强余震持续时间的早期估计

本研究旨在解决地震序列中强余震持续时间的早期估计问题。文中首先给出了强余震的震级定义，指出：主震型与强震群型序列的强作震持续时间存在差异。使用模式识别方法对主震型序列中强余震持续时间大于１天，小于１天及无强余震等３种情况进行划分之后，给出了两类序列的强余震持续时间与序列和第一震震级的粗略相关关系。     

强余震的时间分布特征及其理论解释

分析了我国约五十年来发生的28个大震的余震序列。指出: 1、对于主-余震型地震序列,其强余震的“等待时间”（该强余震距上次强余震的时间）Δt与它的发生时间（距主震的时间）t遵从对数--对数线性关系: 其中:A≈0.92,B≈-0.11。 2、对于双主震或主震群型的地震序列则只有在最后一个主震发生后,Δt和t才有上述关系。 文中对上述特点在判断地震类型及预报强余震震中的应用,作了初步讨论。并利用流变学和断裂力学的观点,对这一现象作了初步的理论解释。     

1990年4月17日新疆乌恰6.4级地震序列特征

1990年4月17日乌恰6.4级地震序列有以下特征:(1)主震型序列;(2)强余震前小地震震中向强余震的震中附近迁移;(3)余震频度衰减快;(4)余震在主震和最大余震之间活动;(5)较大余震存在“密集-平静-发震”的规律;(6)存在晚期较强余震。     

MS8.1昆仑山口西地震和MS8.0汶川地震余震序列的时空分布特征和持续时间的对比

2001年M_S8.1昆仑山口西地震和2008年M_S8.0汶川地震发生在同一构造单元,但其余震序列无论在个数、空间分布,还是持续时间上都表现了显著的差别.余震通常由主震区域内背景场地震活动性受到的扰动所引起,这样的扰动则来自于主震造成的应力场状态的变化.本文从滑移速率和状态相依赖的摩擦定律(Rate- and State-Dependent Friction Law)出发,结合区域主震前后的地震活动性资料,定量地估算了这两个大地震后余震序列可能的持续时间,并对不同模型所得的结果进行了比较和对比.结果表明,汶川地震余震持续时间约为昆仑山口西地震余震持续时间的20倍,这是由于昆仑山口西地震和汶川地震余震序列的个数和持续时间不仅与地震成核过程的状态变化有关,还与作用在断层面上的正应力 σ_N 和剪应力加载速率 τ· 的大小有关.主震前后剪应力速率 τ· 的差别导致了在相同大小应力扰动ΔCFS之后的余震的活动性变化率的明显不同,导致了所触发的余震的个数和余震序列的持续时间的巨大差别.通过对昆仑山口西地震和汶川地震余震序列的时空分布特征和持续时间的定量化认识,可以为地震灾害定量评估提供合理和有益的物理参数.     

Wavelet‐based simulation of spectrum‐compatible aftershock accelerograms

In damage‐based seismic design it is desirable to account for the ability of aftershocks to cause further damage to an already damaged structure due to the main shock. Availability of recorded or simulated aftershock accelerograms is a critical component in the non‐linear time‐history analyses required for this purpose, and simulation of realistic accelerograms is therefore going to be the need of the profession for a long time to come. This paper attempts wavelet‐based simulation of aftershock accelerograms for two scenarios. In the first scenario, recorded main shock and aftershock accelerograms are available along with the pseudo‐spectral acceleration (PSA) spectrum of the anticipated main shock motion, and an accelerogram has been simulated for the anticipated aftershock motion such that it incorporates temporal features of the recorded aftershock accelerogram. In the second scenario, a recorded main shock accelerogram is available along with the PSA spectrum of the anticipated main shock motion and PSA spectrum and strong motion duration of the anticipated aftershock motion. Here, the accelerogram for the anticipated aftershock motion has been simulated assuming that temporal features of the main shock accelerogram are replicated in the aftershock accelerograms at the same site. The proposed algorithms have been illustrated with the help of the main shock and aftershock accelerograms recorded for the 1999 Chi–Chi earthquake. It has been shown that the proposed algorithm for the second scenario leads to useful results even when the main shock and aftershock accelerograms do not share the same temporal features, as long as strong motion duration of the anticipated aftershock motion is properly estimated. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

中国大陆中强地震余震序列的部分统计特征

依据1970年以来记录相对完整的294次50级以上地震序列资料，研究中国大陆中强地震余震序列统计特征，探讨序列类型、最大余震震级、强余震活动持续时间等与主震震级及主震断层性质之间的关系.中国大陆孤立型、主余型及多震型地震余震序列分别约占23%、59%及18%.其中走滑型、具有倾滑分量的走滑型、具有走滑分量的倾滑型及逆冲型分别占48%、24%、17%及11%. 余震序列1年内最大余震震级与主震震级正相关，但主震震级较低时相对离散，孤立型序列离散程度较高，主余型及多震型序列线性相关性较好.绝大多数序列最大余震均发生在震后200天内，少数具有晚期强余震的序列主要属主余型序列,孤立型及多震型序列通常没有晚期强余震发生.68%的序列1年内最大余震发生在震后10天内，77%发生在震后30天之内,95%发生在震后120天之内.序列最大余震发生时间及5、6级强余震活动持续时间与序列类型及主震震级大小有关，多震型序列最大余震发生最快，孤立型次之、主余型最长.若仅就主余型序列而言，当主震震级较高时最大余震与主震间时间间隔相对较短，主震震级较低时最大余震与主震间时间间隔相对较长.     

宁夏灵武、吴忠地区4次地震序列的时间分维特征

本文采用标度变换法分析了宁夏灵武、吴忠地区1971年以来发生的、有较完整的仪器记录的4次中强地震序列的时间分维D_0,发现前震序列或双震序列的第2次主震前的地震时间分维低于余震序列,序列的P值及b值亦具同步变化。初步认为,研究地震序列的时间分维结构可能有助于对其短期趋势的估计。本文还对有关问题进行了讨论。     

新疆中强地震序列特征参数与主震震级的统计关系

系统分析了1970~2007年间新疆境内70个5级以上地震序列的余震持续时间和余震区长轴与主震震级的统计关系,以及主震破裂方式对余震时空特征参数的影响。研究结果表明,新疆及分区地震带余震持续时间和余震区长轴分别与主震震级弱相关,主震震级较低时两者关系离散,震级较高时则呈线性增强。不同的地震带这种线性关系存在差异,对于相同的主震震级,天山地震带余震持续时间一般大于西昆仑地震带,而余震区长轴前者小于后者。新疆地区主震破裂方式对余震的持续时间影响不大,但对余震区长轴影响较大,走滑型主震余震区长轴一般大于逆断型地震。     

Forecasting Aftershock Activity: 3. Båth’s Dynamic Law

In seismology according to Båth’s well-known law, the magnitude of the strongest aftershock is on average by unity lower than the magnitude of the main shock. At the same time, most of the strongest aftershocks typically occur within a few hours after the main shock. From the practical standpoint, this activity is quite naturally perceived as a direct continuation of the main earthquake. The subsequent strong aftershocks occur against the rarer background shocks, are less expected, and therefore constitute a separate hazard. The average difference in magnitudes between the main shock and the strongest aftershock that occurs a certain time after the main shock gradually increases. In this work, we consider the problem of estimating the magnitudes of the strongest future aftershock at the successive instants of time after the main shock without taking into account the information about the aftershocks that have already occurred before a given time. For these estimates, we construct the theoretical distributions whose shape proves to be independent of time, whereas the time dependence of the shift in the magnitude proves to be known a priori. The predetermination of these dependences at the moment of the strong earthquake gives us grounds to characterize the constructed theoretical model as Båth’s dynamic law.     

地震序列的有序度及多分形特征

为研究不同类型地震序列物理过程的差异，我们研究了１５１例国内外的地震序列主震后早期的地震有序度和多分形特征的差异。主要结果为：能量分配的不同是序列主震后早期的主要分类标志。地震序列的能量熵值可作为序列早期分类的定量指标．序列蠕变熵值的变化速率可作为后续强余震的预测依据之一．对于主震型序列，由于介质的均匀性相对较好，余震破裂可以充分扩展，子系统作用顺利，从而导致能量分配比较集中（Ｑｃ值较低），时间结构的多重分形Ｄｑ变化幅度较大。反之，对于震群序列，由于震源区存在多个障碍体，使得子系统的作用受到一定程度的阻碍，破裂不能顺利扩展，因此，可能会造成能量分配比例失调，表现为大事件增多，Ｑｃ值较高，余震过程相对拉长，时间多重分形Ｄｑ差值变小．由此可见，不同类型的地震序列在主震后早期能量分配的集中程度的差异以及时间多重分形跨度的变化，很可能反映了余震区破裂扩展的充分程度。     

Study of the correlations between main shocks and aftershocks and aftershock synthesis method

To consider the influence of aftershocks in engineering design, the correlations between main shocks and aftershocks should be examined, and an aftershock simulation method with main shock ground motions needs to be developed. In this study, the data on the sequences of main shock-aftershock ground motions and other related parameters were collected. Using these data, correlations between the magnitude, frequency, duration and energy of the main shock-aftershock ground motions were investigated. The results showed that the magnitude of the aftershock can be larger than that of the main shock. The shapes of the Fourier amplitude spectra of main shocks and aftershocks were similar; however, the predominant frequency and high-frequency components of the aftershock tended to be larger. Considering the magnitude difference between the main shock and the aftershock, the correlation of durations was explored. Additionally, a new concept, the duration ratio, was defined to describe the concentration of seismic energy release, and main shock energy was strongly positively correlated with the energy attenuated during the main shock-aftershock sequence. Finally, based on these results regarding correlation, an aftershock synthesis using recorded main shock ground motions was constructed with the trigonometric series method for seismic design, and some examples are given to analyze the rationality of this synthetic method.

     

1976年唐山MS7.8地震余震序列持续时间及对地震危险性分析的意义

1976年7月28日唐山MS7.8大地震对唐山及其周边地区造成了重大的人员伤亡和财产损失. 主震之后约15小时滦县又发生了MS7.1地震; 同年11月15日宁河也发生了MS6.9地震. 唐山MS7.8主震后的余震一直持续至今,使该区域至今保持了与主震前相比具有较高的地震活动性．如何估计余震的持续时间,并进一步将余震从主震目录中去除,一直是地震学中所关注的问题．该文通过对数线性回归和理论计算,从不同角度求取并讨论了1976年唐山MS7.8大地震的余震持续时间．结果表明,由对数线性回归计算得到的余震持续时间约为80 a．而基于Dieterich的余震触发理论所得到的余震持续时间则与区域剪应力变化率有关．区域剪应力变化率可有几种不同方法求得: ① 根据剪应力变化率和静态应力降Delta;tau;e及地震回复周期tr之间的关系求取应力变化率,该方法所得到的余震持续时间约为70——100 a;② Ziv和Rubin对Dieterich的方法进行了修正,给出了通过远场加载速率和断层宽度求取应力变化率, 该方法得到的余震持续时间约为80 a;③ 由背景场地震活动性求取远场剪应力速率, 可以得到该地区二维分布式的余震持续时间,此方法得到的研究区域内余震持续时间为130——160 a．综上,唐山地区余震持续时间约为70——140 a,据此, 该地区现今所发生的地震仍为MS7.8唐山地震所触发的余震．      

南北地震带中段及周边中强地震序列类型的特征

文中根据南北地震带中段及附近区域1973年以来86次5.0级以上的地震序列统计结果,对地震序列类型和空间分布进行分析,结果表明:1)研究区域内的地震序列以主余型为主(51%),多震型次之(29%),孤立型最少(20%);同一序列类型中,随着地震震级增大,主余型地震所占的比例增加,多震型、孤立型逐渐减少,7.0级以上地震以主余型为主,无孤立型地震;对于不同破裂类型,逆冲型地震中主余型最多,多震型地震更可能为走滑和正断性质的地震。2)主余型和多震型地震序列的主震与最大余震震级的线性关系相对较好;绝大多数地震的最大余震多发生在震后20d内,主余型最大余震集中在震后3d内发生,多震型地震中次大地震集中在震后12d内发生,孤立型地震的最大余震多发生在地震当天。3)地震序列空间分布显示,主余型地震分布相对较广,多震型地震主要集中在川西巴塘—理塘、川东马边—昭通一带、川北松潘和滇西北云龙、姚安、龙陵及附近区域,甘孜-玉树断裂带、鲜水河断裂带NW段及四川盆地等地更易发生孤立型地震。4)地震序列类型的空间分布可能与本区域的地质构造和历史地震活动存在一定的关系。     

2013年甘肃岷县-漳县MS6.6地震余震 序列目录完备性研究 基于对单台记录地震事件震中与震级的估计

中强地震余震序列地震目录编目是否完备、 震源参数是否准确,直接影响余震序列特征分析、 震后趋势快速判断和强余震预测等研究结果的科学性和可靠性. 2013年7月22日甘肃岷县-漳县M_S6.6地震余震序列目录中存在较多单台记录地震事件,地震观测报告仅给出其震级,而未给出震中位置. 由于余震波形间的相互交叠干扰,使得余震最大振幅的测量误差较大,造成地震观测报告给出的单台事件震级误差较大. 精确估计单台记录地震事件的震中和震级,能够补充完善现有地震目录,提高地震目录的完备性. 本文对单台记录地震事件震中和震级的估计不仅限于单个台站,而是通过分析区域台网中多个台站的波形记录实现. 首先以余震序列中震级较大、 波形记录信噪比较高的地震波形作为模板,使用波形互相关震相检测技术,检测单台记录的地震事件在多个台站的震相到时. 如果能在4个以上台站检测到震相,则利用测震台网常用的HYPOSAT方法估计其震中位置,并利用多个台站记录波形与模板地震的振幅比估计其震级. 之后计算主震发生后不同时间的最小完备性震级,并通过线性拟合得到最小完备性震级随时间变化的表达式,以分析此地震余震序列的目录完备性. 经过计算共得到253个单台记录地震事件的震级和其中177个事件的震中位置,其震中空间分布范围与余震序列中其它地震分布范围基本一致. 震级复测以及与人工拾取震相到时误差对比表明,该方法所得震相检测和震级估计结果具有较好的可靠性. 主震及最大余震发生后的短时间内,有较多数量单台事件的目录所给出的震级偏低,分析认为可能受主震与较大余震后续震相以及余震间相互干扰所致. 主震发生0.02—0.3天内,其余震序列最小完备性震级随时间的对数呈线性下降,在0.3天后最小完备性震级稳定在M_L1.1左右.      

A catalog of aftershock sequences in Greece (1971–1997): Their spatial and temporal characteristics

A complete catalog of aftershock sequences is provided for main earthquakes with M_L 5.0, which occurred in the area of Greece and surrounding regions the last twenty-seven years. The Monthly Bulletins of the Institute of Geodynamics (National Observatory of Athens) have been used as data source. In order to get a homogeneous catalog, several selection criteria have been applied and hence a catalog of 44 aftershock sequences is compiled. The relations between the duration of the sequence, the number of aftershocks, the magnitude of the largest aftershock and its delay time from the main shock as well as the subsurface rupture length versus the magnitude of the main shock are calculated. The results show that linearity exists between the subsurface rupture length and the magnitude of the main shock independent of the slip type, as well as between the magnitude of the main shock (M) and its largest aftershock (Ma). The mean difference M–Ma is almost one unit. In the 40% of the analyzed sequences, the largest aftershock occurred within one day after the main shock.The fact that the aftershock sequences show the same behavior for earthquakes that occur in the same region supports the theory that the spatial and temporal characteristics are strongly related to the stress distribution of the fault area.     

大森-宇津定律的一种可能机制以唐山大地震为例

为了探讨大森-宇津定律的物理机制, 本文在余震区等效黏度远低于其外部, 且构造应力场在整个余震活动时间间隔内基本保持不变的假设条件下, 提出了一个开尔文黏弹性地震震源体概念模型． 该模型可用于模拟主震后断层蠕变和震源区应力调整触发的余震序列以及蠕变停止后余震终结、 介质恢复到弹性状态、 断层重新闭锁和积累下一次地震的整个过程． 有限元方法可用来计算非均匀黏弹性地震震源体模型中主震和每次余震所引起的应力场及其随时间的演化过程． 在此基础上, 采用开尔文黏弹性地震震源体概念模型和有限元方法模拟了1976年唐山M_S7.8地震余震序列． 结果表明: 经验的大森-宇津定律可以用开尔文黏弹性震源体模型来解释, 这意味着余震衰减的频度取决于蠕变的速率; 余震序列持续时间受控于震源体的黏度, 即黏度越大, 蠕变时间越长, 余震持续的时间也就越长．      

2017年8月9日精河MS6.6地震余震序列精定位及发震构造分析

为确定2017年8月9日精河M_S6.6地震的发震构造,本文使用双差定位方法对发震时刻至2017年10月震源区所发生的余震进行了精定位,同时利用CAP波形反演方法,得到了主震的震源机制解,同时使用GPAT方法反演得到了部分余震的震源机制解,并基于两者对本次地震的发震构造予以分析。结果显示:精定位后主震位于（44.27°N,82.85°E）,震源深度为17 km;主震最佳双力偶解对应的节面Ⅰ的走向为260°、倾角为51°、滑动角为84°,节面Ⅱ的走向为89.5°、倾角为39.4°、滑动角为97.4°;余震序列位于主震东侧,并向东展布约30 km,在3—18 km深度范围内均有分布,其优势方向为近EW向,次优势方向为SW向。结果表明,本次地震是一次逆冲型地震,通过反演得到的大量小震震源机制解的结果与主震震源机制解结果相一致。结合余震震中分布、主震及余震的震源机制解以及震源区的地质构造,本文推断近EW走向具有逆冲性质的库松木楔克山前断裂为精河主震的发震构造。      

余震序列分维特征的初步探讨

本文应用关联维数计算方法,分别计算了雷波5.4级地震、康定5.2级、5.8级地震和大邑6 1/4级地震的余震序列的关联维数D_2,并给出了相应的离差和相关系数。它们的关联维数分别为2.26982、1.93915、2.28738和1.5367。在这4个地震序列中,发生强余震的序列的D_2大于无强余震的序列。     

爆发余震与强震关系的统计检验

本文按地质构造和地震活动水平,分大华北地区成四个子域.并分析了大华北地区1970——1986年地震目录(其中华北平原子域地震目录为1965——1986年)检测得到爆发余震42次.其中7次发生在强震的余震区,17次发生在震群区.研究其余的18次爆发余震与强震关系,并进行统计检验.结果表明:这18次爆发余震与其后强震发生的随机相遇概率小于6%.用许氏 R 值评分方法估算的爆发余震预报强震的效能大于39%.按照本文给出判定爆发余震的参数,对1987——1988年地震目录进行了外推检验预测.1987——1988年仅有一个爆发余震,即1988年1月6日东北岫岩3.6级地震.它预示1988年1月——1989年1月,东北地区可能有 Ms5.0地震.实际情况是在1988年2月25日,在东北章武地区发生了一次 Ms=5.3地震.另一个实例是在1989年10月18日山西大同——阳高地区发生了一次爆发余震,其后3小时在同一地区也发生了预计的 Ms=6.1地震.以上两例都在实际预报中验证了.爆发余震可能具有一定的预报中强震的能力.      

1989 Datong-Yanggao Earthquake with Ms=6.1

In this paper,the basic conditions and characteristics of the Datong-Yanggao earthquake are described in detail.The type of the earthquake,the aftershock activity,the earthquake trend,the characteristics of damage are analyzed and discussed.This earthquake belongs to a sequence of earthquake swarm type and is of the concentratedly occurring characteristics of several main shocks in a time sequence,and the aftershock activity was normally attenuated.Because of the unreasonable design of buildings and repeated vibration by several destructive main shocks within a short period,the damage in the high intensity region was aggravated.The analysis and the prediction procedure of the 1991 Datong-Yanggao earthquake(Ms=5.8)are also briefly given.