强震前的“加速矩释放”(AMR)现象:对一个有争议的地震前兆的回溯性震例研究

近年来,国际上对于强震前的加速矩释放(AMR)现象是否可作为一种可靠的、带有普遍性的地震前兆现象争议较大.本文以2008年3月21日新疆于田 M_s 7.3地震为例,试图从前兆存在的客观性和与地震发生的物理相关性两方面考察本次地震前的 AMR 现象.用"破裂时间分析"方程中的幂指数 m 作为描述震前加速矩释放"程度"的参量,在时间-空间-地震序列截止震级组成的三维参数空间(T,R,M_c)内考察 AMR 现象存存的客观性.考虑了多种因素对 m(T,R,M_c)分布图像可能的影响,其中,余震是否删除和 M_c 对计算影响不大,但 M_L 6.0以上"干扰"事件的影响则较大.结果表明,于田地震前的确存在 AMR 现象,但得到的 m(T,R,M_c)分布图像较为复杂,可观测到两个明显的 AMR 集中分布区.此外,在以实际震中为圆心的多个圆形区域内,使用固定时间窗向实际发震时刻滑动逼近,可观测到 m 值逐渐减小,即加速特征逐渐明显的过程.对震前矩释放程度 m 值的时-空扫描结果显示,出现 AMR 现象的空间区域与震中位置似有较好的对应,但其时-空演化图像与滑动时-空窗的选取有关.这表明,本次 M_s 7.3地震前的确存在 AMR 现象,并与其孕震过程在物理上相关.但本文仅是一个震例的研究,无法给出具有统计显著性的结论。此外,用 AMR 来约束地震发生的时间看来是困难的.

中强震前地震活动矩释放加速现象(AMR)的普遍性问题

地震前的矩释放加速现象 (AMR)作为一种预测中强震发生的方法 ,近年来得到普遍关注 ,所以有必要对这一现象的普遍性进行讨论。我们考虑 1978年以来中国大陆MS5 7以上地震的情况 ,用贝尼奥夫应变作为地震矩释放的量度。采用规则的空间区域和统一的时间尺度 ,通过直接判断和对曲线进行非线性拟合 ,最终确定矩释放的加速或减速特征。所考虑的1978年以来MS5 7以上主震事件共 10 9例 ,其中具有加速特征的 5 5例 ,具有减速特征的 2 3例 ,因数据不足而无法判断加减速特征的 9例 ,加减速特征不稳定的 2 2例。

黑龙江及周边中强震前不同参数模型矩加速释放(AMR)现象特征分析

应用时间破裂分析方程中表征地震距释放程度的m值,选取不同空间尺度进行时空扫描研究,得到震前1年以每2个月为时间间隔的空间m值随时间变化的分布图像,运用不同参数设置计算了地震前Benioff累积应变释放特征。通过对比这些变化找出研究区内m值空间分布搜索主震破裂点扫描效果较好的参数模型,尝试性地给出了"矩释放程度空间扫描"方法应用于地震预测的经验指标。并结合与矩加速释放具有相同物理机制的加卸载响应比(Load/Unload Response Ratio)方法进行综合分析,利用这两种方法对地震进行中短期预测,达到两种方法互相检验、相互辅助的目的。考虑到本文仅对6个震例进行研究,无法给出具有统计显著性的结论,所以仍需结合其他方法进行点、线、面的综合分析。

1989年以来华北地区中强震前地震矩加速释放空间扫描特征的研究

利用地震矩释放程度m值对1989年以来华北地区12次MS≥5.0中强地震前的矩加速释放现象进行了研究。基于删除余震后的地震目录,提取了与矩加速释放相关的特征时—空尺度作为AMR现象在华北地区的扫描模型参数。采用震前1年逐3个月的扫描方式,得到了12次震例在震中附近与时间相依的m值的空间演变图像,并考察了震前震源区附近的Benioff应变释放情况。结果表明,华北地区MS5.0~5.5地震前AMR现象与实际震中和发震时刻的关联性不明显;而MS5.6~6.4地震前67%的震例在震中附近出现稳定和集中分布的矩释放加速区域,说明华北地区MS≥5.5中强震前AMR现象具有一定程度的普遍性,利用AMR现象对未来中强震发震地点的预测有一定的潜能和可挖掘性,但仍需其他方法相互佐证。

辽宁地区5级地震前加速矩释放现象的“回溯性”研究

强震前加速矩释放现象目前是国际上讨论比较激烈的一个话题,而不同地区的强震前的加速矩释放现象应各有不同。通过对辽宁地区1999年以来的3次MS5.0地震震前加速矩释放现象进行对比分析,并讨论了不同计算尺度和积累时间下震中附近地区m值的变化范围。认为在辽宁地区中强震前确实存在加速矩释放现象,且省内中强震发生前加速矩释放均存在累积半径较小和时间窗长较短的情况。

华北地区地震活动矩加速释放现象的震例研究

通过对华北地区13次Ms5级以上地震在震前不同时间的贝尼奥夫应变释放曲线的特征进行分析,得出大部分中强地震前存在地震矩释放加速现象,同时从空间上分析了应变释放特性与地震的关系,发现很多地震在震前1～2年震中附近区域会出现大范围类椭圆形的低m值区域,这个区域与未来主震的位置有着很好的对应,这为华北地区未来中强地震的危险性判定提供了参考。

临界加速地震矩释放模型的网格计算

根据临界加速地震矩释放模型的基本原理,根据研究目的的不同,采取两种不同的方式进行基于网格的并行处理,即按时间分解和按空间分解。如果要根据历史地震目录资料预测某地区未来的地震活动,可以采用空间分解的方式;如果要根据某地区历史上特定时间段的地震活动情况来检验地震加速破裂模型,则可以采用时间分解的方式。最终,能够在同样计算精确度下缩短计算时间或者是同样计算时间下取得更大的计算精确度。

景谷M_S 6.6地震前地震矩加速释放时空扫描特征研究

为考察2014年10月7日景谷M_S 6.6地震前的可能的中长期地震前兆现象以及相关的孕震物理过程,采用加速矩释放(AMR)现象对此次地震进行了分析,首先用T=15 a, R=100 km的时空窗对CBS释放曲线的均方根残差RMS在m-tf二维空间中的分布以及最小RMS对应的m值随时间的变化分析,然后用震前15个月地震资料以逐3个月的扫描方式,对T-M_C二维空间中矩释放指数m值的分布进行分析。结果表明:景谷M_S 6.6地震前在震中附近100 km范围内, m值随着时间逐渐逼近实际发震时刻而逐渐减小,时间上有逐渐趋近于临界状态的趋势,空间上震前似存在AMR逐渐向震中附近"迁移"的现象。

鄂尔多斯周缘地区中强震发生前地震矩加速释放时空特征

为研究鄂尔多斯周缘地区中强地震发生前地震矩加速释放时空特征,选取去丛集后的地震目录,基于地震矩释放程度m值,对1981年以来鄂尔多斯周缘地区10例MS≥5.5中强地震进行二维时空扫描,提取与地震矩加速释放特征相关的时空尺度作为矩释放程度时空扫描模型参数,以3个月为扫描步长,对震前12个月m值及累积Benioff应变释放进行拟合计算。结果显示,震前破裂成核点附近存在显著的AMR现象,7次震例存在累积Benioff应变加速释放特征,说明鄂尔多斯周缘地区MS≥5.5地震发生前AMR现象存在一定普遍性,应用矩加速时空扫描方法具有一定优势,但仍需结合其他方法进行综合分析。

东北第五活跃期中强震前的矩释放空间扫描特征研究

为考察中国东北地区中强震前是否存在与地震孕育过程物理相关的地震矩加速释放现象,利用"地震矩释放程度"m值对该地区第五活跃期内的5例中强震进行了时-空扫描研究.通过考察删除余震的影响,提取了MS5.0以上地震与地震矩加速释放相关的特征时、空尺度,并作为时-空扫描的模型参数.采用震前5个月逐月扫描的方式,得到了震前m值随时间变化的图像.结果显示,其中4例在未来的震中附近出现稳定和集中分布的地震矩释放加速区.这表明东北地区中强震前的地震矩加速释放现象具有一定的普遍性,矩释放加速扫描方法对判断未来可能的中强震破裂成核点有一定的指导意义.采用相同的计算参数设置,还考察了震前破裂成核点的Benioff应变释放情况.结果显示,有3例在破裂成核点的地震矩加速释放现象明显.这表明,对于东北地区的中强地震,利用矩释放程度时-空扫描寻找未来中强震的破裂成核点,尚需其它方法作为辅助.

加卸载响应比(Load/Unload Response Ratio)、能量加速释放(AE/MR)的临界区尺度及地震预测

加卸载响应比理论的主要思路是 :系统在稳定状态时加载响应与卸载响应的比值与非稳定状态时加载响应与卸载响应的比值是完全不同的。大震前加卸载响应比升高和能量加速释放这两种现象可以用来对地震进行中期预报。同时 ,加卸载响应比理论和能量加速释放可能有相同的物理机制。为了验证这种地震预报方法的可行性 ,我们研究了几例发生在澳大利亚与中国 ,M 5 0～ 7 9之间的地震 ,其中包括破坏严重的澳大利亚纽卡斯尔地震和中国的唐山地震。我们利用以震源中心一定范围内的数据计算了震前的加卸载响应比和能量加速释放的幂律拟合。能量幂律加速释放存在一组最佳的拟合 ,一定范围内加卸载响应比达最大值表明加卸载响应比也有一个临界区尺度。进一步讲 ,加卸载响应比与能量加速释放的临界区尺度是相似的。这些结果表明加卸载响应比与能量加速释放有相同的物理机制。进一步的研究可能会对这种物理机制提供更好的解释 。

关于中强震前的应变加速释放现象(英文)

针对中强地震前是否会出现地震活动性增强现象的问题 ,研究了 1 990～ 2 0 0 3年中国MS7 0以上地震 .对于同一个地震事件 ,考虑了多个不同的时间和空间尺度 ,结果表明 ,中强震前的地震活动性远比用简单的应变加速释放模型来描述复杂得多 .因此 ,将应变加速释放模型应用于地震危险性估计 ,仍需做更多的研究 .

东南沿海地区中强地震震前地震矩释放研究

根据临界点理论,地震的孕育过程是一种临界现象,这一临界现象的典型特征是大地震之前往往存在地震活动的相关长度増长及主震周围矩释放加速（accelerating moment release,AMR）现象.一些物理学家认为,AMR现象可作为一种中期地震前兆.Varnes、Bufe和Varnes将重整化群的思想应用到AMR研究中,提出破裂时间分析（time-to-failure analysis）方法,通过AMR来预测强震的发生时间和震级.

2013年9月20日甘肃肃南、青海门源交界5.1级地震的加速释放模型研究

针对2013年9月20日甘肃肃南、青海门源交界5.1级地震,研究了其地震矩加速释放现象。采用不同的空间半径进行了"时-空"扫描计算,结果显示该地震前具有明显的地震矩加速释放现象,随着扫描半径的不同,异常表现为"异常出现—减弱—增强—发震"的特点,因此该方法在实际地震预测中具有一定的实用意义。但由于地震矩加速释放模型的研究较为复杂,影响因素较多,本文也只是针对一个震例进行了研究计算,因此更深入的研究工作需要在后续工作中展开。

2004年12月26日印尼北苏门答腊以西近海M_W9.0地震与地震的类临界点模型

使用哈佛CMT资料,研究了2004年12月26日印尼北苏门答腊以西近海MW9.0地震前的长期地震活动.这次地震前,在1/4世纪的时间尺度、1500km的空间尺度上,存在加速矩释放(AMR)现象.在这一空间尺度范围内,MW9.0地震仍落在分段的幂律分布上.因此,从地震的类临界点模型的角度考虑,对这次特大地震的发生和地震的大小既无预测、亦无预报的情况,并非由物理上的“不可预测性”所致.

多方法联合分析未来地震发生趋势

综合多种前兆方法分析地震活动规律,研究目标地区未来地震发生的趋势。首先采用图像信息法(PI)进行扫描,从长期尺度上找出研究区域内地震活动异常的地区,并结合相关的活动断裂分布及区域地震活动确定未来地震的发震危险区;然后采用加卸载响应比(LURR)、态矢量(SV)、矩张量加速释放(AMR)等中短期前兆方法分析这些区域的地震发生可能,并对地震发生的相关信息做进一步估算;在空间上实现向地震危险区域的逐渐逼近,时间上实现从长期预测到中短期预测的自然过渡。作为回顾性震例研究,我们对近3年来发生在中国西部的强震(ML>6.5)进行了检验,结果表明,相对于单一算法而言,将不同前兆方法适当组合结合能够更为明确地为未来地震危险性评估提供信息和约束。

地震临界区域尺度与地震预测

地震临界区域尺度的界定对于地震前兆研究有着重要意义。通过加卸载响应比(LURR)及震前矩张量加速释放(AMR)两种模型对地震临界区域尺度进行了分析。采用不同半径区域内地震事件的Benioff应变分别计算LURR和AMR时间序列,震前引起时间序列异常变化最明显的半径尺度所定义的区域就是最佳地震临界区域。华北地区M>5震例研究结果显示两种模型所得到的最佳地震临界区域具有明显的一致性,最佳临界区域半径与主震震级之间统计的线性关系斜率约为0.34～0.36。研究结果表明通过不同预测模型可以较为定量的评价地震临界区域尺度,从而为地震预测研究提供依据。

南天山西段强震应力触发作用研究

通过计算新疆南天山西段的喀什-乌恰地区和柯坪断块区1955年以来部分6级以上地震产生的静态库仑破裂应力变化,研究了该区强震对后续地震的触发作用。研究结果表明,喀什-乌恰地区多数强震的发生有利于其邻区后续地震活动增强;而柯坪块区多数强震的发生则在一定程度上缓解了其邻区的地震危险性。

北天山西段中强地震应力触发作用初步研究

计算了新疆北天山西段1944年以来部分5级以上地震产生的静态库仑破裂应力变化(ΔCFS),分析该区先发生的中强震产生的累加库仑应力变化以及单个中强地震对后续地震的触发作用。研究中依据静态库仑破裂应力变化的空间分布确定后续地震活动的可能增强区范围,应用累积贝尼奥夫应变研究增强区内中等地震活动的加速矩释放特征,定量论证中强震产生的库仑应力变化对后续地震产生的影响的可靠性。结果表明,北天山西段多数中强震产生的ΔCFS有利于其邻区后续中强震的发生,其中正ΔCFS区是后续中强地震的可能发生地点,该区中强震产生的库仑应力变化作用的时空影响范围分别为几天至几十年1、00 km范围内,这为未来地震趋势判定提供了依据。

国外地震预测预报研究的一些震例

本文收集了国外地震预测预报研究中一些引起关注的震例,包括回溯性前兆检验的震例和实际预测预报的震例,作为一个不完整的索引,以期对国内相关领域的研究有所帮助。