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Gutenber and Richer(1941)提出的地震震级M——频度N统计关系可表达为
LgN=a-bM (1))
式中,b值为描述地震活动性的参数,其能否作为地震预测预报的指标呢?要回答该问题,咱得先弄清其物理涵义。
关于b值的物理意义,尚存争议,如Mogi(1962)认为b值取决于介质的非均匀性,但Scholz(1968)认为b值及其变化由岩石所处的应力状态决定。
最近,在力学上我们建立了Weibull形状参数m与裂纹分布分维的Df的关系。鉴于地震断裂尺度分维与裂纹尺度分维的物理意义类同,我们乘胜追击,得到了b-m-Df三者的关系,即
b=0.5Df=0.25m (2)
至此,岩石力学中三个重要参数的联系已有啦,“桥梁”是常数,灰常简单。
参数m不仅与介质的均匀性有关,而且还与介质所处的环境条件(如应力水平、温度、加载速率等)以及破坏模式有关,本质上可反映岩石破坏脆性程度。那么,b值的物理意义不言而喻。
想用一个仅与岩石破坏脆性程度有关的参数b去预报地震,莫不是脑袋被门板夹了?它与岩石破裂(地震)过程无关啊。
再者,对特定地震区的某一锁固段而言,当锁固段被加载至体积膨胀点和峰值强度点之间,在长期相对稳定的围压与温度等环境条件下,m值与b值均可视为定值。因此,综上考虑不能把b值作为预测地震的指标。
从分维变化角度考虑,当岩样被加载至体积膨胀点与峰值强度点之间,采用盒维数法计算分维时,由于裂纹的丛集效应,随应力增大含有裂纹的盒子数略有增多或近似不变,故分维值呈现略有增长或近似不变的趋势,这与尹小涛等(2008)采用CT扫描观测砂岩破裂过程得到的结果(图1)一致。这再次说明,b值对应力变化不敏感,将其应用于地震预测预报缺乏依据。
图1 单轴压缩下砂岩裂纹分布分维Df与应力关系(尹小涛等,2008)
在岩石力学和地震学研究中,诸多学者发现岩石宏观破裂或大震前,b值有显著降低的趋势,这是咋回事呢?估计是在数据统计范围、数据处理方法等方面出了问题,能说说具体的问题吗?自己去想吧,以后告诉您。
那么,研究地震活动性时,正常的b值该呈现啥样的变化呢?看看图2就晓得啦,大震前基本不变,与上述分析一致。其实,图2的统计时间尺度仍较短,若从1786年康定7.75级地震后开始统计,就会更清楚。
图2 1973年炉霍大震前的b值变化特征(据马鸿庆,1982)
上述分析说明了什么事情呢?说明弄清b值以及其他参数的物理意义相当重要,尤其是弄清大地震的物理机制很重要,脱离机制的任何统计或经验方法都属于萌萌哒的猜测,虽历经长期研究仍无济于事。在不掌握大地震孕育机制的前提下,去预测地震简直就是玩小孩过家家的游戏。人们在事后总能找到大震与某种因素的统计关系,而事前则基本没有可能,如有人拿发改委调整油价与地震说事儿,统计分析的对应关系很好,但这能说明地震与油价调整有关吗?显然不能!所以嘛,不明白统计分析的精髓很可怕,不动脑筋人云亦云更可怕。
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