震后異常與新地震異常的識(shí)別方法探析

趙媛媛

摘 要：本文基于單元體應(yīng)力水平群體漲落模型出發(fā)，開(kāi)展相關(guān)三維有限元數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確判定引起應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)的力源，從而對(duì)震后異常與新地震異常進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，從而準(zhǔn)確地把握不同類型震后異常與新地震異常之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：震后異常；新地震異常；三維有限元數(shù)值模型；識(shí)別方法

中圖分類號(hào)：P315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

強(qiáng)烈地震的發(fā)生后，其往往包含多種異常情況，有震前異常結(jié)束、震后出現(xiàn)新異常；震時(shí)或震后大幅度階躍或突變異常等情況。震后效應(yīng)的影響范圍具有一定特殊性，為準(zhǔn)確把握震后效應(yīng)，加大力度探討震后異常與新地震異常的識(shí)別方式，能夠清晰地認(rèn)識(shí)到那些震后效應(yīng)預(yù)示著新區(qū)面臨強(qiáng)震等相關(guān)問(wèn)題，便于相關(guān)部門及時(shí)采取地震防御措施，最大程度地減輕地震給社會(huì)及人民所造成的損失。

1.單元體應(yīng)力水平群體漲落模型

地震孕育系統(tǒng)具有一定開(kāi)放性和復(fù)雜性，單元體應(yīng)力水平群體漲落模型的提出，以單個(gè)或少數(shù)單元體應(yīng)力轉(zhuǎn)移為基本規(guī)律，將地震帶上的單元體作為一個(gè)場(chǎng)，當(dāng)區(qū)域力源或多種擾動(dòng)力源發(fā)生變化時(shí)，其應(yīng)力水平會(huì)出現(xiàn)一定的漲落變化，最終形成異常場(chǎng)。

也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)單元體解體后，即地震發(fā)生時(shí)，地震帶內(nèi)不同單元體的應(yīng)力水平往往會(huì)發(fā)生一定轉(zhuǎn)變，并且在盈利轉(zhuǎn)移的影響下，其應(yīng)力水平往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的變化。通過(guò)研究分析可知，某一地區(qū)異常臺(tái)項(xiàng)數(shù)量在一定程度上反映著該地區(qū)總體應(yīng)力水平的實(shí)際變化情況，便于相關(guān)工作人員對(duì)震后異常及新地震異常進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。

2.單元體應(yīng)力水平群體漲落三維有限元數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)研究

在單元體應(yīng)力水平群體漲落模型的基礎(chǔ)上，對(duì)三維有限元算法進(jìn)行合理利用，開(kāi)展相關(guān)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)研究，以我國(guó)6.2級(jí)地震所在地區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)地震墻后相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模擬計(jì)算，進(jìn)而探討單元體應(yīng)力水平的漲落與時(shí)間因素之間存在的密切聯(lián)系，切實(shí)保證震后異常與新地鎮(zhèn)異常識(shí)別的準(zhǔn)確性和有效性。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究可知，該地區(qū)震中及附近地區(qū)均為全區(qū)剪切應(yīng)力最高地區(qū)，在逐步向外看擴(kuò)張的同時(shí)其剪切應(yīng)力逐步減小。而部分地區(qū)地震前應(yīng)力水平相對(duì)較高且面積較大的地區(qū)，其剪切應(yīng)力也呈現(xiàn)不同程度地下降。由此可知，在一定范圍內(nèi)，部分單元體的應(yīng)力水平往往存在3種情況，分別是急劇上升、急劇下降或保持不變，其中應(yīng)力水平急劇上升的地區(qū)往往是地震震中所在點(diǎn)。

3.引起應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)的力源

通過(guò)對(duì)震后異常進(jìn)行研究和分析，人們注意到，在實(shí)際研究過(guò)程中應(yīng)當(dāng)充分考慮一次地震后由于應(yīng)力轉(zhuǎn)移所引發(fā)的一系列情況，包括應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)后多發(fā)生的異常情況?；趹?yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)力源進(jìn)行分析可知，地震屬于擾動(dòng)力源之一，應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)力源包括驅(qū)動(dòng)力變化、斷層局部弱化或擴(kuò)展、斷層擴(kuò)展貫通以及環(huán)境因子的調(diào)制等類型，并且不同類型均具備各自的特征，實(shí)際影響范圍也存在一定差異。

在對(duì)擾動(dòng)力源進(jìn)行充分認(rèn)知后，通過(guò)對(duì)單元體解體擾動(dòng)力源的潛在影響范圍加以科學(xué)化分析，能夠明確震后效應(yīng)的可能性影響范圍，從而對(duì)震后異常和新地震異常進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。地震屬于斷裂擴(kuò)展貫通后所出現(xiàn)的應(yīng)力擾動(dòng)，其主要特點(diǎn)是貫通區(qū)應(yīng)力起伏劇烈，并且實(shí)際貫通范圍與震源尺度較大。在介質(zhì)條件均勻的情況下，擾動(dòng)力源的實(shí)際影響范圍約為震源尺度的3～5倍之間。因此在震后較短時(shí)間內(nèi)，震級(jí)對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)出現(xiàn)的異常一般可看作是震后效應(yīng)，該范圍以外的異?？煽紤]為新異常。

4.震后異常與新地震異常的判別指標(biāo)

通過(guò)上文研究可知，地震前后單元體應(yīng)力水平存在4種漲落變化，在總結(jié)歸納后，得出震后異常形態(tài)及成因分類表，見(jiàn)表1。

4.1 對(duì)各類異常與未來(lái)地震之間的關(guān)系進(jìn)行分析

就同震效應(yīng)與震后效應(yīng)來(lái)看，同震效應(yīng)是在地震波激發(fā)作用下導(dǎo)致地殼介質(zhì)產(chǎn)生彈性形變，導(dǎo)致水位或擺式等項(xiàng)目廁紙出現(xiàn)異常波動(dòng)。此種情況下，其異常起止時(shí)間往往與地震到時(shí)保持同步狀態(tài)，并具有一定動(dòng)態(tài)性特征。而震后效應(yīng)是在大震后震源上方受到震源錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生的剪、張破裂等變化，震前地應(yīng)力水平單元體向高應(yīng)力水平的躍升，也看作是震后效應(yīng)。震后效應(yīng)與新地震無(wú)關(guān)，但就震源附近地下水機(jī)垂直形變等項(xiàng)目來(lái)看，較大地區(qū)的震后異常往往與未來(lái)新地震之間存在密切聯(lián)系。

繼承性異常以正反U型為基本形態(tài)特征，其與震后效應(yīng)的最重要區(qū)別就是地震發(fā)生在異常前期，并在震后一段時(shí)間內(nèi)保持原有幅度平穩(wěn)發(fā)展，由此可知，依據(jù)繼承性異常的轉(zhuǎn)折與結(jié)束特點(diǎn)，判定繼承性異常的后期及結(jié)束點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)新地震的發(fā)生情況進(jìn)行預(yù)估。震后新異常易于識(shí)別，其主要發(fā)生于第一次地震異常結(jié)束以后，并且一段時(shí)間過(guò)后會(huì)再次出現(xiàn)異常，此種情況下一般有新地震發(fā)生。或者第一次地震前無(wú)任何異常，在地震后一段時(shí)間出現(xiàn)異常情況，這也是震后新異常的另一種表現(xiàn)形式。

4.2 對(duì)震后異?？臻g分布與新地震的關(guān)系進(jìn)行分析

通過(guò)研究分析可知，依據(jù)定點(diǎn)觀測(cè)項(xiàng)目異常的空間分布情況，能夠?qū)τ袩o(wú)新地震發(fā)生的異?？臻g分布情況進(jìn)行科學(xué)化判別。通常情況下，強(qiáng)震后的2～3個(gè)月，震中及外圍一定范圍內(nèi)，其中大部分趨勢(shì)異常得到基本恢復(fù)，此時(shí)發(fā)生新地震的幾率較小。若有一半左右的趨勢(shì)異常尚未恢復(fù)，并且異常臺(tái)項(xiàng)指數(shù)相對(duì)增高，此種情況下存在發(fā)生新地震的可能性。與此同時(shí)，震中及外圍地區(qū)，強(qiáng)震前后異?？臻g集中度方面，若外圍地區(qū)強(qiáng)震前后異?？臻g集中度明顯大于震中相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，則可以判定該地區(qū)存在后續(xù)地震和新地震發(fā)生的可能性。

4.3 震后異常群體的判別指標(biāo)

通過(guò)查閱并整理相關(guān)資料可知，具備監(jiān)測(cè)能力和監(jiān)測(cè)條件的地區(qū)，在異常臺(tái)項(xiàng)數(shù)明顯增加的情況下，其短臨階段往往出現(xiàn)較大異?；蛲蛔儺惓?，并且這些異常的出現(xiàn)時(shí)間具有高度一致性，最終出現(xiàn)一次破壞性地震。由此可知，某一地區(qū)在一定范圍內(nèi)的異常臺(tái)項(xiàng)數(shù)量和突變異常情況往往是判定有無(wú)地震發(fā)生的重要依據(jù)，應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)人員的高度重視。

結(jié)論

通過(guò)以上研究分析可知，單元體應(yīng)力水平群體漲落三維有限元數(shù)值模型隸屬于孕震系統(tǒng)在宏觀層面上的力學(xué)模型，為確保其在震后異常以及新地震異常的識(shí)別中能夠充分發(fā)揮其自身價(jià)值，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行合理的層次劃分，也就是說(shuō)，將某地區(qū)一定震級(jí)以上的地震作為一個(gè)整體，運(yùn)用該模型對(duì)地震頻次、震級(jí)變化以及時(shí)空轉(zhuǎn)移等相關(guān)要素進(jìn)行分析，以準(zhǔn)確把握其震后效應(yīng)。

研究可知，驅(qū)動(dòng)力變化、斷層的局部弱化或擴(kuò)展以及環(huán)境因子的調(diào)制等是導(dǎo)致應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)的主要力源，不同擾動(dòng)力源的影響也存在一定差異性。震中區(qū)意外，震后效應(yīng)引起的地下水位以及垂直形變幅度相對(duì)較大的地區(qū)，往往是新地震以及牽動(dòng)性地震的高發(fā)區(qū)。通過(guò)對(duì)異常全過(guò)程進(jìn)行觀察及統(tǒng)計(jì)分析可知，若地震異常前期與中期的臺(tái)項(xiàng)數(shù)之和達(dá)到異常臺(tái)項(xiàng)總數(shù)的26%以上，則可以判定其在已發(fā)生地震的一定范圍內(nèi)，仍具有發(fā)生新地震或類似大小地震的可能性，這一范圍以強(qiáng)震震中的300km～400km范圍為主。而在震后2～3個(gè)月，震中區(qū)意外位置出現(xiàn)新的異常集中區(qū)，往往是新地震的可能發(fā)生區(qū)域。

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