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logε_e=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M_o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,τ_y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τ_y,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。     

中国强地震动位移衰减关系的研究

根据断裂力学破裂模式,发现峰值地震动加速度（PGA）、速度（PGV）和位移（PGD）均对构造环境剪应力场量值了τ0有强烈的依赖性．本文把了τ0值定量地引入到PGD的预测方程中,并同时考虑得到了PGD的优势频率fd对震级的依赖性.基于以上两点改进,从理论上寻出了PGD的预测方程（CLB98d）．用观测资料验证了此方程可用于震中距△＝10─250km范围内的Mw＝4─7．2地震．世界不同地区的τ0值会有差异,但对PGD的预测方程影响不大．     

利用重力观测约束2011日本Tohoku大地震的震源机制

2011年3月11日,日本东北部(Tohoku)太平洋海域发生M_w9.0特大地震.一些国际学术机构用不同的震相和反演方法,计算了大地震的震源机制解.但这些结果存在一定的差异.地球长周期自由振荡的振幅主要依赖于地震矩的大小及地震断层的破裂方式,可以约束地震的震源机制、地震大小及持续时间.本文利用地球自由振荡₀S₀简正模对Tohoku大地震的震源机制解进行分析和约束.₀S₀振幅大小与地震断层的倾角(dip)、滑动方向角(slip)、震源深度及地震断层的破裂时间有关.我们利用震源机制解得到大地震后自由振荡模拟值,利用超导重力仪得到自由振荡的高精度重力观测值.二者比较后的结果显示:由GCMT震源机制解得到的₀S₀振幅与观测值符合较好,而由USGS CMT震源机制解模拟的结果明显大于观测值.2011 Tohoku地震为逆冲型浅源大地震.进一步的分析表明:逆冲型浅源大地震的断层倾角对₀S₀振幅的影响很大,而滑动方向角以及震源深度对₀S₀振幅的影响较小.USGS CMT震源机制解中较大的断层倾角是导致其₀S₀振幅显著偏离观测值的主要原因.     

爆炸地震的能量转换系数计算及其应用

本文提出爆炸地震的能量转换系数计算公式 α=(k·10^-2)^3/n·10^-3和 α=2.03·10^-3 multiply from i=1 to 6 （F_i）上式中k、n为爆炸地震效应的统计参数。下式中F_i（i=1,2,…,6）为反映爆炸方式和场地条件的影响因子。 利用爆炸地震的能量转换系数α,还可建立不同爆炸方式的药量等效系数η: η=α/α₀和爆炸震级估算公式 M=4.42+0.53logαQ.上式中α₀为井下组合（标准）爆破的转换系数。下式中Q为以吨（t）为单位的药量（TNT）。     

中国强地震动速度衰减研究

在研究构造环境应力场特征的过程中,发现构造环境剪应力场量值、对峰值地震动速度PGV有很大影响.用公式定量地把、值引入到PGV的预测方程中,得到了新的预测方程CLB97V;并用观测资料证明了所得方程在震中距＝5──250km范围内,对美国大地震和中国大地震均适用．本文还考虑了大、中、小地震的速度具有不同的优势频率：大震较低,小震较高,因此,小震的PGV衰减较快．这样,CLB97V不仅适用于大震,也适用于中、小地震．如果考虑了世界各地不同的构造区域具有不同的构造环境应力场以后,预测方程可以适用于世界各地．     

由中小地震的震级ML和MS估算1970年通海地震前后其周围地区的剪应力值

本文研究了震源破裂过程及体波和面波的传播特点,导出了三个用中小地震的震级M_L和M_S估算剪应力值τ₀的公式和一个估算震源尺度2a的公式: logτ₀=1.5M_L—M_S—0.68 M_L=2logτ₀+2log（2a）—0.06 M_S=2logτ₀+3log（2a）—0.77 log（2a）=M_S—M_L+0.71用这些公式可以比较容易地估算出τ₀值和2a值。 通过上述公式估算的τ₀值,研究了通海大震前后应力场的演变过程:大震前,通海附近的峨山显示出很高的应力值,达282巴。而其他地区0值都在100巴以下。大震发生后,破裂带中部0值都下降到100巴左右。在两端还有少数高应力值点,当几个5级多强余震发生后,应力值都降到100巴左右。      

量纲分析应用于地震预测的探索

加卸载响应比(LURR)的基本思路是希望能够通过刻画震源区介质的损伤程度,反映地震孕育的进程,从而预测地震.近30年来,很多人对加卸载响应比做了大量基础研究,取得了一系列新的进展.加卸载响应比在地震预测实践中也取得了一定的效果,异常区与地震发生的位置有较好的对应性,但是预测效果仍不够理想.究其原因主要是:在实际预测中对当地的地球物理情况考虑的不够.本文采用量纲分析与加卸载响应比结合的方法,综合考虑当地的地球物理情况,例如剪应变率和平均地震波能量等因素的影响.文中选取1970年以来发生在中国大陆的34个震例资料,通过分析得到了与发震震级和时间相关的无量纲量π₁和π₃,根据对实际数据的拟合,π₁和π₃均与震级成指数关系.在应用于地震预测实践时,首先根据LURR空间扫描结果选取异常区,然后确定异常区的地球物理参数,通过π₁确定震级M,再由π₃确定发震时间T.     

根据断裂力学观点推算1976年盐源地震的发震应力场

利用断裂力学观点前已得出震级 M、区域剪切应力值τ₀, 震源破裂半径 a 之间的关系式[1]. 通过求a和M可算出应力值τ₀, 用求小震平均断层面解的方法可求出应力场的方向.本文计算和讨论了1976年11月7日云南省盐源地区6.9级地震前后该地区应力场随时间的变化, 并与邻区作了比较, 结果如下:1.盐源地震前, 邻近的中甸地区的τ₀值比云南省其它地区高出4倍.2.盐源地区1976年以后τ₀值明显增高, 且此时小震的平均应力场方向与主震应力场方向基本一致.从而可以看到震前应力场的变化.分析讨论了测定τ₀的误差和引起误差的原因.提出了利用单台和多台对不同地区的τ₀值进行比较的可能性和误差.      

日本海沟俯冲带MW9.0地震震源区应力场演化分析

于2011年3月11日发生在日本东北部的M_W9.0级逆冲型板间地震是日本有地震记录以来震级最大的一次地震.本研究基于NIED F-net矩张量解目录中的震源机制解,选取两个长轴相互垂直的矩形区域进行应力场2D反演,获取了日本海沟俯冲带地区应力场的空间及时间分布图像.结果表明：主震前,俯冲带地区应力状态在空间上大体趋于一致,即应力轴（P轴、σ₁轴及S_Hmax轴）系统性地倾向板块汇聚方向,P轴、σ₁轴倾角整体偏缓（<30°）,且远离震源区及日本海沟东侧区域内的应力轴倾角普遍大于主震震源区内应力轴倾角;主震前,受2003年5月26日在宫城县北部发生的M_W7.0地震影响,位于M_W9.0地震震源区西北侧的应力场出现明显扰动,σ₁轴倾向顺时针偏转150°~180°,并于之后大体恢复至震前状态,同期其他地区没有明显变化,这种情况可能和主震断层局部（深部）的前兆性滑动有关;主震后,距离震源区较远处应力场变化不大,主震震源区内应力场发生显著改变,P轴及σ₁轴均以大角度（>60°）倾伏于板块汇聚方向,S_Hmax轴顺时针偏转60°~90°且在日本海沟附近普遍平行于海沟轴.这项研究以时空图像的方式展示了大地震前应力场变化的特点,反映了大地震孕震过程中构造与地震的相互作用,对于理解大地震孕震过程有重要意义.     

由中国CDSN台网检测到的汶川地震所激发的地球球型自由振荡

2008年5月12日汶川发生M8.0特大地震, 这次特大地震使得地球自身产生了整体的连续振动。 本文采用地震发生之后中国数字地震台网(CDSN)所记录到的5天地震波形, 对VHZ频段进行了功率谱密度分析。 由于CDSN台网的地震仪对低频信号具有压制特点, 所以没有对资料进行固体潮处理, 从而获得了大地震激发的73个(₀S₄～₀S₇₆)基频球型自由振荡和6个谐频球型自由振荡(₁S₂, ₃S₂, ₁S₄, ₁S₀, ₁S₇, ₄S₂), 并与PREM模型的理论自由振荡周期进行了对比, 结果表明观测振荡周期与PREM预测的振荡周期吻合很好。 所得结果可以进一步用来研究地震震源机制和地球内部结构, 并对大地震的震源破裂分布给出一定的约束。     

中国三个大地震的震源参数及讨论

大地震的震源机制及地震矩、应力降等参数,不(又对认识地震的破裂过程,而且对预报强地面运动都是非常重要的。一些文章对板内地震应力降的特点、地震矩与高频源谱的关系及区域特征的讨论,使我们可直接由长周期体波或面波得出的地震矩M₀估计出不同地区中大地震的高频源谱,以供强地面运动预报参考。 由于对发生在中国板内的1976年11月6日盐源地震（M_s=6.5）和1976年11月15日宁河地震（M_s=6.3）的震源参数还没有详尽的报道;另外,对1973年7月14日     

关于2021年5月滇西漾濞MS6.4地震序列特征及成因的初步研究

2021年5月21日21时48分在滇西苍山西麓漾濞地区发生MS6.4(MW6.1)强震,相关地震活动表现为一个典型的前震-主震-余震序列.本研究分别就该地震序列的构造背景、M1.0以上地震的双差定位、主要地震的矩张量反演和破裂传播方向、应力场反演及断层滑动趋势以及潮汐作用等方面进行了初步分析.矩张量反演结果表明,矩心深...     

熊本MW7.0地震近场地表与井下地震动对比研究

选取日本熊本M_W7.0地震断层距小于200 km的82个近场KiK-net台站记录到的三分量记录数据进行基线校正后,获得近场地面运动水平向的峰值加速度PGA、峰值速度PGV及周期为0.2,1,2,3,5和10 s的加速度反应谱数据,并与美国NGA-West2的地震动预测模型相比较,研究熊本地震地表和井下地震动峰值及反应谱的衰减特征,通过比较KiK-net台站地表与井下记录结果,探讨浅层场地放大效应的影响。研究结果表明:① 对于井下观测结果,NGA-West2的地震动模型对PGA和短周期0.2 s的反应谱的预测值与井下观测值相比整体偏高,而PGV和较长周期地震动（如1,2和3 s的反应谱）的预测值与井下观测值较为吻合;② 地表观测记录的PGA,PGV和周期为0.2—3 s的反应谱残差整体上随v_S30对数值的增大呈线性减小的趋势,而周期为5 s和10 s的长周期部分,其场地效应的影响很小;③ 相对于井下记录,地表记录的地震动PGA,PGV和周期为0.2,1和2 s的反应谱有明显的放大,这种放大作用随浅层场地剪切波速的增大而减小;周期为3,5和10 s时长周期地震动的放大效应很小。      

川滇地区水平向强地震动衰减关系研究

利用近几年在川滇地区破坏性地震及汶川地震强余震中获得的951条加速度记录, 通过选取合适的衰减关系形式和距离参数, 经统计获得了川滇地区水平向峰值加速度与35个周期点对应的加速度反应谱(阻尼比0.05)衰减关系. 统计结果显示, 震级越大, 地震动随距离的衰减越慢; 加速度反应谱的短周期部分随距离的衰减明显快于长周期部分; 中强地震在近场也会产生较大的峰值加速度和较高的短周期加速度反应谱. 由于统计资料的非完整性, 本文统计结果尚不宜直接应用于相关工程场地的设计地震动参数确定中. 但本文结果与目前由转换方法得到的我国西部地震动参数衰减规律的较大差异提示: 进一步深入研究我国地震动参数衰减规律应是紧迫而重要的任务.      

2014—2019年浅源中强地震辐射能量的快速测定

根据地震波衰减特性,采用一维速度模型开展了快速测定辐射能量ES和能量震级Me的方法研究.利用全球地震台网和国家数字测震台网提供的宽频带资料,测定了2014—2019年间MW≥6.0的115次浅源地震的辐射能量和能量震级,将计算结果与其它机构的结果进行对比.结果表明:利用本文方法可在得到地震数据半小时内计算出稳定的Me,...     

盆地对三分量地震动持时的影响初探

利用关东盆地及其周边KiK-net台网井上台站记录的2004—2017年15次中强地震（矩震级为5.1～6.9级）构建三分量记录显著持时Ds_5-95数据库。针对该数据库,基于残差分析方法和3种水平向地震动持时参数预测方程,计算并给出事件间残差和事件内残差及其随不同类别参数的变化。在此基础上,初步探讨了水平向地震动持时预测方程应用于预测竖向地震动持时的可行性及盆地对三分量地震动持时的影响。研究结果表明,对于震源距和场地V_S30相当的情况,盆地内台站持时普遍大于盆地外台站持时,盆地内、外台站竖向地震动持时均大于水平向地震动持时;3种预测方程均可实现对盆地外台站水平向地震动Ds_5-95的合理估计,但在一定程度上低估了盆地内台站的水平向地震动Ds_5-95;3种预测方程均无法直接应用于竖向地震动持时预测。     

从电离层垂直反射的二次回波的統計特性

在地面上用无线电方法研究电离层时,通常只利用电离层反射的一次回波,但是利用二次回波来研究电离层也是可能的。利用二次回波提供的补充知识,特別是利用一次和二次回波的同时观测结果的相互对比,在某些情况下,对电离层物理和电波传播的研究,具有特别的意义。在这篇文章中,将对垂直採测时从电离层反射的二次回波波場和振幅的统计特性,以及一次和二次回波之间的统计联系,进行一些理论上的计算;并根据这些计算结果,讨论一下利用二次回波研究电离层和电波传播吋的若干问題。