联合概率法在合并相邻台网地震目录中的应用:以2014年鲁甸序列为例

中国目前实行的区域地震台网独立运行机制,使得在相邻不同台网的交界地区可能存在多个版本的地震目录和震相观测报告,影响了地震活动性分析与研究.为此,本文提出了一种基于联合概率的方法,可标明两个或多个相邻台网目录中相同的事件,合并它们的震相数据开展重新定位,并重构不同台网交界地区的统一地震目录.该方法的思路与分析步骤是：首先,计算获得不同台网之间具有最小发震时刻差异的两两地震的时空强差异分布,查找并剔除独立地震,计算事件合并的联合概率;其次,基于联合概率分析合并不同台网的地震目录和震相观测报告,对合并事件进行重新定位和定位误差分析,并基于G-R关系检验重构目录的完整性.本文以2014年鲁甸地震序列为例的初步应用结果显示,震相合并之后的地震定位精度相比之前单个台网的结果,特别是相比四川台网的目录,定位精度提高非常显著,合并后的目录与之前相对完整的云南目录接近,但相比由两个台网目录简单拼凑而成的目录更加准确.此外,研究还发现在目录合并过程中,对于4级以上的中强震,应选择M_S而不是以M_L震级标度;震相合并后被复用台站记录的到时信息可用于检测不同台网间的震相拾取是否存在系统偏差.本文提出的方法使得在相邻不同台网的过渡区形成一个统一且尽可能准确可靠的地震目录成为可能.     

Iranian earthquakes, a uniform catalog with moment magnitudes

A uniform earthquake catalog is an essential tool in any seismic hazard analysis. In this study, an earthquake catalog of Iran and adjacent areas was compiled, using international and national databanks. The following priorities were applied in selecting magnitude and earthquake location: (a) local catalogs were given higher priority for establishing the location of an earthquake and (b) global catalogs were preferred for determining earthquake magnitudes. Earthquakes that have occurred within the bounds between 23–42° N and 42–65° E, with a magnitude range of M _W 3.5–7.9, from the third millennium BC until April 2010 were included. In an effort to avoid the “boundary effect,” since the newly compiled catalog will be mainly used for seismic hazard assessment, the study area includes the areas adjacent to Iran. The standardization of the catalog in terms of magnitude was achieved by the conversion of all types of magnitude into moment magnitude, M _W, by using the orthogonal regression technique. In the newly compiled catalog, all aftershocks were detected, based on the procedure described by Gardner and Knopoff (Bull Seismol Soc Am 64:1363–1367, 1974). The seismicity parameters were calculated for the six main tectonic seismic zones of Iran, i.e., the Zagros Mountain Range, the Alborz Mountain Range, Central Iran, Kope Dagh, Azerbaijan, and Makran.     

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。     

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.     

Differences between magnitudes of Taiwan earthquakes from catalogs of Taiwan and Beijing

IntroductionTaiwanlocatedinthecollisionboundalbetweentheEurasianandthePhilippineSeaplatesisoneofhighseismicityregionsintheworld.HundredsofearthquakeswithM25occurredperyearandmorethan40withM27since1900.Amongtheseevents,shalloweventswithdepthofseveraltensofkilometersandintermediate-deepeventswithdepthof100-200kinexistwhichrepresentsacharacterofthesubductionzone.ThemagnitudesofTaiwaneventslistedinthecatalogofChineseearthquakesaretakenfromsomehistoricaldocumentsandGutenbergandRichter'sworks(19…     

地震活动性的统计分析:由过去推测将来的可能性研究

为了由过去的地震活动性推测将来的地震活动性,引入了地震（震级≥m）的期望年发生率v（≥m）来描述一个地区的地震活动性．根据全球地震目录（1964-1994年）以及南加州（1932-1995年）和华北（1970-1994年）两个区域地震目录资料,以统计样本量作为目录记录时间长短的相对量度,对由不同的统计样本量计算得出的地震实际年发生率v（≥m,T,t）进行了统计分析,得到三点结沦：①在统计样本量n足够大的情况下,地震实际年发生率表现出准平稳时间过程的特征,可近似地看作地震期望年发生率,本文给出了这种近似的误差（离差系数）与统计样本量之间的定量关系;②离差系数与统计样本量之间的关系与震级无关,表现出不同震级层次的相似性;③统计样本量相同时,不同震级的地震期望年发生率之间满足logv（≥）=a－bm的关系,形式上与G－R关系相似,但它给出了由小地震的统计特征估计大地震的期望年发生率及其统计误差的方法．基于上述结论,进一步讨论了地震活动性的统计特征在地震危险性分析中的潜在应用。     

对东南沿海1067年和1574年两次地震的分析

地震目录给出的 1067年广东潮汕地震的参数不能合理解释历史记载中该地震的震害分布。文中将这次地震与 1918年南澳大地震在相同地点的震害记载进行了对比,发现几乎相同,进而论证了这两次地震属发生在同一震源的特征地震事件的可能性,认为 1067年地震的震中很可能位于南澎列岛西侧,其震级可达 71 /4。鉴于目前对 1574年福建东北沿海 53 /4级地震事件有不同的认识,文中重新分析了该地震的破坏区与有感区的分布,并与 1906年厦门海外地震进行了比较。结果认为, 1574年地震的震中更有可能位于福州—莆田以东的海域,且震级可能达到 61 /4。文中还认为:史料中有关 1574年浙江庆元地震的记述所指的可能不是发生在当地的破坏性地震,而更可能就是同年发生在福州—莆田以东海域的那次地震。1067年和 1574年地震可能都发生在NE向的滨海断裂带上     

Study on the Moment Magnitude of Small and Moderate Earthquakes Located in the Inner Mongolia Region

Based on digital seismic waveform data from Inner Mongolia Digital Seismic Network, the source spectrum parameters of 182 small and moderate earthquakes from January, 2009 to September, 2016 are derived, and the seismic moment M₀ and moment magnitude M_W of the earthquakes are calculated. The M_L-M_W relationship and the relationship between stress drop and magnitude are obtained using the linear regression method. It is clear that incorporating the moment magnitude into the seismic quick report catalog and the official earthquake catalog can enrich earthquake observation report content, thus providing better service for earthquake emergency and earthquake scientific research.     

钟祥地震台面波震级测定

整理钟祥地震台2012年至2016年6月全球M_S≥6地震目录,与中国地震台网中心发布的面波震级进行对比分析,统计发现,该地震台面波震级误差主要集中在-1.0—+0.5,为此分析误差存在的原因,并根据实际情况给出解决办法。     

广西测震台网台站地方性震级偏差分析

选用广西数字化测震台网2008—2020年记录的广西及邻区1 251个M_L ≥ 2.0地震事件震相资料,采用震级残差统计方法,获取广西51个地震台单台震级与台网平均震级的平均偏差和标准差,分析观测仪器类型、台基场地响应和震中距等因素对震级偏差的影响,进而提出台基校正值,修正区域量规函数。结果发现,南宁、天等、北海等15个地震台站的震级偏大,桂林、贺州、天峨等16个地震台站的震级偏小,崇左、灵山、平果等20个地震台站震级适中;在单台震级共14 784个样本中,震级偏差集中在-0.4—0.4,呈正态分布;震级偏差受台基场地响应和震中距因素影响明显,当场地响应值大于1.0时震级偏大,小于1.0时震级偏小,等于1.0时震级较为适合,当震中距在70 km范围内时单台震级偏小,当震中距在70—300 km时单台震级较为适合,当震中距在300—550 km时,单台震级稍有偏大。修正后的区域量规函数和台基校正值,可有效提高广西测震台网测定震级的准确性。     

根据西德戈丁根地震台仪器记录编制的中国地震目录——对中国地震目录中1903年以来M7地震参数的核对day

本文根据西德戈丁根(Goettingen)台自1903年装置维肖尔式地震仪以来,连续观测的八十余年记录,选编了中国及其邻区的地震目录。另一方面又根据中国自己编制的中国地震目录已有的几种版本中,汇编了一份1903——1985年M7.0地震最新公布的数据的目录。本文对这两套目录所提供的地震次数及其参数,作了初步对比。为研究中国仪器记录地震所测参数的时间连贯性提供了一个重要机会。本文同时还列出了上述各个中国地震在目前世界上最主要的十四种地震目录中所给出的参数。这使我们能在纵(1903——1985年同一仪器的连续记录中),横(戈丁根台目录、中国目录以及世界主要的十四种目录)两方面来研究中国地震。      

2014年8月3日云南鲁甸M6．5地震的地震波能量

根据美国地震学研究联合会（IRIS）的地震能量查询网站公布的地震波辐射能量和能量震级数据,2014年8月3日鲁甸M6．5地震的宽频带（0．5～70 s）能量震级为6．4,2013年4月20日芦山M7．0地震为6．7,相差0．3级,而高频（0．5～2 s）能量震级分别为6．7和6．9,相差0．2级,即芦山地震释放的高频地震波能量为鲁甸地震的2倍。本文根据这些数据对鲁甸地震的特征进行了分析,认为从地震监测的角度,在地震发生后,尽快给出地震波释放能量估计,对于及时确定大地震应急响应级别和采取相应减灾措施是有实际意义的。     

中国大陆及周缘地震目录完整性统计分析

地震目录资料是进行地震预测、地震危险性分析、地震活动性研究等地震学研究的基础资料.对地震目录资料的完整性可靠性分析是地震学研究的基础工作之一.近几十年来我国积累的大量的仪器地震记录,历史地震也在不断更新,为地震活动性研究提供了更为丰富的样本,因此有必要对新的地震目录进行完整性分析.本文采用了新的统计方法对我国仪器记录地震目录和历史破坏性地震目录进行了完整性分析.结果表明,对于仪器记录地震目录（M≥3.0）我国东部地区1975年后基本完整,西部地区1980年后基本完整.对于历史地震目录（M≥5.0）,东部地区1500年后基本完整,西部地区1950年后基本完整.考虑到华北地震区历史破坏性地震（M≥4³/₄）活动的时间非平稳性,我们采用突变点分析法研究了华北地震区历史破坏性地震目录的时间特征,得到了华北地震区地震活动周期性变化的突变点位置,并揭示了华北地震区历史破坏性地震目录完整起始时间约为公元1500年前后.     

川滇地震科学实验场地震目录最小完整性震级分析

地震目录是地震监测预报、地震活动性等研究的重要资料.川滇地震科学实验场地区近几十年来积累了大量的地震记录,为实验场的地震科学研究提供了宝贵的数据.地震台网密度和仪器观测精度是逐步提高的,不同时期地震目录的完整性存在差异,因此进行现代仪器观测记录的地震目录最小完整性震级（M_C,Magnitude of Completeness）分析,对正确研究和认识该地区地震活动规律及其影响因素等具有重要意义.本文采用震级—序号方法、最大曲率法（MAXC,Maximum Curvature）和拟合度检测法（GFT,Goodness-of-Fit Test）分析了川滇地震科学实验场地区1970—2018年地震目录的最小完整性震级M_C值,得到了实验场地区及其内部各地震区（带）M_C值的时间演化特征和空间分布特征.结果表明,实验场地区及其内部各地震区（带）M_C值变化趋势大致为1970—1986年M_L2.0~2.6,1987—1999年M_L2.5~2.6,2000—2008年后M_L1.4~2.1,2009—2018年M_L1.2~1.9;实验场地区M_C值的空间分布大致呈现东北部和西南部较低、西北部和东南部较高的特征,其中云南最南端的澜沧—耿马区和思普区、四川西北部的理塘—木里区以及川藏交界处的金沙江带M_C值普遍较高,云南北部和四川南部的松潘—龙门山带、安宁河带、元谋区、楚雄—建水带和大理—丽江—盐源区M_C值普遍较低;强震会使M_C值出现突然升高、之后逐渐恢复的现象,其中M_C值升高程度与震级有一定相关性,并且强震导致的M_C值升高是M_C值空间和时间分布不均匀的原因之一.     

Analysis of Italian Earthquake catalogs in the context of intermediate-term prediction problem

We perform a comparative analysis of regional and global earthquake catalogs currently available for the territory of Italy. We consider: (a) instrumental seismic catalogs provided by the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma (INGV) for earthquake forecasting experiment in Italy within the Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability (CSEP); (b) Global Hypocenters’ Data provided by the USGS/NEIC, which is currently used in the real-time earthquake prediction experiment by CN and M8S algorithms in Italy, and (c) seismological Bulletin provided by the International Seismological Centre (ISC). We discuss advantages and shortcomings of these catalogs in the context of intermediate-term middle-range earthquake prediction problem in Italy, including the possibility of the catalog’s combined or integrated use. Magnitude errors in the catalog can distort statistics of success-to-failure scoring and eventually falsify testing results. Therefore, the analysis of systematic and random errors in magnitude presented in Appendixes can be of significance in its own right.     

Empirical Global Relations Converting M S and m b to Moment Magnitude

The existence of several magnitude scales used by seismological centers all over the world and the compilation of earthquake catalogs by many authors have rendered globally valid relations connecting magnitude scales a necessity. This would allow the creation of a homogeneous global earthquake catalog, a useful tool for earthquake research. Of special interest is the definition of global relations converting different magnitude scales to the most reliable and useful scale of magnitude, the moment magnitude, M _W. In order to accomplish this, a very large sample of data from international seismological sources (ISC, NEIC, HRVD, etc.) has been collected and processed. The magnitude scales tested against M _W are the surface wave magnitude, M _S, the body wave magnitude, m _b, and the local magnitude, M _L. The moment magnitudes adopted have been taken from the CMT solutions of HRVD and USGS. The data set used in this study contains 20,407 earthquakes, which occurred all over the world during the time period 1.1.1976–31.5.2003, for which moment magnitudes are available. It is shown that well-defined relations hold between M _W and m _b and M _S and that these relations can be reliably used for compiling homogeneous, with respect to magnitude, earthquake catalogs.     

历史有感地震目录编制原则方法的研究——以《中国历史有感地震目录》编制为例

在吸收历史地震研究、历史政区地理研究等多方面成果基础上,基于历史有感地震记载特点,探索了历史有感地震目录的编制原则,给出了地震日期、震中位置、震级的确定方法。以《中国地震历史资料汇编》等为依据,编制了公元前618年-公元1949年期间中国境内3≤M<443/4级历史有感地震目录9 121条。目录数量为中国同期文字记载的43/4级以上破坏性地震的7倍多,比全球其他国家或地区最早的同类目录早1 695年,约占全球同期M≤4.5级有感地震目录的2/3。     

辽东半岛南部及东侧海域地震危险性分析

本文对辽东半岛南部及东侧海域的地震活动背景及特征作了分析。研究结果表明未来该区周围有发生中强地震的危险性。该区位于华北强震二维破裂网格分布的结构点附近、中强地震带空段的交汇部位;发生在1988年辽宁及其邻区有两条4级地震条带在其附近交汇;本区还存在着地震活动空区、空带和低b值异常;全国地震综合预报专家系统和综合模式识别两种方法确定该区为全国Ⅱ类地震危险区;极值分析结果也表明该区周围处于缺震状态,5—6级地震具有较高的发震概率。     

我国近海地震活动特征及其与地球物理场的关系

对我国近海海域有历史记载以来的地震的震级、震中参数进行了整理分析,并分析了各海域地震活动的时、空分布规律,根据历史地震资料,确定海域受历史地震影响的最大影响烈度,然后初步分析了地震活动与现代构造应力场、地球物理场的关系.研究发现:(1)近海海域历史地震资料的精度较低,中强地震存在明显的遗漏.(2)渤海、台湾海峡、南海北部地震活动性较强,黄海次之,东海最弱.(3)近海海域的震害主要来自海域地震和近岸陆地强震的影响,影响强弱依次为:渤海、黄海、东南沿海、东海.(4)现代构造应力场以水平向构造应力场作用下的走滑运动为主,最大主应力方向受印度板决和太平洋板块、菲律宾海板块的俯冲挤压方向影响.(5)海域地球物理场,特别是布格重力异常、地壳厚度分布与强震构造带的空间分布关系的相关性较好.本文的研究结果可为我国海域及滨海重要工程的抗震设防、海域地震危险性区划提供一定的基础.     

兰州台数字记录速报震级偏差的分析

震级是大震速报中最基本的参数之一,震级偏差的大小直接影响资料的使用及台站的速报质量。本文根据兰州地震台测震数字化记录3年的资料,对此期间所发生的158例中强地震的震级进行统计,与《中国地震台网观测报告》提供的标准震级进行对比,对其偏差形成的几种因素进行分析,初步得出校正值,有利于提高兰州台速报地震震级的准确性。