应力方向一致和介质各向异性前兆——亚失稳现象震例

刁桂苓 冯向东 王晓山

（河北省地震局，石家庄 050021）

最新的岩石物理试验表明，应力-应变曲线中的在强度极限点和失稳点之间可以划分出亚失稳和临失稳两种状态, 其变化特点和过程不同，前者从应力积累转为应力释放，后者则由平稳释放转为加速释放。两种阶段分别对应地震之前的短期和临震阶段。

然而在天然地震的观测中，由于地球的不可入性，对于震源深处的介质状态无法直接了解；在弹性力学的框架内绝对应力的强度也是不可测的。因此阻碍了地震预测研究的深入。能够穿透孕育地震深部体积的只有地震波，发生在孕震体的中小地震应当携带丰富的信息。根据区域地震台网记录可以反演它们的震源机制，利用给出的断层面和应力轴的空间取向可以间接了解孕震体介质和应力两方面的状态。

2011 年3 月11 日，日本东北部近海发生9.0 级地震，造成巨大灾难，引起国际社会高度关注。此次地震是日本有记录以来震级最大的地震，也是20 世纪以来全球第4 大地震。

定义：一致性参数——每个地震震源机制3 个应力轴与主震3 个应力轴夹角（αβγ）之和。

资料：全部取自USGS 网站的矩张量解；范围按照余震区稍向外扩大；震前补充部分快速矩张量解。

一致性参数随时间（地震序号）分布显示：9.0 震前出现低值段，之前的多次7 级地震也存在类似现象。取1990 年以来资料计算均值和误差，9 级大震前低值超出误差限。一致性参数平面插值，存在囊括余震区的大尺度低值区。2007 年震前的低值出现在震中附近板块接触面浅部。结果表明存在明显的时间、空间异常。这种异常现象是否孤例？由2010 年智利8.8 级地震进行验证。资料同样取USGS 矩张量解，智利震前震源机制解一致性参数同样存在低值段，而且低于均值2 倍中误差下限。一致性参数平面插值震中附近存在连续低值区。低值区与余震分布范围相当。主震发生在低值时间段的极低值区。

震源机制一致性参数包括两种含义：构造应力场控制作用增强（也可以理解为应力水平增高）；地震破裂方向趋于相同，孕震区介质各向异性，随机发生的地震减少。

上述结果有利于识别亚失稳应力状态，研究其演化过程的力学机理及其相关物理场的演化特性，进而分析地震潜在危险性以及危险时段。