文中基于滇西北地区临时加密台站和区域固定台站地震观测资料, 利用波形相关方法对2018年2月25日—2019年7月31日记录的连续波形进行高分辨率地震检测和高精度地震定位, 据此分析红河断裂带北段维西-乔后断层的地震活动性特征。研究表明, 目前维西-乔后断层除了一些特殊的断层部位(交会区、 阶区等)外, 地震活动微弱, 但在其西侧可能存在一条隐伏的陡倾角右旋走滑断层, 沿该断层小地震活动活跃。地震频度、 能量释放率、 b值等统计参数及其随时间的变化表明, 维西-乔后断层及其附近地区的地震活动相对稳定, 区域应力增强不明显; 空间上大部分区域的b值较高, 低b值区主要分布在一些特殊的断层部位(如断层交会区、 阶区等), 但尺度一般较小。ETAS模型统计结果表明, 40%以上的地震活动受外部因素触发, 包括深层流体扰动和远程强地震触发等。由此我们认为, 维西-乔后断层主断层目前的地震活动性较弱, 但其西侧的隐伏分支断层小地震活动丛集且有增强趋势, 需要综合分析主断层及其西侧隐伏分支断层的活动性, 以评估其地震危险性。

基于区域固定地震台站和6套流动加密台站的观测资料，对重庆荣昌地区2008年10月—2011年7月期间的地震活动性进行了分析。在双差定位的基础上，采用匹配定位方法（M&L）对微小地震进行检测与定位；采用CAP（Cut and Paste）方法，反演获得了M_L≥3.5地震的震源机制解。在此基础上，分析地震活动的时空分布特征、震源特征及其与地质构造的关系，并讨论了2010年9月10日M_L5.1地震前后的小震活动特征。通过匹配定位方法共检测到3 354次微地震事件，约为中国地震台网中心地震目录的5倍，震级集中于M_L-1.0～1.0之间，震源深度大部分处于2～4km范围内；震级-频次统计分析表明，地震目录更加完整，震级下限从M_L1.0降低到M_L0.3。地震活动主要集中在几条隐伏断层附近，并具有从注水井向外扩展的特征；9次M_L≥3.5地震震源机制解均为逆断层型，与该区区域应力场协调，并与已有断层性质一致，表明地震活动与注水活动导致已有断层的再活动有关。而发震断层方向、倾角及滑动角散布范围较大表明流体孔隙压力增加对局部应力场有较大影响，使不同产状的断层活化。M_L5.1地震发生之前，地震活动首先表现为时间上丛集，空间上分布于大部分发震断层段上，随后出现了约3月的平静期，这与基于实验结果提出的"蠕滑-均匀化"机制一致，可能是断层亚失稳的一种表现形式，但这种解释需要进一步的工作论证。

以四川盆地为例，通过分析沉积岩储藏系统中断层的发育特征和典型沉积岩断层形成前后岩石变形破坏过程的实验研究，探讨沉积岩层中小断层在油气田注水诱发地震中的作用及较大地震发生条件。首先，通过分析已有的有关四川盆地深部注水诱发地震活动情况的资料得到具有一定普遍性的认识：诱发地震的空间分布明显受已有断层或破裂的控制，有感地震尤其是可导致一定灾害的中强地震往往都是已有断层的重新活动所致。其次，结合石油地质资料及盆地边缘地区出露的一些未成熟小型断层的地质与构造特征观察分析，发现这些断层的存在具有普遍性而且是地下油气纵向运移的主要通道。进而，在实验室条件下对四川盆地几个典型沉积岩样本进行了三轴压缩破坏实验。采用多通道宽动态高速声发射观测技术与三维X射线CT成像技术分析断层形成过程及形成后的几何特征和摩擦系数的变化。最后，通过融合各方面研究结果分析注水诱发地震的发生机制和模型，探讨了较大地震发生条件，为提升注水诱发地震评估能力和建立安全注水操作管理指南提供理论基础。该结果有助于理解为何四川盆地油气田注水诱发地震活动如此剧烈。主要的前三叠系沉积岩（包括白云岩、页岩及白云质灰岩）均具有较高的破坏强度和脆性变形破坏特征，使四川盆地油气储藏系统有条件保持较高的应力水平和在一定条件下导致地震性断层破坏。一般，一条尺度达到几km的断层便足以产生M5级别的中强地震。这些条件使得该区具有发生破坏性注水诱发地震的可能。有必要在对注水孔周围的破裂及断层构造的空间分布、尺度大小及力学性质特征有基本了解的条件下，通过注水数值模拟和监测注水诱发地震的时空演化，建立适当的统计模型实现诱发地震的统计评估和预测，指导注水操作而达到减少灾害性地震发生的风险。

采用多层粘弹性模型计算了2008年5月12日汶川M_W7.9地震对周围地区尤其是龙门山断裂带南段的影响,结合地震活动性分析,探讨了2013年4月20日芦山M_W6.6地震的发生机制,并对沿龙门山断裂带芦山地震与汶川地震之间的地震空段进行了分析.计算结果表明,由于下部地壳及上地幔的粘弹性效应,芦山地震震源处对应的汶川地震同震库仑应力变化(ΔCFS)为-0.1bar以下量级,其后随时间逐渐增加,在芦山地震前增加到了0.4bar(有效摩擦系数为0.4)或0.6bar(有效摩擦系数为0.2)以上.这表明,芦山地震的发生与汶川地震的非弹性触发密切相关.芦山地震与汶川地震之间的地震破裂空段存在1970年大邑M6.2地震的库仑应力阴影区(下降区),汶川地震及芦山地震未能使阴影区发生根本变化,因此,如没有其他不可知因素,该空段短期内整体发生破裂,引发大地震的可能性不大.

根据重庆市地震台网和流动地震台网记录到的天然地震资料,利用接收函数反演得到荣昌地区的精细一维速度结构。在此基础上用双差定位法对2010年9月10日重庆荣昌M_L5.1地震序列进行了精定位。结果表明,地震定位精度得到极大提高,震中分布与区域地质构造的关系更加清晰。多数地震集中在主要断层附近并呈条带状分布,震源深度集中在2km附近,与主要储藏层及注水井深度吻合,初步认为该地震序列为注水活动所诱发的构造地震活动。文中获得的精准的速度结构及地震空间分布对于进一步深入研究震区深部地质构造特征、注水诱发地震的机理等具有重要意义。

荣昌地区地震活动性原本很弱,历史上无5级以上地震的记载。但自20世纪80年代末期开始,随着工业部门将采集天然气过程产生的污水通过废井回灌,该区地震活动明显增强,震级逐渐增大,并于1997年发生了5.2级地震,从而为研究注水诱发地震提供了理想的场所。由于该地区仅有一个地震台,监测能力和定位精度很低,难以满足研究工作的需求。地震动力学国家重点实验室会同日本地质调查所和重庆市地震局于2008年7月在荣昌地区架设了6套流动台站,对该区地震活动进行连续观测。在提高监测能力的同时,使地震震源的定位能力得到了明显的提高,为深入研究地震时空分布特征及注水诱发地震的机制提供了基础。

为系统研究水库对附近地区地震活动的影响,提出了一个综合分析地震活动性与水库蓄水引起的应力变化的方法并开发了通用性较强的软件。以紫坪铺水库为例,对水库引起的应力变化与库区附近地震活动性变化的关系进行了详细分析。一方面,定量地分析了水库蓄水过程在附近断层附加的库仑应力变化;另一方面,用紫坪铺水库地震观测台网的地震目录,对包括地震发生频度、能量释放速率、b值、空间相关距离等统计参数的时间演化进行了详细解析。数值计算结果发现,无论是荷重还是孔隙压的扩散都在被认为是汶川大地震发震断层的映秀-北川断层和灌县-江油断层的库区下伏段引起了明显的库仑应力变化。地震活动统计特性的时间演化与主要断层的应力变化之间存在明确的且符合岩石力学破坏准则的相关性。据此,初步认为紫坪铺水库在其蓄水过程中对其地下的龙门山中央断层和山前断层有明显的作用。

在近些年的野外调查中,我们在安宁河、则木河2断裂带的过渡段(礼州至西昌之间)及其附近的3个场地发现了未知年代的地表破裂。通过分析这些地表破裂的特征以及在本区历史地震重破坏区中的位置,我们认为位于杨福山村以北与大坪子村以西2个场地的破裂应是1536年大地震地表破裂带的遗迹。这不仅反映了1536年大地震破裂带的南段沿安宁河与则木河断裂带的过渡段产生,而且反映了该破裂带的南端很可能到达了或者很接近于西昌。位于西昌略北李金堡村以东的破裂应属于1850年大地震地表破裂带的遗迹,它进一步证明了1850年大地震地表破裂带的西北端可能到达西昌以北至少数千米处。因而,由文中的证据可推断西昌附近的主干活动断裂在1536年和1850年大地震时均发生了破裂。

依据对具有较高微裂纹密度的筑波花岗岩和极低微裂纹密度的花岗斑岩2种极端的岩石标本、在等应力速率的快速加载(约6MPa/min)和蠕变加载(轴向应力保持在约95%破坏强度)2个极端的加载条件下的实验结果,讨论了预存微裂纹密度与加载速度对多晶质结晶岩变形破坏过程的影响。实验中利用高速多通道声发射波形数字记录系统(每秒可记录多达5000个声发射事件的32通道波形),获得了岩石标本破坏前微破裂活动的详细时空分布数据。声发射的发生率、震级-频度关系中的b值及震源的空间分布揭示出岩石变形破坏过程中微破裂活动具有3个典型阶段:初期阶段、第2阶段和成核阶段。尤其是在成核阶段,还观测到发生率和b值有大幅度前兆性起伏。一般而言,在相同加载条件下预存微破裂密度越高,或对同一岩石加载速度越慢,对应的断层成核过程就越长,因此最终破坏的可预报性也越高。为了进一步探讨微破裂活动的阶段性特征及其物理本质,还利用亚临界破裂扩展模型对声发射数据进行了理论分析。

在实验室多通道高速数据采集系统中应用分布式并行控制技术,研制开发了32通道、12位精度、最高50Mhz采样率、每秒钟可以记录1000个以上声发射事件全波形的记录仪。这一系统的综合技术指标在国际上同类实验室中将处于领先地位。文中简要介绍了该系统的关键技术与主要性能。

利用一套最新型的全波形、宽动态声发射观测系统,对两种不同构造的花岗岩在三轴压缩变形实验中的声发射活动进行了对比研究。二者在声发射空间分布,声发射与体积扩容的对应关系,声发射频谱特征及频度能级统计参数等方面均有明显差异。这表明,岩石构造对声发射的基本统计特征有显着的控制作用。其原因在于岩石构造的差异造成变形方式和变形过程的不同。

通过分析单裂缝岩石标本中弹性波到时分布、波震相转换和波振幅衰减等规律,进一步用波场及频谱量刻划介质横向不均匀性。P波震相遇裂缝端部后出现“之”字形波峰,分叉成折射P波、绕射P波,它的特征也依赖于发射源和接收点相对于裂缝的位置,当波以大角度斜跨裂缝和发射点在约裂缝半长度范围时波到时和振幅差别更大。对其研究有助于认识弹性波场在含断层结构中的复杂图象特征、在野外勘探中提高地震资料解释、断裂构造识别能力和提高弹性波在非完整岩石实验中的声发射定位等能力。

本文介绍稻田花岗岩(Inada granite,即粗晶花岗闪长岩)在三轴压缩变形条件下,声发射活动空间分布特征的实验研究结果。研究表明,声发射空间分布具有明显的自相似结构,其分维维数为2.1—2.3,明显低于大岛花岗岩(Oshima granite,即细晶花岗闪长岩)在相似变形条件下的结果,后者为2.7左右。粗晶花岗岩声发射分布还具多分形特征,其拐点为岩石平均颗粒粒度R_c(=5mm),在大于R_c的尺度内的分维D_l和小于R_c尺度的分维D_s各自具有不同的动态变化关系。作者指出,D_s,D_l的大小表示各自尺度内应力场非均匀变化。

对京津唐张地区地震震级频度关系进行空间扫描后,发现该区的震级频度关系有三种类型:第1类符合线性b值模型,第Ⅱ、第Ⅲ类符合特征震级模型。近22年来未发生大震的地区往往属第1类。大震区往往属第Ⅱ、Ⅲ类。岩石力学实验结果表明,在岩石破裂及破裂连结过程中声发射事件的震级频度关系符合高b值线性模型。在岩石伴有粘滑的摩擦滑动过程中声发射事件的震级频度关系符合低b值线性模型。但是在一个完整岩石的破裂和失稳错动全过程中声发射事件震级频度关系符合特征震级模型。由此说明某一区域的震级频度关系可能反映了该区构造变形所处的阶段。一个地区震级频度关系上的多次转折可能包含了地区构造几何信息。一些未发生大震的地区,在中等震级段出现b值非线性现象,这可能意味着它更接近失稳前的临界状态。