加卸载响应比应用于短期地震预测的探索

• 作 者: 袁帅
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 加卸载响应比 计算时间窗 短期地震预测 加卸载波 人工震源

地震是极具破坏力的自然现象,地震造成的人员伤亡及财产损失是非常巨大的,而进行地震预测、预报是减少地震造成损失的有效方法之一。对地震进行有效的预测,首先要深入理解地震孕育的物理机制,地震孕育的过程从本质上讲就是震源区介质的变形损伤并导致失稳的过程,这是一力学过程。加卸载响应比方法从本质上讲就是从力学角度来研究地震预测,它刻画了物理介质损伤的程度。　　
加卸载响应比方法提出以来在地震的中长期预测方面取得了较好的效果,然而将加卸载响应比应用于短期地震预测时却遇到两个困难:1.加卸载响应比以地震能量作为响应,而地震数目较少且在时间、空间分布非常不均匀;2.加卸载响应比以固体潮引起的库仑应力的增加与减少来判断介质是处于加载还是卸载状态,而固体潮的最小周期也限制了加卸载响应比的计算时间窗。为了解决这些问题,本文主要在以下方面开展研究:　　
1.在数据较好的区域适当减小加卸载响应比计算的时间窗,观测短时间窗加卸载响应比计算的特征。发现通过减小时间窗,可以捕捉到长时间窗不会出现的地震前加卸载响应比异常及峰值,大大增加了加卸载响应比进行地震预测的时间精度。　　
2.将加卸载响应比应用于强震余震的预测。计算了汶川地震及玉树地震余震的加卸载响应比演化,结果表明,加卸载响应比异常与余震的对应关系较好,加卸载响应比具有短期地震预测的能力。　　
3.加卸载响应波结合人工震源的研究。岩石材料受损后,其加载变形模量不同于卸载变形模量,也就是说应力波的加载段与卸载段传播速度不同。利用人工震源向地壳发射波形已知的应力波,当应力波经过受损岩石时由于加、卸载波速的不同,波形会发生改变,由此可以判断介质受损程度,从而可能用于地震预测。本文将问题简化为一维模型,做了各种情况下的数值模拟,另外对三维情况也做了简单的模拟。　　
另外,本文也介绍了加卸载响应比研究的某些最新的进展:1.研究了加卸载响应比的变化率及其在地震活动性研究中的应用。2.计算了加卸载响应比的面积分并结合量纲分析方法得到两个无量纲数,通过中国大陆多个震例的分析统计了这两个无量纲数之间的关系。