郭增建等(1973)提出了震源是由应力积累单元和两端的应力调整单元组合而成的模式,称组合模式。这个模式的特点是补充了早年美国地震学家Reid的弹性回跳理论中的缺陷,即无震源端部条件的问题。因为端部条件与大震发生时震源断层传播的止裂有关。
组合模式的震源是由沿两块体的交界带或断裂带上摩擦阻力较大的地段孕育的,此段即为应力积累单元,在此摩擦阻力较大地段其两端断层的摩擦阻力较小,可产生蠕滑或进行塑性变形。对于地震预报来说,郭增建等(1973)讨论了应力积累单元地段中临震前如发生小震群所表现出的特征。由于积累单元发生小震群是该单元紧临发生大震前能量预释放的指标,因此它就是前震群。这是用小震在主震震源体中的位置就可判断的。但在实际中我们并不知道小震所在的主震震源体背景,因而不能用主震震源模式判断小震群是否是前震。该情况只能用这个小震群的本身特征去鉴别它后面是否会跟随大震,即判别它是否为“前震”。
郭增建等(1973)共讨论了4个与预测大震有关的测震学指标,最后一个就是用震源机制的一致性鉴别前震群。下面作具体介绍。
在中、短、临时间尺度的地震预测中,人们最感兴趣的是大震孕育到晚期和临震前的小震活动特点。
所谓大震孕育到晚期就是震源孕育的最后时段,也是震源应力积累较高的时段。在这个时段中,一方面区域构造力继续给震源施加应力,另一方面调整单元还继续把区域构造力加给自己的应力积累单元调整转移(通过蠕滑转移,这是组合模式的特点)。这两种应力的叠加,使主震震源的两断层盘中的应力分布较高且不均匀。在这个不均匀应力场中,那些较浅的、走向不一的易滑断层可能发生小震,另外震源的调整单元断层段上也可能伴有小震。这两方面小震大致在同一时段内发生,它们的震源机制是不一致的。这是主震震源孕育到晚期的特点。
随后进入临近大震发生时段。此时主震震源断层面上介质开始稍有塑性变形(相当于摩擦阻力降低,这是国外学者用模拟实验证明过的),则主震震源的两个断层盘就会有相对运动。这个相对运动就是大震前的预位移,这个预位移会使主震震源断层盘内的应力减小,致使盘内易滑面的小震不再发生。随后小震单独集中在主震震源断层带中发生。由于它们的环境和受力相似,因而震源机制也将相似。由于它们与随后的主震都是在同一断层带上的错动,所以其震源机制与主震也相似。
综上所述,孕震晚期阶段向大震将要发生的临震阶段过渡,表现在小震震源机制上,就是由“不一致”向“一致”过渡。前者相应于主震震源区最后积累应力程度,后者相应于主震积累能量的预释放,预释放是在积累高应力的状态下发生的。由于我们所讨论的小震震源机制一致性是在临大震之前发生的,所以形成震源机制一致性就是大震发生前该前震的特点。但是,由于当时无实际震例相配,所以在“机制一致性”之前加了“可能”二字。
金严等(1976)对1975年海城7.3级地震的前震群震源机制进行了研究,发现震源机制是一致的(通过P^-和S^-垂直分量最大振幅之比的一致性进行推论,它等效于震源机制的一致性),并对余震进行了研究,其震源机制是不一致的,又对国内某些震群进行了研究,也发现震源机制的一致性较差。
金严等(1976)还研究了海城大震前44天在本溪发生的水库震群,其中有一个较强的4.8级地震,在这次地震前小震的震源机制相似,但这次4.8级地震后,小震的震源机制就不一致了。如这一结果1975年得出,可判定本溪不会再发生更大的地震,于是把注意力转向辽宁其他地区。
随后几十年来我国学者也用与金严等(1976)类似的研究思路,在全国不同地区展开了研究,发现震源机制的一致性指标确实在紧临大震前存在。当然也有其复杂的一面,有的主震前符合小震机制一致性指标的地区范围较大,未来大震位置不好判断。有的发现符合一致性指标出现后要很长时间才发生主震,这又对主震的时间预测带来不确定性。对此还需进一步从震源物理方面进行研究,近年来还不断在这个方面进行深入的研究(荣代潞,2014; 曹凤娟等,2016; 高朝军等,2016)。
