地震的确定性前兆及观测方法

正实验证明,岩石破裂前必然发生"声发射",这为地震的确定性前兆研究提供了线索。但是,地震前兆的"声发射"与实验室岩石破裂前的声发射有类似之处,也有不同之处。钻孔应变仪记录到不少地震前异常变化,其中2008年汶川8.0级地震前约一年姑咱地震台YRY-4型钻孔应变仪记录的一系列"毛刺"异常较为典型。这些"毛刺"的时间分布和尺度分布特征与岩石破裂前的声发射相符,     

地震地球化学某些前兆机理的模拟实验研究

本文通过氡射气性能的压力实验,氡射气分配系数实验和岩石的溶滤实验等,对地下水氡及其它地震地球化学前兆机理进行了探讨。实验表明:氡射气的最高值发生在岩石严重破裂时;岩石射气性能高低与其本身的铀含量成正比;岩石在压力作用下射出的氡气在水中的分配大于在气相中的分配;岩石在饱和CO_2水中和压力作用下的溶滤程度要比在纯蒸馏水中和常压下大得多。因此,地震前地下水氡浓度和水中离子组分和气体组分会出现异常变化,而这种变化既与应力作用有关,又与地球内部水-气-岩系统在地震孕育过程中的物理化学作用有关     

斜坡演化前兆异常识别的小波分析

崩滑灾害预测是一个世界性的难题,滑坡和地震一样,都属于非线性系统的失稳,地震前兆信息的识别与提取,并以此作为地震发生时间及震级预报的主要依据,岩石监测数据中很难用肉眼和传统的方法观察出岩石破裂斜坡演化的异常特征,小波分析作为信号处理的强有力数学工具,以其优秀的时频分析能力已经被应用到斜坡演化前兆异常识别中来.小波分析方法识别岩石应力应变和斜坡演化监测信号的前兆异常,得到工程中理想的处理效果,说明小波分析方法对岩石应力应变和斜坡演化监测信号的前兆异常提取是可行的、有效的.     

慢地震慢前兆的机制研究

通过岩石高温高压破裂实验与有机玻璃破裂试验的应力—应变曲线对比、地震波形记录(观测资料)与试样破裂波形(实验资料)对比、地震前后定点应变与主破裂前后应变形态变化的对比，认为慢地震是临界或亚临界破裂或预先滑动所致，是低频应变波动。它是材料屈服、弱化或塑性变化的必然结果。而慢前兆则是临近大地震(大破裂)前出现的诸如形变、低频地震波(破裂弹性波)等的短期及临震前兆现象，它比较可靠。但由于许多岩石主破裂前并无明显的临界破裂或预滑动现象，也并非所有岩石都一定出现明显屈服，所以也并非每个地震前都有慢地震，因此，也就不一定都出现低频波动。从而，也并不一定都出现相同的短期、临震前兆现象。     

强震水氡前兆场异常特征及其物理解释

研究了岩石中微裂隙的产生与地下水氡浓度变化的关系以及孕震过程中微裂隙时空变化图像,揭示了水氡前兆场的时空变化特征及其物理机制。结果表明,孕震过程中岩石微破裂的生长是导致地下水氡含量升高及地震前出现水氡异常的原因;震源区及附近地区的膨胀和微破裂最早出现,并最为发育和集中,因此水氡异常也最早出现,也最为集中;孕震过程中微破裂增加,导致地下水氡含量升高,水氡趋势异常以趋势性升高为主。     

感磁脉冲前兆

震前磁场出现短周期快速变化时,会相应地产生感生电动势,检测震前可能存在的这种电磁感应效应信息,用于临震预报很有意义。 我们从地震前微波通讯异常、岩石破裂和动物异常试验得到启示,震前可能存在电磁波前兆。因而研制成CG-1型磁场感应仪,在云南省丽江地震台做试验,收到一定效果。     

强地震前兆异常特征与深部流体作用探讨

根据华北几次强震前后地下流体和重力异常特征,结合大地测深资料探讨了地震发生前后深部介质的变化和地壳浅层应力场变化特征。地震发生前震中区地下水位异常主要表现为下降型,气体异常呈上升型,重力和形变也出现异常;在外围地区地震前地下水位异常以上升型为主。 海城地震和大同–阳高地震前地下水位上升、下降异常有方向性分布的趋势,呈 X 形分布,这意味着地壳浅层应力场是压扭型的,并存在垂向应力的作用。在孕震过程中,地球深部流体向上运移,使得震源区及其附近的岩石膨胀、密度降低,震中区地壳浅层应力场呈拉张型,造成地下水储容积增大,地下水位出现了下降型异常。 在特定的构造单元内,地下流体、重力异常的空间分布特征能较好地反映地球深部物质运动和地壳浅层应力场特征。     

用动态岩石电阻率变化各向异性探测岩石破裂前兆和确定主破裂扩展方向

用实验模拟动态岩石的破裂和摩擦滑动过程 ,观测其电阻率变化形态 ,研究电阻率变化与岩石受力的关系 ,国内外的学者曾做过大量实验研究工作 (北京大学地球物理教研室地电组 ,兰州地震大队报室 ,1 978;张同俊 ,1 981 ;陈大元等 ,1 983;赵玉林等 ,1 983;张金铸 ,陆阳泉 ,1 983;张天中等 ,1 985;Brace,Orange,1 968;Kurite,1 986;Teisseyre,1 989) .在实验中 ,学者们发现岩石在受力破裂过程中 ,不光其电阻率形态变化显著 ,而且其方向变化也很明显 .不少学者对电阻率变化的方向性产生了浓厚的兴趣 ,开展了一些这方面的研究工作 . 80年代初 ,陈…     

大型花岗岩标本缓慢膨胀破裂过程中电阻率和声发射前兆特征的实验研究

本文重点研究了在膨胀力源作用下,大尺度花岗岩标本缓慢破裂过程中的电阻率和声发射前兆特征。实验结果表明,在岩石破裂过程申不仅观测到了电阻率的长趋势变化和短临异常,而且观测到了清晰的破裂前兆。在大破裂发生之前数小时观测到了电阻率的突变异常。实验中还记录到了声发射现象,其开始的时间较电阻率稍晚,初始破裂和主破裂时的声发射现象有其各自的特殊性。     

岩石破裂与氡含量变化关系的实验研究

为探索氡含量的变化能否视作地震前兆,作者进行了岩石破裂与氡含量变化关系的模拟实验。实验结果表明,可以认为岩石破裂是引起地震之前氡含量异常的原因之一。文末,根据实验结果对在地震区某些实际观测中的问题进行了初步讨论。     

岩石标本受压时氡和钍射气量的实验结果

本文叙述继续过去已进行的工作[1],对岩石标本在实验室内加压,观测其氡和钍的射气量.所用实验装置与过去基本相同. 实验结果仍说明地下水中氡含量的变化作为地震的一种前兆现象是与岩石破裂有关,但局部地区的破裂过程、岩性等有差异,可使地震前后氡含量异常变化呈现多种状态.      

芦山MS7.0地震前天体引潮力和OLR异常

2013年4月20日在我国四川省芦山（30.284o N, 102.955o E）发生MS7.0地震,计算该地区潮汐变化,地震时刻引潮力处于最低相位点,显示引潮力的诱震作用属于典型逆冲断层作用类型。以此潮汐周期为时间指示（4月12日~4月23日）,利用NOAA卫星地面长波辐射（OLR）数据资料分析全国范围地震前后热辐射值连续变化,结果显示：伴随潮汐演化,在全国范围（17°N-55°N ~ 73°E-155°E）内,震前OLR仅震中及其相关联断裂附近发生了显著而连续异常变化过程：在时间上经历了起始增温→异常加强→高峰→衰减→发震→平静的演化过程;在空间上异常位置与震中基本吻合,发展过程表现出沿断裂带由分散→汇聚→分散的破裂过程,与岩石应力加载破裂演化经历：初始微动破裂→扩张破裂→应力闭锁→地震爆发→平静阶段的力学过程完全吻合,显示天体引潮力对处于临界状态的活动断层具有诱发作用,而长波辐射异常是地震构造应力应变过程辐射表征。将引潮力与OLR异常结合在地震前兆研究中有一定的实用价值。     

应力途径和破裂前兆

本文研究了在不同的应力途径下岩石破坏的条件和破裂的前兆.选定了三种应力途径进行研究:在一定应力状态下增加最大主应力σ₁, 保持σ₂, σ₃不变, 使岩石破坏（A 型）;减小最小主应力使岩石破坏（B 型）;增加最小主应力岩石不破坏（C 型）.通过实验得到了济南辉长岩和昌平花岗岩 A 型途径和 B 型途径破裂强度的比较.对三种途径岩石的体应变、声发射和波速V_p, 进行了对比研究.A 型途径的破裂前兆表现与许多作者的结果相符合.B 型途径岩石断裂前处于"过密"状态, 与此相联系的声发射增加和波速V_p下降出现得很晚.C 型途径岩石处于超膨胀状态, 出现了声发射增加和波速V_p下降而岩石并未破坏的现象.      

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.      

提取多参数无量纲地震前兆信息的均方差方法的物理基础

本文研究了提取多参数无量纲地震前兆信息的均方差方法的物理基础。该方法的物理基础是地震孕育过程中当破裂应力达到５０％以上时，岩石弹性、变形性、电性、磁性和热性等性质都会发生显著变化，结果导致岩体物理参数绝对值及其变化速率和测量误差的改变。利用均方差方法来计算这些变化，一方面消除了前兆参数的季节性干扰，另一方面突出了前兆信息。     

地下水诱发的浅层前兆异常及其机理与有关的地震预报问题(1)

依照“源、场、外”相结合的地震科学研究思路,提出地下水诱发浅层前兆异常机理。认为降水等因素造成的地下水动态变化,可产生一种作用于地壳岩石的附加流体力;地震前,通过多种流体力作用,引起已经积累较高应力的地壳应力－－应变场调整变化,并使岩石强度改变,从而促进与诱发浅层地壳的构造变动;其结果是派生或伴生出地形变、地应力、水化学及地电阻率等多种浅层前兆异常。在降水、地下水的多种周期变化成分中,只有那些能与地壳应力－应变过程产生力学耦合的周期变化,才能调制与诱发出异常,这一部分变化可做为广义的地震前兆。孔隙压力、动水压力以及化学腐蚀等原理,是该异常机理的理论基础。列举出六方面的事实做为该机理直接的或间接的证据。     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究（二）──强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系

分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时．应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明：①当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；②孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性．     

态矢量方法的实验研究

在地震等灾变的发生之前，会出现一定的前兆现象。中通过实验方法对这些前兆现象之一的态矢量的异常变化进行了研究。实验使用声发射技术(Acoustic Emission)，对三轴应力条件下岩石试件内部微裂纹的产生和扩展进行了记录。实验结果表明在岩石试件最终破坏之前，表征态矢量的相关参量都发生了异常明显的变化，这表明态矢量的异常变化可以被用作为岩石等脆性材料灾变的前兆，使用态矢量方法可以对脆性材料的破坏乃至地震作出预测。     

国外关于地震电学动力学现象的研究概况(震磁关系综述之五)

目前美、苏、日、西欧等国正在活跃地开展震源物理过程的野外、实验室和理论研究。地震孕育期间的岩石膨胀和液体扩散现象就是其中的一类。膨胀和扩散过程在震源附近造成许多表现形式不同的物理效应。例如岩石力学实验和野外观测均已证实处于应力作用下直到破裂之前电阻率发生较大的变化。在电弹性模型中这与岩石的电致伸缩和压电效应是有关系的。研究一定压力和温度下岩石电性的变化一     

断裂力学对地震b值前兆异常的一种新解释

如果地震就是随着构造应变能的积累与释放而发生的弹性回跳这样一个简单的过程,那么地震预报将会是一件容易的事情,只要从过去的发震资料和观测到的应力积累率中找到破裂应力(σ_f)就行了(Shimazaki and Nakata,1980)。然而,实际上往往观测到一个以脆性破裂方式释放应变能的前兆期,它表现为小地震和张性微破裂,有时伴随无震地壳形变(Rikitake 1976;Mogi 1985)。正是在这一滞弹性形变期中产生了许多中期和短期地震前兆。其中最重要的是地震活动统计特性和地震波传播效应的时空变化,如地震波波速变化和散射衰减(尾波 Q~(-1))(Rikitake,1976,1987)。有几位学者(Smith 1981,1986;