长周期形变波及其所反应的短期和临震地震前兆

本文应用断裂力学和流变介质中波的传播理论来研究震前长周期形变波的波动源以及这类波传播的一些主要特征,在理论研究结果的基础上,对我国多次较大地震前观测到的短临地震前兆进行了剖析,并从中识别出一些可能与长周期形变波有关的短临地震前兆。首先,从粘滑与破裂这两类主要地震机制出发,提出了粘滑前的预滑与破裂前断裂的预扩展(亚稳态扩展)可能是产生震前长周期波的两类波动源的看法,并着重从理论上讨论了后一类波动源。其次,以地壳流变介质模型为基础,对长周期形变波的传播特性进行了理论研究。选用地壳的广义流变介质模型,求解了所述的两类波动源在这种流变地壳介质中引起的长周期形变波传播的动力学问题,从理论上得出了长周期形变波在地壳内传播的某些一般特征。然后,专门分析了我国多次大地震前实际观测到的短期和临震地震前兆资料,并着重讨论了唐山地震的短临前兆。在这些不同类型的短临地震前兆中,我们得出地下水位、地倾斜及潮位自动记录曲线等的某些振动式及阶跃式短临地震前兆与长周期形变波的理论探讨结果基本相符,因而可以认为它们属于由长周期形变波所反映的地震前兆。在理论研究与实际资料分析的基础上,本文归纳了由长周期形变波所引起的短临地震前兆的一些基本特征,包括传播速度、衰?

地震波动力学特征变化指标在短期地震预报中的应用

本文研究大地震前地震波动力学特征的变化,主要是波形和频谱的变化,并从中提取出可望在短期(半年以内)地震预报中应用的一些预报指标。这些指标包括:P波初始部分波形的时间线性度和空间线性度,初始段平均半周期,S、P波频谱的峰值频率、拐角频率、相对频带宽度、相对频谱峰值、高频段的谱线斜率绝对值等。同时还研究了短周期地脉动的波形线性度及频谱特征量(峰值频率等)在大震前出现的短期(半年以内)和临震(9天以内)的前兆异常变化,发现其波形时间线性度与空间线性度、平均半周期及频谱的最大频率、峰值频率、拐角频率等的前兆异常变化明显,因而可作为短临地震预报指标。 本文所提出的地震波动力学特征变化指标已经过1990年青海共和6.9级地震、1989年10月山西大同6.1级地震、1990年常熟5.1级地震、近年来唐山老震区的几次4.5级左右地震以及1975年海城7.3级地震和(1976年唐山7.8级地震的震例分析检验。

大震前地震波频谱异常特征的研究

本文使用数字地震记录，用相关函数谱分析方法计算功率谱，对１９８９年１月至１９９０年７月发生在唐山地区的２０个地震、１９８８年７月至１８９９年１０月发生在大同周围地区１０个地震及１９８９年２月至１９９０年１２月发生在常熟地区的２５个地震的Ｐ、Ｓ波谱进行了分析，从而对１９９０年７月２３日唐山ＭＬ＝４．９地震、１９８９年１０月１９日大同ＭＬ＝６．１地震及１９９０年２月９日常熟ＭＬ＝５．５地震前Ｐ、Ｓ波频谱异常变化特征进行了研究，所得结果表明：１．地震前Ｐ、Ｓ波频谱的峰值频率ｆｍ，拐角频率ｆｃ，相对频带宽度△ｆ，相对峰值Ｓｍ／ＳＯ以及高频段的斜率绝对值｜ｂ｜等特征量均可能呈现出较明显的下降异常变化，因而它们都可能成为地震预报的有用指标；２．各频谱特征量呈现异常的时间基本上同步，并与波速异常发展趋势基本相符；３．前震Ｓ波频谱的峰值频率ｆｍ及拐角频率ｆｃ都明显偏小，因而它们可作为识别前震的两个重要指标。

模糊分维及其在地震研究中的某些应用

在模糊集理论与分形理论的基础上,引进了模糊分维的概念;给出了模湖容量维D_0与模糊关联维D_2的定义与确定方法;讨论了模糊分维与常用的分维(清晰分维)的关系.给出了模糊分维在地震研究中的应用结果: 1.根据模糊容量维D_0随时间的上升趋势变化,可以划分出大地震活动的高潮期;由模糊容量维D_0与模糊关联维D_2随时间变化的曲线,可以分析识别大地震前的中长期前兆异常. 2.根据模糊容量维D_0随空间和时间的变化,可以划分出未来大震所在的地区,并可发现大震前数年D_0呈现增大或减小的趋势. 3.根据前兆数据的模糊时间分维D_0随时间的变化,可以发现大地震的短期前兆异常.

大地震活动的模糊时间分维特征

本文首先简要介绍了模糊分维的概念与确定方法。然后以中国华北、川滇、甘宁青地区,日本伊豆和日本海地区以及美国加利福尼亚地区的地震活动时间分布为例,研究了大地震活动的模糊时间分维特征,并用模糊分维划分强震活动的高潮期和探索强震前的中长期测震学前兆异常指标。结果表明,模糊分维数D_0呈趋势上升的时期为强震活动的高潮期;此外,据D_0随时间的变化曲线可以发现一些大地震前数年D_0先下降而后回升的中长期前兆异常变化。本文还研究了模糊集“大地震”的λ-截集的分维数D_0(λ),具体取λ=0.65和λ=0.8,并与模糊分维数D_0进行了对比分析。结果表明,D_0(λ)与D_0的总变化趋势相近,但一般说来D_0的应用效果更好。

模糊集理论与灰色系统理论在地震预报中的综合应用

把研究不确定信息的两种理论方法,即模糊集理论与灰色系统理论的方法综合应用于地震预报当中,在以下三方面取得了初步研究结果:(1)地震预测的灰色模糊模型.在灰色系统理论 GM(1.1)模型的基础上,把模糊数学的表达方式和灰色突变预测结合在一起,建立了地震预测的灰色模糊模型,为地震预报实用化提出了一种新的可能的途径,并给出了初步应用实例;(2)地震模糊聚类预测中指标优劣的灰色建模判断.仍以 GM(1,1)灰色建模为基础,在模糊聚类分析之前作指标择优处理,减少了指标选择的盲目性.以1975年以来江苏及其邻区的地震活动资料为例,进行了分析计算,结果比较清晰,比一般模糊聚类结果有所改进:(3)关联度和模糊聚类在地震预报中的联合应用.把灰色系统理论中的关联度方法和模糊集理论中的模糊聚类分析方法,联合应用于地震预报研究当中,以华北地区每年地震强度预测为例进行了初步探讨.本文的初步研究结果表明,地震预报所依据的不少信息和指标都带有灰色模糊的性质,因而,综合使用模糊集理论与灰色系统理论的方法可望取得更为有效的结果.

地震烈度的两种模糊评定方法

本文进一步研究了地震烈度的两种模糊定量评定方法。 第一种方法是基于具有任意分布形态的模糊指标的烈度评定方法。这是一种不受正态分布假定约束的一般性方法。重点研究了以建筑物破坏为特征指标从Ⅵ度到Ⅺ度的模糊烈度评定。从26份有关地震烈度的报告中收集了约2300个有关建筑物破坏的资料,作出了不同类型建筑物在不同烈度下的分布曲线,并得出了它们的近似解析逼近式。采用模糊模式识别与贴近度方法,具体研究了单点评定和群体评定两种情况。 第二种方法是从模糊烈度出发的地震烈度评定方法,主要是对模糊烈度的清晰化作了简化,省去了清晰化过程中的贴近度运算,而改用量板法,更易于分析处理。 最后给出了两个应用实例。

神经网络方法在地震预报研究中的初步应用

本文把神经网络方法引进地震预报研究当中。使用地震频次、最大震级、平均震级、等价地震次数等多项地震活动性指标作为神经网络的输入,未来时段内的最大地震震级作为其输出,可以对某一固定地区的最大地震震级作出中近期(例如1年)预报。选用的神经网络模型为含两个中间层的前向模型,并采用BP算法。所得结果表明,用神经网络方法可以在一定精度范围内使震级预报的内检符合率达到100％,在本文的例子中,外推预报准确率达到60％以上。

构造波及其在地震预报中的应用

本文依据构造力源假说,对可能沿软流圈或构造带传播的四种类型的构造波进行了研究。这四种构造波为:广义瑞利型构造波;广义洛夫型构造波;广义构造导波及构造形变波。采用适当的软流圈模型,对这四种波型的频散关系及存在条件作了研究。理论研究结果表明,在软流圈中这四类波型均可能存在。 在理论研究的基础上,按照构造波所反映的地震前兆的周期(时间)长短,又把它们归为三类。第一类称为长周期的构造波,它反映了强震震中以波的形式迁移,这可以用来解释强震沿某些构造带与纬度方向迁移及其幅射状迁移等现象。第二类是中周期的构造波,它反映了地震前兆的三阶段发展变化。第三类为长周期的形变波,它是一种短周期的构造波,反映了短期或临震前兆。

中短期地震前兆的模糊综合识别

本文把模糊模式识别的直接方法用于综合分析多台多种手段观测到的地震前兆资料,以便提取较大地震前几个月内可能出现的中短期前兆异常信息。 所用方法的基本技巧是,对每一个台的每一种前兆观测手段建立起适当的前兆从属函数,并进而确定出多手段或多台的综合前兆从属函数。首先以综合前兆从属函数为基础,识别出某一地区较大地震前出现的中短期前兆异常,然后将其归纳成可用于地震预报的中短期前兆模式。 借助于所提出的方法,本文着重分析处理了1979—1986年间日本东海地区及其邻近地区3个倾斜台、2个验潮站、2个水氡观测站、2个水位观测点和30个体积应变观测点的大量前兆观测资料,识别出了这一期间在该地区内发生的10余次6级以上地震前的中短期前兆异常时间,并得出了两类地震前兆模式:第一类前兆模式适用于在该地区内进行多种前兆手段的综合分析预报;第二类前兆模式适用于单种前兆手段(体积应变)的多台综合分析预报。 为对比起见,文中同时给出了我国唐山7.8级地震及其6.9级强余震前多台水氡含量变化的中短期前兆综合分析识别结果,所得出的前兆模式与日本东海地区的第二类前兆模式相符。

数字化地震记录波形线性度的分析处理方法及其初步应用

探讨了数字化地震记录P 波初始部分波形线性度的两种分析处理方法,即波形的时间线性度和波形的空间线性度的分析处理方法,并着重介绍了这两种方法在地震预报研究中的初步应用结果.

波速异常的进一步研究和问题讨论(二)——S波分裂的某些研究

本文利用两种方法研究了华北地区某些中强震前S波分裂值随时间的变化。对唐山地区发生的几次地震,用常规统计分析法直接从天津蓟县、静海、武清等台地面和井下记录的地震图上测量出S波分裂值。用极化矢量转向法和利用白家疃地震台的数字地震记录资料,研究了大同6.1级地震前一年该地区小震的S波分裂值随时间的变化。结果表明,华北地区一些中强地震前可以观测到S波分裂现象,因而S波分裂可作为一种反映震前波速异常的测震学前兆。

模糊数学方法在地震预报中的应用

本文综述了我国地震工作者十年来把模糊数学方法应用于地震预报研究所取得的主要进展,并总结了某些模糊数学方法(模糊聚类分析、模糊综合评判)在兰州地震研究所实际地震监测预报中的初步应用结果,最后讨论了存在问题与今后研究方向。

波速异常的进一步研究和问题讨论(三)——水库诱发地震前的Vp/Vs异常

本文研究了一些水库诱发地震前的波速比变化。结果表明:(1)在水库诱发地震(M=2-6)前均可观测到波速比异常;(2)前兆异常时间△T和震级M的关系为log△T=aM+b,其斜率明显小于天然构造地震;(3)在震级相同的情况下,水库诱发地震的波速比异常区比天然构造地震小得多。所得结果可用来区分水库诱发地震与天然构造地震,本文给出了一个具体应用实例。

神经网络在短期地震跟踪预报中的应用

本文研究了神经网络方法在基于地震活动性指标的中短期（半年至一年）地震预报和基于非测震学前兆异常从属函数的短期（三个月之内）地震预报中的应用。选用含一个或两个中间层的前向神经网络模型，并采用与之相适应的ＢＰ算法。以华北地区多年的地震活动性资料和首都圈及其邻近地区的短水准、地电阻率、地磁总强度、水位、水氡含量等前兆观测手段的８０余个台项的多年观测资料为基础，对神经网络方法在以上两方面的应用作出了实际计算、分析与检验。对一些大地震的发生时段及震级的预测检验效果较好。本文所得结果表明，神经网络在短期地震跟踪预报中有一定应用价值，值得进一步探讨与推广。

一至数年内地震活动区最大地震震级的统计—模糊综合估计

本文介绍了几种应用于地震活动区一至数年内最大地震震级综合估计的统计方法与模糊数学方法。所用的统计方法包括分类概率预报方法、穿过理论方法和改进的极值理论方法。使用的模糊数学方法则有模糊聚类分析、模糊信息检索、地震活动平静异常的模糊识别与模糊自相似等方法。这些大都是近年来的最新研究成果。作为应用实例,文中给出了这几种方法对华北地区1989年最大地震震级的综合估计与检验结果。

含裂隙双相各向异性介质中的地震波传播

基于各向异性介质和含裂隙双相介质中的地震波传播理论，导出了具有四阶对称轴的含裂隙双相各向异性介质的本构关系与波传播的运动方程．指出在含裂隙双相各向异性介质中可能传播６种类型的准纵横波，即快纵波ＱＰ１，慢纵波ＱＰ２，两个分裂的快横波ＱＳＶ１，ＱＳＨ１和两个分裂的慢横波ＱＳＶ２，ＱＳＨ２．

青藏高原北缘地区地震波动力学特征量变化与强震关系的研究

利用甘肃河西张掖数字化地震台网观测到的肃南南部地区1988年9月至1990年4月间的地震记录资料，以及刘家峡、合作、肃南、靖远等地震台观测到的景泰地区1989年2月至1990年10月的地震资料，分析研究了这些台站所在的青藏高原北缘地区地震波动力学特征量变化与该区及邻近地区在这些时间段内发生的3次Ms＞5．5级强震的关系。所研究的地震波动力学特征是有P波初始部分及短周期地脉动的波形时间线性度和空间线性度，平均半周期、出射角和方位角，频谱的峰值频率、拐角频率，相对频带宽度、相对频谱峰值，高频段的潜线斜率绝对值，尾波的时间熵、振幅比、持续时间变化量等。

首都圈地震监测预报的某些模糊数学方法

本文把模糊数学中的模糊模式识别的直接方法、模糊聚类分析方法、模糊信息检索方法和新近提出的模糊分维方法应用到以地震活动性和地震前兆为基础的首都圈地震监测预报当中,分析研究了发生在这一地区的两次大地震,即1976年唐山7.8级和1989年大同6.1级地震前用模糊数学方法识别出的地震学前兆和非地震学前兆,并对这一地区大地震的长期和中短期模糊预报方法与途径进行了简要的讨论。

模糊-统计分析方法在新西兰地震危险性估计中的应用

把模糊聚类分析、模糊地震活动平静异常识别、模糊分维、ｂ值谱分析等方法应用于新 西兰南、北两区的地震危险性估计当中。结果表明，这５种方法在此处均可得到有效的应用。