震级-频度关系的修改及其对部分地震区带的应用

在本文中作者根据对实际资料的计算,提出将传统的震级-频度关系修改成logN=b_1+b_2M+b_3M~2的形式。用该公式对我国部分地震区带的地震资料进行了计算,结果表明,修改后的震级-频度关系的拟合精度显著提高,其残差比原关系式缩小。用修改后的公式可方便地求得地震区带的震级上限,只要有足够时间长度的观测资料,所求得的震级上限是比较合理的。     

震级转换关系及其对地震活动性参数的影响研究

本文根据1990-2007年《中国地震年报》中同时给出Ms和ML、且震源深度〈70km的6577个浅源地震资料,经统计回归得到了全国和各地震区Ms与ML之间的经验关系。新的震级转换关系接近于Ms=ML,本文建议在需要进行震级标度转换时,对于没有测定Ms的低震级地震可直接使用Ms=ML进行转换。与目前广泛使用的震级转换关系相比,采用本文建议的震级转换方法后,全国各地震区5级以上地震的数量基本没有变化,但5级以下地震的数量有明显增加,导致由此统计得到的各地震区震级．频度关系中的b值有不同程度的增大。此外,用地震数量直接得到的4级以上地震的年平均发生率V4有明显增高,且部分地震区甚至增加了50％以上。在高震级地震发生率不变的情况下,地震活动性参数的上述变化反映了对地震区地震活动水平的估计有提高,可能导致概率地震危险性分析结果的提高,对地震区划和工程场地地震安全性评价有重要意义。     

bem>值统计的物理背景

由古登堡-里克特提出的震级与频度的关系lgN＝a+bM，是地震活动性研究中普适性很强的一个经验公式．但对不同的时空域，b值曲线的线性程度有很大的差别．本文关心的是在什么样的时空强范围内，用该关系式得到的b值才具有一定的物理内涵．研究表明，在可孕育某震级档强震(MS8.5，8.0MS＜8.5，7.0MS＜8.0)的时空域内可得到最佳b值统计结果．由此可推测不同震级档强震在中国大陆不同地区可能的孕震范围．最后对地震区带划分、地震危险性分析中地震活动参数确定及应用b值作各种地震预报等方面提出值得探讨的新问题．      

在不完整地震目录下的未来缺震数估计

依据所关心地区的地震目录,建立起古登堡-里克特关系,并据此而推断该地区未来的缺震数,是一种常用的做法。然而,如果该地区的震级-频度关系是非古登堡-里克特的,或者即使是但由于地震目录不全(指历史地震目录的中小地震缺失和现代仪器记录的弱小地震缺失)而使震级-频度曲线呈系统性上凸,都将严重影响对未来缺震数的估计。本文指出,无论是哪一种情况,甚至是两种情况的耦合,折线型震级-频度关系都是合乎逻辑的处理方法。本文侧重于概念、实例,而在下文中则致力于算法推导和理论试验。     

不同震级范围的地震频度和频度比

讨论了云南地区不同震级范围的小震频度在强震前的时间进程曲线,发现在介质比较破碎地区,震级偏小的地震频度显示出较明显的强震前孕震系统的非线性阶段,而在介质比较完整的地区,则震级偏大的地震频度反应较明显。为此,引入了频度比的概念,结果表明,强震孕震区的频度比表现为在强震前2—4年,持续增加或持续降低,在强震前1—2年,呈(增加后)降低或(降低后)增加的异常变化,曲线形态出现拐点。对频度比在实际预报工作中的预报能力,也进行了讨     

5·12地震震级-累积频度关系的研究

古登堡-李希特提出的震级-累积频度关系,是地震分析统计预报和工程场地地震安全性评价的重要基础理论之一,其合理性被大量实际地震和岩石力学试验所证实。在汶川大地震一周年时,震级-累积频度关系仍是值得深入研究的根本性地震活动问题,本文对其进行了较为深入的研讨。     

5·12地震震级-累积频度关系的研究

古登堡-李希特提出的震级-累积频度关系,是地震分析统计预报和工程场地地震安全性评价的重要基础理论之一,其合理性被大量实际地震和岩石力学试验所证实。在汶川大地震一周年时,震级-累积频度关系仍是值得深入研究的根本性地震活动问题,本文对其进行了较为深入的研讨。     

小区域的最大地震强度

本文从震级—频度 LogN=a-bM 和累积频度关系 LogN_c=a_c-b_cM 得出小地震区可能发生的最大地震强度M_(max)=a_c/b_c (1/b_c)Log(b_cL_n10)-(1/2b_c)Log(1 b_cL_n10)。以此研究了26个地震区(其中欧洲17个,川滇9个)的最大地震强度,与观测资料基本符合。比较各作者用于欧洲17个区的不同方法,结果大体一致,但本文的结果与观测资料更为接近。在一般情况下,M(max)≈a_o/b_c,当 b_c 值很低时,这一估计偏高。对结果进行了讨论。     

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。     

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.      

强震地面断裂评估的概率分析研究

概述了国内外强震地面断裂的研究现状,系统总结整理了我国历史强震地面断裂的有关资料,对1900年以来我国大陆发生的340次6级以上强震的地面断裂作了统计分析,绘制了强震地面断裂的震级频度曲线。指出了我国当前定数评估强震地面断裂影响的不足,探索了强震地面断裂影响的概率评估方法,建议并讨论了需要考虑场地强震地面断裂影响的概率水平。     

关于震级频度关系的一些讨论

讨论了地震活动的复杂性特征与震级频度的关系．认为一般情况下地震活动系统具有多重分形特征．文中利用多重分形的观点讨论了震级频度关系的形式，分析了震级频度关系出现非线性的可能的原因．作为示例，文中概要地讨论了新西兰近年来的地震活动bq谱．      

Argument on the magnitude-frequency relation

IntroductionSince the magnitude-frequency relation (1)being proposed and applied to the research of global seismicity by Gutenberg and Richter (1944, 1954), it has been widely used in the practice of seismic hazard prediction and of the research of seismic activity in different tectonic regions of the world ((1) is normally known as the G-R law).While with the increase of observational data of events, much researches show that though (1) can fit data well for events with middle value of magn…     

青藏高原东南缘活动断裂的地震应变能释放系统研究

本文以青藏高原东南缘为研究区域,利用G-R震级能量经验公式和Benioff地震应变能释放曲线,对该区域内1500年以来的历史地震应变能释放进行了系统性的研究。文中给出了各断裂带和断块区的地震应变能释放周期表,及相应的地震危险性。分析发现研究区域地震应变能的释放具有东强西弱,南强北弱的特征,整体上各断层断块区的历史地震应变能释放符合准周期模式,某些断层和断块区上的地震周期具有某种程度上的同步现象。青藏高原东南缘现今处于大释放期中,地震的危险性不能忽视。局部结果显示,安宁河-则木河断裂带、小江断裂带的危险性很高,对于这些危险区要重点跟踪研究。今后仍需结合不同研究方法来提高地震危险性评估的可靠性。     

基于区域地震活动频次对比的余震删除方法

从尽可能科学地删除余震, 又保留有价值的地震预测信息的目的出发, 提出了一种既考虑地震序列特征, 又基于主震后孕震区内的余震活动频次与区域地震活动正常时段频次相比的删除余震方法(简称SMRZ方法), 编制了相应的计算程序。 以西北地区发生的几次较大地震为例, 对该文提出的SMRZ方法、 广泛使用的K-K方法以及G-C方法的删除余震效果进行了对比研究。 结果表明, 与其他方法相比, 笔者提出的方法识别余震时、 空分布范围比较合理, 同时保留了对未来地震有重要预测意义的前震, 有较好的实际应用效果。     

地震活动性统计学研究方法的若干进展与讨论

对统计学方法在地震活动性研究中的部分重要成果、最新研究进展进行了简要地回顾。重点介绍了余震衰减关系和震级、频度关系的相关研究成果及地震活动过程随机模拟等的发展趋势。     

反射地震零偏移距逆时偏移方法用于隧道超前预报

为了高效快速地采集到隧道开挖前方的反射地震数据并提供实时的隧道前方地质超前预报,本文提出一种基于波动方程逆时偏移原理的隧道地质超前预报方法.为了获得与该超前预报方法相适应的地震数据,本文还提出适用于隧道内有限空间环境下的PMZO（Plus Minus Zero Offset）反射地震采集方案.本研究根据理论地震记录分析了隧道中零偏移距地震记录反射波的时距关系和振幅特征,讨论了隧道中地震记录的解释方法,利用含多条断层破碎带的地质模型,模拟了基于逆时偏移算法的实时隧道地质超前预报.数值计算结果证明,PMZO数据采集方案以及逆时偏移算法可以获得隧道开挖前方地质构造的准确成像.     

河套地震带Pg波速度过渡区的地震空间相关长度幂律变化

基于Pg波速度反演和地震重新定位, 运用单键群算法对Pg波速度过渡带的地震空间相关长度进行了幂律拟合分析． Pg波速度反演结果表明, 其速度的横向变化表现出构造相依的特征, 速度高低与地壳厚度呈正相关, 并在包头—西山嘴凸起和岱海凹陷两个区域形成Pg波速度过渡带． 利用重新定位的地震数据计算了这两个速度过渡区的地震空间相关长度, 结果显示其幂律拟合曲线均呈一定的增长趋势, 表明2008年以来两个Pg波速度过渡区域的应力作用不断集聚、 增强, 断层有逐步进入协同化阶段的可能, 加之速度过渡带通常是地壳运动强烈区域, 未来将成为孕育中强地震的有利场所． 在有效控制定位误差的条件下, 重新定位可以明显减小地震空间相关长度的离散形态, 提高计算精度．      

地震叠前逆时偏移中的去噪与存储

地震叠前逆时偏移是当前公认的地震成像的有效途径,然而它面临着计算量甚巨,低频成像噪音以及存储量大等问题,因此,业内科研工作者对其研究乐此不疲.借助GPU/CPU协同计算可以有效解决计算量的难点,笔者已在另文中阐述,本文着重探讨成像噪音抑制以及存储问题.文中分析了叠前逆时偏移产生成像噪音的机制,据此提出在叠前地震资料中先对数据进行相位与振幅校正,进而在成像后运用拉普拉斯算子滤波法消除成像噪音,从而有效去除成像所产生的低频噪音;针对存储量,采用随机边界,用计算换存储,并借助GPU实现,节省了GPU与CPU之间的数据通讯,数值实验结果表明,采用随机边界方法的逆时偏移结果与直接存储波场的方法得到的结果差别甚小.