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孕震断层锁固段累积损伤导致失稳的自组织-临界行为特征

吴晓娲 秦四清 薛雷 杨百存 张珂

孕震断层锁固段累积损伤导致失稳的自组织-临界行为特征

吴晓娲, 秦四清, 薛雷, 杨百存, 张珂
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  • 弄清锁固段(岩石)破裂过程中自组织临界性的物理涵义,对正确认识地震可预测性问题等具有重要意义.本文指出锁固段破裂过程存在两个临界点,第一临界点为体积膨胀点,是自组织过程起点,在该点锁固段发生可判识的高能级破裂事件,这可视为锁固段宏观破裂前的惟一可识别前兆;第二临界点为峰值强度点,即失稳点,在该点通常发生有明显地表破裂带的大地震.基于以前研究给出的两者之间应变比理论关系以及地震震级与能量约束关系,可预测锁固段在第一和第二临界点处发生的某些标志性地震,并已得到诸多震例分析的支持.本文研究结果表明:由于锁固段是非均匀介质,失稳前必须出现自组织过程,自组织是因,临界失稳是果,正是因为自组织过程的存在,才使得对某些大地震(如标志性地震)的预测成为可能;两个临界点之间的破裂演化过程并不是瞬态行为,通常是一个长期过程,该过程中标志性地震的发生遵循确定性规律,并不存在小地震直接导致大地震(如标志性地震)的级联效应.
      通信作者: 秦四清, qsqhope@mail.iggcas.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:41572311,U1704243,41302233,41877218)资助的课题.
    [1]

    Bak P, Tang C, Wiesenfeld K 1987 Phys. Rev. Lett. 59 381

    [2]

    Gutenberg B, Richter C F 1944 Bull. Seismol. Soc. Am. 34 185

    [3]

    Geller R J, Jackson D D, Kagan Y Y, Mulargia F 1997 Science 275 1616

    [4]

    Stark P B 1996 Res. Lett. 23 1399

    [5]

    Wyss M, Aceves B R L, Park S K 1997 Science 278 487

    [6]

    Sykes L R, Shaw B E, Scholz C H 1999 Pure Appl. Geophys. 155 207

    [7]

    Crampin S, Gao Y 2010 Geophys. J. Int. 180 1124

    [8]

    Wu Z L 1998 Earthquake Research in China 14 1 (in Chinese)[吴忠良 1998 中国地震 14 1]

    [9]

    Frette V, Christensen K, Malthe-Srenssen A, Feder J, Jssang T, Mrakin P 1996 Nature 379 49

    [10]

    Ramos O, Altshuler E, Mly K J 2009 Phys. Rev. Lett. 102 078701

    [11]

    Wu X W, Qin S Q, Xue L, Yang B C, Li P, Zhang K 2016 Chinese J. Geophys. 59 3696 (in Chinese)[吴晓娲, 秦四清, 薛雷, 杨百存, 李培, 张珂 2016 地球物理学报 59 3696]

    [12]

    Qin S Q, Xu X W, Hu P, Wang Y Y, Huang X, Pan X H 2010 Chinese J. Geophys. 53 1001 (in Chinese)[秦四清, 徐锡伟, 胡平, 王媛媛, 黄鑫, 泮晓华 2010 地球物理学报 53 1001]

    [13]

    Sornette A, Sornette D 1989 EPL 9 197

    [14]

    Chen K, Bak P, Obukhov S P 1991 Phys. Rev. A 43 625

    [15]

    Zheng J 1992 Prog. Geophys. 7 20 (in Chinese)[郑捷 1992 地球物理学进展 7 20]

    [16]

    Godano C, Alonzo M L, Caruso V 1993 Phys. Earth Planet. Inter. 80 117

    [17]

    Yoshioka N 2003 Earth Planets Space 55 283

    [18]

    Lu K Q, Hou M Y, Jiang Z H, Wang Q, Sun G, Liu J X 2012 Acta Phys. Sin. 61 119103 (in Chinese)[陆坤权, 厚美瑛, 姜泽辉, 王强, 孙刚, 刘寄星 2012 物理学报 61 119103]

    [19]

    Brace W F, Paulding B W, Scholz C H 1966 J. Geophys. Res. 71 3939

    [20]

    Bieniawski Z T 1967 Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 4 395

    [21]

    Bieniawski Z T 1967 Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 4 407

    [22]

    Martin C D, Chandler N A 1994 Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 31 643

    [23]

    Xue L, Qi M, Qin S Q, Li G L, Li P, Wang M M 2015 Rock Mech. Rock Eng. 48 1763

    [24]

    Xue L, Qin S Q, Sun Q, Wang Y Y, Lee M L, Li W C 2014 Rock Mech. Rock Eng. 47 1183

    [25]

    Chen H R, Qin S Q, Xue L, Yang B C, Zhang K, Wu X W 2017 Prog. Geophys. 32 2200 (in Chinese)[陈竑然, 秦四清, 薛雷, 杨百存, 张珂, 吴晓娲 2017 地球物理学进展 32 2200]

    [26]

    Yang B C, Qin S Q, Xue L, Zhang K 2018 Chinese J. Geophys. 61 616 (in Chinese)[杨百存, 秦四清, 薛雷, 张珂 2018 地球物理学报 61 616]

    [27]

    Lei X L, Masuda K, Nishizawa O, Jouniaux L, Liu L, Ma W, Satoh T, Kusunose K 2004 J. Struct. Geol. 26 247

    [28]

    Zhao X G, Wang J, Ma L K, Su R, Cai M, Wang G B 2013 Proceedings of the 3rd ISRM SINOROCK Symposium. London: CRC Press/Balkema, p75

    [29]

    Sun J 1999 Rheology of Rock and Soil Materials and its Engineering Application 1 (Beijing: China Architecture and Building Press) p434 (in Chinese)[孙钧 1999岩土材料流变及其工程应用 1 (北京: 中国建筑工业出版社) 第434页]

    [30]

    Hudson J A, Crouch S L, Fairhurst C 1972 Eng. Geol. 6 155

    [31]

    Meng X Y, Li S H, Zhang J F 2004 Chin. J. Rock Mech. Eng. 23 1760 (in Chinese)[孟祥跃, 李世海, 张均锋 2004 岩石力学与工程学报 23 1760]

    [32]

    Qin S Q, Li P, Yang B C, Xue L, Wu X W 2016 Prog. Geophys. 31 574 (in Chinese)[秦四清, 李培, 杨百存, 薛雷, 吴晓娲 2016 地球物理学进展 31 574]

    [33]

    Qin S Q, Yang B C, Wu X W, Xue L, Li P 2016 Prog. Geophys. 31 115 (in Chinese)[秦四清, 杨百存, 吴晓娲, 薛雷, 李培 2016 地球物理学进展 31 115]

    [34]

    Qin S Q, Yang B C, Xue L, Li P, Wu X W 2016 Prog. Geophys. 31 559 (in Chinese)[秦四清, 杨百存, 薛雷, 李培, 吴晓娲 2016 地球物理学进展 31 559]

    [35]

    Qin S Q, Li P, Xue L, Li G L, Wang M M 2014 Prog. Geophys. 29 1526 (in Chinese)[秦四清, 李培, 薛雷, 李国梁, 王苗苗 2014 球物理学进展 29 1526]

    [36]

    Li P, Qin S Q, Xue L, Wu X W, Yang B C, Zhang K 2016 Prog. Geophys. 31 1450 (in Chinese)[李培, 秦四清, 薛雷, 吴晓娲, 杨百存, 张珂 2016 地球物理学进展 31 1450]

    [37]

    Yang B C, Qin S Q, Xue L, Wu X W, Zhang K 2017 Prog. Geophys. 32 1067 (in Chinese)[杨百存, 秦四清, 薛雷, 吴晓娲, 张珂 2017 地球物理学进展 32 1067]

    [38]

    Qin S Q, Yang B C, Xue L, Li P, Wu X W 2015 Prog. Geophys. 30 2013 (in Chinese)[秦四清, 杨百存, 薛雷, 李培, 吴晓娲 2015 地球物理学进展 30 2013]

    [39]

    Yang B C, Qin S Q, Xue L, Wu X W, Zhang K 2017 Prog. Geophys. 32 1953 (in Chinese)[杨百存, 秦四清, 薛雷, 吴晓娲, 张珂 2017 地球物理学进展 32 1953]

    [40]

    Xue L, Qin S Q, Li P, Li G L, Oyediran I A, Pan X H 2014 Eng. Geol. 182 79

    [41]

    Qin S Q, Wang Y Y, Ma P 2010 Chin. J. Rock Mech. Eng. 29 873 (in Chinese)[秦四清, 王媛媛, 马平 2010 岩石力学与工程学报 29 873]

    [42]

    Yang B C, Qin S Q, Xue L, Chen H R, Wu X W, Zhang K 2017 Chinese J. Geophys. 60 1746 (in Chinese)[杨百存, 秦四清, 薛雷, 陈竑然, 吴晓娲, 张珂 2017 地球物理学报 60 1746]

    [43]

    Song Z P 2011 Global Earthquake Catalog 1 (Beijing: Seismological Press) pp1-450 (in Chinese)[宋治平 2011 全球地震目录 1 (北京: 地震出版社) 第1450页]

  • [1]

    Bak P, Tang C, Wiesenfeld K 1987 Phys. Rev. Lett. 59 381

    [2]

    Gutenberg B, Richter C F 1944 Bull. Seismol. Soc. Am. 34 185

    [3]

    Geller R J, Jackson D D, Kagan Y Y, Mulargia F 1997 Science 275 1616

    [4]

    Stark P B 1996 Res. Lett. 23 1399

    [5]

    Wyss M, Aceves B R L, Park S K 1997 Science 278 487

    [6]

    Sykes L R, Shaw B E, Scholz C H 1999 Pure Appl. Geophys. 155 207

    [7]

    Crampin S, Gao Y 2010 Geophys. J. Int. 180 1124

    [8]

    Wu Z L 1998 Earthquake Research in China 14 1 (in Chinese)[吴忠良 1998 中国地震 14 1]

    [9]

    Frette V, Christensen K, Malthe-Srenssen A, Feder J, Jssang T, Mrakin P 1996 Nature 379 49

    [10]

    Ramos O, Altshuler E, Mly K J 2009 Phys. Rev. Lett. 102 078701

    [11]

    Wu X W, Qin S Q, Xue L, Yang B C, Li P, Zhang K 2016 Chinese J. Geophys. 59 3696 (in Chinese)[吴晓娲, 秦四清, 薛雷, 杨百存, 李培, 张珂 2016 地球物理学报 59 3696]

    [12]

    Qin S Q, Xu X W, Hu P, Wang Y Y, Huang X, Pan X H 2010 Chinese J. Geophys. 53 1001 (in Chinese)[秦四清, 徐锡伟, 胡平, 王媛媛, 黄鑫, 泮晓华 2010 地球物理学报 53 1001]

    [13]

    Sornette A, Sornette D 1989 EPL 9 197

    [14]

    Chen K, Bak P, Obukhov S P 1991 Phys. Rev. A 43 625

    [15]

    Zheng J 1992 Prog. Geophys. 7 20 (in Chinese)[郑捷 1992 地球物理学进展 7 20]

    [16]

    Godano C, Alonzo M L, Caruso V 1993 Phys. Earth Planet. Inter. 80 117

    [17]

    Yoshioka N 2003 Earth Planets Space 55 283

    [18]

    Lu K Q, Hou M Y, Jiang Z H, Wang Q, Sun G, Liu J X 2012 Acta Phys. Sin. 61 119103 (in Chinese)[陆坤权, 厚美瑛, 姜泽辉, 王强, 孙刚, 刘寄星 2012 物理学报 61 119103]

    [19]

    Brace W F, Paulding B W, Scholz C H 1966 J. Geophys. Res. 71 3939

    [20]

    Bieniawski Z T 1967 Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 4 395

    [21]

    Bieniawski Z T 1967 Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 4 407

    [22]

    Martin C D, Chandler N A 1994 Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 31 643

    [23]

    Xue L, Qi M, Qin S Q, Li G L, Li P, Wang M M 2015 Rock Mech. Rock Eng. 48 1763

    [24]

    Xue L, Qin S Q, Sun Q, Wang Y Y, Lee M L, Li W C 2014 Rock Mech. Rock Eng. 47 1183

    [25]

    Chen H R, Qin S Q, Xue L, Yang B C, Zhang K, Wu X W 2017 Prog. Geophys. 32 2200 (in Chinese)[陈竑然, 秦四清, 薛雷, 杨百存, 张珂, 吴晓娲 2017 地球物理学进展 32 2200]

    [26]

    Yang B C, Qin S Q, Xue L, Zhang K 2018 Chinese J. Geophys. 61 616 (in Chinese)[杨百存, 秦四清, 薛雷, 张珂 2018 地球物理学报 61 616]

    [27]

    Lei X L, Masuda K, Nishizawa O, Jouniaux L, Liu L, Ma W, Satoh T, Kusunose K 2004 J. Struct. Geol. 26 247

    [28]

    Zhao X G, Wang J, Ma L K, Su R, Cai M, Wang G B 2013 Proceedings of the 3rd ISRM SINOROCK Symposium. London: CRC Press/Balkema, p75

    [29]

    Sun J 1999 Rheology of Rock and Soil Materials and its Engineering Application 1 (Beijing: China Architecture and Building Press) p434 (in Chinese)[孙钧 1999岩土材料流变及其工程应用 1 (北京: 中国建筑工业出版社) 第434页]

    [30]

    Hudson J A, Crouch S L, Fairhurst C 1972 Eng. Geol. 6 155

    [31]

    Meng X Y, Li S H, Zhang J F 2004 Chin. J. Rock Mech. Eng. 23 1760 (in Chinese)[孟祥跃, 李世海, 张均锋 2004 岩石力学与工程学报 23 1760]

    [32]

    Qin S Q, Li P, Yang B C, Xue L, Wu X W 2016 Prog. Geophys. 31 574 (in Chinese)[秦四清, 李培, 杨百存, 薛雷, 吴晓娲 2016 地球物理学进展 31 574]

    [33]

    Qin S Q, Yang B C, Wu X W, Xue L, Li P 2016 Prog. Geophys. 31 115 (in Chinese)[秦四清, 杨百存, 吴晓娲, 薛雷, 李培 2016 地球物理学进展 31 115]

    [34]

    Qin S Q, Yang B C, Xue L, Li P, Wu X W 2016 Prog. Geophys. 31 559 (in Chinese)[秦四清, 杨百存, 薛雷, 李培, 吴晓娲 2016 地球物理学进展 31 559]

    [35]

    Qin S Q, Li P, Xue L, Li G L, Wang M M 2014 Prog. Geophys. 29 1526 (in Chinese)[秦四清, 李培, 薛雷, 李国梁, 王苗苗 2014 球物理学进展 29 1526]

    [36]

    Li P, Qin S Q, Xue L, Wu X W, Yang B C, Zhang K 2016 Prog. Geophys. 31 1450 (in Chinese)[李培, 秦四清, 薛雷, 吴晓娲, 杨百存, 张珂 2016 地球物理学进展 31 1450]

    [37]

    Yang B C, Qin S Q, Xue L, Wu X W, Zhang K 2017 Prog. Geophys. 32 1067 (in Chinese)[杨百存, 秦四清, 薛雷, 吴晓娲, 张珂 2017 地球物理学进展 32 1067]

    [38]

    Qin S Q, Yang B C, Xue L, Li P, Wu X W 2015 Prog. Geophys. 30 2013 (in Chinese)[秦四清, 杨百存, 薛雷, 李培, 吴晓娲 2015 地球物理学进展 30 2013]

    [39]

    Yang B C, Qin S Q, Xue L, Wu X W, Zhang K 2017 Prog. Geophys. 32 1953 (in Chinese)[杨百存, 秦四清, 薛雷, 吴晓娲, 张珂 2017 地球物理学进展 32 1953]

    [40]

    Xue L, Qin S Q, Li P, Li G L, Oyediran I A, Pan X H 2014 Eng. Geol. 182 79

    [41]

    Qin S Q, Wang Y Y, Ma P 2010 Chin. J. Rock Mech. Eng. 29 873 (in Chinese)[秦四清, 王媛媛, 马平 2010 岩石力学与工程学报 29 873]

    [42]

    Yang B C, Qin S Q, Xue L, Chen H R, Wu X W, Zhang K 2017 Chinese J. Geophys. 60 1746 (in Chinese)[杨百存, 秦四清, 薛雷, 陈竑然, 吴晓娲, 张珂 2017 地球物理学报 60 1746]

    [43]

    Song Z P 2011 Global Earthquake Catalog 1 (Beijing: Seismological Press) pp1-450 (in Chinese)[宋治平 2011 全球地震目录 1 (北京: 地震出版社) 第1450页]

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-07
  • 修回日期:  2018-07-30
  • 刊出日期:  2019-10-20

孕震断层锁固段累积损伤导致失稳的自组织-临界行为特征

  • 1. 北京工业大学建筑工程学院, 北京 100124;
  • 2. 中国科学院地质与地球物理研究所, 中国科学院页岩气与地质工程重点实验室, 北京 100029;
  • 3. 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029;
  • 4. 中国科学院大学地球与行星科学学院, 北京 100049
  • 通信作者: 秦四清, qsqhope@mail.iggcas.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:41572311,U1704243,41302233,41877218)资助的课题.

摘要: 弄清锁固段(岩石)破裂过程中自组织临界性的物理涵义,对正确认识地震可预测性问题等具有重要意义.本文指出锁固段破裂过程存在两个临界点,第一临界点为体积膨胀点,是自组织过程起点,在该点锁固段发生可判识的高能级破裂事件,这可视为锁固段宏观破裂前的惟一可识别前兆;第二临界点为峰值强度点,即失稳点,在该点通常发生有明显地表破裂带的大地震.基于以前研究给出的两者之间应变比理论关系以及地震震级与能量约束关系,可预测锁固段在第一和第二临界点处发生的某些标志性地震,并已得到诸多震例分析的支持.本文研究结果表明:由于锁固段是非均匀介质,失稳前必须出现自组织过程,自组织是因,临界失稳是果,正是因为自组织过程的存在,才使得对某些大地震(如标志性地震)的预测成为可能;两个临界点之间的破裂演化过程并不是瞬态行为,通常是一个长期过程,该过程中标志性地震的发生遵循确定性规律,并不存在小地震直接导致大地震(如标志性地震)的级联效应.

English Abstract

参考文献 (43)

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