文档介绍：维普资讯
移袄, 钲澎:&
己霹
探讨复杂的地震现象
安铁文
/一、—一————一一
季。/
国家地震局地球物理研究所
摘要
本文根据非线性动力学观点, 从地震活动特征和岩石模拟实验两十方面研究了大地震孕
育和发生的动力学过程。初步结果得到: 地震活韶特征具有统亡自相似性, 且其时空苛有
特证比较复杂, 具有非整分维, 分别类似于康托曩集台或一维连续统康托土:集合。且疆
们发现在主震前, 地震活动在相空间呈现一种低维浑沌状态它们都一十维数比较低的酋
怪嗄子, 表现为一种潭沌序。主震后, 其地震活动麦现为一种维数很高且无饱和值的类随
机噪声。
岩石失稳破裂前, 其声发射活动额度的分布也表现为一种浑沌恋, 其芫磋维数值为
., 高于地震: 在信息结研究中, 首次发现在大地震发生前和岩石失稳破裂前, 均有一十
明显的降堆过程, 表现为一种有序态。随后不确定性增大, 其维数值增高, 点至大震发生和
岩石失稳。同时发现标度性发生变化首发得到大震前或岩石失稳前无标度区急剧变窄, 表
现出强烈的艋界不稳定性。其它期间包括圭震后均不存在上进现象。显热这对授京短期预报
具有重要意义。
大震孕育过程中, 由于孕震系统与周盈介
~
、言质不断有物质和能量的交换,显示出很强的耗
考虑系统具有高度对称性以及稳定平衡的静作用和非常复杂的动力学行为。就时间域来
假说, 可能导致巨大进步。但自然界中很多实看, 表现为一种有时间箭头的进化。这就是酰
际情况并非如此, 而很多系统都是远离平衡和时间不可倒逆。从傅里叶方程:
有序, 表现出非线性和非平衡的复杂现象。非:善
线性动力学的某些结果表明多是以滩沌、无序、
或随机形式存在。显不出明显的有序。特别是可以看到,若把时间反演一一代入,
某些现象表现出强烈的时间进化和不可逆。尽刚有:
管我们可以获得这类系统的许多知识,但绝大
一
多数自然现象,如流体和气体的湍态金属微等
粒在电解槽中的集结树木和山脉的形成以及这说明时间方向起着不同的作用, 选两个方程
地震成因等,多年来一直难于认识, 其原因就的意义并不同。我们认为大地震孕育过程是一
是这些复杂现象的本质是非线性的。个向不稳定发展的过程, 而大震发生后孕震孬
分形概念和浑沌理论等非线性动力学的发统解体, 介质处于急剧调整状态, 虽有较火起
展,揭示了一大类自然界中所形成的无规形体伏, 但这种过程的总趋势是一个趋向稳定平衡
的内在规律性及动力学演化过程中的内在随机的过程。若以大震发生时刻划分, 显然这是两
性。逸对我们探索地震分形客体的几何形态以个不同的物理过程。它们各自表现出来的动志
及研究它与内部物理本质阃的关系提供了一条行为也& 该是不同的。我们知道, 动力学中的
新的途径。同时给我们研究地震活动的确定性时对称性破缺与因果律之同必然存在若某种
图像与其孕育过程的动力学本质带来了希望。联系。但是, 对称性破缺已超出因果律∞范
一一
维普资讯
闫,因果律使得需要借助于时间方向确定微分伸震级限,则可得到时间轴上类似疏密集合程
方程来描述自组织的自发过程。我们认为, 大度不同的统计自相似结构。但是, 不管震级