2013年<地震预报引论>思考题1、归纳中国地震活动和地震灾害的基本特点。

P3中国地震活动的基本特点：（1）我国地震活动具有地震多（频度高）、强度大、分布广、震源浅的特点；（2）我国地震活动具有时空分布不均匀性特点：地震活动空间不均匀性最明显的表现是地震成带分布；地震活动在时间分布上也是不均匀的，表现为地震活动高潮和低潮在时间轴上交替出现。

中国地震灾害的基本特点：中国是全球地震灾害最严重的国家之一，20世纪的统计数据表明，中国大陆的人口占世界的1/4，但大陆地震次数占全球大陆地震的1/3，而地震造成的人员死亡数量占了全球的1/2。

地震是造成人员死亡最多的自然灾害。

2、试述中国地震预报的科学思路？你认为汶川地震后中国地震预报的科学思路应有什么样的变化?P9依据地震异常群体特征对孕震过程实行追踪预报，即通过大范围、长时间、多手段前兆的连续观测，监视区域应力场的动态变化，探测其在正常背景上的异常变化，并从场、源和环境相统一的整体观出发，分析异常群体的时空强综合特征及其演化过程；应用从大量震例经验和理论、实验研究取得的对孕震过程阶段性发展的认识，以及各阶段中异常群体特征的综合判据与指标，对孕震过程进行追踪分析，并对地震发生的时间、地点、强度进行以物理为基础的概率性预报。

(1)加强地表和深部地震地质调查。

(2)加强相关地学数据的采集，建立数据库，系统收集综合分析。

(3)要研究地应力在地块内和地块间或构造带内各断层之间的规律。

(4)研究岩层变形及挤压破裂过程中伴生的地球物理及地球化学现象，开发其探测方法，以进行地震预报。

(5)在重点地震地区建立若干个试验区。

(6)把地震发生机理研究与地震监测预报工作结合起来。

包括打不同深度的钻孔进行综合观测。

(7)加强风险决策研究。

3、地震序列主要可分为那几种类型？如何区分前震序列和余震序列？P33综合考虑地震序列的能量、频度分布特征及震源机制特点，可将地震序列大致分为主震型（包括前-主-余型、主-余型和孤立型三种）、震群型和双震型。

(1)、孤立型地震指的是在一个地震序列中存在一个最大的地震，而在它之前和以后所发生的地震的能量与这一最大地震相比是微不足道的，且序列中的地震个数也很少。

(2)、震群型地震指的是在一个地震序列中存在有两个以上比较突出的大震，且它们之间的震级相差不大，序列地震个数多。

(3)、主震型序列的情况则介于以上两种类型之间，序列中只存在一个突出的大震且其地震序列比孤立型要发育，但差于震群型。

4、如何认识利用地震波形变化来预测地震的物理基础？地震波形的变化体现了地震活动性的变化，具体来说包括P波、S波振幅比的异常、S波偏振的异常、P波初动半周期的变化以及震源机制的变化，因而通过地震波形变化可以对地震震源及地震传播的状况有所了解，对地震预测也会有帮助。

震源参数（1）震源机制（包括小震综合节面解，矛盾符号比，S波偏振，振幅比），区域应力场增强。

（2）震源参数（应力降、破裂半径、拐角频率，包括初动半周期、波形变化、拐角频率比、视应力、环境应力等），震源区应力状态。

介质参数（1）介质品质因子Q值：P波初动半周期；频谱分析；尾波(包括地震波振动持续时间之比），介质非弹性；（2）波速和波速比（介质的弹性系数，反映区域应力场），介质性质；（3）S波分裂（介质的各向异性）。

5、分别论述地壳形变信息提取的数学方法。

一类是排除干扰、压低噪声、突出信息，可称为“水落石出”；二类是增强信息、放大信息，使信息鹤立鸡群；三类是利用信息和噪声的不同特性（如频率特性等）来区别和识别信息。

6、概述不同性质、不同尺度的地壳形变过程以及与地震过程直接有关的地壳形变特征。

不同性质、不同尺度的地壳形变过程分别对应于以下构造活动或地壳形变：全球性构造活动；区域性构造活动；局部构造活动；潮汐应变；地壳负荷效应、热效应；与地震的孕育和发生过程直接有关的地壳形变过程称为地震地壳形变，其包括：（1）震前地壳形变或称为地壳形变前兆：断层系和块体运动：块体相对运动在其边界带断层上存在障碍体导致应变快速积累；近场地壳应变积累：阶段性发展过程扩容与地表隆起：当应力达到破裂强度的2/3左右时，近场开始扩容。

在地表可以观测到地面隆起（2）震时（同震）地壳形变：震时地壳破裂引起的地壳形变；（3）震后地壳形变：震后地壳形变继续调整过程。

7、简述各种地壳形变观测方法及其原理。

(1)空间大地测量GPS（全球定位系统） P85VLBI（超长基线电波干涉法）P88SLR（人卫激光测距）P89多普勒频移定位法P90(2)地面大地测量 P92三角及三边测量水准测量短基线和短水准测量(3)连续形变、应变观测P978、举例说明岩体弹性变形能引起地下水微动态的那些变化？产生这些变化的主要原因？(1)地下水位的潮汐效应它是由于天体引潮力作用是地壳产生潮汐变形，其中的含水层也随之变形，从而引起孔隙水压力发生变化，导致井孔水位随引潮力的变化而呈反向周期性变化。

(2)地下水位的气压效应当大气压力同时作用在井区大地表面与井孔水面上时，由于作用在大地表面上的力是通过含水层顶板以上的覆盖层传递到含水层岩体上，在过程中力将被衰减，因此导致井-含水层之间的压差并引起水流运动。

(3)地下水位的降雨荷载效应井区降雨量达到一定值后，深层承压含水层中的井孔水位急剧上升，而这种上升既不是补给区的降雨引起的侧向补给，也不是井区降雨垂直渗入的结果，而是降雨荷载作用于大地表面并传递到含水层中去的结果。

(4)地下水位的地表水体荷载效应由于江、湖、海水位的变化引起的对大地表面的加载作用。

9、论述利用地下水化学成分变化预报地震的物理机制和实验基础？物理机制：地震的孕育和发生是一个复杂的物理-化学过程，在地震的孕育过程中，岩层中应力的积累、应力状态和热动力状态的变化都会引起介质体系的变化和水-岩体系动平衡的破坏，因而导致岩层中各种化学组分的迁移和各种化学过程的变化，并通过由深部流出的或逸出的水和气的物理化学变化反映出来。

为此，作为岩石介质组成部分的水和气是反映岩层受力变形、破裂以及热动力变形、破裂以及热动力状态的十分灵敏的组分。

震前震源及其附近岩层孔隙压力的变化、裂隙的迅速扩展、微裂隙的逐渐增加，加速了地壳介质状态的改变和连续性的动态破裂，导致岩石弹性模量、电性、磁性、化学性质等各种物理-化学变化和气体的逸出，从而引发各种前兆的出现。

地下水中化学组分和气体组分的变化属于水文地球化学前兆。

地球内部圈层的热不仅是构造应力的源泉,也是流体运移和水岩反应的主要营力。

地球深部物质运动和热能向外不均匀的传递，导致地壳的运动、地震发生和局部地区温度压力的变化，从而造成地下流体化学成分的改变，即形成了地震地球化学异常。

实验基础：PAGE 171室内模拟实验研究：压裂实验、振动实验、溶解溶滤和压溶实验；野外模拟实验研究：爆破实验、水压致裂试验；10、试述水文地球化学地震前兆研究方法？室内模拟实验研究：压裂实验、振动实验、溶解溶滤和压溶实验；野外模拟实验研究：爆破实验、水压致裂试验；前兆机理研究；水化前兆模式研究。

11、正确理解视电阻率的基本概念、物理实质和其欧姆定律的微分表达式？在地下岩石电性分布不均匀（同时赋存有两种或两种以上导电性不同的岩石或矿石）或地表起伏不平的情况下，若仍向地下供入电流强度 I ，并测量地面任意两点M、N之间的电位差，这时，按测定均匀水平大地电阻率的方法和公式计算所获得的结果称之为视电阻率: 。

一般情况下，视电阻率并不代表地下某一种岩石的导电性，但视电阻率值与地下不同电性岩石(或矿体)的分布状况有关，还与所采用的装置类型、装置大小以及装置相对于电性不均匀体的位置有关。

根据稳定电流场的基本性质，我们知道，在地下岩石导电性分布不均匀的情况下，自供电极 A 供入地下的电流总是趋向于沿着电阻较小，路程较近的路径流向 B 极；流经不同电性体的总电流值保持恒定，表征地下电场分布的电流线呈连续的曲线，不会在地中突然消失，也不会在某处无中生有。

此外，电流线间彼此相互排斥，因此，电流线不会全部集中于良导电体内，也不会所有电流线都选择同一条最短路径，而是呈体分布状态。

实际上，视电阻率的变化，正是反映了电性不均匀岩石中电场的分布情况。

设在地表水平，地下岩石导电性分布不均匀的条件下，对于测量电极距 MN 很小的装置来说，MN范围内的电场强度和电流密度均可视为不变的常量，则有：。

这里 jo 为在地表水平，地下为半无限均匀岩石的条件下的正常电流密度。

视电阻率的微分表示式揭示了视电阻率变化与地下电场分布之间的关系。

12、重力数据分析处理中的无限平层公式的推导？以圆柱体为原模型当R1趋于0；R2趋于无穷大，则模型成为一个无限平板，具体内容看书PAGE 327-32813、简述引潮力和引力之间的差别，地球表面垂直方向和水平方向的最大引潮力有多大？引潮力与引力是两个不同的概念。

天体（如月球）对地球质心的引力与对地面任意一点引力之差，称为天体在该点的引潮力，而引力就是天体对地球的万有引力。

地球表面的垂直方向最大引潮力为241微伽，水平方向的最大引潮力为189微伽。

14、我国大陆地震前兆有那些基本的综合特征？(1)地震前兆的多样性和综合性；(2)前兆异常时间分布的长期性和阶段性(异常持续时间的长期性和阶段性)(3)前兆异常空间分布的广泛性和非均匀性（前兆分布范围的广泛性与非均匀性）(4)地震异常的统计量与震级间存在正比关系(5)地震前兆的高度复杂性(6)地震综合预报的重要性15、滑动弱化模型的基本要点是什么？如何用滑动模型解释地震前兆的复杂性？滑动弱化是指沿主破裂面出现预滑动及其引生的介质强度或断层面摩擦强度的降低。

当完整岩石样品在峰值应力附近形成了剪切形变带之后，该带上的应力随着滑动位移的增加而减小，即在破坏开始后（即C点后）剪切变形带上所出现的随着应变增大（即滑动位移增大）而起应力强度下降的特性。

剪切形变带上的应力和剪切形变带相对滑动的关系曲线如下图D处失稳、滑动弱化图P368满足失稳条件：地震、慢地震、静地震、蠕变事件、应变迁移A、B 的两种情况都经历了弹性变形阶段，都可能出现由于非弹性应变的各种中期异常。

C点以后形变带滑动软化所导致的快速短临异常。

A是有异常有地震的情况，B是有异常而无地震的情况。

不能把无震异常都归结为干扰，它们可能和有震异常具有相同的物理机制，反映相同的物理过程的真正异常，只是由于在最后的滑动弱化阶段，其震源及其邻近地区的刚度与周围岩体的刚度对比不满足失稳条件。

16、汶川和东日本大地震的发生对你认识地震预报有什么启示？你认为中国地震预报科学下一步需要如何发展？（补充）汶川地震活动和前兆变化：震源区平静；孕震区低活动——有变形（前兆）；外围区——有一定前兆变化。