论发震构造特性在潜在震源区参数确定中的应用

发震构造特性是潜在震源区划分及其地震年发生率确定的重要依据。潜在震源区除了反映“未来具有发生破坏性地震的地区”的内涵外,还应反映高震级档地震具有相似复发特征的涵义。由于在地震活动性参数统计单元内,有一些具有不同本底地震的活动构造块体,为更好地反映地震活动的空间不均匀性,考虑潜在震源区的三级划分是有必要的。通过分析潜在震源区内高震级档地震的复发特征,计算预测时段内潜在震源区的高震级档地震的发震概率,采用预测时段内概率等效转换获得地震年平均发生率的方法,有助于在中国地震危险性分析框架内考虑潜在震源区的强震复发特性。另外,文中还对潜在震源区内特征地震次级震级档频度不足的特性和发震构造上强震非均匀性在地震危险性分析中的应用问题进行了探讨     

鲜水河断裂带北西段不同破裂源强震震级（M≥67）及复发间隔研究

鲜水河断裂带是四川西部一条晚第四纪强烈左旋走滑活动的构造带，历史上发生多次强震. 它与西北侧的甘孜—玉树断裂带一起，构成青藏高原东部的侧向滑移构造系统中的川滇活动地块的北边界——羌塘地块的东北边界. 鲜水河断裂带北西段可以分成4个段落，每一段落均可作为一个独立的基本破裂单元而发生地震破裂，亦有可能发生不同尺度的多段联合瞧裂. 对鲜水河断裂带北西段不同尺度破裂的震级及复发间隔进行研究. 根据该地区的地质、地球物理、测量及地震等方面的资料，结合我国强震复发的特点，分析了拉分盆地内部的滑动速率分布，以确定各段落的等效长度和倾向宽度，从而建立适合我国大陆走滑断裂的面波震级与断裂发震面积的关系式；进而运用地震矩方法，考虑断层之间的相互作用，结合专家意见建立了该段的矩平衡断裂破裂模型；最后，给出了鲜水河断裂带北西段各破裂源特征化地震的复发间隔、震级大小和不确定性，以及他与中小地震的联合震级分布. 结果表明，鲜水河断裂带北西段较易发生单段破裂，复发间隔在100～150年左右.     

鲜水河断裂带北西段不同破裂源强震震级（M≥67）及复发间隔研究

鲜水河断裂带是四川西部一条晚第四纪强烈左旋走滑活动的构造带，历史上发生多次强震. 它与西北侧的甘孜—玉树断裂带一起，构成青藏高原东部的侧向滑移构造系统中的川滇活动地块的北边界——羌塘地块的东北边界. 鲜水河断裂带北西段可以分成4个段落，每一段落均可作为一个独立的基本破裂单元而发生地震破裂，亦有可能发生不同尺度的多段联合瞧裂. 对鲜水河断裂带北西段不同尺度破裂的震级及复发间隔进行研究. 根据该地区的地质、地球物理、测量及地震等方面的资料，结合我国强震复发的特点，分析了拉分盆地内部的滑动速率分布，以确定各段落的等效长度和倾向宽度，从而建立适合我国大陆走滑断裂的面波震级与断裂发震面积的关系式；进而运用地震矩方法，考虑断层之间的相互作用，结合专家意见建立了该段的矩平衡断裂破裂模型；最后，给出了鲜水河断裂带北西段各破裂源特征化地震的复发间隔、震级大小和不确定性，以及他与中小地震的联合震级分布. 结果表明，鲜水河断裂带北西段较易发生单段破裂，复发间隔在100～150年左右.     

基于故障树分析的华北平原带地震空间分布函数的确定

应用故障树分析的方法,对华北平原地震带地震空间分布函数进行重新厘定。应用断层破裂长度与面波震级、地震矩、矩震级之间的关系公式确定华北平原带各潜在震源区的地质因子;应用最大似然法、贝叶斯预测方法和地震活动度方法确定各潜在震源区的因子;综合考虑各因子情况,建立动态概率安全性评价的空间分布函数故障树,计算得到华北平原带潜在震源区的空间分布函数,并由新的空间分布函数计算了实验场地的地震危险性。     

夏垫断裂荣家堡探槽揭示的断裂活动特征及未来地震危险性概率评价

时间相依的活动断裂地震危险性概率评价以地震地质学定量研究为基础,采用随离逝时间增长的发震概率和预测震级共同描述断裂段的地震危险性,对地震预防和灾害管理具有重要的现实意义。传统概率方法中泊松分布(Poisson)模型的时间不相关性与活动断裂上大地震的活动特征不符,不能直接用于计算上次大地震离逝时间较短的活动断层的地震危险性。曾于1679年发生过三河-平谷8级大地震的夏垫断裂即是典型实例,现有的泊松模型可能高估了该断裂的潜在地震风险,应考虑该地震之后的应力积累和时间因素来评估其地震危险性。文中基于野外探槽古地震和地貌测量等调查工作,揭示该断裂晚全新世以来发生过2次古地震事件:事件E1即1679年三河-平谷大地震,距今341a;另一次古地震事件E2的年龄限定为距今(4.89±0.68) ka,平均同震位移约为(1.4±0.1) m。与前人的研究数据进行对比可发现,最近一次大地震的离逝时间约341a,预测未来的最大震级为8.0级。同时,文中采用时间相依的布朗模型(BPT)、随机特征滑动模型(SCS)和通用模型(NB)表述断层破裂源上特征型地震活动的时间相依特征,综合计算了该断裂带未来30a的强震发震概率,并与泊松模型的计算结果进行了对比。研究结果表明,该断裂未来30a的强震发震概率较低,原来所采用的时间不相关的泊松模型所计算的发震概率值相对偏保守。所得结果有助于科学评价该断裂的地震潜势,同时有助于讨论时间相依的概率方法如何更好地适用于东部地区活动断裂的地震危险性评价。     

融合三维断层源和二维潜在震源区的随机抽样概率地震危险性分析算法研发

文中采用蒙特卡罗随机抽样方法,研发了一套融合传统二维潜在震源区(下文简称“潜源”)和三维断层源的概率地震危险性算法。该算法不仅适用于传统的区域面源,同时还能考虑地震的破裂尺度并兼容三维断层源的概率地震危险性计算。文中研发的算法可高效实现断层源地震事件集的三维模拟,并将地震破裂尺度引入到概率地震危险性计算中,显著提高了近断层地区地震危险性计算的合理性。为了提高程序的执行效率,算法采用预先在平面潜源中充填网格点的方式随机模拟地震事件在潜源内的均匀分布。对于椭圆衰减的地震危险性计算,算法采用了预先构建不同震级、距离及不同场点与潜源长轴方向夹角下的短轴距的三维矩阵,通过查表和插值方式直接获得相应场点的短轴距,避免了循环迭代逼近短轴距计算效率低下的问题。分别利用五代图的概率地震危险性程序和文中研发的算法,计算了湖南长-株-潭(长沙-株洲-湘潭)城市群所处的中强地震活动环境的区域地震危险性以及近断层源的常德、株洲2个场点在不同概率水平下(重现期分别为50a、 475a和2 475a)的地震危险性。比较研究表明,五代图的程序低估了三维断层源附近的地震危险性,且随着概率水平的降低,低估的程度越来越高。...     

川滇菱形块体东边界库仑应力演化及强震发生概率估算

本研究基于分层黏弹介质模型,考虑强震或大地震同震位错、震后黏滞松弛及主断层段震间构造应力加载三方面效应,给出1480年以来,川滇菱形块体东边界鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带共20个断层段由三方面效应引起的累积库仑应力变化随时间的演化,分析强震间相互作用和强震发生的应力累积背景,定性分析各断层段的地震危险性.同时,分别采用现今台网地震目录和川滇菱形块体东边界各断层段强震复发间隔两种资料,定量计算2030年各断层段的强震发生概率;并基于摩擦本构理论,将周边强震引起的库仑应力变化量作为应力扰动,修正强震发生概率的计算结果.各断层段累积库仑应力演化的结果表明,鲜水河断裂带中部八美段、色拉哈段及南部磨西段、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带北部巧家-东川段和南部建水段的累积库仑应力显著增加.修正的强震发生概率计算结果显示,鲜水河断裂带中部八美-色拉哈-康定一带、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带南部华宁-建水一带强震发生概率较高,地震危险性值得关注.本研究基于库仑应力演化计算定性分析强震危险性的同时,基于摩擦本构律理论,结合地震引起的应力扰动和强震发生背景,定量计算修正的强震发生概率,为川滇菱形块体东边界强震危险地点及中长期发震紧迫程度判定提供方法和依据.     

交城断裂带北段最大潜在地震发震概率评估1

基于太原市目标区交城断裂带的定量研究,特别是对活动断裂上的古地震资料进行的系统、详细的分析与总结,建立了反映该断裂地震地质特点和运动学属性的复发模式和概率模型.引入震级-地表破裂长度、震级-震源破裂长度、震级-断层破裂面积以及震级-地震矩的经验关系进行震级估计,最后进行综合评估以确定交城断裂带北段潜在地震的最大震级.复发模式的建立兼顾了泊松和准周期两种模式,利用专家意见法组合相应的Poisson模型和BPT模型,计算活动断裂最大潜在地震的复发概率.结果表明,交城断裂带北段潜在地震最大震级为Ms7.2级,而未来50a、100a、200a发生Ms7.2级地震的概率分别为2.1％、4.0％和7.9％.     

喜马拉雅东构造结主要断裂的地震矩亏损与危险性评估

喜马拉雅东构造结是研究青藏高原构造演化的关键地区,地震活动频繁。文中基于地震矩平衡理论,利用GPS资料与历史地震目录分析东构造结地区的地震矩亏损,继而评估该区未来的地震活动。结果表明:研究区总体的地震矩累积率高于青藏高原的平均水平,近200a内的累积总量达(1. 15±0. 03)×10~(22)N·m,明显高于地震矩的释放总量(5. 50±2. 54)×10~(21)N·m。而地震矩亏损量最高的主前缘断裂不丹段具备发生M_W8. 1以上地震的可能,那加山断裂及嘉黎断裂通麦段则不排除未来发生震级大于M_W7. 5与M_W7. 3地震的可能,其余断层发生强震(M_W7. 1以上)的概率相对较低。而对于米什米断层与主前缘断层东段,虽然察隅MS8. 6地震发生于此,但这2条断层未来的地震危险性仍不容忽视,且无论察隅地震发生于哪条断层,其复发周期均为660～1 030a。     

在地震破裂面源模型及在概率地震危险性分析中的应用方法.

目前国内外常用的概率地震危险性分析方法中, 一般把未来可能发生的地震震源（潜在震源）简化为点源或者是线源. 但对于较大震级的地震，仍然采用点源或线源模型来描述潜在震源显然是不合理的. 为此，在概率地震危险性分析方法中本文提出了潜在地震破裂面源模型，并以1999年9月21日台湾集集7.6级地震的车笼埔断层为例，探讨了其在地震危险性分析中的应用方法. 结果表明:①采用潜在地震破裂面源模型是合理的，因为它可以模拟地震破裂面与地震动影响场的三维展布特征，尤其适用于较大震级地震的近场区域； ② 潜在地震破裂面源的大小、产状，对近震源场点的地震危险性分析和地震区划结果有明显的控制影响.      

陇南市活断层地震危险性评估

在甘肃省陇南市活断层探测与地质填图研究的基础上,归纳了开展地震危险性评估所需的主要活动断裂的基本活动性参数;采用震级—破裂尺度关系、震级—频度关系等方法评估了陇南市相关断裂（带）的潜在最大震级和平均复发间隔;利用时间相依的地震潜势概率模型和泊松分布模型评估了各断裂或断层小区在未来50、100、200年内发生破坏性地震的概率。同时利用b值空间图像扫描的方法给出了研究区的b值图像,分析了高应力区的地震危险性。通过对以上结果的综合分析,结果表明盖山—迭山断裂或光盖山—迭山断层小区的西端表现为高应力累积区,且发生破坏性地震的概率较高,是未来危险程度较高的断裂段。     

陇南市活断层地震危险性评估

在甘肃省陇南市活断层探测与地质填图研究的基础上,归纳了开展地震危险性评估所需的主要活动断裂的基本活动性参数;采用震级—破裂尺度关系、震级—频度关系等方法评估了陇南市相关断裂（带）的潜在最大震级和平均复发间隔;利用时间相依的地震潜势概率模型和泊松分布模型评估了各断裂或断层小区在未来50、100、200年内发生破坏性地震的概率。同时利用b值空间图像扫描的方法给出了研究区的b值图像,分析了高应力区的地震危险性。通过对以上结果的综合分析,结果表明盖山—迭山断裂或光盖山—迭山断层小区的西端表现为高应力累积区,且发生破坏性地震的概率较高,是未来危险程度较高的断裂段。     

从活动断层分段到地震地质灾害与财产人口损失风险——以鲜水河-小江断裂带为例

活动断层是强震的孕育场所,强震通过地震动对周边地震地质灾害源、房屋等进行作用从而引起地震滑坡、财产损失和人口伤亡.通过分析活动断层分段和危险性给出强震的地点和震级以及危险概率,这是目前地震预测最可行的方法之一,并且该方法可以给出潜在地震作用下的地震地质灾害与财产人口损失风险.本文通过计算滑动速率和震级-频度关系约束下的鲜水河-小江断裂断层分段以及级联破裂地震发生率,给出了鲜水河-小江断裂11个级联破裂和单独破裂危险段,以及它们的概率分布.针对上述11个设定地震,本文计算了这些地震可能引起的潜在居民住宅财产损失,其中损失最大的是安宁河断裂F19段引起的76.5亿人民币潜在居民住宅损失.根据深度学习神经网络方法和历史地震的伤亡人口数据,预测出的11次潜在地震可能伤亡人口,显示安宁河断裂F29段和F30段级联破裂的潜在伤亡人口最多,约为279～317人.对于地震滑坡灾害预测显示,现今挤压作用强烈的地区滑坡不稳定度高,潜在地震可能引起的地震滑坡概率较高,如玉科断裂南段、鲜水河断裂南段、大凉山断裂南段与莲峰断裂交错部位,其概率高值均为10%.研究结果为活动断层资料在地震地质灾害与财产人口损失方面...     

中国大陆的地震破裂尺度关系

震级与破裂尺度的关系描述了断层破裂的长度、宽度和面积随地震震级变化的特征。地震危险性模型中需要这些参数,以便将模型地震拟合到断层上,并确定地震动预测方程所需的地震破裂距离。我们收集了中国大陆及邻区91次地震的震级和破裂参数,以研究中国大陆震级—破裂尺度关系,并发现由不同方法得到的地下破裂长度(RLD)与震级关系不存在系统性偏差。我们使用广义正交回归法给出了地下破裂长度与震级和破裂宽度之间的关系,然后推导出破裂面积与震级之间的关系式。如果不考虑中国东部1900年以前的5次大地震,则我们的关系式与使用全球数据给出的结果统计上无差异。但是,如果考虑这5次大地震,中国东部大型走滑地震的震级—破裂长度尺度关系计算出的破裂长度比中国西部和世界其他板块边界相同震级地震的要短。     

用合成地震目录模拟希腊科林斯湾断层系的地震活动

特征地震假设是模拟大断层上随时间变化的地震复发过程的基础。但是,特征地震假设并没有有力的观测证据。鲜有断层段具有单个已破裂事件的悠长历史记录或古地震记录,加上资料与参数的不确定性,很难获取复发的分布特征。例如,科林斯湾断层系(CGFS)的强震记载超过2 000年,虽然最近300年M≥6.0地震的目录是完整的,但其中记录的独立断层段上发生的特征地震则凤毛麟角。采用基于物理的地震模拟算法可以产出长达10万年且包含超过50万个4级以上事件的地震目录。此模拟算法的主要特征是:(1)对断层系中每个断层段都采用平均的地震滑动速率;(2)采用探索式程序实现破裂生长和停止,从而得到自组织的震级分布;(3)地震震源间具有相互作用;(4)应力再分布过程中微小地震的影响。用此算法模拟科林斯湾断层系可以给出较为真实的地震时空强特征。这些特征包括强震的长期周期性、强震与小震事件的短期丛集性以及在较高震级区间偏离古登堡—里克特分布的较真实的震级分布。     

郯庐断裂带中段全新世活断层的特征滑动行为与特征地震

郯庐断裂带中段全新世活断层由３个独立的破裂段组成。从各破裂段的运动性质、位移分布看，断层的运动属特征地震型滑动。地震活动以强震活动为主，强震具有周期性原地重复发生的特点，且其强度基本相同；中强地震缺失或很少发生；ｂ值在高震级范围内具低ｂ值的非线性关系。这些特点正是特征地震的典型表现．根据郯庐断裂带中段活断层全新世以来的活动特点看，未来该区仍然以特征地震方式活动．按郯庐带的强震复发间隔和各段的最新一次活动时代推算，未来一段时期内新沂－宿迁段复发大震的可能性较大，安丘段次之，莒县－郯城段复发大震的可能性则很小。     

基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法研究

大多数地震破裂面源检测方法都是通过简化地震震源,将地震震源表示成线源或者点源,无法有效描述地震带地震破裂面源产状和大小,不适用地震震级较大的情况下地震危险性检测。因此提出基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法,在地震震级较大时仍能检测出地震危险性概率。选取适宜的地震基岩水平峰值加速度衰减关系,分析地震震级、破裂长度、破裂宽度相互关系,确定地震引起的潜在地震破裂面源大小,计算给定地震动小于在场点处产生地震动的概率,将该概率同地震动加速度衰减关系结合,得到地震动年超越概率,分析地震危险性。经过实验检测发现,所提方法检测出的年超越概率与峰值加速度、最大震级有关,该概率能精准表示地震带地震破裂面源产状和大小,说明该方法检测地震危险性是合理的。     

基于广义帕累托分布的地震震级分布尾部特征分析

极值理论在地震危险性分析中有着重要应用, 发震震级超过某一阈值的超出量分布可以近似为广义帕累托分布. 基于广义帕累托分布给出了若干地震活动性参数的估计公式, 包括强震震级分布、 地震复发周期和重现水平、 期望重现震级、 地震危险性概率和潜在震级上限等; 以云南地区震级资料为基础数据, 讨论了阈值选取、 模型拟合诊断和参数估计; 在此基础上计算了该地区的地震活动性参数. 结果表明, 广义帕累托分布较好地刻画了强震震级分布, 通过超阈值(POT)模型计算的复发周期与实际复发间隔统计基本一致, 高分位数估计在一定阈值范围内表现稳定, 为工程抗震中潜在震级上限的确定提供了一种途径.      

基于广义帕累托分布的地震震级分布尾部特征分析

极值理论在地震危险性分析中有着重要应用,发震震级超过某一阈值的超出量分布可以近似为广义帕累托分布.基于广义帕累托分布给出了若干地震活动性参数的估计公式,包括强震震级分布、地震复发周期和重现水平、期望重现震级、地震危险性概率和潜在震级上限等;以云南地区震级资料为基础数据,讨论了阈值选取、模型拟合诊断和参数估计;在此基础上计算了该地区的地震活动性参数.结果表明,广义帕累托分布较好地刻画了强震震级分布,通过超阈值(POT)模型计算的复发周期与实际复发间隔统计基本一致,高分位数估计在一定阈值范围内表现稳定,为工程抗震中潜在震级上限的确定提供了一种途径.     

兰州马衔山北缘断裂地震潜势评估

马衔山北缘断裂为晚第四纪活动的左旋逆走滑断裂,是对兰州市影响最大的控震断裂,自东向西可分为内官营段、马衔山段、七道梁段和雾宿山段4条次级断层段.其中雾宿山段为1125年兰州7级地震的发震断层段,其特征地震平均复发间隔为2 250～3 590年,最晚离逝时间为882年,在未来关注的200年内再次发生强震的可能性较小;马衔山段特征地震平均复发间隔约为3 120年,历史上曾发生过多次中等破坏性地震,其潜在地震危险性值得关注;七道梁段和内官营段未获得古地震复发间隔等参数,但历史上均发生过中等破坏性地震,未来仍存在中等破坏性地震发生的可能,其地震复发间隔可近似地参考马衔山断裂带上相应震级地震的平均值.