(1)利用全球范围内地震台网的数字地震波形资料,采用基于随机初始模型、弱因果关系和定点自由时间窗约束的多震相联合反演方法研究天然地震断层破裂的断层聚合和超S波现象。(2)用解析、数值计算和样品实验的综合方法力图分析复杂破裂过程中破裂的起始、扩展及扩展过程中的聚合以及可能的聚合过程中的超S波现象与相关的地震能量的辐射强度和频率特征等。断层聚合与超S波现象一直是地震破裂动力学研究的重要内容,由于问题本身的复杂性、观测的局限性、计算的复杂性等,迄今这一问题仍是一个悬而未决且颇具前沿性的问题。随着数字地震观测的发展、计算设备性能的增强和实验水平的提高,对这一问题的综合与定量研究成为可能。这一现象的研究进展不但可以丰富震源动力学的理论与实践,还可以为地震预测、地震地面运动的计算和地震灾害的评估提供指导。
利用全球数字地震台网的资料,通过波形反演方法研究了包括2001年11月14日昆仑山口Ms8.1地震和2004年12月26日苏门答腊-安达曼MW9.3地震在内的7次大地震的震源破裂过程,并利用非洲埃塞尔比亚/肯尼亚一个流动台网、北京首都圈台网的短周期台和宽频带台的资料,通过波形的相关性分析研究了包括2001年11月14日昆仑山口Ms8.1地震和2004年12月26日苏门答腊-安达曼MW9.3地震在内的5次大地震的震源破裂过程。研究结果表明大地震震源过程都有超S波破裂现象,而且裂纹的聚合效应在昆仑山大地震的过程中非常明显。利用薄机翼附近的超声流动理论中的数学方法研究了平面内剪切断层的超S波速破裂. 证明了超S波速破裂动态应力强度因子的存在性和收敛性. 提出了分形断层的破裂视速度概念和断层破裂速度的测不准原理, 证明了"隧道效应"的存在, 并解决了解析解的起始困难和发散困难, 同时也证明了分形地震断层辐射波频谱的分形性质. 导出了具有滑动弱化模式的平面内剪切断层的静态解. 引入扰动与超临界孔隙流体的非线性耦合的假说,提出了与流体动力作用有关的预留应力(降)地震破裂动力学模型.