發(fā)布時間：2020-08-09 11:00

【摘要】：地震預測是一個公認的世界性科學難題。在我國,頻發(fā)的地震給人民的生命與財產(chǎn)安全帶來了巨大的威脅。因此對地震預測進行持續(xù)且深入的研究是減輕地震災害損失、保護人民生命財產(chǎn)安全的必由之路。地震預測須依據(jù)前兆,前兆是地震前觀測到的預示地震將要發(fā)生的信號。地震預測實踐表明,流動重力觀測是我國中期地震預測的重要手段,具備一定程度捕獲地震前兆的能力。震例總結(jié)表明,強震或大震前往往出現(xiàn)典型的重力場變化圖像(可稱之為“重力前兆”):重力變化梯度帶或高值與低值交替變化的四象限圖像,且未來震中位于重力正負變化轉(zhuǎn)換處(如重力變化零值線)或相對低值的區(qū)域。如何對這一現(xiàn)象做出解釋,并利用其對地震進行具有物理基礎的預測是目前面臨的關(guān)鍵問題之一。申重陽等(2011)根據(jù)姚安地震前重力變化的四象限分布特征,發(fā)現(xiàn)孕震過程中“孕震體”先存的閉鎖剪力與震源機制顯示的同震剪應力具有物理上的一致性,進而提出了“閉鎖剪力模式”,為解釋上述典型重力變化特征提供了理論基礎。那么,如何對“閉鎖剪力模式”進行量化,并據(jù)此建立相應的地震預測理論與方法成為了亟需解決的關(guān)鍵問題。為此,本論文主要針對數(shù)十年重力觀測震例總結(jié)給出的典型重力變化前兆特征,發(fā)展研究基于閉鎖剪力模式的地震重力預測方法,為地震重力預測提供定量化的實用技術(shù)。論文主要研究工作及成果貢獻如下:(1)基于“閉鎖剪力模式”,利用定量地震學的震源動力學理論,建立了閉鎖剪力模式的數(shù)學物理模型。根據(jù)構(gòu)造性地震的雙力偶機制,可以用一個假想的“等效位錯”來描述孕震源中存有的閉鎖剪力。對孕震體的“等效位錯”可利用同震位錯理論公式進行計算,從而進一步計算孕震體的等效地震矩(能量)。(2)利用Okubo位錯理論給出了模擬與反演確定“等效位錯”模型參數(shù)的方法。模型參數(shù)可分為兩類——力學參數(shù)與幾何參數(shù);通過理論模擬研究給出了基于震前重力場變化圖像的幾何參數(shù)選取方法;對無法直接從圖像獲取的力學參數(shù),考慮到流動重力觀測數(shù)據(jù)中存在的粗差,選取穩(wěn)健—貝葉斯最小二乘法進行反演。(3)基于上述研究,以姚安6.0地震和汶川8.0地震為例,研究了基于閉鎖剪力模式的地震危險預測方法:(1)為驗證模型及參數(shù)選取方案的合理性,以2008年汶川Ms8.0地震和2009年姚安Ms6.0地震為例,基于震區(qū)附近多年的流動重力數(shù)據(jù)所識別的典型重力變化圖像,進行了“等效位錯”模型參數(shù)的反演研究。(2)模型的正演模擬結(jié)果表明,汶川地震與姚安地震的震前重力場動態(tài)變化分別對應傾滑與走滑型“等效位錯”產(chǎn)生的地表重力變化。通過這兩個區(qū)域的震前重力場動態(tài)變化圖像的特點確定了模型的幾何參數(shù)的初值;并通過穩(wěn)健—貝葉斯最小二乘反演得到其分別對應的力學參數(shù)。并通過模型參數(shù)計算了孕震能量。(3)將“等效位錯”對應的孕震能量與實際發(fā)震情況進行對比,結(jié)果表明:汶川地震孕震能量相當于Mw8.0,接近于實際發(fā)震的矩震級Mw7.9;姚安地震孕震能量相當于Mw5.9,接近于實際發(fā)震矩震級Mw5.7。表明本文的參數(shù)選取方案具有一定的合理性與有效性。(4)震例研究結(jié)果表明,基于閉鎖剪力模式的地震危險預測方法可對大陸構(gòu)造性地震的震級、震源力學特性進行較好預測,并可用于圈定未來強震發(fā)生地點,經(jīng)進一步完善,可成為基于重力場圖像開展地震預測提供有效途徑和潛在快速數(shù)值預測方案。
【學位授予單位】：中國地震局地震研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P315.7
【圖文】：

黃浩哲：基于閉鎖剪力模式的地震危險預測重力方法研究像，如 1975 年海城地震的前震[12]。⑤地下水特性，如日本伊豆—大 地震前地下水中的氡氣含量減少、水溫降低[13]。⑥重力變化，如 1地震前后的重力測量發(fā)現(xiàn)均存在重力變化[14]；1965 至 1967 年，在日動期間，Kisslinger[15]對重力進行了觀測，發(fā)現(xiàn)在地震前后，均存在；在 1976 年唐山地震前后，李瑞浩發(fā)現(xiàn)震前重力場呈現(xiàn)上升再下降象，并提出了對應的孕震機理[16]。流動重力監(jiān)測網(wǎng)自 20 世紀 60 年代起，范圍遍布全國，每年觀測一大多已積累了 20-30 年的重復測量數(shù)據(jù)，是目前我國地震中期預測的截止 2017 年底，已形成覆蓋全國的 101 個絕對重力點、約 4000 個點和 80 個連續(xù)重力臺站的中國地震重力監(jiān)測網(wǎng)（圖 1.1），獲取中國化資料，為地震災害監(jiān)測預測提供了數(shù)據(jù)基礎。其中重點監(jiān)測區(qū)（及新疆）開展每年 2 期觀測，一般地區(qū)開展每年 1 期觀測。

這與地震的發(fā)生有著千絲萬縷的聯(lián)系。年唐山 Ms7.8 級地震等[19]于1976年唐山地震前后對震中以北始于黃莊終于樂亭次重力測量�？紤]水準測量的結(jié)果可知，地表高程變化所產(chǎn)力測量結(jié)果相去甚遠，因此高程變化并不是影響重力變化的程引起的重力變化小于自由空氣效應，過于微弱，同樣不經(jīng)過陳運泰等人的細致分析，提出了地殼和上地幔內(nèi)的質(zhì)力變化的猜想。李瑞浩等[16]分析了從 1971 年起至 1979 年唐山地區(qū)附近的重力觀測數(shù)據(jù)，并進行重力差分變化研究。正之后，發(fā)現(xiàn)①震前五至三年，震區(qū)附近的重力場出現(xiàn)明顯緩慢上升的趨勢，這可能是莫霍面上隆的結(jié)果；②震前三度進一步加快，這可能與震前的濡滑效應有關(guān)；③震前一化突然開始出現(xiàn)負變化，即重力場的上升趨勢進一步減緩度恢復到震前五至三年的水平，這可能說明該區(qū)域回復到中。這一結(jié)果說明了震前重力變化可能在時間進程上滿足某

在震前，整個區(qū)域均存在明顯的重力變化，但震中附近區(qū)域平均 30 Gal）要遠小于某些遠離震中的區(qū)域（其峰值為 123 Gal）化的方向上，震中區(qū)域也與遠離震中的區(qū)域有所不同。即震前震中呈現(xiàn)負異常，在震后變化速率依舊不變；遠離震中的區(qū)域震前重力，這一異常在震后變化速率降低。這一研究表明震前重力場在空間現(xiàn)出一定的異常。08 年于田 Ms7.3 級地震重陽等[21]分析了于田 Ms7.3 級地震震前從 1998 年起至 2007 年共計流動重力網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)，并從重力場差分變化圖像中發(fā)現(xiàn)震中北部存重力變化區(qū)，震中南部和東部存有一個下降的重力變化區(qū)；空間上震中分界的一個大范圍的重力變化梯度帶，最大重力變化達到了 200進程的角度來說，震前重力場變化呈現(xiàn)與唐山地震相似的先緩慢增長，進而增長速度減慢的過程。這一研究表明，重力數(shù)據(jù)中包含了信息，且持續(xù)越是長久越是巨大的重力變化可能反映了越是強大的

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 祝意青;梁偉鋒;趙云峰;劉芳;隗壽春;徐云馬;;2017年四川九寨溝M_s7.0地震前區(qū)域重力場變化[J];地球物理學報;2017年10期

2 趙育飛;袁潔浩;詹志佳;陳斌;高金田;;20世紀中國地震地磁觀測與研究回顧[J];地震研究;2017年03期

3 祝意青;李鐵明;郝明;梁偉鋒;趙云峰;徐云馬;郝慶花;;2016年青海門源M_S6.4地震前重力變化[J];地球物理學報;2016年10期

4 李君;王勤彩;;2009年姚安M_S6.0地震序列發(fā)震斷層及應力場特征[J];地震學報;2016年02期

5 康開軒;郝洪濤;;基于動態(tài)平差方法的滇西地區(qū)長期重力變化研究[J];國際地震動態(tài);2015年09期

6 潘睿;盛書中;萬永革;;2009年姚安地震斷層面參數(shù)的確定[J];華北地震科學;2015年02期

7 吳中海;趙根模;;地震預報現(xiàn)狀及相關(guān)問題綜述[J];地質(zhì)通報;2013年10期

8 顧國華;;地殼形變與地震前兆探索回顧和展望[J];地震;2012年02期

9 秦雙龍;張建國;廖麗霞;;2009年云南姚安6.0級地震震源機制與發(fā)震構(gòu)造的分析研究[J];內(nèi)陸地震;2012年01期

10 申重陽;談洪波;郝洪濤;李輝;楊光亮;玄松柏;;2009年姚安Ms6.0地震重力場前兆變化機理[J];大地測量與地球動力學;2011年02期

本文編號：2787023