区域加载应力与断层带周边应变场分析

断层两侧应力的积累与释放是产生地震的直接原因,因此在活动断层周边建立了大量的地应变观测站.地壳里面包含有多种结构面,各种力学性质不同的岩石以某种叠加层序或侵入关系混杂在一起,它们必然影响变形场的形态与变化.     

侧向应力扰动对断层摩擦影响的实验研究

利用双向伺服控制装置,对含有与最大主压应力σ1呈45°夹角的预切面的花岗闪长岩标本进行了摩擦实验,结果表明,在σ1方向位移速率恒定、侧向应力σ2恒定的条件下,粘滑间隔随滑动面上正应力的增加而增加,粘滑应力降也随滑动面上正应力的增加而呈线性增加。但当σ2叠加了高频小振幅的正弦波扰动时,这种相关性发生了明显的变化,应力降大小和粘滑间隔的离散度均显著提高,特别是应力降可能会大幅度增加。与σ1扰动的实验结果相比,σ2扰动对断层粘滑的影响更为显著,这主要归因于正应力变化使滑动面的非均匀性加剧     

实验室声发射实验数据服务系统的构建

在岩石变形声发射研究中,为了更好地探究声发射的物理特征,需要不断发展声发射数据的采集和处理技术。地震动力学国家重点实验室的声发射观测系统的记录能力在成倍提升,实验中产生的数据量也大幅增加,这对声发射数据存储、处理和系统地开展岩石变形声发射实验提出了挑战。针对用户的不同需求,文中构建的基于网络的实验室声发射实验数据服务系统不仅实现了数据积累,还实现了数据处理方法的积累和共享。加之与设备无关的声发射数据访问接口的实现,降低了数据访问与处理的门槛,提高了数据的使用率和处理效率。该系统能够满足科研和程序开发用户的需要,能够减少现有工作模式中存在的弊端,可以将其解决方案推广,应用于其它实验数据,提高科研工作效率     

利用卫星遥感热场信息探索现今构造活动:以汶川地震为例

以汶川地震为例,探索卫星遥感获取的地表温度场中可能存在的构造活动信息。主要开展了3方面工作:1)分析了汶川地震前后的热场演化过程。结果表明,通过数据处理,将地表温度中的地形、大气和稳定年周期太阳辐射等非构造因素的影响去除后,获得的原地温度场中,存在丰富的、与构造展布密切相关的热信息。2)结合浅层气温的实际观测资料,初步尝试建立地表温度与地壳应力应变之间的定量关系。结果表明,地壳应力引起的温度变化,可对近地表大气温度产生比较明显的影响。特别是地表温度场中的低温区具有较高的可信度。汶川地震前后,降温区主要沿着大型活动地块的边界展布,反映出这些块体边界之间的相对拉张(或松弛)运动关系。3)以同震变形响应资料为基础,开展了变形与热信息的对比分析。结果表明,温度场获得的结果与同震变形观测结果高度吻合。这说明青藏高原内部地块边界的温度变化,可能正是地震前后青藏高原内部变形调整过程的真实反映。总之,可以通过"热"的方式来获取地壳应力状态的变化信息。     

弹性回跳模型:从经典走向未来

弹性回跳模型包含3个基本要点:1)地震来自于断层的运动;2)断层运动导致其两侧的岩石发生不均匀的弹性变形,积累巨大的能量,地震中部分弹性能得以释放;3)在断层带的各个点上积累能量的过程是缓慢而不均匀的。Brace(1966)提出弹性回跳的物理机制应当用摩擦滑动过程中出现的不平稳滑动(jerky sliding motion或stick-slip)来解释。Byerlee定律以量化形式表达了地壳摩擦规律,但是没有给出变差的范围。用弹簧滑块模型比拟粘滑,摩擦单元被抽象为刚性滑块,变形被归结于实验加载机的机械框架。后人在此基础上发展了所谓的速度依赖性模型。实验结果表明,速度扰动所带来的摩擦系数变化远远小于材料本身摩擦系数波动,其影响几乎可以忽略不计。而刚性摩擦滑块的假定与实验观测不符,本质上违反了弹性回跳模型所描述的地震现场考察结果。回到经典就是回归对地震现场问题的研究,这是正确的未来之路。     

超高频地震信号观测

一次地震包含很多信息,其频率范围很宽。迄今为止,地震记录观测的主要频率范围在100Hz以下,超高频地震信息少为研究者所关注。然而,高频微震活动却是反映断层微动态过程的重要信息。文中介绍了新研发的100kHz超高频地震仪,并对该仪器在云南大理地区观测所记录到的地震信号进行了震源及信号频谱特征等方面的分析。结果表明,地壳运动产生的高频微震信号真实存在并且可以被仪器所记录。这次观测每天记录到上百次-3~-1级的微地震信号,最大震源距为4.87km。信号的主频带范围为100~300Hz,还包含了达800Hz的高频信号成分。超高频微震观测有可能成为研究小区域构造活动的一个新的途径。     

马瑾院士科研工作经历和业绩

正马瑾院士1934年出生于上海市。中学时代受"大陆漂移学说"和"沧海变桑田"等地质知识的影响,1952年高考时她选择地质专业作为第一志愿,并如愿考入北京地质学院。1956年毕业后进入中国科学院地质研究所,在构造地质学家张文佑的指导下从事构造地质研究。1958年,前往苏联科学院大地物理研究所攻读研究生,师从构造物理学家格佐夫斯基,1962年获得副博士学位并回中国科学院地质研究所工作。1962—1966年,她先后筹建相似材料和光弹实验室,把构造物理研究引入到传统构造地质学中。     

岩石变形实验热红外观测系统

岩石变形导致的温度变化极其微弱 ,对观测系统与环境有严格要求。正确选择红外观测系统的参数 ,配备高灵敏度的温度场观测设备 ,以及有效地控制环境热背景决定了变形热红外实验结果的可靠性。在对噪声与干扰源进行详细分析的基础上 ,提出了进行热红外实验所需要的各主要设备的关键技术指标 ,并建立了一套相应的实验系统。典型材料样品实验表明 ,在考虑到变形热红外实验的各种特殊要求 ,认真选择观测设备 ,并进行了严格的误差校正之后 ,可以获得可靠的变形热过程信息     

双轴压力下岩样自电位变化实验的新结果

利用伺服控制双轴加载系统,采用阵列式布局的应变、自电位测量方法,对岩石样品弹性变形阶段和破坏过程中的应变和自电位进行了实验研究. 结果表明,在突然加卸载、黏滑和岩样破裂几种特定情况下,自电位和应变场均出现了互相关联的脉冲状突然变化,且具有相当大的空间展布. 尽管有时应力σ值相当高,但当应力变化率γ= dσ/ dt为零（恒载）且保持正、负常数（匀速加、卸载）时,自电位始终没有异常出现. 反之,无论γ的增量Δγ为正值或负值,当γ突变,即对样品进行突然加卸载的时刻则出现了脉冲状自电位信号ΔV,Δγ的正或负对ΔV的影响是相反的. 分析表明,应力突变时ΔV与Δγ的异常幅度成正比. 应力突变和岩石破裂过程中自电位明显的时空变化意味着,孕震区附近如果自电位有突变,就有可能观测到相关的自电位前兆和同震变化, 并可能出现同步的应变变化,这给地震的自电位和应变前兆方法提供了实验证据.     

实验室声发射三维定位软件

简要介绍了地震动力学实验室新一代声发射定位软件的主要功能、定位算法的实现方案以及定位效果的评测结果。新软件配有多种通用数据库接口,具有与设备无关的处理能力。它除了可以进行三维定位之外,还可以进行面定位与线定位。定位时,可以给定样品的波速,也可以把波速当未知数求解。定位算法的主要改进有两个方面:1)以稳健的走时绝对偏差最小作为定位目标函数;2)方程组求解优化过程采用了模拟退火法直接搜索目标函数的全局最小值。新软件显著提高了定位的精度,同时提供了一个方便快捷的数据处理平台