地震非均匀度物理意义的实验研究

资料表明某些强地震前中小地震的地震非均匀度（GL值）参数在强地震孕育进入中期或短期阶段出现明显异常变化, 显示出区域中小地震活动状态发生变化. 本文通过对含有障碍体的平直断层、 挤压型雁列式断层及Ⅲ型剪切裂纹等3种类型的岩石样本变形破坏过程声发射事件时间序列的分析, 讨论了GL值变化的物理意义. 计算结果表明, 这3种标本变形破坏过程中, 在应力应变处于非弹性阶段前夕或在岩石整体破裂失稳前破裂成核期间, GL值出现持续大于１的异常变化. 表明GL值能较好地刻画受压岩石破坏前的应变的非弹性变化, 具有一定的标本破裂指示意义.      

震级频度与古登堡-里克特关系式偏离的前兆意义

地震震级频度的古登堡-里克特关系式(简称G-R关系式)一直是许多地震学问题研究的重要前提之一, 然而实际分布常常与这一关系式有一定的偏离。 文中利用已有的对含有凹凸体、 挤压雁列破裂及Ⅲ型剪切破裂等三种类型的岩石实验结果, 对接收到的声发射事件序列分别进行了分段地震震级频度的G-R关系式拟合, 重点考察了每一时间窗内表征实际地震震级频度与这一关系式偏离程度的线性拟合系数r值的变化。 研究结果表明, 含有凹凸体、 挤压雁列破裂的岩石声发射序列在加压－破裂过程中, 分段扫描分别计算得出的r值在标本失稳前出现数字下降的现象, 表明临近岩石失稳, 实际地震震级频度与G-R关系式偏离程度有加大的趋势; 而含Ⅲ型剪切破裂的岩石在标本失稳前, 声发射序列r值数字下降的现象不明显。 部分实际震例也表明, 在一些中强地震前也存在着这种偏离。 研究结果可能对利用区域地震活动资料探求部分类型的中强地震前可能存在的前兆信息具有一定的参考意义。     

山东苍山5.2级地震前地震学参数异常变化

研究了1995年山东苍山5.2级地震前多项地震学参数（地震空间分布,b值，C值、D值，Mf值，GL值，YH值，AC值等）的异常变化，期望从中能够找出对中强地震短临预报有意义的地震学参数和特征图像，以增加对中强地震孕育过程的认识。     

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震——主震——(余震)型地震序列类型的可能性.      

岩石非均匀性对地震活动状态影响的数值模拟研究

地震的孕育、发生与震源位置及其岩石力学性质有着密切的联系,本文借助数值模拟方法研究了岩石均质度在岩样变形直至破裂过程中对声发射事件活动状态的影响。数值模拟结果表明,岩石非均匀性对岩样声发射活动状态的时间演化过程有着较大影响,所得结论进一步支持了分区研究强地震前兆异常的必要性。     

细观非均匀性对岩石破裂过程和微震序列类型影响的数值试验研究

运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统，研究了岩石介质细观非均匀性对宏观力学行为的影响和微震序列特征. 通过对不同均质度系数m=1.1，1.5，2，3，5的5个样本进行破裂过程的模拟，发现均质度不同会产生不同地震序列类型，主要有：前震-主震-余震型、主震型和震群型. 此外，对5种不同均质度系数的岩石样本破裂过程的模拟表明，岩石介质的非均匀性不仅对岩样宏观强度和宏观变形非线性行为有显著的影响，而且也显著地影响试样破裂模式. 随着均质度系数的提高，主破裂呈现脆断模式. 同时介质的细观结构随机性，也对试样宏观破裂模式产生重要影响.     

基于岩石声发射实验结果探讨地震活动状态变化的预测意义

根据室内岩石破裂实验声发射结果, 论证了地震非均匀度参数(GL值)在识别声发射活动状态变化的有效性, 同时也考察了状态变化参量计算结果的稳定性。 在此基础上, 借用前苏联地震学家Mjachkin等提出的地震孕育至发生的雪崩不稳定裂隙形成模式, 探讨了部分强地震孕育过程中, 区域地震活动由无序到有序状态变化的可能形成机理。 利用地震状态参数, 即地震非均匀度(GL值)尝试开展了对我国未来一个时期地震大形势的定量分析预测。     

Investigation of ionospheric TEC changes related to the 2008 Wenchuan earthquake based on statistic analysis and signal detection

Ionospheric TEC (total electron content) time series are derived from GPS measurements at 13 stations around the epicenter of the 2008 Wenchuan earthquake. Defining anomaly bounds for a sliding window by quartile and 2-standard deviation of TEC values, this paper analyzed the characteristics of ionospheric changes before and after the destructive event. The Neyman-Pearson signal detection method is employed to compute the probabilities of TEC abnormalities. Result shows that one week before the Wenchuan earthquake, ionospheric TEC over the epicenter and its vicinities displays obvious abnormal disturbances, most of which are positive anomalies. The largest TEC abnormal changes appeared on May 9, three days prior to the seismic event. Signal detection shows that the largest possibility of TEC abnormity on May 9 is 50.74%, indicating that ionospheric abnormities three days before the main shock are likely related to the preparation process of the M_S8.0 Wenchuan earthquake.     

华北地区四种岩石在高压下的破坏特征

利用我国第一台1GPa高压三轴容器进行了岩石破坏实验.所用的样品为济南辉长岩、昌平花岗岩、房山大理岩和周口店石灰岩.得到的主要结果是:(1)在相应于地壳的压力范围内辉长岩和花岗岩仍然发生脆性破坏,其强度和韧度随围压增加而增加,破坏角也随围压增加而增大,破坏前发生体积膨胀现象并出现声发射活动增加的前兆;(2)大理岩和石灰岩样品在0.1——0.8GPa的围压范围内发生鼓状变形,不形成明显的主断层面,样品承载能力随变形增加而增加,出现应变硬化现象.在变形过程中声发射活动水平极低。这些实验标志着我国岩石力学三轴实验的围压水平有所提高其结果对震源物理的研究具有参考价值.     

震前地下水中硫化氢气体的短临前兆特征

本文以实际震例为依据,叙述了天山地震带中强地震前地下水中硫化氢气体的短临异常特征。以硫化氢气体为例,对地下气体的地震前兆机理进行了粗浅的讨论。指出中强地震前,硫化氢气体普遍出现短期异常变化,临震突变现象也比较清楚。硫化氢气体在短临异常阶段的特征具有动力过程(应力应变能的预释放)的突发性、气量增长的突变性和异常时间的短促性。文中还对前兆近场和前兆远场在不同孕震阶段中的受力状态和异常特征进行了分析。认为主破裂前的加速蠕滑和微破裂以及由此而产生的超声振动和低频形变波的传播是临震前地下水中硫化氢气、氡气和其他气体浓度普遍增高的主要原因。     

Experimental study of ultralong wave band for electro－magnetic signals and acoustic emission during rock fracture

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｌｏｎｇ　ｗａｖｅ　ｂａｎｄ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｓｉｇｎａｌｓ　ａｎｄ　ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｆｒａｃｔｕｒｅ（曹惠馨）（钱书清）（吕...     

青海玛多MS7.4地震前LURR与OLR短临异常关联性研究

加卸载响应比(LURR)是根据岩石应力-应变关系的动态演化规律提出的地震预测方法。以Benioff应变为响应量,分析青海玛多M_S7.4地震前震中及其周边400 km内的LURR异常的演化特征发现,在震前一个月LURR值达到最高值,半个月之后出现高值回落的现象,说明此时孕震区岩石介质已进入屈服阶段的末端。在此基础上,利用NOAA卫星地面长波辐射(OLR)数据,分析高值回落后(5月14—25日)地面长波辐射值的短临异常演化规律。结果显示:震前在空间上仅仅在震中北部出现OLR显著且连续的短临异常变化并呈现向震中扩展的趋势,在时间上整个演化过程经历了初始增温-异常扩展-达到峰值-异常减弱-地震发生-异常消失等6个阶段。LURR和OLR震前短临异常特征说明,回落前的LURR高值反映了岩石介质屈服阶段的结束,OLR在一定程度上可以表征处于临界状态的活动断层的构造应力累积状态,综合研究两种物理参量震前异常演化特征,有助于更准确评估地震活动趋势。     

基于各向异性岩石物理的缝隙流体因子AVAZ反演

裂缝型储层表现出较强的各向异性特征.缝隙中充填不同流体时,裂缝储层的地震响应特征也不相同.本文从各向异性岩石物理模型出发,引入可有效识别缝隙流体的指示因子,并研究缝隙充填流体类型、饱和度以及缝隙纵横比与流体因子的相互关系,进而分析不同流体充填时介质的地震响应特征,并基于AVAZ反演方法估测缝隙流体指示因子.首先对缝隙流体因子的敏感性进行了分析,讨论当缝隙充填不同流体时,缝隙流体因子值的变化特征,同时研究了不同流体类型充填时裂缝储层反射系数随方位角和入射角的变化特征.某工区测井数据和复杂裂缝模型应用表明,基于各向异性岩石物理的缝隙流体因子AVAZ反演方法合理、可靠,且具有良好的抗噪性,即当对合成地震记录添加信噪比不小于1/2的随机噪声时,利用AVAZ反演方法估测所得流体因子值与真实值仍然吻合较好.     

2008年汶川MS8.0地震前定点观测电磁异常回溯性分析

对2008年汶川M_S8.0地震周围定点台站观测的电磁异常的相关研究进行了简要的回顾分析,以期加深对汶川地震孕震过程中电磁异常的解读.震中周围8个地电阻率台站震前出现不同形态的异常变化,结合震后地电阻率变化形态分析,仅近邻地震破裂带的成都和江油台异常变化符合已有的地电阻率孕震异常机理.在4月24日和5月9日大致沿南北地震带出现两条南北走向的低点位移线,成都台地磁转换函数、谐波振幅比、帕金森矢量和垂直极化强度等主要反映了地下介质电性在震前出现的异常变化;断裂带附近的地电场和电磁扰动在震前出现波形畸变和能量增强,距离较远的西昌台阵和天祝—松山台阵内地电场也出现功率谱能量增加和裂隙渗透方位角扰动等短期异常现象,甚至沿龙门山断裂带NE方向1300km外的河北电磁扰动台网震前数月也出现自观测以来最大幅度的异常变化.

     

岩石应力腐蚀的实验研究及其与震源过程的关系

理论研究[1]表明,环境水介质的动态对岩石中裂缝的应力腐蚀过程有很大的影响。但迄今为止,岩石的应力腐蚀实验都是在水介质静止情况下作的。本实验对比研究了蒸馏水静止和流动情况下云南大理岩试件应力腐蚀引起的亚临界裂缝扩展特征。结果表明,裂缝周围水介质的流动会加速裂缝端部的应力腐蚀过程,这对于震源过程及临震前兆的研究可能有重要意义。样品采用紧凑拉伸试件,同时测量了断裂韧性K_(Ic)=(1.41±0.013)kg·mm~((-3)/2),并对人工狭窄锯口与天然初始裂缝的试件进行了对比测量,认为对于云南大理岩的紧凑拉伸试件可以用人工狭窄锯口代替天然初始裂缝。     

宽频带地震台网在滑坡地质灾害监测预报中的应用

在千将坪滑坡前地震动事件分析基础上,总结滑坡前滑坡体内部岩体形变和破裂所产生地震信号的典型特征,并建立宽频带地震台,对金坪子滑坡体和早谷田危岩体进行监测实验,提取基岩类、土质类和危岩体类3种基本物质组成滑坡的微振动前兆信息特征,为地震台网在滑坡监测预报中的应用推广和监测预报系统软件的研制奠定基础.根据测震学原理,研发滑坡监测分析系统软件（Smas）,可为滑坡大规模活动前快速预警.     

祁连山西端GL值动态演化特征与强震预测

用地震活动非均匀度GL值作参数,使用1980-2011年祁连山西端M≥3．0地震资料进行GL值的空间扫描。结果表明,祁连山地区74％的M≥5地震前1—2年,在未来震中周围均有GL值异常出现,用R值对其进行评分,可以通过检验。     

Experimental study of the features of VLF, MF, HF and VHF electromagnetic radiation accompanying rock fracture

In order to investigate the physical mechanism of seismo-electromagnetic signals, many scholars from China and other countries have carried out laboratory and field experiments of rock samples by loading them up to fracture in recent ten-odd years. In each of these experiments, the phenomenon of electromagnetic radiation was observed during the process of rock sample fracture. However, the experimental results can not explain the non-synchronous electromagnetic radiation in actual observation records. In these records, some stations displayed anomalies but some others did not, and the signals of different frequency bands observed by the same station did not occur simultaneously. This has brought about many difficulties to the application of electromagnetic radiation in earthquake prediction. The experimental result of this paper can explain the phenomenon of non-synchronous electromagnetic radiation. In the experiment of this paper, rock samples are uniaxially compressed up to fracture. The antennas of different frequency bands are installed two meters away from the rock sample in different directions. The electromagnetic signals during the whole process of rock sample fracture are recorded synchronously by a 14-channel tape recorder. The experimental results are as follows: (1) signals of the four frequency bands: VLF, MF, HF and VHF, are all recorded during the main fracturing process of rock samples, but signals of different frequencies may somtimes occur non-synchronously; (2) the intensity of electromagnetic radiation is the highest at the moment when the main fracture occurs, but signals in different directions are of different intensities. The above results are consistent with the non-synchronous electromagnetic radiation observed in real earthquakes. It seems possible to predict the orientation of future seismic source by the electromagnetic method of the LF or VLF frequency bands. Contribution No. 95A0075, Institute of Geophysics, SSB, China. The paper is translated by Prof.Jie-Fan HUANG, Peking University from the Chinese into English version.     

宏观非均匀性对岩石微震序列类型和破裂方式影响的数值试验研究

运用岩石破裂过程分析RFPA^2D系统．研究了岩石介质宏观非均匀性（含裂纹）对宏观力学行为和微震序列类型的影响。通过对5种不同岩石介质结构的宏观非均匀性样本进行破裂过程的数值模拟,发现非均匀程度不同会产生不同地震序列类型,主要有：前震-主震-余震型、主震型和震群型。此外,对5种不同均质度系数的岩石样本破裂过程的模拟。结果表明,岩石介质结构的宏观非均匀性不仅对岩样宏观强度和宏观变形非线性行为有显著的影响,而且也显著地影响试样破裂模式。随着非均匀程度的降低,主破裂呈现脆断模式,而随着非均匀程度的增加而呈现韧性破坏特征。     

成岩过程对五峰-龙马溪组页岩地震岩石物理特征的影响

五峰-龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的首选层位,而其地震岩石物理特征是利用地震方法进行"甜点"预测的重要基础之一,但对五峰-龙马溪组页岩地震弹性特征变化规律的研究并未考虑沉积、成岩过程的影响,致使相应的规律性认识缺乏地质意义.在对五峰-龙马溪组页岩样品系统声学测量基础上,分析了页岩样品地震弹性性质的变化规律.利用X射线衍射分析、扫描电镜（SEM）、阴极发光（CL）与能谱分析确定了五峰-龙马溪组页岩在不同沉积环境下的成岩过程,并讨论了成岩过程与地震弹性性质变化规律的因果关系.研究结果表明,页岩中有机质（TOC）受高热演化程度的影响,其密度通常高于1.4 g·cm^-3,并接近于有机碳密度上限1.6 g·cm^-3（石墨密度）.五峰-龙马溪组页岩地震弹性性质变化规律整体受沉积环境控制,沉积环境的差异形成不同的成岩过程,致使地震弹性特征也表现出不同的变化规律.表现在五峰-龙马溪页岩样品动态岩石物理特征主要受岩石结构控制（支撑颗粒弹性性质）,而孔隙度、TOC含量以及孔隙形状则为对地震弹性特征影响的次一级因素.五峰-龙马溪组页岩上段为浅水陆棚相,机械压实与化学压实（硅质胶结）为先后两个过程,造成样品表现出高的速度-孔隙度变化率、高速度比（泊松比）、高各向异性以及低TOC含量的特征.五峰-龙马溪组页岩下段为深水陆棚相,机械压实过程中同时伴有生物成因的硅质胶结,造成岩石样品表现出较高TOC含量与孔隙度、各向异性较弱以及较小的速度-孔隙度变化率.研究结果可为五峰-龙马溪页气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据.