检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2014年第21期63卷 444-466页

作者：陆坤权曹则贤厚美瑛姜泽辉沈容王强孙刚刘寄星中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室北京100190 哈尔滨工业大学物理系哈尔滨150001 中国科学院理论物理研究所北京100190

地震发生的物理机制和过程是还没有认识清楚的问题.此前人们将浅源地震归因于弹性回跳,根据这一观点和岩石实验结果计算得到的地震能量与实际观测结果有很大矛盾,被称之为"热流佯谬".中源和深源地震发生在地幔区域,其成因也... 详细信息

地震发生的物理机制和过程是还没有认识清楚的问题.此前人们将浅源地震归因于弹性回跳,根据这一观点和岩石实验结果计算得到的地震能量与实际观测结果有很大矛盾,被称之为"热流佯谬".中源和深源地震发生在地幔区域,其成因也没有合理的解释.考虑到地壳和地幔是离散集合态物质体系及其慢动力学运动行为的基本特点,本文根据物理学原理,特别是近年凝聚态物理发展出来的相关新观念,并依据已有观测事实,从新的视角探究地震发生的物理机制.1)关于地壳岩石层中的应力分布:在不考虑构造力时,依据万物皆流的流变学原理,原始地壳岩石在自重压强长时间作用下,纵向和横向应力相同,没有差应力.大地构造力推动岩块滞滑移动挤压断层泥,施加于其他岩块,逐渐传递和积累.这种附加的横向构造力与原始岩石中应力叠加,形成地壳岩石层中的实时应力.由于断层泥属于颗粒物质体系,具有与岩石不同的力学特征,其弹性模量比岩石小得多,且随压强而增大,导致构造作用力随深度非线性增大.给出了地壳中构造应力分布及其变化规律.2)关于地壳岩石层强度:地壳岩石的自重会使岩石发生弹性—塑性转变.通过对弹性—塑性转变深度的计算,并根据实际情况分析,给出了地壳岩石弹性、部分塑性和完全塑性三个区域的典型深度范围.在部分塑性区,塑性体比例达到约10%以上时,发生塑性连通,这时岩石剪切强度由塑性特征决定.塑性滑移的等效摩擦系数比脆性破裂小一个数量级以上,致使塑性滑移时岩石剪切强度比脆性破裂小得多.同时,随深度增大,有多种因素使得岩石剪切屈服强度减小.另一方面,地震是大范围岩石破坏,破坏必然沿薄弱路径发生.因此,浅源地震岩石的实际破坏强度必定比通常观测到的岩石剪切强度值低.给出了地壳岩石平均强度和实际破坏强度典型值随深度的分布规律.3)关于地震发生的条件和机制:地震发生必定产生体积膨胀,只有突破阻挡才可膨胀.地震发生的条件是:大地构造力超过岩石破坏强度、断层边界摩擦力以及所受阻挡力之和.因此,浅源地震是岩石突破阻挡发生的塑性滑移.在此基础上提出了浅源地震发生的四种可能模式.深源地震是冲破阻挡发生的大范围岩块流.浅源地震和深源地震都是堵塞—解堵塞转变,是解堵塞后岩石层块滑移或流动造成的能量释放.4)关于地震能量和临震前兆信息:地震能量即为堵塞—解堵塞转变过程释放的动能.以实例估算表明,地震岩石滑移动能与使岩块剪切破坏和克服周围摩擦阻力所需做的功相一致,不会出现热流佯谬.同时指出,通过观测地震发生前构造力的积累过程、局域地区地质变迁以及岩石状态变化等所产生的效应,均可能获得有价值的地震前兆信息.

关键词：地震发生机制热流佯谬地壳岩石应力和强度堵塞—解堵塞转变

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地震原理新论——兼述地震预测的科学基础

引用

物理 2018年第4期47卷 211-229页

作者：陆坤权曹则贤中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心

地震是给人类造成巨大损失的自然灾害,地震预测是社会广泛关注的重大的科学问题。然而,地震机理还远未认识清楚,当前国际地震界的主流观点认为地震是不可预测的。本文以物理学的新观念为基础,从新的视角研究地震孕育和发生过程,提出了... 详细信息

地震是给人类造成巨大损失的自然灾害,地震预测是社会广泛关注的重大的科学问题。然而,地震机理还远未认识清楚,当前国际地震界的主流观点认为地震是不可预测的。本文以物理学的新观念为基础,从新的视角研究地震孕育和发生过程,提出了对地震原理的新认识,剖析了地震不可预测论的错误。地震不可预测论产生的根源在于对地震原理的不正确认识以及对自组织临界性的误解。地震具有自组织临界性的特征,表明不可能对地震作中长期预测,但短期预测应是可能的。成功预测的前提包括：对地震原理的正确认识,获得足够的特征前兆信息,并且掌握相关的地质资料。传统地震学基于固体连续介质理论,认为地震是地壳岩石的脆性破裂造成,用所谓“弹性回跳”来表述地震发生机制。此观点与实际观测严重不符,无法解释诸多地震现象,自然也不能正确地获取和理解地震前兆信息,因而得出地震不可预测的结论。作者根据地壳由岩石层块和其间断层泥组成这一基本事实,将地壳作为离散态体系处理,用颗粒物理原理认识地震孕育过程。获得的认识是：构造力以力链的方式传播,岩块以滞滑移动的方式运动。另一方面,在认真分析地壳岩石强度和构造作用力随深度分布规律基础上,提出地震发生的物理机制是岩石的塑性滑移和岩块运动的堵塞—解堵塞转变。对地震原理这些新认识,可解释传统地震学无法理解的很多地震学现象,例如,消解了传统的“弹性回跳”原理所遭遇的“热流佯谬”,解释了深源地震的成因等。基于对地震原理的新认识,提出了如何正确获取地震前兆信息,实现地震短期预测的途径。

关键词：地震预测地震原理颗粒物理力链滞滑移动塑性滑移堵塞—解堵塞转变自组织临界性

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