例求出了震源地方断层某一段发生相对位移时由于自由面的像力作用而在断层上引起的附加应力场。估算了实际断裂情况下此附加应力场的数量级。认为像力的作用在震源过程中尤其是在研究对大震的触发作用时是不可忽视的。从像力的观点出发解释了地震发生时的一些现象。     

横向断层对主断层粘滑扩展过程阻止和滞后作用的实验研究.

本文给出了一种带有软弱障碍体的粘滑实验结果.软障碍体由垂直于主断面的孤立锯缝加以模拟.实验表明,这种软障碍体对粘滑失稳扩展有明显的阻止(或称为止裂)和滞后作用.这种止裂或滞后作用依赖于锯口的深度l和施于主断面上的正应力x.止裂和滞后效果随锯口深度增加,滞后效果并不单调随断面上正应力增加,滞后时间和平均正应力曲线呈V形分布.沿断层的视破裂能G表明,失稳扩展停止或滞后的前方往往不是高能垒,说明破裂的停止或滞后并不单是高能壁垒阻挡一种机制,软障碍体具有另一种止裂机制,它可能是通过对应变能的吸收而起到使失稳扩展停止或滞后.本实验还展示了在粘滑事件之间时空上的复杂图象,如本实验中复合构造格架情况下所见的那样,这对理解强震序列的时空关系会有所启发.粘滑扩展过程的停止或滞后机制的研究将有助于粘滑机制的完善.      

破裂终止的实验研究及地震断裂终止的讨论

本文应用断裂力学中的止裂原理和用环氧树脂材料所做的破裂终止的实验结果,讨论了地震断裂的终止问题并提出了相应的地震地质条件:1.近期曾发生过中强地震的区域;2.历史上发生过七级以上大震的震源区;3.深大断裂及构造交汇区;4.一定规模的地块和横向隆起。依此条件可用来估计未来大震的强度,因而对中长期预报可能是有意义的。     

走滑活动断裂的障碍体与地震破裂的关系

系统收集了中国大陆走滑活动断裂带上障碍体（阶区）与地震破裂的资料,探讨了障碍体止裂尺度与地震破裂的关系及其分段意义。统计分析表明,走滑活动断裂带上地震的震级与障碍体的阶距、阶距与次级段长度具有较好的线性关系。障碍体的阶距可以作为判定地震破裂止裂尺度的极重要标志,是进行破裂分段的前提和基础。     

地下流体附加力源的研究新思路

提出地下流体储量变化是地震和多种前兆发生的附加力源的新观点，认为多种天然的和人为的因素所引起的地下流体储量变化。是一种附加力源。它通过流体载荷、孔隙压力、动水压力及化学腐蚀等作用，促进地壳的构造变形，并导致多种地震前兆异常的产生；而流体载荷和构造变形，又可促进地震的孕育和发生。对于降水、地表水、开采等因素造成的异常变化，不能简单地当做干扰来加以排除，它本身包含有大量的地震前兆信息。论述了该思路的科     

破裂速度和地震

设计了一个二维脆性玻璃板的破裂模拟实验,以研究脆性介质的破裂传播过程。从实验中,发现破裂的传播有两种截然不同的方式,一种是破裂速度极缓慢的蠕裂,另一种是破裂速度极快的崩裂,它们之间相差7个数量级。 联系实验中的破裂现象和地震及崩塌现象,认为:在地震破裂过程中,尤其前、主震之间,很可能存在蠕裂过程;在大规模崩塌之前,也可能存在蠕裂过程。     

1986年门源地震(MS 6.4)过程地形变演化特征及块体模型解析

分析了1986年门源6．4级地震震源周边地区不同尺度跨断层形变在地震过程中的演化特征,依据非连续变形数值分析方法(DDA)模拟了震源破裂过程引起的地表垂直位移速率变化．分析表明,地表跨越断层的剖面形变变化是垂直和水平栽荷共同作用的结果,而垂直力源的影响可能是引起本次地震形变变化的主要因素．这与地质构造分析和震源机制结果是吻合的．     

Steadiness and stop of brittle fracture driven by the forces in different distances

Introduction The problem of crack stop of fault is of special importance in geosciences. This is because the risk of rupture of large scale fault is taken as the object of investigation in the geosciences. In some meaning, the stop of earthquake rupture is more important than initial because of its influ-ence on the prediction of energy releasing during the earthquake. There are quite a few of factors that cause stop of the fault. For example, the effect of barriers, the rapid healing of shea…     

Paleotectonic structures and their influence on recent seismo-tectonics in the south Kuril subduction zone

Abstract Bathymetric data from south of Hokkaido obtained during a cruise of R/V Hakuho-Maru are summarized, and their correlation with earthquake occurrence is discussed. There are structural lineations on the seaward slope of the Kuril Trench, oblique to the Kuril Trench axis and parallel to the magnetic lineations in the Pacific plate. The structural lineations comprise horst-grabens generated by normal faulting. This suggests that Cretaceous tectonic structures originating at the spreading centre affect present seismotectonics around the trench axis. The structural-magnetic relation is compared to the case of the Japan Trench. North-east of the surveyed area, there are two major fracture zones (Nosappu Fracture Zone and Iturup Fracture Zone) that divide the oceanic plate into three segments. If the fracture zones (FZ) and the zone of paleo-mechanical weakness, represented by magnetic lineations, can control the direction of normal faults at a trench, the extent of the resulting topographic roughness on the seaward slope of the trench would be different across an FZ because of the differences in ages. By studying recent large earthquakes occurring in the south Kuril region, it is shown that several main-aftershock distributions for large earthquakes in this region are bounded by the Nosappu FZ and the Iturup FZ. Two models (Barrier model and Rebound model) are presented to interpret earthquake occurrence near the south Kuril Islands. The Barrier model explains seismic boundaries seen in several examples for earthquake occurrence in the south Kuril regions. The fracture zone forming the boundary of two segments with different magnetic lineations is also the boundary of two different normal fault systems on their ocean bottom, and the difference in sea-bottom roughness between two normal fault systems should affect the seismic coupling at a plate interface. Due to the difference of seismic coupling, earthquake occurrence is controlled by an FZ and then the FZ acts as a seismic boundary (Barrier model). Existing normal faults created by plate bending of subducting oceanic plate should rebound after its subduction (Rebound model). This rebound of normal faults may cause intraplate earthquakes with a high-angle reverse-fault mechanism such as the 1994 Shikotan Earthquake. The energy released by an intraplate earthquake generated by normal-fault rebounding is not directly related to that of interplate earthquakes such as low-angle thrust earthquakes. It is a reason why large earthquakes occurred in the same region during a relatively short period.     

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。     

长白山天池火山地震类型及火山活动性的初步研究

2002年以来，长白山天池火山区出现了地震活动增强、地形变加剧和多种地球化学异常等现象，火山口附近发生的多次有感地震在社会上产生了较大影响。本文利用2002年以来的流动地震观测资料，采用频谱分析、时频分析和多台站资料对比的方法，对火山区地震事件的类型进行了分析；对火山活动的危险性进行了初步研究。结果表明，目前天池火山区出现的大量地震活动仍然属于火山构造地震，少量台站地震记录中表现出的低频特征主要是由于局部介质影响造成的，排除了长周期地震引起的可能。尽管长白山天池火山地震活动明最增强，震群活动较为频繁，但仍属于岩浆活动的早期阶段，短期内发生火山喷发的危险性较小。     

中国大陆井水温对汶川8.0级、玉树7.1级、芦山7.0级和岷县6.6级地震响应特征的对比研究

收集和统计了2008年汶川MS8.0地震、2010年玉树MS7.1地震和2013年芦山MS7.0、岷县MS6.6地震引起的中国大陆井水温同震响应现象,分析了其特征。结果显示:这4次地震对中国大陆地下流体影响显著,井水温同震响应特征有很大差异,后三次水温同震响应范围、幅度和持续时间远不及汶川地震,即使震级相差不大的玉树和芦山地震,同震响应的特征也不尽相同。最后探讨了这种现象的成因机理。     

美国南加州Ridgecrest MW6.4-MW7.1地震地表破裂几何学及运动学特征

2019 年7 月4—6 日位于美国南加州城市Ridgecrest附近地区,在不足两天的时间内接连发生了一系列地震,其中包括震级达MW6.4 和MW7.1 的强震.震后两天对震中区产生的地表破裂进行了实地地质调查和测量,发现两次地震分别产生了NW方向长度50 km和NE方向长度 10 km的两条破裂带.根据野外调查,N...     

澜沧与大同地震序列破裂特征的差异

对1988年11月澜沧7.6级地震序列和1989年10月大同6.1级地震序列,从几个较大地震和大量中小地震的震源机制、震中分布、等烈度线、发震构造等几方面的资料,对比分析两序列内大小地震的群体破裂行为及其组合关系,发现两者之间存在明显的差别。因此推测澜沧地震序列主要是发生在3条先存断裂面上的继承性破裂,大同地震序列则具有新生性的体破裂特征     

黑吉蒙交界地区小震活动图像与附近中强震关系浅析

主要研究1970年以来东北地区历次中强震前,黑吉蒙交界地区小震活动图像特征,结果发现该区的小震活动集中与否对发生在嫩江断裂两侧的中强震有一定的指示意义,并结合地质构造和部分学者的研究成果对本研究结果进行了初步分析。     

水库地震烈度衰减的研究

水库地震由于具有震源浅、震级小但破坏较同等级的天然地震重的特点,其地震烈度衰减关系在水库地震灾害预测中有着十分重要的研究意义。然而,由于水库地震事件数量少,历史震例往往缺乏地面烈度调查资料,这给研究工作带来了相当大的难度。为了解决资料不足的问题,文中采用聚类分析的方法,从丰富的天然地震中选择可与水库地震灾害类比的震例,把其烈度资料引入衰减模型进行回归分析,得到了新的地震烈度衰减关系;并与已有的研究成果和天然地震的烈度衰减进行比较,证明了这种方法具有合理性,所得到的水库地震烈度在近场普遍比天然地震烈度高,但由于加入了天然地震资料使得结果比已有水库地震烈度衰减慢且震中烈度稍低