走进地震

 2001年,新世纪的第一年,人类憧憬美好未来的一年。2001年1月14日,萨尔瓦多发生里氏80级地震。紧接着,1月26日印度古吉拉特邦发生里氏79级强烈地震,造成数万人的伤亡,财产损失高达45亿美元。短短的一个月内,已发生两次7级以上的大地震,并且损失惨重。其实,地震像风、雨、雷、电一样,也是一种正常的自然现象,它是一种远方传过来的地面波动,是由于地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。一、地震是如何产生的地震作为一种正常的自然现象,也有一个孕育发展的过程。要解释地震的发展变化过程,需要先了解地球的内部结构。     

微地震监测技术研究进展——震源成像的相对定位法*

微地震监测技术是利用岩石破裂位置的时空分布对地下裂缝进行成像和分析,因此,震源定位是微地震资料处理中最基础和最重要的内容。该文首先介绍了微地震定位方法的研究现状,特别是近年来相对定位法在微地震定位应用中的研究进展。然后,详细阐述了两种波形叠加类相对定位方法的原理,并结合实际矿山微地震数据分析了两种方法的成像分辨率特征、计算效率和定位结果,验证了该文研究方法的可行性。最后,对波形叠加类定位方法及微地震监测技术的发展方向进行了讨论和展望。     

论地震发生机制

地震发生的物理机理和过程是还没有认识清楚的问题. 此前人们将浅源地震归因于弹性回跳,根据这一观点和岩石实验结果计算得到的地震能量与实际观测结果有很大矛盾,被称之为“热流佯谬”. 中源和深源地震发生在地幔区域,其成因也没有合理的解释. 考虑到地壳和地幔是离散集合态物质体系及其慢动力学运动行为的基本特点,本文根据物理学原理,特别是近年凝聚态物理发展出来的相关新观念,并依据已有观测事实,从新的视角探究地震发生的物理机制. 1) 关于地壳岩石层中的应力分布:在不考虑构造力时,依据万物皆流的流变学原理,原始地壳岩石在自重压强长时间作用下,纵向和横向应力相同,没有差应力. 大地构造力推动岩块滞滑移动挤压断层泥,施加于其他岩块,逐渐传递和积累. 这种附加的横向构造力与原始岩石中应力叠加,形成地壳岩石层中的实时应力. 由于断层泥属于颗粒物质体系,具有与岩石不同的力学特征,其弹性模量比岩石小得多,且随压强而增大,导致构造作用力随深度非线性增大. 给出了地壳中构造应力分布及其变化规律. 2) 关于地壳岩石层强度:地壳岩石的自重会使岩石发生弹性–塑性转变. 通过对弹性–塑性转变深度的计算,并根据实际情况分析,给出了地壳岩石弹性、部分塑性和完全塑性三个区域的典型深度范围. 在部分塑性区,塑性体比例达到约10%以上时,发生塑性连通,这时岩石剪切强度由塑性特征决定. 塑性滑移的等效摩擦系数比脆性破裂小一个数量级以上,致使塑性滑移时岩石剪切强度比脆性破裂小得多. 同时,随深度增大,有多种因素使得岩石剪切屈服强度减小. 另一方面,地震是大范围岩石破坏,破坏必然沿薄弱路径发生. 因此,浅源地震岩石的实际破坏强度必定比通常观测到的岩石剪切强度值低. 给出了地壳岩石平均强度和实际破坏强度典型值随深度的分布规律. 3) 关于地震发生的条件和机制:地震发生必定产生体积膨胀,只有突破阻挡才可膨胀. 地震发生的条件是:大地构造力超过岩石破坏强度、断层边界摩擦力以及所受阻挡力之和. 因此,浅源地震是岩石突破阻挡发生的塑性滑移. 在此基础上提出了浅源地震发生的四种可能模式. 深源地震是冲破阻挡发生的大范围岩块流. 浅源地震和深源地震都是堵塞–解堵塞转变,是解堵塞后岩石层块滑移或流动造成的能量释放. 4) 关于地震能量和临震前兆信息:地震能量即为堵塞–解堵塞转变过程释放的动能. 以实例估算表明,地震岩石滑移动能与使岩块剪切破坏和克服周围摩擦阻力所需做的功相一致,不会出现热流佯谬. 同时指出,通过观测地震发生前构造力的积累过程、局域地区地质变迁以及岩石状态变化等所产生的效应,均可能获得有价值的地震前兆信息. 关键词： 地震发生机制 热流佯谬 地壳岩石应力和强度 堵塞–解堵塞转变     

寂静地震与地震预测的物理问题

寂静地震是指发生了缓慢的位错、但几乎不辐射地震波的“地震” .在目前的地震预测的物理学研究中 ,通常是通过计算历史上曾经发生过的地震所引起的应力变化 ,或者通过研究地震活动的统计性质或“图像动力学” ,来推测一个断层带上发生地震的危险性 .寂静地震的信息的缺失 ,形成了地震预测的物理学研究中的一个很大的“盲区” ,而在相当程度上 ,解决地震预测的物理问题的主要困难和可能的突破的希望 ,也许就在于此 .寂静地震的研究目前还很不深入 .关于寂静地震的性质 ,文章作者提出两个猜想 :(1)寂静地震的频度 ,满足类似于GR定律的幂律分布 ;(2 )最大的寂静地震的地震矩 ,与“可见”的最大地震的地震矩相当 .     

大地震前出现的异常次声波观测研究

研究了一种在大地震前出现的异常次声波,揭示其与地震发生的空间、时间、强度的对应关系.利用CASI-ICM-2011型次声测量传感器在一系列Ms6.0级以上大地震发生前2周以内检测到的一种频率范围0.001 Hz至0.01 Hz的次声波,其特征有:幅值范围50 Pa至200 Pa,持续时间0.5 h至4 h,传播速度10 m/s至30 m/s,震级越高信号越强.通过建立广域次声传感器网络,成功定位了芦山地震前4天出现的异常次声波,以及巴基斯担地震前12天出现的异常次声波.通过对8年时间连续监测数据的分析,研究了这类次声波的出现规律.同时,对其产生机理提出了大地起伏激发次声波的假设,进行了理论论证,并用智利地震测量信号和玉树地震测量信号证明S波可以激发出本地同振的次声波.文中所列举的数个震前异常次声信号的观测结果对于地震预测的信息获取具有参考价值.     

X射线及其医学应用

x射线即伦琴射线,俗称x光,在本质上是一种频率比紫外线更高的电磁波.1 X射线的性质 (1)它是肉眼看不见的一种射线,但可使某些化合物产生荧光或使照相底片感光. (2)它在电场或磁场中不发生偏转,能发生反射、折射、干涉、衍射等. (3)它具有穿透物质的本领,但对不同物质它的穿透本领不同.     

激光全息光弹性及其在地震模拟中的应用

从全球地震统计资料可知,我国是地震的高发区.据统计,近百年来,我国六级以上地震达500余次;尤其是从1966年3月8日邢台地震以来的十余年间,我国六级以上的地震竟高达90余次.地震给人民的生命和财产造成了巨大损失,因而引起人们的广泛重视.同时大家知道,工程的稳定性是建设中头等重要的问题,它同样关系到人民生命、财产的安危.在工程稳定性中,首先要考虑的是地震烈度问题. 近二十年来,地震工作者取得了一系列可喜的成果.先进技术的引入便是一个重要方面,它使地震科学研究从一般性描述发展到定性分析,进而发展到定量分析,如激光测距、转换波、…     

地球深部流体的状态及其在震源物理中的意义

许多地震前兆的机理与地球深部流体相关.文章介绍了与此有关的地球深部流体状态的研究进展.通过间接的证据和从若于超深井钻孔探测得到的直接证据,着重介绍了深部水的数最、存在状态和性质,估计地球深部流体孔隙压力和连通性.研究表明,地球深部高温高压状态下的水处于超临界状态,超临界水具有许多特殊性质,这些特殊性质使得流体不仅成为强震前兆的传播媒介和震源破裂过程的影响因素,而且成为直接参与震源动力过程的介质.     

一种新的海洋波被发现

美国与墨西哥的地球物理学家Ｒ .Ｂｕｌｔｅｒ和Ｃ .Ｌｏｍｎｉｔ博士最近在夏威夷 2号观测台发现了一种新的海洋波 ,这个观测台是放置在夏威夷与加利福尼亚州之间的海底 ,它能观测与记录各种类型的海洋波 .通常海洋中存在着两种海洋波 ,一种是声波 ,在水中的声波其作用原理是与在空气中的声波一样 ,即由不断更替的膨胀压缩运动所形成的纵波 ,只是其速度是由波在水中传播的快慢决定 .另一种是由地震引发的在地球表面附近传播的瑞利波 ,它一般是在地壳下的沉积层内沿着运动的水平与垂直方向传播的横波 .2 0 0 0年 6月在太平洋海底约 10公里处…     

地震和地震预报理论研究中的几个问题

地震是一种严重的自然灾害，同时它又是一个表现出诸多标度不变性的现象，文章介绍了自组织临界性的思想对地震当中标度不变的统计性质的解释。还介绍了一个有代表性的理论模型，并采用一种前兆识别的预报方法对理论模型的可预报性作了研究。