辽宁地区震群序列统计特征及预测意义研究

系统研究了1970年以来辽宁及邻区发生的25次震群活动,总结了辽宁地区震群活动的参数特征,探讨了该地区震群活动与未来中强震的关系。结果表明:1研究区的25次震群中,最大地震优势发生时段在震群出现后3天内的占68%,84%的震群中最大地震与次大地震的震级差≤0.5级,平均为0.35。80%的震群持续活动时间约2个月;2震群中最大地震的震级越大,相应地2、3级地震频次也越多,通常1个4级左右的震群,2级地震频次平均约为28,3级地震平均约为6;3当震群中3、4级地震频次分别≥10和4,同时序列的b值为0.6~0.9,此时可判定震群为前兆震群。未来中强震3要素的判定依据为:发震时间为震群开始后1年内,平均6个月;震中距离震群所在地约0~400km,平均为180km;最大强度为G-R预测的最大地震震级加2.0级。当b0.5时,震群有可能为前震序列,即震群开始后1~20天内原地有发生M≥5地震的危险;425次震群中的80%在震群出现1年后对应了M≥4.6地震,空间上辽宁内陆的震群对辽南和唐山地区的M≥4.6地震有较好的指示,长岛和黑山岛附近海域的震群对渤海海峡及其附近地区的M≥4.6地震有较好的指示。     

华北地区震群活动与强震

通过系统研究华北地区震群活动与强震的关系,发现:(1)震群活动与区域强震关系密切,小震群频度的起伏可以反映区域地震活动水平的强弱;(2)华北地区M_L≥2.0震群半年累积频度N≥8可以作为区域M_S≥5.7地震的预测指标,预测时间为异常出现后的10个月内,预测效能评分R=0.615,大于具有97.5%置信水平的R0(0.437);(3)震群频度指标可以通过Molchan模型检验,对于不同强度的目标地震(M_S≥5.0、M_S≥5.5与M_S≥5.7地震),其预测效能均好于Poisson模型,其中60%目标地震的预测概率增益可以达到2~4水平;(4)区域震群对强震地点的预测意义有限:在张北6.2级、瑞昌5.7级与前郭5.8级地震前2年,与强震相关的构造带震群活跃;震前中短期阶段(2~10个月),震群向震中及周边迁移;而对其余4次强震,震群对发震地点没有指示意义。     

地震活动涨落、自组织结构和大震临界状态的统计特征

根据非线性动力学理论、运用概率论与数理统计方法,对非平衡地震发生系统的空间分布状态进行了研究。提出用空间变异系数δV判断涨落类型:凝聚集、群集、泊松型和均匀点阵分布。从整体观点综合应用各统计量即协方差μ11、非负量I(x,y)、联合信息熵H(x,y)、离散度σ和δV,对非平衡系统的群体空间自组织结构和临界状态的统计特征做了进一步的探讨。根据首都圈公元前231年～2003年M≥434地震活动及其和华北不同范围ML≥3.0地震活动涨落的统计分析认为,μ11≈0,I(x,y)>0,高H(x,y)值,低σ和δV值是强震和大震发生的自组织空间结构和临界现象的基本特征和必要条件。同时对地震空区、条带、前兆性震群及前震等前兆现象成因提出了新的观点和统计解释,并得出结论:仅当一个远离平衡态的系统(区域)有足够的随机性而又非泊松型涨落时,系统的突变(大震)是不可逆转的。     

伽师-巴楚强震群序列趋势的早期判断

使用喀什地震台记录的伽师—巴楚震群序列目录,采用Em／∑E、△M方法对序列早期震型进行判定。在震型判定的基础上,采用h、b、u、F值等参数对震后序列趋势进行分析。得到以下主要结论：(1)伽师一巴楚强震群序列特征复杂,在震群活动的不同阶段,它们既有共性也有个性;在震群活动的各个阶段,不同强度的地震序列特征在震后早期便可显现;(2)首发强震后,区域历史强震类型将有助于定性判断震后趋势,震区余震地震波形可能是早期判断地震类型的关键环节;(3)使用Em／∑E、△M方法并结合主震后第1天内的小震频次能够对震型作出较为准确的判定。在震型判定的基础上再使用h、b、u、F值参数对各级序列进行逐级分层的趋势分析;(3)使用6级地震序列的h值和含主震计算的6值对未来强震震级进行估算,采用5级地震序列的h值和不含主震计算的6值对未来强余震震级进行推算;(5)跟踪子序列的震型、预测震级及参数异常的动态变化,判断后续序列中是否会发生强(余)震,但分析时必须注意各级序列之间的隶属关系和活动背景;(6)在强震成组活动后,若h值出现高→低→高的变化过程,则预示着震群活动可能进入后期。震群中最高震级地震发生后的h值大于1也是序列发展进入晚期的重要标志。     

华北地区震群与强震的空间分布关系研究

通过系统研究1970年以来华北地区发生的震群活动,按照《地震学分析预报方法程式指南》选择震群原则筛选了1970年以来华北地区强震发生前的震群,利用MAPSIS软件判定震群性质。初步探讨该地区震群活动与强震(MS≥6.0)的空间分布关系为华北中强地震发生前一般都有前兆震群存在。主震震级越大,震群出现的越早,距主震距离越远,并且前兆震群会发生迁移现象。     

初探地震活动的时间分维特征

本文运用分维的概念和方法,对我国部分强震前地震活动时间分维,前震震群活动时间分维,7级以上大地震的余震活动时间分维和小震群活动时间分维进行了计算。初步结果表明,同一类型的地震活动(如强震前较大时空范围内地震活动、强震的余震、前震震群、小震群等类型)的时间分维十分相近,而不同类型地震活动的时间分维存在着差异,一般说来,强震前的地震活动比较普遍地存在降维现象,表现出临近强震时,震源及附近地区地震活动时间结构的有序性增强。这为地震预报开辟了一个新的途径。     

1980 年以来青海地区震群活动与前震序列特征分析

采用青海地震台网资料,系统整理分析了青海地区的震群活动及前震序列,总结了震群活动与中强以上地震的时空关系,检验了前兆震群类型的判断指标。研究认为,青海地区ML≥2 震群活动增强对区内6. 5 级以上地震有一定的中长期时间预测意义,对7 级以上地震有一定的时空预测意义。利用MAPSIS 软件6 项震群参数,以满足4 项前兆指标的全组合模式判断前兆震群,对研究区总频次大于40 的34 个震群进行参数计算,判断出前兆震群24 个,占总数的71% 。100% 前兆震群后发生相应的中强震,部分非前兆震群后也发生相应的中强震;震群对应的中强震80% 发生在本地震构造带,对中强震孕育区域有一定的指示意义。青海地区有前震序列的震例较少,仅有的3 例,参数计算均不符合前震序列判断指标,对强震无预测意义。     

云南强震活动间隔时间特征研究

利用云南丰富的历史和现代强震活动资料,通过深入分析强震活动间隔时间的特点,建立了强震活动的时间预测方程tf=a+bβα.根据云南地区M≥6地震的数据,分时段、分区域拟合了时间预测方程.以该方程式模拟公元1500～2008年500余年的强震活动的时间特征均取得了比较好的效果.其次,选用云南500余年的M≥6.5地震资料,用T(M)=D(T)/N(M)定义估算强震活动的复发周期,也取得了比较好的效果.分析认为,云南地区今后几年可能进入强震活动的危险时段.     

云南地区强震前中小地震活跃—平静的定量计算

以累计频度定量计算方法 ,讨论了云南地区 1970年以来 ,各个强震孕震区的地震活动非线性度ZL值的时间进程曲线 ,系统计算了Ms≥ 6 3级强震前的ZL值曲线 ,结果表明 :强震前地震活动非线性度ZL值异常表现出的地震孕震区的地震平静—活跃或活跃—平静过程至少出现一次 ,且震例中的 83 %开始出现平静(活跃 )的时间为强震前 1～ 2 12 年 ,强震前半年左右结束出现活跃 (平静 )。     

地震活动因子A值在丽江7.0、宁蒗6.2、永胜6.0级三次地震前异常变化特征

引用地震活动因子A值作为基本参量，对1996年丽江7．0、1998年宁蒗6．2、2001年永胜6．0级地震前一年间的M≥3．0级地震资料进行空间扫描，并采用动态跟踪方法，结果发现，三次地震前一年左右，震中周围A值均出现高值异常，并且震前1-2月异常区域面积都明显扩展．因此根据异常面积明显扩展可对M≥6．0级地震进行短临预测。此外，当有多个强震孕育时，常常会有多个异常区出现，因此，当出现多个异常区时，要警惕其后强震的连发。     

山西地震带震群与地震序列活动特征

本文利用文献[1]、[2]和1)所采用的方法,对邢台地震后在山西地震带发生的震群和地震序列的U值、h值和k值进行了计算。结果表明,在山西地震带中,如果出现U≥0.6、K≥0.8或h>1的震群活动,在大华北东部都有中强地震发生。本文还讨论了山西震群与地震序列活动和大华北中强地震的关系。认为在1966—1976年大华北地震活动幕里,山西地震带的地震活动受其东部河北平原地震带的影响和控制。     

云南地区强震前中小地震活跃—平衡的定量计算

以累计频度定量计算方法，讨论了云南地区1970年以来，各个强震孕震区的地震活动非线性度ZL值的时间进程曲线，系统计算了Ms≥6．3级强震前的ZL值曲线，结果表明：强震前地震活动非线性度ZL值异常表现出的地震孕震区的地震平静－活跃或活跃－平静过程至少出现一次，且震例中的83％开始出现平静（活跃）的时间为强震前1－21／2年，强震前半年左右结束出现活跃（平静）。     

滇西北强震活动特征及短期震兆研究

根据历史地震资料研究了滇西北强震活动韵律特征及最近10多年来6.0级以上强震前震中附近中小地震活动空间演化图像。对1986年以来滇西北5.0级以上中强震前该地区M≥3.0和M≥4.0地震的活跃和平静异常以及3级以上震群进行了清理和配套性研究,定量地给出了滇西北强震短期震兆指标。得到以下主要结果:滇西北6.0级以上强震前,在全省4.0级以上地震平静异常阶段或3.0级以上地震活跃阶段,震中附近3级地震比较活跃,并形成明显的条带、围空、密集等地震活动有序分布异常图像;滇西北6.0级以上地震短期异常综合预报量Y≥0.56。短期震兆模型可分为两种:①滇西北3.0级以上地震活跃异常和3～4级震群活动同时出现;②滇西北4级以上地震出现平静异常后又出现3.0级以上地震平静异常。     

华北—东北地区震磁异常与日本强震对应关系

选取2009—2014年华北—东北地区发生的12次中等地震,对该区8个地磁台站记录的地磁Z分量日变幅进行小波分析及合成计算,与日本海沟同期发生的12次M≥6.5强震进行关联性分析,发现日本强震对中国华北—东北地区中等地震活动具有连带作用,表现在:①日本强震发生前后,华北或东北地区均有M4—5地震出现,频次一般为1—3,间隔几天至5个月左右;②2011年3月10日日本M9.1地震后,华北、东北地区中等地震震级有所升高,其中东北地区由M4升至M5,距日本最近的中俄交界甚至出现M6.1地震,华北地区唐山老震区出现1次M4.8地震,震级接近5;③每次日本强震出现后几天至2个月内,8个地磁台地磁Z分量小波细节6阶合成曲线值均出现2—6个月高值异常,但幅度大小与强震震级无明显规律可循,而华北或东北地区中等地震一般在异常高值出现前后低值附近发生。     

川滇地区小震群活动与中强地震

本文对川滇地区自有地方台,网建立以来的21年间记录到的239次小震群进行了研究,发现Ms≥6.7级的强震绝大多数都发生在小震群年频度增高的背景上。并引用了归一化熵值K作为衡量震群序列中能量分布均匀度的特征量,分析了不同K值的震群与中强震发生的对应关系,发现K≥0.8的震群发生与Ms≥5.5的中强震发生的对应率为59.3%;虚报率为40.7%;漏报率约占14%。K<0.8的震群发生满足无震条件的约占56%。以上结果表明,用归一化熵值K≥0.8来区别前兆震群与一般震群,结果没有华北地区的那样显著。在川滇地区,要将所对应的强震震级提高到6.5级,结果才比较好。     

芦山7.0级地震前川滇地区中等地震密集活动

通过分析川滇地区12组4~5级地震密集活动及其对应强震的时空关系,研究结果表明:中等地震密集活动中的最大地震震级与后续强震震级不相关;对应地震与密集活动的时间间隔多在半年内;利用4、5级地震密集活动作为M≥6.7地震1年尺度的预报异常,预报效能R值为0.258 5;在云南地区,强震多发生在密集地震集中区,而四川的强震多发生在4、5级地震不活跃区。     

由环境应力值寻找地震危险区的尝试

作者根据位错理论,采用二维矩形破裂模式,在导出了平均震源速度谱的基础上,导出了用地震波计算环境剪应力τ_0的公式。计算了1987—1991年中国和邻区大约1000多次4级以上中强地震的环境剪应力值τ_0,并把τ_0≥10MPa的地震看作是高剪应力值地震。自1987—1991年5年内,我国及邻区共发生M_s≥6.0的强震45次,和160余次高剪应力中强地震(M=4.0-5.0,τ_0≥10MPa),大约有1/4的强震和1/3的高应力值地震发生在台湾地区。说明台湾地区是一个高地震活动区和高应力值地区。新疆的喀什—乌恰—乌什地区也是高地震活动区和高应力值地区。我们对发生在其地区的强震,向前追溯了环境应力值τ_0的变化。发现有11个强震事件(约占全部事件80%)在震前1—5年内,在以强震为圆心,半径为200km范围内(个别略远),均有1—2个或多个高应力值地震出现。说明当高应力值地震发生时,该地区环境应力在增高,它可以作为将要发生强震的前兆。据此,推测了今后3年内大陆强震发生的可能地区是:①中印缅三国边境地区;②西藏波密地区;③青海北部到宁夏北部地区;④新疆伊宁地区;⑤纵贯新青藏90°E±2°线地带;⑥晋北忻州地区;⑦苏北及黄海地区;⑧山东长岛地区。     

关于中国大陆强震的短期预报探讨

我们研究了我国M_s≥5.0级地震的时空分布和强度特性,发现台湾地震活动似乎是我国大陆强震的前兆震(或震群)。其具体情况如下: (1)凡在台湾及其海域1.5度区域内,在三个月内相继发生多次5.0≤M_s≤6.8级的地震,我们将这一组地震称之为报幕震;将中国大陆地区发生的M_s≥7.0级强震,称之为演出     

华北地区Ms≥5级地震平静的预测意义

研究了华北地区Ms≥5级地震平静、密集的韵律特征,以Ms≥5级地震平静时间超过30个月为异常背景,提出了该地区Ms≥6级地震发生前的定量预测指标：(1)当华北地区的Ms≥5级地震平静异常时间达到30个月时,该地区有发生Ms≥6级地震的危险性;Ms≥5级地震平静异常时间达到40个月时,发生Ms≥6级地震的危险概率为0．54,R值检验为0．12;Ms≥5级地震平静达到50个月时,发生Ms≥6级地震的危险概率为0．77,R值检验为0．22;(2)当华北地区的Ms≥5级地震平静异常结束后,3个月之内发生Ms≥6级地震的危险概率为0．38,R值检验为0．35;9个月之内发生Ms≥6级地震的危险概率为0．54,R值检验为0．44;15个月之内发生Ms≥6级地震的危险概率为0．69,R值检验为0．53。     

新疆伽师强震群与其他典型强震群对比研究

对比研究了国内、外9次6级以上强震群,发现强震群序列具有强度大、频度高、中强余震频繁、余震衰减起伏大、持续时间长、中强震前小震活动显示平静的特点。与主余型地震相比震群型地震b值大、p值小,最后一次主要地震发生后序列衰减变慢,多数地震的余震具有共轭分布特征,主要地震的震源深度和破裂方向呈多样性,地震破裂具有继承性。新疆伽师强震群与乌兹别克斯坦加兹里强震群不但在分段上极为相似,而且随时间的发展在能量释放的分配形式上也极为相似,且余震都呈共轭分布,主要地震迁移呈多侧扩展型,强震前中、小地震表现平静。从频度及强度上看,这两次强震群第一组强震发生后余震频度及强度较低,第二组强震发生后余震频度及强度较高,第三组强震发生后余震频度及强度最高。