應力方向一致和介質各向異性前兆
——亞失穩現象震例

刁桂苓 馮向東 王曉山

（河北省地震局，石家莊 050021）

最新的巖石物理試驗表明，應力-應變曲線中的在強度極限點和失穩點之間可以劃分出亞失穩和臨失穩兩種狀態, 其變化特點和過程不同，前者從應力積累轉為應力釋放，后者則由平穩釋放轉為加速釋放。兩種階段分別對應地震之前的短期和臨震階段。

然而在天然地震的觀測中，由于地球的不可入性，對于震源深處的介質狀態無法直接了解；在彈性力學的框架內絕對應力的強度也是不可測的。因此阻礙了地震預測研究的深入。能夠穿透孕育地震深部體積的只有地震波，發生在孕震體的中小地震應當攜帶豐富的信息。根據區域地震臺網記錄可以反演它們的震源機制，利用給出的斷層面和應力軸的空間取向可以間接了解孕震體介質和應力兩方面的狀態。

2011 年3 月11 日，日本東北部近海發生9.0 級地震，造成巨大災難，引起國際社會高度關注。此次地震是日本有記錄以來震級最大的地震，也是20 世紀以來全球第4 大地震。

定義：一致性參數——每個地震震源機制3 個應力軸與主震3 個應力軸夾角（αβγ）之和。

資料：全部取自USGS 網站的矩張量解；范圍按照余震區稍向外擴大；震前補充部分快速矩張量解。

一致性參數隨時間（地震序號）分布顯示：9.0 震前出現低值段，之前的多次7 級地震也存在類似現象。取1990 年以來資料計算均值和誤差，9 級大震前低值超出誤差限。一致性參數平面插值，存在囊括余震區的大尺度低值區。2007 年震前的低值出現在震中附近板塊接觸面淺部。結果表明存在明顯的時間、空間異常。這種異常現象是否孤例？由2010 年智利8.8 級地震進行驗證。資料同樣取USGS 矩張量解，智利震前震源機制解一致性參數同樣存在低值段，而且低于均值2 倍中誤差下限。一致性參數平面插值震中附近存在連續低值區。低值區與余震分布范圍相當。主震發生在低值時間段的極低值區。

震源機制一致性參數包括兩種含義：構造應力場控制作用增強（也可以理解為應力水平增高）；地震破裂方向趨于相同，孕震區介質各向異性，隨機發生的地震減少。

上述結果有利于識別亞失穩應力狀態，研究其演化過程的力學機理及其相關物理場的演化特性，進而分析地震潛在危險性以及危險時段。