Gutenber and Richer ( 1941 )提出的地震震级 M ——频度 N 统计关系可表达为 Lg N = a - bM ( 1 )) 式中, b 值为描述地震活动性的参数,其能否作为地震预测预报的指标呢?要回答该问题,咱得先弄清其物理涵义。 关于 b 值的物理意义,尚存争议,如 Mogi ( 1962 ) 认为 b 值取决于介质的非均匀性,但 Scholz ( 1968 )认为 b 值及其变化由岩石所处的应力状态决定。 最近,在力学上我们建立了 Weibull 形状参数 m 与裂纹分布分维的 D f 的关系。鉴于地震断裂尺度分维与裂纹尺度分维的物理意义类同,我们乘胜追击,得到了 b - m - D f 三者的关系,即 b= 0.5 D f = 0.25 m ( 2 ) 至此,岩石力学中三个重要参数的联系已有啦,“桥梁”是常数,灰常简单 。 参数 m 不仅与介质的均匀性有关,而且还与介质所处的环境条件(如应力水平、温度、加载速率等)以及破坏模式有关,本质上可反映岩石破坏脆性程度。 那么, b 值的物理意义不言而喻。 想用一个仅与岩石破坏脆性程度有关的参数 b 去预报地震,莫不是脑袋被门板夹了?它与岩石破裂(地震)过程无关啊。 再者,对特定地震区的某一锁固段而言,当锁固段被加载至体积膨胀点和峰值强度点之间,在长期相对稳定的围压与温度等环境条件下, m 值与 b 值均可视为定值。因此,综上考虑不能把 b 值作为预测地震的指标。 从分维变化角度考虑,当岩样被加载至体积膨胀点与峰值强度点之间,采用盒维数法计算分维时,由于裂纹的丛集效应,随应力增大含有裂纹的盒子数略有增多或近似不变,故分维值呈现略有增长或近似不变的趋势,这与尹小涛等( 2008 )采用 CT 扫描观测砂岩破裂过程得到的结果(图 1 )一致。这再次说明, b 值对应力变化不敏感,将其应用于地震预测预报缺乏依据。 图 1 单轴压缩下砂岩裂纹分布分维 D f 与应力关系(尹小涛等, 2008 ) 在岩石力学和地震学研究中,诸多学者发现岩石宏观破裂或大震前, b 值有显著降低的趋势,这是咋回事呢?估计是在数据统计范围、数据处理方法等方面出了问题,能说说具体的问题吗?自己去想吧,以后告诉您。 那么,研究地震活动性时,正常的 b 值该呈现啥样的变化呢?看看图 2 就晓得啦,大震前基本不变,与上述分析一致。 其实,图 2 的统计时间尺度仍较短,若从 1786 年康定 7.75 级地震后开始统计,就会更清楚。 图 2 1973 年炉霍大震前的 b 值变化特征(据马鸿庆, 1982 ) 上述分析说明了什么事情呢?说明弄清 b 值以及其他参数的物理意义相当重要,尤其是弄清大地震的物理机制很重要,脱离机制的任何统计或经验方法都属于萌萌哒的猜测,虽历经长期研究仍无济于事。在不掌握大地震孕育机制的前提下,去预测地震简直就是玩小孩过家家的游戏。人们在事后总能找到大震与某种因素的统计关系,而事前则基本没有可能,如有人拿发改委调整油价与地震说事儿,统计分析的对应关系很好,但这能说明地震与油价调整有关吗?显然不能!所以嘛,不明白统计分析的精髓很可怕,不动脑筋人云亦云更可怕。