根据截断的G-R模型计算东北地震区震级上限

震级上限是指一个地区可能发生地震的最大震级,其概率意义为发生超过该震级地震的概率几乎为0.在有些地区,由于对其内部的地震构造研究和认识存有局限性,很难根据构造或者地质学的原则来确定震级上限.因此,根据数学模型,采用统计手段,使用地震活动性资料来计算震级上限的估计值是一种可行的方法.本文根据截断的G-R关系模型,采用最大似然计算方法,使用东北地震区的地震目录,计算了东北地震区震级上限,结果表明东北地震区的震级上限应为M_u=7.5左右.计算中我们考虑了不同震级的转换、震级误差的修正以及计算方法的影响.最终结果表明,不论采用何种方案进行计算,东北地震区的震级上限值均始终保持在7.5左右,这说明我们采用本文中方法计算得到的东北地震区的震级上限值是合理可信的,同时也说明在以往的研究中对东北地震区震级上限的估计大都是偏小的.     

震级——频度的客观分布及计算b值的要点

在前人研究震级—频度关系的基础上,我们分别通过十个具有独立过程和十个非独立过程的地震序列,详细研究了它们实际的震级一频度分布.由十个独立过程的地震序列震级—频度分布证明,低震级端的频度分布特征决非因地震仪漏记所致.无论是独立过程或是非独立过程的地震序列归一化后的震级频度分布是类似的.作为初级近似,它们十分接近对数正态分布.对于这些序列,G-R关系只在特征震级右侧除掉高震级拖尾段后的范围内成立,并不能在整个震级范围内满足.同时,我们也讨论了在计算b值时诸如合理选择下限震级这样一些需注意的问题.     

具有独立过程的地震序列震级——频度分布

在先前向地震学家研究震级-频度关系的基础上,我们通过12个具有独立过程的地震序列,详细研究了它们实际的震级-频度分布.注意到低震级的频度分布特征决非因地震仪漏记所致.12个地震序列归-化后的震级-频度分布是类似的.作为初级近似,它们十分接近对数正态分布.对于这些序列,G-R 关系只在分段的震级范围内成立,并不能在整个震级范围内满足.同时,我们也讨论了在计算 b 值时诸如合理选择下限震级这样一些需注意的问题.      

最大熵法所建议的非G—R关系及其后果

目前,常用最大熵法求地震年均发生率以及地震活动性参数b。但所得结果往往和直接基于G.R 关系的极大似然估计或最小二乘估计的结果有差别。对差别的解释多归结为地震目录的不完整,但我们认为差别的来源在于最大熵法所建议的是一种非古登堡—里克特关系,因而,差别是必然的,地震目录越完整,差别越明显;反之,如某一地震目录的差别甚微,那正是该目录不完整的充分条件。本文还讨论了最大熵法所建议的新型震级-频度关系与通常的 G-R 关系的异同和选用原则。     

综合地震和地质数据获得的坎特伯雷地震序列的震级—频度分布模型

我们综合地质和地震数据获得了坎特伯雷地震序列的震级—频度分布模型。在确定分布曲线时,借机用新的数据解决了文献中的一个长期争议:对于断层或断裂带的地震活动性,究竟是古登堡—里克特关系还是特征地震模型描述得更好。结果表明,对于坎特伯雷地震序列的整个复合断裂带而言,若综合考虑古登堡—里克特曲线(拟合仪器目录数据)误差和格林代尔断层上大(主)震根据古地震推断的复发周期界限,震级—频度分布可用古登堡—里克特关系很好地描述。相反,对于格林代尔断层的较小区域,震级—频度分布用特征地震模型描述得更好。不同的就是尺度,因为坎特伯雷地震序列所代表的复合断裂带表现为古登堡—里克特分布,而该断裂带内的单个断层表现为特征地震分布。因此,地震风险模拟中震级—频度分布的确定必须考虑尺度因素,而不能简单地认为一条震级—频度分布曲线适用于所有断层情形。     

中国大陆东部中-弱活动断层潜在地震最大震级评估的震级-频度关系模型

中国大陆东部中-弱活动断层小区的震级-频度关系符合特征地震模式,其指数函数部分(即G-R关系)的最大截距震级a/b明显偏小于当地的特征震级MC。为了能利用参数a/b间接估计断层小区潜在地震的最大震级,文中发展了综合历史与现代地震资料建立断层小区长期震级-频度关系的方法,计算出130个断层小区按t=500a归算的G-R关系参数at/b值。分析表明,断层小区已发生的最大地震震级Mmax与at/b值呈正相关,且随着at/b值的增大,最大地震震级Mmax的上限呈现较平整、单调上升的特点。已基于这种特点分别建立起华北、华东—华中、华南与东南沿海三大区域的最大地震震级上限Mmu-at/b值关系的3个经验公式,作为利用at/b值估算断层小区潜在地震最大震级的经验模型。文中应用新发展的方法与模型估计了若干断层小区的潜在地震最大震级。研究还揭示出中-小震群、余震和触发型地震序列、人为诱发地震等现代异常地震活动以及最小完整性震级的确定等均对断层小区的at/b值计算有影响     

评估空间—发生率—震级地震预测的基于似然的检验

区域地震似然模型(RELM)工作组的5年实验是设计用来比较预测加州及附近各纬度-经度-震级单元地震发生率的若干有希望的方法。这种预测模式被作为世界范围内其他地震可预测性试验的蓝本,因此考虑如何评估这种预测的性能是很重要的。最近采用的两个试验都基于给定预测情况下观测到的地震分布的概率,一个测试比较了空间-发生率-震级单元的观测值和预测值,另一个测试仅仅比较了预测的发生率和观测地震的数目。在本文中,我们讨论了目前关于发生率预测的微小的缺陷,我们建议采用另外两个测试分别进行空间-发生率-震级预测的空间和震级分量的预测。为了更好地说明问题,我们考虑了区域地震似然模型预测和进行区域地震似然模型实验的前半期观测到的地震分布。我们得出空间—发生率—震级预测好像是和观测地震的分布相一致,尽管空间预测和观测地震的空间分布是不一致的,我们建议这些新的测试应该被用于提供更详细的地震预测评估。我们也讨论了每个基于似然测试的统计学功效以及基于似然测试的结果的稳定性(相对于地震目录的不确定性)。     

新疆地区地震目录最小完整性震级

最小完整性震级M_c是表征测震台网监测能力的重要参数,本研究采用"完整性震级范围"(EMR)方法,分"九五"和"十五"两阶段分析2001年1月1日到2015年9月30日新疆地区地震目录M_c空间分布特征,并使用Bootstrap方法,评估M_c不确定度δM_c。分析结果表明,M_c空间分布不均匀,与地震台站分布密度基本一致。此外,多数地区的δM_c≤0.2个震级单位,空间分布不均匀。"十五"以来新疆地区M_c值普遍减小,表明新疆测震台网地震监测能力得到有效提升。     

震级分布与局部地震危险性

在地震危险性分析中，有些由强震的分币控制的量值，一个典型的量是在一特定场地上500年复发周期的峰值地面加速度α(500)．这个量值在工程上非常重要。由于地震目录中强震数量不多，可利用的数据通常不足以表现震级分布模型在统计上的有效性。在其他条件都相同的情况下，即使不同的模型在场地产生明显不同的α(500)值，它们也可以用相同水平的统计似然性解释可利用的数据。对特定场地的地震危险性分析，哪个模型更可靠、更符合实际呢?在大多数情况下，传统的拟合检验不能给出有意义的答案。基于特定场地评估α(500)值中期望误差的分布，本文提出了一个特殊的震级模型信度的定义。要在两个可比模型之间选择更合适的模型．信度的概念是一个有用的手段。     

中国海域及邻区基于BP神经网络的矩震级转换模型

海域地震对我国海洋资源开发和沿海地区的经济建设形成严重威胁,开展相关地震活动性研究的重要前提是编译我国海域及邻区的地震目录。我国常用的震级标度为面波震级(MS),而国际上最新的地震活动模型多采用矩震级(MW),因此在应用这些模型时需要拟合面波震级与矩震级之间的转换关系。本文以中国海域及邻区为研究区,收集了1988—2020年中国地震台网的面波震级和全球矩心矩张量(GCMT)项目的矩震级数据,从中提取年份、深度、经度、纬度、面波震级作为影响因子,以实际记录的矩震级值作为标记,训练BP神经网络建立以GCMT的矩震级为目标的震级转换模型。同时,使用最小二乘回归和正交回归建立线性模型作为对比。结果显示,最小二乘回归和正交回归的平均绝对误差和均方根误差比BP神经网络高40%左右。此外,BP神经网络的残差绝对值更小、分布更集中。     

俯冲带地震的震级极限

最大地震震级(m_x)是地震危险性和风险分析中的一个关键参数。然而,最近发生的一些大地震表明,大多数现有的估算m_x的方法都存在不足。此外,m_x本身定义也不明确,因为它的意义在很大程度上取决于其使用范围,如果只使用现有的数据而不把它与时间间隔相结合,通常不能将其推断出来。在本研究中,用研究时段内的可能最大地震震级m_p(T)取代m_x。m_p(T)不仅包含震级极限的信息也包含极端事件发生率。使用锥形古登堡—里克特(TGR)分布为环太平洋俯冲带估计了m_p(T)。对两个锥形古登堡—里克特参数,即β值和角震级(mc)的估计是通过最大似然法与构造矩率约束得出的。需要较小地震的发生率来补充锥形古登堡—里克特分布。采用整个地球模型,即m≥5地震发生率的全球高分辨率估计,来估计这些发生率。通过蒙特卡罗模拟计算m_p(T)的不确定性。我们的研究结果表明,多数环太平洋俯冲带可以在250年的时间间隔生成m≥8.5的地震,在500年的时间间隔生成m≥8.8的地震,在10 000年的时间间隔生成m≥9.0的地震。利用基于浊积岩研究的10 000年古地震记录为卡斯凯迪亚俯冲带补充了有限的仪器记录地震数据。我们的结果显示,该地区500年周期预计有m≥8.8地震;1 000年周期预计有m≥9.0地震;超过10 000年的周期预计有m≥9.3地震。     

华北第四地震期最大地震震级的估计

本文以G-R式(B.Gutenberg等,1949)及G-R修正式(宇津德治,1978)几种不同方法给出华北三个不同时期(1370—1739,1740—1979,1370—1979)震级频度分布参数。华北第三地震期强震(M 7)累计地震应变能较第四期约大一个数量级。华北两期地震活动强度、能量的差异与大区域的地震活动背景及强震主体地带的构造与介质环境不同有关。初步认为华北第四活动期发生最大地震震级约7.8级。     

利用完整的数据文件估计喜马拉雅山及其附近地区的地震危险性参数

根据利用包含最近震例的完整数据文件的方法,对喜马拉雅山及其周围地区地震危险性参数进行了最大似然估计。采用的完整地震目录是1900～1990年这个时段的。对喜马拉雅山及其附近6个不同地震带确定了最大区域震级M_(max)、地震活动率λ、具有某一震级下限M_(max)≥m历的地震的平均复发周期R及其发生概率,以及古登堡-里克特震级频度关系式中的b值。结果表明,NEI和BAN带上的危险性一般来说高于其他4个带。带与带之间b值和危险性水平的高差异反映出地震构造具有高度复杂性,地壳具有高度不均匀性。     

中国地震台网面波震级与矩震级统计关系

基于1990-2016年中国地震台网地震目录中面波震级和全球矩心矩张量（GCMT）项目的矩震级数据,使用加权最小二乘法,给出中国地震台网面波震级与矩震级的统计关系,分析该统计关系与实际数据之间的残差分布,并将其与已有统计关系进行对比,结果表明,本研究所得统计关系式具有较好的无偏性,更能体现中国地震台网面波震级与矩震级的对应关系。     

青海地区地震目录最小完整性震级研究

利用震级—序号法、多种方法定量分析法和G-R关系等方法,计算研究了不同时间段内青海地区中小地震目录的最小完整性震级,并给出了青海地区及其他研究区域内不同时间段地震目录的最小完整性震级。     

震级频度偏离G-R关系前兆含义的震例研究

本文采用拟合优度参量方法,对华北地区部分中强以上地震震前区域中小地震震级频度偏离G-R关系开展了震例研究,得出华北地区部分地震前拟合优度参量时空变化特征,对探求地震前兆具有一定的指示意义。研究结果表明:部分中强以上地震震前一定时期,地震活动不同程度地存在着震级频度偏离G-R关系的现象,震级越大,震前偏离G-R关系越明显,这种偏离与地震发生所处地块无关联。     

用不完整的数据文件估计地震危险性参数 第一部分：具有不同临界震级的极值

地震危险性参数（最大区域震级mmax、地震活动速率λ和古登堡－里克特方程式中的参数b）的最大似然估算方法已被扩展用于处理包括历史大震和近代完整观测资料在内的混合资料。该方法可以收取利用具有不同临界震级值的地震目录中各种质量不一的完整资料。本程序作为一个案列证被用来估计卡拉布里亚和西西里东部地区的地震活动性参数。     

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。     

根据不完整数据文件估计地震危险性参数第Ⅲ部分:引入地震发生模型的不确定性

大多数概率地震危险性分析方法要求知道至少3个震源参数,即平均地震活动率λ、古登堡—里克特b值和地区特征(孕震源)的最大可能震级mmax。目前,所有使用这3个参数的地震危险性评估方法几乎都明确地假定这3个参数在时间和空间上保持不变。但是,对大多数地震目录更细致的分析表明,地震活动率λ和古登堡—里克特b值都存在显著的时空变化。本文,这些地震危险性参数的最大似然估计考虑目录的不完整性、震级测定的不确定性以及所用地震发生模型的不确定性。通过假定平均地震活动率λ和古登堡—里克特b值为伽马分布的随机变量引入地震发生模型的不确定性。该方法扩展了经典的古登堡—里克特的频度—震级关系,地震数量按对应的复合量泊松分布(Benjamin,1968;Campbell,1982,1983)。使用所提出的方法估计了在南非当代历史上经历最强、破坏性最大地震,即1969年9月29日M_W6.3塞里斯—塔尔巴赫地震地区的地震活动性参数。结果表明引入地震发生模型的不确定性会减小平均复发周期,使所估计的地震危险性增大。此外,研究证实考虑震级的不确定性则作用相反,即那会增大复发周期或等效地减小估计的地震危险性。     

基于MGR模型修正我国大陆中强以上地震的震级-频度关系和确定震级极限值div

从理论上推导了修正的古登堡-里克特模型的震级上限的确定方法, 应用常用的两种模型对我国分区域进行了震级-频度关系的修正和震级极限值的确定. 结果表明, 我国大陆存在非线性的震级-频度关系, 传统的NGR模型不能反映非线性的震级-频度关系, 而MGR模型能反映适合非线性和线性的震级-频度关系, 因此MGR模型适合我国各研究区中强以上地震的震级-频度关系. 当震级 频度关系为非线性时, 用MGR模型确定的震级极限值较准确．