地震前兆时空非均匀性指标Cv值的实验检验

在双向加载条件下，对两种构造和介质不同的岩石标本进行变形实验，测量了标本表面不同部位的应变．在此基础上，利用王晓青和陈学忠等提出的描述地震前兆非均匀分布的参量————Cv值，分析了标本变形失稳过程中应变异常的分布，以期从实验角度检验Cv值方法并探讨其物理意义．研究表明，Cv值的变化与岩石变形特征的变化有关，是描述前兆分布非均匀性的一种有效指标；Cv值在失稳发生前先异常上升，然后下降，并在Cv值恢复过程中或恢复后伴随着失稳事件的发生．因此，Cv值是一种有效的预报指标．      

2008年汶川地震前震源区的异常应力状态

我们收集了紫坪铺水库区域台网记录到的2004年8月16日至2008年5月12日汶川地震前发生在震中区及附近区域的486个小震震源机制资料,运用碎裂分析法对这些震源机制数据进行分析,获得了汶川地震前3年多时间内震源区应力水平随时间的演化过程.结果显示,强震发生前震源及附近区域约在2007年6月发生了应力突变,出现了2个应力异常高值区,其形成过程同时伴随着龙门山中央断裂的应力水平降低,最终强震发生在高应力区和低应力区之间的应力梯度带上.汶川地震前应力状态的演化过程,类似于实验研究中出现的非均匀断层失稳前的地震成核现象,符合地震成核的宏观表现.巴颜喀拉块体的南边界-鲜水河断裂的短基线测量也显示出,在同一时间段鲜水河断裂南段由左旋滑动转为异常的右旋错动,反映了汶川强震前整个巴颜喀拉块体有向东加速运动的异常过程.     

Experimental study on nucleation process of stick-slip instability on homogeneous and non-homogeneous faults

The nucleation process of stick-slip instability was analyzed based on the experimental measurements of strain and fault slip on homogeneous and non-homogeneous faults. The results show that the nucleation process of stick-slip on the homogeneous fault is of weak slip-weakening behavior under constant loading point velocity. The existence of a short "weak segment" on the fault makes slip-weakening phenomenon in nucleation process more obvious, while the existence of a long "weak segment" on the fault makes the nucleation process changed. The nucleation is characterized by accelerating slip in a local region and rapid increase of shear stress along the fault in this case, which is more coincident with the rate and state friction law. During the period when fault is locked, increasing of shear stress causes lateral elastic dilation near the fault, and the rebound of the dilation at the time of instability causes an instantaneous increase of normal stress in the fault plane, which is an important factor making fault be rapidly locked and its strength recovered.     

均匀和非均匀断层滑动失稳成核过程的实验研究

基于均匀和非均匀断层摩擦滑动中应变、断层位移的实验测量结果,分析了粘滑失稳的成核过程。研究表明,在加载点速度恒定的条件下,均匀断层上粘滑的成核过程具有微弱的滑动弱化特征,断层上较小尺度“弱段”的存在使得粘滑成核过程中滑动弱化现象更明显,而较大尺度“弱段”的存在则改变了粘滑的成核过程,表现出局部加速滑动——断层带上剪应力快速增加的特征,更符合速率-状态摩擦定律。断层闭锁期间,剪应力的增加引起断层附近的横向弹性膨胀,这种弹性膨胀在失稳时的回跳引起断层面上正应力的瞬时增加,从而成为使断层迅速闭锁、强度恢复的重要因素。     

1996年川滇地区发生的一次应力转向事件

1994— 2 0 0 0年间川滇地区小震震源机制解的分析结果显示 ,川滇地区的应力场存在以丽江—小金河断裂为界的分区特征 :丽江—小金河断裂以北地区 (北区 )存在双重力源应力场 ,而南部地区(南区 )应力方向单一 ;并发现北区在 1996年前后发生过一次应力场转向事件 ,转变前后的应力主轴方位分别对应双重力源的两个方向 ,反映了双重力源在北区随时间的相互作用。南区应力场较为平稳 ,在此期间几乎无变化。GPS测量结果显示 ,1998— 2 0 0 0年丽江—小金河断裂带的活动方式与新构造运动时期的累积位移相反 ,也表明了川滇北部地区应力场发生了转变。     

山西构造带的现今应力状态

山西构造带是历史强震多发地区,历史地震震中分布(江娃利等,2000)显示,除了1626年太白维山山前断裂带的M7.0地震外,其余6次强震均发生在山西构造带内的近南北向段落或由北东东向构造向南北向构造转折的部位,显示了山西构造带内的南北向段落对强震发生的控制作用,这一重要现象及其所对应的动力学含义非常值得进一步研究.     

断层阶区对滑动行为影响的实验研究

研究断层带几何非规则体对断层活动的力学影响,对于理解断层带上的地震活动具有重要的理论和实际意义．通过中尺度标本岩石力学实验,研究了走滑断层带最常见的一种非规则体．断层阶区对滑动行为的影响．研究表明,拉张断层阶区由于强度较低而很容易发生破裂,破裂后的阶区对断层的滑动无明显阻碍作用,但阶区的微破裂对断层滑动失稳具有指示作用;含拉张阶区的断层带具有速度弱化特征,可用速率一状态摩擦定律表述．挤压阶区由于破坏强度很高,使得断层滑动较为困难,但随着应力水平的增加,阶区外断层端部拉张区的微破裂为断层在阶区未破裂之前发生粘滑失稳提供了变位条件,并因此可作为断层失稳的前兆;挤压阶区可作为断层分段的稳定标志,直到阶区完全破裂使两条断层完全连通．     

基于加密地震观测讨论红河断裂带北段维西-乔后断层的地震活动性特征

文中基于滇西北地区临时加密台站和区域固定台站地震观测资料,利用波形相关方法对2018年2月25日—2019年7月31日记录的连续波形进行高分辨率地震检测和高精度地震定位,据此分析红河断裂带北段维西-乔后断层的地震活动性特征。研究表明,目前维西-乔后断层除了一些特殊的断层部位(交会区、阶区等)外,地震活动微弱,但在其西侧可能存在一条隐伏的陡倾角右旋走滑断层,沿该断层小地震活动活跃。地震频度、能量释放率、b值等统计参数及其随时间的变化表明,维西-乔后断层及其附近地区的地震活动相对稳定,区域应力增强不明显;空间上大部分区域的b值较高,低b值区主要分布在一些特殊的断层部位(如断层交会区、阶区等),但尺度一般较小。ETAS模型统计结果表明,40%以上的地震活动受外部因素触发,包括深层流体扰动和远程强地震触发等。由此我们认为,维西-乔后断层主断层目前的地震活动性较弱,但其西侧的隐伏分支断层小地震活动丛集且有增强趋势,需要综合分析主断层及其西侧隐伏分支断层的活动性,以评估其地震危险性。     

Experimental examination on the heterogeneity parameter C_v of earthquake precursors

Introduction Many earthquake cases indicate that there exists obvious heterogeneity in temporal-spatial distribution of earthquake precursors (FENG, 1983; MEI, et al, 1993). Therefore, it is very crucial for the study of earthquake prediction to describe the heterogeneity in temporal-spatial distribution of earthquake precursors and to understand its physical mechanism. Up to now, a lot of useful researches have been done in this field. Recently, WANG, et al (1999) and CHEN, et al (2000)…     

应力时空演化揭示出的汶川地震前亚失稳过程

近年来从岩石实验研究针对应力水平进入峰值强度后至断层快速失稳前的短临阶段变形物理场的时空演化过程提出了亚失稳阶段的概念,该阶段的基本特征为应力由峰值前的积累为主转为峰值后稳定释放并加速至最终快速失稳,这一过程伴随着其他变形物理场的相应转变.把握该阶段应力场的转变特征对认识未来地震危险区及其变形阶段至关重要.以2008年汶川地震为例,运用基于区域多个地震震源机制反演定量应力张量的方法对强震前是否存在可观测的亚失稳应力状态进行了研究.获得的震源附近紫坪铺水库区域临震前应力状态时空演化过程显示,水库测震台网开始运行的2004年8月至2007年6月期间该区域归一化有效平均应力水平相对较低且均匀分布,随时间无明显变化;而2007年6月后至汶川主震发生前应力水平局部显著增强.基于不同时段的定量应力进一步获得了随时间演化的增量场,显示2007年6月后除了汶川附近和彭县附近为应力增强区,其他大部分区域表现为幅值相对较低的应力释放,表明研究区在2007年6月后应力水平明显弱化;而在2007年6月之前的应力增量场却显示区域应力随时间以积累为主.根据应力演化特征及分时段的应力增量场可推断孕震区在2007年中期达到强度极限,峰值前区域应力随时间平稳变化并以积累为主,而峰值后则转变为明显的应力释放.该现象显示汶川地震前区域应力存在由积累为主转为释放为主的可观测阶段,符合实验研究中断层由稳态进入亚失稳状态的应力演化特征.结合其他研究结果,推测汶川地震前震源断层及附近区域存在联动加速变形过程,与震前亚失稳应力状态相关.