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图示预震、前震、主震与余震的概念 精选

已有 2426 次阅读 2020-7-15 23:02 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

为便于大家理解预震、前震、主震与余震的概念,我先以现场岩块剪切实验为例进行说明。可能有人不服,说震源体所处的温度、压力、流体环境等十分复杂,受载也并非简单的应力路径,岩块能代表震源体吗?我要强调的是,万变不离其宗,两者本质上并无明显区别。

我们已弄清楚,震源体是锁固段。大尺度、扁平状的锁固段承受高温压和缓慢的剪切加载,呈现出强非均匀性与低脆性。 Ishida2010对一块较大尺度扁平状板岩(长0.5m/0.5m/0.2m,内含多条节理,非均匀性强)进行了原位慢速加载直剪实验,其在一定程度上可模拟孕震锁固段的破裂行为,看看其实验结果吧。

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测试过程中的AE事件率与剪切荷载(据Ishida等(2010修改)

1示出了AE(声发射)序列,其由该岩块破裂产生。可看出:在体积膨胀点以前,发生了一些较小的AE事件,可称之为 “普通地震”;在体积膨胀点(估计)与峰值强度点,各发生了一次大AE事件,可称之为 “标志性地震”;两点之间的AE序列呈现“两头大、中间小”特征,这里把“中间小”的事件称之为“预震”,临近峰值强度点的“预震”为“前震”;由于在峰值强度点发生主破裂,可把该点的 “标志性地震”称为“主震”。

当然,在全序列已知的情况下,容易识别“预震”、“前震”、“主震”。然而,在部分序列已知的情况下,就难以识别了。假定上述实验仅进行AE监测,且无法直接观察该岩块的变形破坏现象,这样与孕震锁固段的情况一致。随着实验的进行,当该岩块损伤演化至体积膨胀点时,观测到事件较之前的大,会误认为是“主震”;又发现后续的事件较小,自然会认为是“余震”,但其实是“预震”,因为后面还有“主震”。这说明弄清破裂全序列特征,有助于识别“主震”。

有不少人认为,某个地区常发生小地震是好事,其释放了能量,大地震就不发生了。然而,实则不然。从图1知,在主破裂前确实发生了不少小事件,但并没有像这些人说的那样能阻止大事件的发生。由此而论,只有彻底理解了岩石破裂(地震)机理,才能避免陷入臆想的泥潭,也才能正确判断地震趋势。

遗憾的是,由于采用柔性加载,从图1是看不到“余震”的。为此,再看一个室内岩样破裂全过程实验。

从图2看出:在峰值强度点发生了一次高能级AE事件(主破裂),其可被视为“主震”,后续能级较小的AE可称之为“余震”。那么,鉴定“余震”的原理是什么呢?

在峰值强度点前,虽然破裂可局部释放弹性应变能,但岩样处于宏观加载状态,可视为能量积累阶段;而在峰值强度点(含)后,岩样处于宏观卸载状态,为整体能量释放阶段,此阶段裂发生的AE事件可视为“余震”。

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2 单轴压缩下花岗闪长岩AE能量变化特征(据Zhao等(2013修改)

以上仅谈了用岩块或岩样模拟单孕震锁固段的情况。实际上,构造地震涉及到多锁固段破裂。以唐山地震区(图3)为例,每个锁固段的破裂地震序列(从第2锁固段起,只有体积膨胀点和峰值强度点之间的地震序列,这是由锁固段之间的作用模式决定的)与图1所示的AE序列类似,并无“创新”之举。我们的研究表明,在每一轮地震周期,构造块体(对应的地面区域为地震区)内多锁固段按照承载力由低到高的次序依次断裂,显然只有当最后一个承载力最高的锁固段在峰值强度点断裂时,发生的标志性地震才是主震。

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3 唐山地震区1400—2015.11.21之间MS≥6.0地震活动性

(红色线条表示标志性地震)

对构造地震而言,如果不能划定地震区和确定地震周期,不清楚地震产生机理与规律,且缺乏判识主震的准则,是无法知晓某次地震是什么事件的。只有把这些彻底弄清了,概念也理顺了,才能以不变应万变,从而科学地识别预震、前震、主震与余震。

参考(略)



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