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.     

马尼拉海沟俯冲带板缘地震特征及衰减关系研究

俯冲带通常位于陆地板块与海洋板块或者海洋板块之间的交界处,地质构造复杂,地震活动频繁.在南海海域,马尼拉海沟俯冲带对中国海洋战略及近海重大工程的实施位置至关重要.在缺少实际地震数据的前提下,为分析马尼拉海沟俯冲带地震动及其衰减关系特征,通过采用随机有限断层法模拟该俯冲带地震动,分析地震动加速度时程及反应谱特点,同时分别...     

马尼拉海沟北段俯冲带输入板块的不均一性

本文整合了横跨马尼拉海沟北段的21条多道地震层位信息、海底地形以及天然地震数据,分析了研究区内的输入板块性质差异及其对增生楔变形和地震活动性的影响.研究发现,沿马尼拉海沟北段的输入板块在地壳性质、基底起伏和沉积物厚度上存在明显的自北向南的差异:(1)最北段基底埋深大,上覆沉积物厚,地壳厚度较薄,地壳性质可能为初始南海洋壳或者圈闭的菲律宾海洋壳;(2)中段基底埋深浅,上覆沉积物薄,地壳厚度大,地壳属性表现为过渡壳性质,受到岩浆活动的影响,初始的地壳性质可能为华南陆块张裂分离出的微小陆壳块体,或者是南海洋壳;(3)南段基底埋深和沉积物厚度介于中间,存在明显的地磁条带,地壳性质为正常的南海洋壳.这一输入板块性质的不均一性可解释该区的特殊增生楔变形现象,如恒春弱变形带的出现,向海方向内凹的海沟形态以及上陆坡海底的大幅抬升等,同时也影响了研究区内的板片俯冲形态和发震构造的地震活动性.研究结果证实了沿马尼拉海沟北段存在南北向的地球物理性质的差异,但对于地壳属性的最终厘定还需要更多的地质与地球化学证据.     

基于广义帕累托分布的地震震级分布尾部特征分析

大量的地震实际资料分析表明,地震震级-频度关系并非总是满足G-R公式,在许多情况下震级高端或低端出现明显的“掉头”和“摆尾”现象,说明震级分布为负指数分布仅在有限震级区间成立.实际资料特别是强震数据对G-R关系的偏离,一定程度上影响了利用该关系式推测未来强震发生危险性的可信度.     

基于广义极值理论的潜在地震海啸源震级上限及强震重现水平的估计——以琉球海沟俯冲带为例

以琉球海沟俯冲带作为研究区,将广义极值理论用于估计潜在地震海啸源震级上限,首先分析了琉球海沟俯冲带的地震地质构造特征以及历史地震资料,界定潜在地震海啸源区,然后根据地震活动性特征按时间域进行分割,并提取各时间段发生的极限震级的地震样本,最后通过广义极值分布模型估计了该区域的震级上限值和强震重现水平,并对其进行了不确定性分析。     

马尼拉海沟俯冲带热结构的模拟研究

俯冲带热结构的数值模拟研究是对地表观测研究的重要补充,也是验证地球动力学模型的重要方法.本文沿马尼拉海沟俯冲带东火山链(EVC)和西火山链(WVC)各取一条剖面,依据地质、地球物理条件,进行了有限元热模拟计算.计算过程中,分析了摩擦和剪切热对俯冲带热结构的影响,模拟了EVC和WVC两条测线下俯冲带的热结构,并结合岩石学实验结果预测了俯冲板块发生脱水和部分熔融的位置.模拟结果表明,在100 km深度处,考虑摩擦和剪切热时,俯冲板块表面的温度约为865 ℃;而不考虑摩擦和剪切时,俯冲板块表面的温度仅为770 ℃,二者温差可达95 ℃.在相同深度处,考虑摩擦和剪切热时,在EVC和WVC测线下俯冲板块表面的温度分别为865 ℃和895 ℃,俯冲洋壳底部温度分别为560 ℃和605 ℃.俯冲板块表面少量矿物开始脱水的深度小于50 km,但大量脱水和部分熔融主要发生在深度100 km左右,这与地表观测的火山活动位置一致.     

青藏高原东北缘地震活动性广义帕累托模型的全域敏感性分析

基于广义帕累托分布构建地震活动性模型,因其输入参数取值难以避免不确定性,导致依据该模型所得的地震危险性估计结果具有不确定性。鉴于此,本文选取青藏高原东北缘为研究区,提出了基于全域敏感性分析的地震危险性估计的不确定性分析流程和方法。首先,利用地震活动性广义帕累托模型,进行研究区地震危险性估计;然后,选取地震记录的起始时间和震级阈值作为地震活动性模型的输入参数,采用具有全域敏感性分析功能的E-FAST方法,对上述两个参数的不确定性以及两参数之间的相互作用对地震危险性估计不确定性的影响进行定量分析。结果表明：地震危险性估计结果（不同重现期的震级重现水平、震级上限及相应的置信区间）对两个输入参数中的震级阈值更为敏感;不同重现期的地震危险性估计结果对震级阈值的敏感程度不同;对不同的重现期而言,在影响地震危险性估计结果的不确定性上,两个输入参数之间存在非线性效应,且非线性效应程度不同。本文提出的不确定性分析流程和方法,可以推广应用于基于其它类型地震活动性模型的地震危险性估计不确定性分析。     

基于广义极值分布的巴颜喀拉块体中部地震危险性分析

本文对广义极值分布模型的构建机理进行了深入详细的阐述,给出了逻辑意义更加合理的的重现期和重现水平定义,以及相关的地震危险性评价指标。在此基础上,应用构建模型对巴颜喀拉块体中部的地震危险性做了客观的评价,得出巴颜喀拉块体中部每年的平均最大发震为M_s5.1,每20年发生M_s6.0以上强震可能性超过97%,M_s7.5左右的超强震约100年一遇,块体内部孕育地震的能量积累迅速。     

马尼拉俯冲带的地震层析成像研究

基于国际地震中心的P波走时数据和层析成像反演方法,获得了具有较高分辨率的马尼拉俯冲带的深部速度模型.结果表明,（1）高速的南海俯冲板片沿马尼拉俯冲带的俯冲形态随纬度发生变化,在14°N和16°N之间,板片俯冲角度较大,俯冲深度可达400~500 km,在17°N附近,俯冲板片角度和深度较南部变小,而在18°N附近,俯冲板片以近垂直角度俯冲到地幔转换带;（2）17°N和18°N之间俯冲角度的变化意味着南海板片发生了撕裂;（3）在14°N附近,南海板片由300 km以上的近垂直俯冲转为200~300 km深度的近水平展布,与震源分布存在较大的差异,表明南海板片发生了撕裂,并且导致410 km间断面抬升.根据成像结果计算的不同位置南海板片的俯冲长度和时间表明,南海板片俯冲之前的面积为现今面积的两倍,14°N最先开始发生俯冲,并由南向北扩展.     

考虑俯冲带潜在震源区的地震危险性算法研究及在中国海域的应用

本文研究了俯冲带潜在震源区离散化方法及考虑俯冲带高震级地震震源破裂面和震源深度的场点地震动计算方法,推导了俯冲带潜在震源区地震危险性计算公式,并使用中国海域及邻区地震危险性模型进行地震危险性试算。结果表明,本文建立的考虑俯冲带潜在震源区的地震危险性算法能够实现场点地震危险性计算时对俯冲带高震级地震震源破裂面和震源深度的考虑。     

Characterization of the Frequency of Extreme Earthquake Events by the Generalized Pareto Distribution

Recent results in extreme value theory suggest a new technique for statistical estimation of distribution tails (Embrechts et al., 1997), based on a limit theorem known as the Gnedenko-Pickands-Balkema-de Haan theorem. This theorem gives a natural limit law for peak-over-threshold values in the form of the Generalized Pareto Distribution (GPD), which is a family of distributions with two parameters. The GPD has been successfully applied in a number of statistical problems related to finance, insurance, hydrology, and other domains. Here, we apply the GPD approach to the well-known seismological problem of earthquake energy distribution described by the Gutenberg-Richter seismic moment-frequency law. We analyze shallow earthquakes (depth h<70 km) in the Harvard catalog over the period 1977–2000 in 12 seismic zones. The GPD is found to approximate the tails of the seismic moment distributions quite well over the lower threshold approximately M 10²⁴ dyne-cm, or somewhat above (i.e., moment-magnitudes larger than m _W =5.3). We confirm that the b-value is very different (b=2.06 ± 0.30) in mid-ocean ridges compared to other zones (b=1.00 ± 0.04) with a very high statistical confidence and propose a physical mechanism contrasting crack-type rupture with dislocation-type behavior. The GPD can as well be applied in many problems of seismic hazard assessment on a regional scale. However, in certain cases, deviations from the GPD at the very end of the tail may occur, in particular for large samples signaling a novel regime.     

Effect of Aftershocks on Assessment of Seismic Hazard for Hebei Seismic Zone,China

In this paper,the earthquake hazard parameters(λm,b and Mmax) from the maximum likelihood method for the raw catalogue and declustered catalogues have been used to discuss the effect of the aftershocks on the earthquake hazard estimation.The declusterd catalogues have been compoiled from the raw catalogues by deleting the aftershocks in different time interval after main shock according to the criteria for the aftershock activity period.As an example,Hebei seismic zone is taken to show the effect of the aftershock on the earthquake hazard assessment because three strong earthquakes with the aftershocks occurred from 1966,to 1976,The results have been shown that the effect of the aftershocks on the parameters λm,b is significant.The difference between the clustered and declustered catalogues has reached in seismic activity rate and recurrence period,at most,45% and 90%,respectively,But the diffeence in Mmax is smaller,Based on this,the suggestion that the aftershocks should be omitted in the estimation of the earthquake hazard could be made,but how long the aftershocks activity duration is still left to the future research.     

Approximating the Distribution of Pareto Sums

Heavy tailed random variables (rvs) have proven to be an essential element in modeling a wide variety of natural and human-induced processes, and the sums of heavy tailed rvs represent a particularly important construction in such models. Oriented toward both geophysical and statistical audiences, this paper discusses the appearance of the Pareto law in seismology and addresses the problem of the statistical approximation for the sums of independent rvs with common Pareto distribution F(x)=1 – x^– for 1/2 < < 2. Such variables have infinite second moment which prevents one from using the Central Limit Theorem to solve the problem. This paper presents five approximation techniques for the Pareto sums and discusses their respective accuracy. The main focus is on the median and the upper and lower quantiles of the sums distribution. Two of the proposed approximations are based on the Generalized Central Limit Theorem, which establishes the general limit for the sums of independent identically distributed rvs in terms of stable distributions; these approximations work well for large numbers of summands. Another approximation, which replaces the sum with its maximal summand, has less than 10% relative error for the upper quantiles when < 1. A more elaborate approach considers the two largest observations separately from the rest of the observations, and yields a relative error under 1% for the upper quantiles and less than 5% for the median. The last approximation is specially tailored for the lower quantiles, and involves reducing the non-Gaussian problem to its Gaussian equivalent; it too yields errors less than 1%. Approximation of the observed cumulative seismic moment in California illustrates developed methods.     

马尼拉俯冲带中段增生楔精细构造特征及微型圈闭盆地发育模式探讨

对马尼拉俯冲带中段高精度地形数据编辑后绘制成图,联合之前所获取的地震剖面数据,对俯冲带增生楔的精细构造地貌特征及发育模式进行了深入探讨.在增生楔下构造区发现了大量狭长的微型圈闭盆地,经过对其平面断裂特点与深部应力状态的分析,发现增生楔从俯冲前缘到脊顶区其构造特点的转变对应着微型圈闭盆地4个完整的发育阶段,即初期的加积断裂阶段、中期的圈闭成盆阶段、后期的挤压消亡阶段乃至最终的隆升推覆阶段,揭示出一种新型的俯冲带增生楔发育模式,并推断其本质是深部板片俯冲活动所产生的压应力在海底面的表现.     

山东地区地震危险性空间分布特征研究

概述山东省及其周边的地震环境,并以地震危险性概率分析方法研究山东地区峰值地震加速度空间分布特征。分析不同超越概率水准的峰值地震加速度的比值。结果表明,不同超越概率水准的地震危险性分析结果的比例关系对地震环境具有明显的依赖特征,且总体上服从对数正态概率分布。     

西秦岭北缘断裂带断层气浓度空间分布特征与强震危险性分析

以西秦岭北缘断裂带不同段断层气Hg、Rn浓度空间分布特征分析为基础、通过对历史大震背景、现今地震活动影像以及b值空间分布特征的对比分析,从地球化学的角度,对西秦岭北缘断裂带不同段落的活动习性进行深入探讨,并识别出该断裂带潜在大震危险区段。可为未来地震趋势判定及震情跟踪提供重要的基础资料。     

祁连山构造带中强地震前广义前震活动探讨

分析了祁连山构造带1984年以来的13次中强地震(Ms≥5.3),其中有广义前震的10次,占77%.广义前震与主震优势间隔时同3个月,优势空间距离约300～400 km,震级差在1级以上.中强地震前广义前震沿构造带似呈有序分布;同一地区中强震之前广义前震空间分布图像具有一定相似性.广义前震的有序活动可视为祁连山构造带中强地震发生的短临异常.     

震前重力场变化质源体边界和危险区划定方法研究

在我国大陆开展的流动重力重复观测是监测地震前兆异常的主要技术手段之一。 对大地震前流动重力场观测资料研究结果表明, 区域性持续的重力场增加和减少与大地震发生有显著关系。 目前, 区域重力场变化监测已经成为一种常规前兆观测技术手段。 本文首先从三维倾斜台阶模型入手, 计算了理论重力异常, 并对异常进行变换, 找到了一种可以更好刻画其场源边界的方法, 并进一步应用空间相关系数法进行异常特征分析, 得到了从概率意义上估计危险区的方法。 最后, 本文尝试运用此方法对青藏高原东缘地区1998—2005年的四期流动重力测网资料进行处理和分析。 应用本文提出的异常处理技术, 可有效地圈定异常梯级带位置, 确定质源体边界形态, 并可以联合背景重力异常场等其他资料, 给出危险区发震概率的空间估计, 分析结果在年度震情会商中可以有效地对地震危险区的划定提供技术支持。