文中以2014年鲁甸6.5级地震为例, 在亚失稳实验及理论指导下, 基于震前地震活动及地球物理观测资料并结合地震成核数值模拟结果, 综合分析前兆异常时空演化与亚失稳过程的关系, 首次提供了一个可明确佐证亚失稳阶段震源区成核、 震源区附近协同化过程持续加剧的典型震例和观测事实。研究结果显示, 依据大区域强震活动及流动重力观测, 可判定鲁甸地震前研究区已处于高应力状态。在高应力背景判定的基础上, 依据地震活动及地球物理观测前兆异常, 可粗略判定鲁甸地震亚失稳过程可能起始于震前7、 8个月, 最突出的现象或判定指标是由震中附近小地震活跃所表征的断层应力状态由积累为主向释放为主的转变, 以及由定点地球物理观测异常数量显著增加所表征的断层运动协同化现象, 从地震成核的角度与成核后期核心弱化区扩张过程有关。之后至主震发生, 还有2个时间节点需要关注: 一是震前4、 5个月, 定点地球物理观测异常空间分布范围自震中附近向外围的明显扩展, 显示断层变形的加速协同化; 二是震前2个月之后, 震中附近小地震活动开始减弱、 微震活动及定点地球物理异常出现向震中的迁移收缩, 与地震成核过程核心弱化区扩展之后的收缩过程相关联。

2020年7—8月西藏波密易贡乡发生M_L4.9显著震群, 1个月内共发生25次M_L≥4.0地震, 引起了广泛关注。1970年以来的资料显示, 波密震群区域的地震活动时间基本集中于每年的7、 8月, 空间上主要分布于15km×20km的区域范围内, 最大震级基本稳定在M_L4.5~5.0之间, 年均释放的地震能量大体相当于1次M_L4.9地震。波密震群区域的地震活动与上半年降水规模及降水过程关系密切, 震群活动发生于降水量的峰值时段, 一般起始于当年首次较显著降水过程结束之后。地震活动水平与规模以上降水开始时间的早晚、 上半年规模以上降水的天数及4—6月降水量增加速率等反映降水规模和降水过程的因素呈正相关。波密震群区域的地震活动主要集中分布于近NE向勒曲藏布中段及两侧分支流域, 该区夏季成为周边水体快速汇聚的区域, 这为每年7、 8月流体触发地震活动提供了基本条件; 地震密集分布区域地表出露的岩石以石英砂岩、 粉砂岩为主, 相对而言具有更高的渗透率, 便于流体下渗引起地下介质孔隙压力增加; 地震密集区域被多条断层所围限, 断层一方面对地表聚集水体下渗扩散的区域具有一定围限作用, 另一方面又具有较好的流体导通性, 便于流体快速下渗, 其中张性断层更是如此。在流体自重及地表水体载荷压力的共同作用下, 流体沿断裂破碎带及具有较好渗透性的砂岩类岩石介质快速下渗, 导致地下断层、 裂隙及孔隙介质中的孔隙压力快速增大, 断层、 裂隙强度随之降低, 进而导致地震活动。不同深度处的孔隙压力随时间变化的模拟计算结果支持上述关于波密震群区域地震活动的机理解释。

为实现天然地震与爆破、 塌陷事件类型的快速高效识别, 文中应用深度学习技术中的卷积神经网络模型, 设计了基于单个事件单个台站波形记录的深度学习训练模块和基于单个事件多个台站波形记录的实时测试模块。 以每个事件P波到时最早的5个台站记录到的原始三分向波形为输入, 分别采用目前主流的AlexNet、 VGG16、 VGG19、 GoogLeNet 4种卷积神经网络结构进行学习训练, 结果显示各类卷积神经网络结构对训练集与测试集的识别准确率均达93%以上, 且各个网络在训练过程中的训练集与测试集的准确率及代价函数的走势曲线基本一致。 其中, AlexNet网络结构的识别准确率最高, 测试集为98.51%, 且未发生过拟合现象; VGG16、 VGG19网络结构的准确率次之; GoogLeNet网络结构的识别准确率相对较低。 为检验深度学习卷积神经网络在数字地震台网实时运行过程中的事件判别效能, 选取训练好的AlexNet卷积神经网络开展基于单个事件多个台站波形记录的事件类型判定检验。 最终结果显示, 在山东台网实时触发的110个M≥0.7事件中, 共有89个事件的类型被准确识别, 准确率约为80.9%。 具体到各个类型事件中, 天然地震的准确率约为74.6%; 爆破的准确率约为90.9%; 塌陷事件的准确率为100%。 若删除其中由于波形失真而造成的类型识别错误事件, 则天然地震的识别准确率将提高至91.4%, 而所有事件的整体识别准确率也将由80.9%提高至91.7%, 与目前地震台网日常工作中人工判定的识别准确率基本相当。 这表明, 深度学习技术可以快速高效地实现天然地震与爆破、 塌陷的事件类型识别。

文中基于新疆区域数字地震台网观测资料, 采用CAP方法反演了2020年1月19日伽师M_S6.4主震、 前震和部分M_S≥3.6余震的震源机制解和震源深度, 利用多阶段定位方法对本次伽师6.4级地震序列进行了重新定位, 并在此基础上分析了伽师6.4级地震序列的震源深度、 震源机制和震源破裂面特征, 探讨可能的发震构造。 初步结果显示, 利用CAP方法得到6.4级地震的最佳双力偶机制解为: 节面Ⅰ, 走向190°, 倾角32°, 滑动角31°; 节面Ⅱ, 走向74°, 倾角73°, 滑动角118°, 震源深度为12.1km, 表明其为一次逆冲型地震事件。 而5.4级前震为一次走滑型地震事件, 震源深度为17.1km, 震源机制解为: 节面Ⅰ, 走向83°, 倾角78°, 滑动角173°; 节面Ⅱ, 走向174°, 倾角83°, 滑动角12°。 根据重新定位结果, 结合震源区附近构造地质背景推断, 5.4级前震的发震构造为NNW向高倾角走滑断裂L₀, 其可能为1997—1998年伽师震群NNW向发震构造体系的分支断裂。 由于绝大多数余震分布在L₀断裂东侧, 判断L₀及相关断层对余震分布可能具有一定的控制作用。 根据主震的位置和余震的空间分布特征及震源区断裂的产状特征推测, 伽师6.4级主震的发震构造为SN向的缓倾角破裂, 其滑动可能主要集中在柯坪塔格推覆构造滑脱面附近的区域, 但伽师6.4级地震可能引起了柯坪塔格推覆构造多条断裂同时活动。

假定主震破裂面上残余凹凸体的破裂导致余震, 残余凹凸体尺度符合分形分布, 在破裂面上随机分布, 残余凹凸体破裂/失稳强度符合对数正态分布;以岩石圈下部粘弹介质震后应力松弛作为导致残余凹凸体破裂的动力输入, 加载应力按负指数形式衰减;以库仑破裂准则作为失稳判据, 考虑残余凹凸体破裂对附近区域的应力加载, 在不同条件下模拟生成包含时、空、强三要素的人工 "余震"序列。通过G-R关系及修改的大森公式, 检测模拟输出与实际余震活动统计特征的吻合程度, 以此作为进一步调整模型参数的依据。在此基础上重点讨论介质黏滞性质对余震活动的影响。结果显示: 表征岩石物理特性的黏滞系数对余震活动持续时间、衰减快慢起重要的控制作用, 黏滞系数与衰减系数之间显示负指数的相关关系。余震序列G-R关系与黏滞系数关系不大, 主要受控于残余凹凸体的尺度分布, 即与构造不均匀性关系更为密切。

为了解水库水体加、卸载及渗透过程中，库底岩石介质有效应力变化对弹性波速的影响，以及弹性波速变化与孔隙压力、有效应力变化之间的定量关系，以四川省紫坪铺水库为例，在前期已建立库区地质构造与水文地质结构模型，并推导出岩石介质变形与流体渗流耦合数学模型的基础上，进一步建立了有效应力对岩石弹性波速影响的数学模型，利用有限元方法定量计算了库底岩石介质的孔隙压力、附加有效应力和弹性波速的变化。结果表明：在水库水体加、卸载及渗透过程中，地下岩石介质弹性波速增量值的变化并不明显，最大变幅仅为±0.013 km/s，变化范围主要集中在库底5km以上的局部区域；弹性波速增量值与附加有效应力变化同步，与水库水位变化形态相似；不同观测点弹性波速变化量的大小与埋藏位置、深度及附加有效应力的变化幅度有关，同一观测点，弹性纵波波速变化幅度大于弹性横波波速。文中数值模拟的结果与一些学者通过环境噪声方法获得的紫坪铺水库附近区域相对波速变化的反演结果在变化形态上大体一致，但变化幅度略有差异。

着重于序列衰减与余震激发,系统介绍了修改的大森公式、ETAS模型及BASS模型的最新理论研究进展及应用成果。修改的大森公式是迄今为止对序列衰减的最好描述,据此可对序列衰减特征进行定量表述。大森公式本质上是一种典型的现象统计模型,但由于其参数少、计算简单,并且确实能够反映序列衰减的总体特征,因而在实际中应用广泛。ETAS模型考虑了具有统计自相似特征的次级余震激发问题,次级余震激发强度与父地震强度有关,这在物理过程方面对大森公式进行了大大的拓展。由于考虑了次级余震的激发问题,ETAS模型不但在余震序列研究方面比修改的大森公式有了明显的进展,而且在诸如平静检测、余震群集剔除、背景地震活动评估、外因触发地震活动检测等方面也有诸多应用。BASS模型遵循修改的Bath定律,而ETAS模型遵循的是与父地震震级有关的相似率,这是BASS模型与ETAS模型的最大区别,因而相对ETAS模型而言,BASS模型是一种完全自相似的理想化模型,但目前基于BASS模型的应用研究尚不多见。

汶川8.0级地震序列具有明显的分段特性,较强余震分布于茂县、绵竹以南及平武以北。主破裂过程在中南段以逆冲为主,序列逐渐衰减,呈主余型的序列衰减特征;北段是汶川地震破裂过程的终止区域,主破裂过程在该区域以走滑为主,形成多震型的序列特征,也成为汶川序列较大余震的主体活动区域。序列较强余震活动明显受引潮力调制,大多数较强余震发生在固体潮大、小潮时段,并且16时前后是较强余震的优势发震时段。序列衰减系数p值随时间增加而逐渐增大,最终基本稳定在1附近变化。结合以往的研究,对序列类型及最大强余震震级、强余震活动持续时间等进行了初步讨论。初步的统计结果还显示,8级左右强震序列中主震与最大余震之间的震级差正比于主震破裂尺度,这意味着当震级大体接近时,较大的破裂尺度与较为充分的能量释放相对应。

使用143组中、小地震单震震源机制解和17组小区域综合机制解资料,统计分析了华东地区的现代构造应力场特征。华东地区现今处在NEE向(80°左右)主压、NNW向(350°左右)主张应力场的控制下;主应力作用方式以水平和近水平为主。在应力场方向和作用方式基本一致的背景上,不同地震构造分区存在一些差异,这些差异可能与相应区域主要活动断裂的主体分布方向有关,可能表征了现存构造对地震错动特征的影响和控制作用。现代中、小地震震源机制解,历史中、强地震和现代有感地震最内等震线长轴方向等资料显示华东地区地震主要沿NE,NW2个方向破裂错动,兼有NNE,NEE,NWW或近EW方向。以走滑和近走滑方式为主,兼有少量斜向滑动。地震断层的错动方式存在某些分区差异。华东地区历史中、强地震以NE向破裂错动为主,而现代中强地震在陆域以NW-SE为主,海域NE,NW兼有。

基于岩石变形声发射实验结果讨论了大震前地震活动平静现象的机制。在双轴压缩、等位移速率加载条件下,挤压型雁列断层、含宏观凹凸体断层、Ⅲ型剪切断层等非连续断层在临近滑动失稳前,声发射活动均出现了明显的相对平静现象,表现为声发射事件的发生率和应变能释放水平显著降低。与此阶段相对应,断层带(特别是非连续部位上新形成的一小段断层)发生了蠕滑和匀阻化作用,并使得标本的差应力开始下降。根据实验结果提出,大地震前断层的“蠕滑-匀阻化”过程是造成地震活动平静现象的可能机制。

在岩石高温高压三轴变形实验中达到岩石的极限强度之后,岩样的宏观几何变形显著增加,几何变形成为表观应力与真实应力之间出现较大偏差的主要原因。针对此问题,假定岩样从圆柱体变形成为桶形体,在一些理想假设前提下,给出了高温高压条件下三轴实验中,当试样出现半延性-延性行为时,应力曲线的一种修正方法。