前震研究进展综述

介绍了当前国内外前震研究领域的一些进展。 对比了不同前震定义条件下前震序列的共性特征, 对几种主要的前震机理及主要的前震识别方法进行了简要综述, 对其特点及存在的问题进行了评述和讨论。 前震指主震之前在主震断层面上、 紧邻主震破裂起始点发生的小地震。 主震发生之前的一系列前震活动构成前震序列。 在不同的前震定义条件下, 具有“直接前震”的震例比例从10%至40%不等。 理论上前震可用级联应力触发或预滑动模型进行解释。 前震空间上主要集中分布在距离主震10~75 km范围内, 但其时间分布形式复杂, 大多发生在主震前1~2天, 部分前震序列的地震活动率显示明显的加速特征, 但许多前震序列单独来看却往往显示主-余型序列的衰减特征。 序列地震震源机制一致、 序列b值偏低是前震序列最突出的特征。 前震的发生与主震破裂形式和构造环境似有一定关系, 在有限的前震震例中, 逆冲型主震似乎具有相对较多的前震。 部分震例的研究结果显示, 随主震的临近, 前震震源深度有逐渐下迁的特点。 到目前为止, 震前很难判定一次地震或一个地震序列是否为前震或前震序列, 所使用的前震识别主要有基于统计类比的方法、 基于震源机制一致及衍生的相关方法以及基于对地震成核过程精细检测的方法。 从现有不多的震例研究结果来看, 尽管地震时空丛集和震源机制高度一致是前震序列的最显著特征, 但却不是判定前震序列的充分条件。 由于成核的破裂扩展速度和滑动位移有随时间较快增大的趋势, 因而基于对地震成核过程精细检测的方法有望在前震识别中发挥更为重要的作用, 但需更多震例进行验证。     

前震发生模型

建造了一个前震和前震序列发生的模型，前震与主震的发生假定是由于原有裂隙的突然并合所致。如果裂隙端点应力强度因子超过某一临界值则并合发生。在亚临界状态，每一裂隙由于应力腐蚀经历准静态的加速扩展，直到达到临界状态，最终发育成灾变。前震发生的比率随着主震临近而增加，可用一个时间的幂函数描述。幂法则中的指数与裂隙大小、间隔和破裂强度的分布无关。这种普遍性意味着前震图象对于预报大震发生的时间将是有用的识别。然而，我们发现在能量释放的图象中存在值得考虑的差异。如果人们具有描述障碍体强度和几何形态的“先验”信息，就有希望根据前震序列事件的震级预报大地震的震级。     

岫岩5．4级地震前震及广义前震的再研究

对岫岩5．4级地震前震序列进行了重新核定,将该序列分为两段,前段震群为前兆震群、响应地震、广义前震,后段才为前震。我国的一些大震及辽宁的一些地震前均出现过类似地震。科学认定前震、响应地震、广义前震对实现岫岩5．4级地震短、临预报起到了重要作用。     

前震或广义前震识别的频谱偏移法及其应用研究

在前期研究工作的基础上,本文提出了一种前震或广义前震识别的频谱偏移法。其判定指标为,正常背景的中等地震事件频谱较宽,而具有前震或广义前震性质的中等地震具有频带变窄且向低频端偏移集中的特征。究其根源可能与强震前震源区或主震相关区域亚稳态扩展破裂或区域介质破碎损伤、裂隙扩展成核等过程有关。对2010年4月14日青海玉树7.1级、2014年2月12日新疆于田7.3级等地震前震的计算结果显示,2次前震的频谱都发生了偏移,与非前震性同等震级地震频谱差异明显。     

前震或广义前震识别的频谱偏移法及其应用研究

在前期研究的基础上,本文提出了一种前震或广义前震识别的频谱偏移法。其判定指标为,正常背景的中等震级地震事件频谱较宽,而具有前震或广义前震性质的中等震级地震具有频带变窄且向低频端偏移集中的特征。究其根源可能与强震前震源区或主震相关区域亚稳态扩展破裂或区域介质破碎损伤、裂隙扩展成核等过程有关。对2010年4月14日青海玉树7.1级、2014年2月12日新疆于田7.3级等地震前震的计算结果显示,2次前震的频谱都发生了偏移,且与非前震性同等震级地震频谱差异明显。     

前震特征及其识别研究

分析了中国大陆地区1970年以来117次中强地震(东部MＳge;5.5, 西部MＳge;6.0), 其中有直接前震的地震11次, 占9%; 有广义前震的地震63次, 占51%. 直接前震与主震的时间间隔优势分布在30天以内, 空间距离50 km以内, 震级差在1级以上. 利用辽宁数字地震资料, 得到了1999年11月29日和2000年1月15日岫岩MＳ5.6和5.1地震前的直接前震具有较高的剪应力背景.      

用数字化地震和模拟地震记录判别前震与前震系列的研究

论述了由数字化地震记录测定震级谱,频谱的特征方法,将天文学上对天体星等色指数的办法移植到地震学中,用模拟地震记录测算４种震级标度所定义的震级,进而计算“震级色指数”,并用以判别地震系列的类型;１）红地震;２）蓝地震;３）前震型;４）混合震群型;５）单主余震型;６）孤立型地震的频谱生物及其频谱成分标志。     

前震发生的模型

我们建立了一个前震和前震序列发生的模型。假设前震及主震都是由于早已存在的裂纹的突然合并而发生的。如果裂纹端部的应力强度因子超过某临界值时就会发生合并。在亚临界状态下，每条裂纹都由于应力的侵蚀准静态经历着加速延伸，一直到临界状态时止，裂纹增长就是在此时刻变成灾变性的。当主震临近时，前震的发生率增加，可用时间的幂次律函数对它描述。幂次律中的指数与裂纹尺度、间距和破裂强度的分布无关。这种普遍意味着前震图象应当是预测大震发生时间的有用标志。可是我们发现能量释放图象之间有很大的差异。尽管如此，如果人们有描述障碍体强度和几何分布的先验资料，则根据前震序列中地震的震级来预测大震的震级还是有些希望的。     

结合异年倍九律鉴别前震类型

鉴别前震的方法甚多。该文主要运用异年倍九法（或称异年倍九律）帮助鉴别前震。鉴别的方式是在欲鉴别的小震或小震群发生地区寻找组成异年倍九律的地震,其某个第九天日期若与该小震或小震群发生日期相重或相近,则认为这个小震或小震群可能是前震。文中列举了2010年玉树大震前的小震和2008年汶川大震前都江堰小震群的实例,皆被鉴别为可能是前震。     

一种短期前震标志

根据对云南、四川5995次地震资料的研究,本文提出了一种新的前震序列的判别方法。以某点为园心,50公里为半径,在10天内所发生的M_L≤4.8的地震归为同一序列。在所有1192次地震序列中,序列发生后在250天时间200公里范围内有M_S≥4.8级地震发生的共计481个序列。对比481个序列按其序列中地震的震级差M_1-F_1或M_1-A_1进行统计,发现当序列内震级差大于等于1.0时,其后中强震发生的概率极高,约为0.82。由此我们选取震级差大于等于1.0的序列为短期前震标志,从而建立一种人机结合进行地震预报的方法。     

应力降研究进展综述

本文介绍了国内外关于应力降研究及应用的一些进展。对应力降定义及计算方法进行简要介绍,对地震应力降整体特征、应力降与地震大小、应力降与构造环境、应力降与序列类型等之间的关系进行简要综述,重点讨论了应力降在震后趋势判定中的可能应用,并对应力降计算结果的不确定性进行了初步讨论。应力降表征地震错动导致的位错面上的应力变化,其定义为地震前后初始应力σ_0与终止应力σ_1之差。地震应力降数值大多为零点几兆帕至数十兆帕,以10MPa以下的居多。应力降与震级、震源深度、构造环境、震源机制、序列类型等之间的关系复杂,对此,也存在诸多不同的认识。消除震级影响之后,地震序列应力降随时间持续升高的现象,对后续强余震有一定的时间指示意义。值得注意的是,诸多因素均会影响应力降的计算结果,数值实验结果显示,拐角频率、零频极限的综合误差对应力降计算结果影响显著,二者不确定性造成的应力降计算误差几乎完全覆盖余震应力降随时间的变化。     

云南地区强震的短临中强前震序列特征初探

对1965￣2003年云南地区强震前3个月内发生过的短临中强前震进行整理,将其按距离主震发生时间分为直接前震、临震前震与短期前震三类,然后通过地震序列动态分析地震活动,发现各类前震有以下显著特征:(1)直接前震:3、4级地震时间间隔临震时骤减;将地震序列从时间上分成三等分后,第二时段的地震频次没有明显衰减。(2)临震前震:震后第一天地震的频次较高而第二天相对过低,同时同一台站P波初动符号基本上一致或振幅比稳定在某一范围。(3)短期前震:震后10天前震频度衰减至零;20-30天左右地震频度骤增,同时h、p值也反应出类似的特征,30天h值迅速减小接近1或小于1,而b值基本稳定且均低于区域背景值。     

Discrimination Between Foreshocks and Earthquake Swarm from the Change of First Motion Sign

Based on the data of first motion of 11 earthquake sequences with ML ≥ 3.0 recorded by the Telemetric Seismic Network of Shanxi since the 1980s, the first motion characteristics of each earthquake sequence were studied. It is known that earthquake sequences of different types have different consistency characteristics of focal mechanism. The decrease and increase of the first motion contradictory sign ratios could be taken as an index to judge whether there would still be a larger earthquake to come after the earthquake sequence.     

云南地区前震时空分布及其统计特征研究

We analyzed 223 earthquakes with M ≥5. 0 that occurred in the Yunnan region during1965- 2014,among which 74( about 33. 2%) had foreshocks. There are great differences in foreshock populations in different tectonic blocks: the most abundant foreshocks occurred in the Lancang-Gengma and Tengchong-Baoshan blocks,which have the most abundant foreshocks in the Yunnan region. The predominant magnitude difference,time interval and spatial distance are 0. 5- 2. 9,within 10 days and within 20 km,respectively.These characteristics can be used to forecast the mainshock after the identification of a foreshock.     

Use of Potential Foreshocks to Estimate the Short-term Probability of Large Earthquakes, Tohoku, Japan

This study seeks to construct a hazard function for earthquake probabilities based on potential foreshocks. Earthquakes of magnitude 6.5 and larger that occurred between 1976 and 2000 in an offshore area of the Tohoku region of northeast Japan were selected as events for estimating probabilities. Later occurrences of multiple events and aftershocks were omitted from targets. As a result, a total of 14 earthquakes were employed in the assessment of models. The study volume spans 300 km (East-West) × 660 km (North-South) × 60 km in depth. The probability of a target earthquake occurring at a certain point in time-space depends on the number of small earthquakes that occurred per unit volume in that vicinity. In this study, we assume that the hazard function increases geometrically with the number of potential foreshocks within a constrained space-time window. The parameters for defining potential foreshocks are magnitude, spatial extent and lead time to the point of assessment. The time parameter is studied in ranges of 1 to 5 days (1-day steps), and spatial parameters in 20 to 100 km (20-km steps). The model parameters of the hazard function are determined by the maximum likelihood method. The most effective hazard function examined was the following case: When an earthquake of magnitude 4.5 to 6.5 occurs, the hazard for a large event is increased significantly for one day within a 20 km radius surrounding the earthquake. If two or more such earthquakes are observed, the model expects a 20,000 times greater probability of an earthquake of magnitude 6.5 or greater than in the absence of such events.     

Foreshocks and aftershocks of the M W = 7.1, 1992, earthquake in the Atrato region, Colombia

We study the October 18, M _W = 7.1, 1992 Atrato earthquake, and its foreshocks and aftershocks, which occurred in the Atrato valley, northwestern Colombia. The main shock was preceded by several foreshocksof which the M _W = 6.6, October 17 earthquacke was the largest. Inparticular, we examine foreshocks and aftershocks performing joint-hypocenter relocations using high quality Pn and Sn wave readingsfrom permanent regional networks. We observed a few hours prior to the main shock a sudden increase of foreshocks. Maybe this could be used as a predictor since foreshocks have been known for other major events in the region. Our locations align for 90 km with a trend of 5^° ±4^° in agreement with the Harvard CMT solution showing the faultplane trending 9^° to be the plane of rupture. In relation to theepicenter of the main shock, maximum intensities were located to thesouth, consistent with a rupture that traveled from north to south witha larger energy release in the south as suggested by an empirical Green'sfunction study (Li and Toksöz, 1993; Ammon et al., 1994). The boundarybetween the Panama and North Andes blocks has been placed close to thePanama-Colombia border as either a sharp boundary or a diffuse zone. TheAtrato earthquake, however, shows that the plate boundary between thePanama and North Andes microblocks is a diffuse deformation zone. Thiszone has a width of at least 2^° stretching from 78^°W to 76^°W. Quantification of earthquake moment release (during the past30 years) in this zone shows a similar amount of moment release in thewestern and eastern parts of this zone.     

余震活动机理研究综述

从介质和应力的不均匀性、力学加载、流体侵入及应力腐蚀、速率-状态依从等几方面对余震活动机理研究进行了综述。已有的研究表明,介质和应力的不均匀性是余震产生的基本前提。瞬时蠕变和余滑观点能够从力学的角度解释震后极短时间内余震的快速衰减,而应力松弛过程更倾向于解释长期余震的活动特征。流体侵入及应力腐蚀在一定的条件下控制着余震的演化过程。受主震应力扰动影响的断层间的相互作用始终存在于余震的活动过程之中。各类模型和理论解释都在一定程度上寻求与G-R关系和修改的大森公式两个基本幂律关系的一致性。