基于汶川主震及余震的一种新型地震预警震级估计参数τ_(log)研究

我国四川地区在2008年发生了一次面波震级达8.0级的强烈大地震,诱发了多处灾难性滑坡灾害并造成了重大人员伤亡.作为防震减灾最为行之有效的方法之一,地震预警系统亟待在四川地区建立起来.在地震预警系统中,对地震震级的快速估算是最为重要且困难的工作之一.目前世界上提出较早、应用较为广泛的快速震级估计的参数主要有:最大卓越周期(τ_p~(max))、特征周期(τ_c)和最大位移幅值(P_d).本文介绍了一种新型的震级估计参数对数周期(τ_(log))并利用2008年汶川主震及其余震P波和S波初期部分的信息,研究了该参数与震级的相关性,并与前人研究同为周期/频率相关算法的τ_p~(max)和τ_c参数进行对比,然后进一步研究时间窗口长度对震级估计误差的影响并进行了评价.结果表明:对于主震事件(M 8.0),短时窗的τ_(log)参数无法避免震级低估(震级饱和)现象,当时间窗口到达第5s时,震级饱和现象能有效地被克服;对于中等震级地震事件(M 5.0~6.5),能够较好地反映地震规模大小,震级估算误差能较好地满足地震预警系统精度要求;在小震级事件(M5.0)中,τ_(log)方法的震级估计误差更小,相比起τ_c方法显得更为优越,在地震预警系统的实际应用中,能够有效地降低对于小震事件的误(漏)报率.     

地震电磁发射前兆的特性

分析了日本60多个有关地震前兆的电磁发射数据的事件。分析指出,主震震级(M)越大,可观测到信号的地点距震中的距离(D_(max))越大。M—D_(max)间的关系与其他地球物理前兆相一致。没有观测到前兆时间和震级M的关系,这种情况与前震前兆是非常相同的。电磁发射前兆的平均前兆时间为0.26天,因此前兆基本上是短期的。     

基于修正的G-R震级—频度分布模型的全球最大震级M_c的分布

地震震级存在上限,在诸如构造环境、应力分布、构造非均匀性等影响下,可随地区不同而不同。本文我们根据修正的G-R震级—频度分布模型来研究估计最大可能震级M~*的可能性。我们采用的修正的G-R模型是由Utsu(1971)提出的: logn(M)=a-bM+log(M_c-M)其中M_c是由震级一频度分布模型估计的最大震级。我们利用过去25年哈佛大学矩心矩张量目录中矩震级等于或大于5.5的9735个全球范围的地震来估计M_c。用最大似然法估计了3个模型参数:a、b和M_c。通过假设最大似然估计的误差遵从二元正态分布,采用1_σ误差椭圓的最大范围也估计了M_c的误差,对所有数据得到M_c=8.61±0.12。把所有数据按震源深度和地震区进行分类,我们发现浅源地震(h≤60km)的M_c值与深度相关,与区域相关更明显。同过去约100年的地震目录相比说明,由25年的资料估计的M_c能预测出更长时间中的最大震级,不确定性为±1～2。这些结果说明,M_c具有很强的区域性。从某种程度上讲M_c可用于估计特定地区的最大震级。     

基于Kik-net井下基岩强震动记录的持续地震预警震级估算方法

基于地震预警中不同预警参数估算的震级差别很大,且原因不清楚,使得震级估算的准确性难以得到保证。利用井下基岩观测点的强震动记录可以最大限度减少场地条件的影响,震级估算具有干扰小、质量高的优点。选用日本Kik-net 358个台站井下基岩观测点的14 423条强震动记录数据,通过分析预警参数τ~p_(max)、τ_c、τ_(log)、P_d、IV~2分别在P波初至1 s、2 s、3 s等时段下的震级估算效果,揭示了以前未有解释的造成基于各参数估算的震级差异的原因,并给出一种震级持续估算方法。本文发现:τ~p_(max)受场地条件影响明显,建议采用基岩场地强震动记录数据进行计算;τ_c和τ_(log)受加速度记录积分计算影响容易使得震级估算偏大;P_d采用P波初至4 s进行计算,可以避免6.5～7.2级地震的震级饱和。提出了实时调整预警参数的震级持续估算方法,即基岩强震动记录的初至1 s、2 s P波的τ~p_(max)估算震级,初至3 s P波的P_d估算震级,并以初至4 s地震波的P_d估算震级作为最终的估算震级。     

云南地区中强地震余震序列部分统计特征分析

依据1965年以来云南地区记录相对完整的108次5.0级以上地震序列资料,研究云南中强地震余震序列统计特征,探讨序列类型、余震震级、余震分布范围及间隔时间等与主震震级之间的关系。云南地区孤立型、主余型、多震型地震序列分别约占3.7%、63.0%及33.3%。5.0级以上主余型地震序列半年内发生的最大余震震级与主震震级总体呈正相关,但主震震级较低时相对离散。云南地区最大余震与主震距离空间分布具有分级的特点:当5.0≤主震震级M6.5时,最大余震优势分布范围是0~20km;当主震震级M≥6.5时,最大余震优势分布范围是5~40km。在云南地区的主余型地震序列中有68%的最大余震发生在主震后10d内,84%发生在震后30d内,97%发生在震后90d内。多震型序列中第一大震与第二大震发生的时间间隔和震中距的分布规律与主余型地震序列基本一致。     

根据南加州的背景地震活动性估计地震危险性

通过分析南加州的历史地震活动性,找到了一种用6.5级或小于6.5级的背景地震活动性计算地震危险性的合理方法。该方法的基本假设是:未来地震在空间上将群集在4级或4级以上历史主震震中附近。通过分析加州去群集的地震目录,计算每个网格内的地震发生率,并对该发生率进行空间光滑处理,以预测未来地震的空间分布。为了寻找合适的空间光滑函数,我们研究了南加州地震震级与距离(r)的相关性,发现其遵循1/rμ幂次率关系,其中μ随着震级增大而增大。我们的研究结果表明,较大的地震在空间上比较小地震更群集。假设地震活动性遵从古登堡-里克特震级分布关系,我们计算了50年超越概率10%的地面峰值加速度。南加州大部分地区的峰值地面加速度值在0.25g至0.35g(g=10m/s2)之间。所得地震动水平一般比用全部震源模型(包括地质和大地测量资料)所得结果的一半还要小。我们还用蒙特卡罗方法计算了危险性图的总体不确定性,发现该地区大多数区域的变化系数为0.24±0.01。     

最大熵原理在地震重复关系中的应用

本文应用最大熵原理确定震级概率密度分布函数P(M)=βe~(-βM)/(e~(-βM_o)-e~(-βM_u)) M_o≤M_(?)(1)这里 M_o 是非负震级下限,M_u 是震级上限,参数β可由1/β+(M_oe~(-βM_o)-M_ue~(-βM_u)/(e~(-βM_o)-e~(-βM_u)=(?)(2)确定。用数值方法求解方程(2)并且把β的数值代入方程(1),得到震级 M 的最小无偏概率密度分布。这种分布是与 M_o、M_u 以及平均震级(?)的可利用信息相一致的。震级大于或等于 M 的地震数N(M)=T(e~(-βM)-e~(-βM_u))/(e~(-βM_o)-e~(-βM_u))(3)这里 T 是 M≥M_o 的地震总数。当 M_o→0并且 M_u→∞时,(3)式简化为N(M)=Te~(-βM)(4)方程(4)精确地等价于古登堡—李克特关系log N=α-bM(5)只需令a=log T,并且b=β/ln 10。本文把基于最大熵原理得到的重复关系与全球 M_s≥7、全国 M_s≥6以及鄂尔多斯地块周边 M_s≥5级的地震观测资料作了对比。结果表明,在较大的震级跨度范围内,应用最大熵原理得到的重复关系与实际资料更为吻合。最后求得了各级地震的复发周期。上述结果显然可应用于地震危险性分析中。     

马尔康地震序列震源参数研究

利用马尔康台记录的数字地震波资料，使用波谱分析方法计算了马尔康地震序列93次ML2．5～5．0地震的震源参数，并对其进行了初步分析。结果表明：马尔康地震序列的地震距（M0）与震级（ML）有较好的相关性，关系式为log10M0=0．92ML＋10．24，相关系数R为0．86；地震应力降与震级的关系不明显，二者基本无关。     

云南地区震源破裂长度与震级的经验关系

从云南地区１９６５ 年有台网记录以来主震震级 Ｍ Ｓ≥４ ．９ 的地震序列中选取５１ 个序列,根据直接余震的平面分布统计得到震源的破裂长度,用最小二乘线性回归模型得到了３ 种震级范围的破裂长度与主震震级的经验关系式     

辽宁地区中等地震活动增强与后续最大震级的关系探讨

本文定义了描述中等地震活动增强的三个参量E、T和R,通过对辽宁地区13次ML≥5.0地震的统计分析,分别给出了辽西-辽蒙交界、营-海-岫和辽南及两侧海域地区主震震级对E、T、R的回归方程并与实际震级进行对比分析,结果表明,中等地震活动增强参量E、T、R与未来主震震级间存在一定的定量关系,在震级预测上有一定指导意义。     

2004年《世界地震译丛》总目次

基于修正的G一R震级一频度分布模型的全球最大震级从的分布 (乌浏弘靖大竹政和佐藤春夫)应用宽带P波波形进行实时地震警报 (5 .Tsuboi M.Saito M.Kikuehi)余震空间分布的构造约束(J .McCIOskey 5.5.Nalbant 5.Steaey,等)地震滑动时空分布的合成孔径雷达干涉测量、全球定位系统、远震和 强震数据的联合反演:在1999年伊兹米特主震中的应用(一) (B.Delouis D.Giardini P.Lundgren,等)2000年伊豆群岛震群应力加载率控制地震活动的证据 (5.Toda 5.Stein T.Sagiya)2001年芸予地震前后近钱地方及其周边地区地下水位与地壳应变的变化 (,J…     

由背景地震活动性估算南加州的地震危险性

我们分析了南加州的历史地震活动性，提出了一种合理的方法来计算由６．５级或稍小一些的背景地震产生的地震危险性。该方法的基本假设是未来的地震在空间上将丛集在震级等于或大于４级的地震主震的附近。我们分析了离散的南加州地震目录按网络计算地震发生率，然后进行平滑，以此计算未来地震地空间分布，为了得到合适的空间平滑函数，我们研究了南加州地震的距离相关性，并发现它们遵多指数关系１／ｒμ。     

2000年姚安地震的震源参数

根据近场小孔径观测台网记录的余震序列资料，研究了2000年1月15日云南姚安MS6.4地震序列的地震物理过程. 用地震标定律关系估算主震的地震矩M0=1.58×1018N·m，矩震级MW=6.0，平均位错=0.63m，断层长度L=16.6km，断层宽度W=5.6km. 余震序列的高精度定位结果和能量分布走向，很好地证实了主震的断层破裂走向为N50°W，震区马尾菁断裂为主震发震构造，断层错动性质以右旋走滑为主. 用横波记录资料及波谱分析方法估算出余震的震源参数: 地震矩范围为1010～1016N·m，震源破裂半径a为80～500m，地震应力降范围为0.01～9.5MPa. 较大应力降(Δσ>1.0MPa)沿主断层线性排列，大应力降(Δσ>2.0MPa)与ML≥3.0级地震相关. 余震能量释放和高应力降的地震多发生在6.0～11km的深度范围，说明在这一深度范围内最大程度地集中了地壳中的应力.     

地震断裂规模的不相似性与地震强度预测

地震强度预测中,常常利用地震断裂规模如断裂长度、断错等与震级之间的相关关系。传统上认为,地震断裂长度L、平均断错(?)等参数与震级M有如下钱性相关关系:     

用局部最小复发时间勾画圣哈辛托—埃尔西诺断层带的凹凸体

南加利福尼亚圣哈辛托(SJ)-埃尔西诺(E)断层带上的局部最小复发时间 T_L(M)与历史主震的位置相关。我们把由局部频次-震级分布(在 SJ 和 E 断层带上距每点分别6和10km 以内的地震)中的 b 值和 a 值计算出的 T_L(M)定义为复发时间。我们提出用异常低的 T_L(M)值来勾画凹凸体。6次历史主震(1899～1968)中,有5次破裂了由我们完全利用现代地震目录(M≥1.2,1981.0～1998.8)的方法勾画出的4个凹凸体的实体部分。我们估算出随机发生这种相关的概率约为10~(-2)～10~(-3),这依赖于估算的方法而有所不同.看来 T_L(M)的最小值对 b 值的最小值比对 a 值的最大值依赖性更大。因此,低 b 值的位置也可用于说明凹凸体的可能位置及主震最可能发生的地点。安扎空区为圣哈辛托断层上具有低 a 值的一段,用我们的方法勾画为一个凹凸体。b 值的不均匀性在整个研究区域都很强。在10km 的距离上,b 值的范围为0.5～1.8。b 值近似为常数的体积半径 r=8±6km。我们的结果认为,在半径为几千米的体积内对 b 值及局部复发时间的详细勾图揭示出了迄今为止用传统地震活动性分析方法未能获得的有关区域地震危险性的重要信息。     

根据地震频度衰减预报地震的工作细则

近几年来,我们曾经研究了根据地震频度衰减预报地震的方法。这一方法的基本概念是这样的:假定有一地震序列,我们也已经有了这个系列的资料(包括各次地震的时间、震级及震中位置)。问题是现在的地震系列是前震系列还是主震、余震系列呢?如果是前震系列,我们便预报今后还有主震发生,有的情况下还可以大略估算出主震的震级;如果地震系列经判断是主震-余震系列,则可以计算最大余震震级,供预报时参考。     

环太平洋会聚带的长期地震预报

对大陆274个孕震区地震活动性的时间相关研究表明，每个地区的浅源强地震显示出遵循幂定律时间分布的短期和中期的震群特征（时间长达几年）。然而，主震显示出准周期特征，遵循“区域时间和震级可预报地震活动模式”。该模式由下列公式表示：logTt=0.19Mmin 0.33Mp-0.39logm0 q Mf=0.73Mmin-0.28Mp 0.40logm0 m 该公式将孕震区的后续主震面波震级Mf地震之间的时间Tt与认为是最小的主震震级Mmin，前至的主震震级MP和地震矩速率相联系。不同地区的q和m值是不同的。本文描述了该模式的基本特征并且讨论了与其物理意义相关的问题。这些关系中的第一关系式已被用于计算1993－2002年期间141个孕震区的下一次大震的重复概率。在这些孕震区中，环太平洋会聚带已被分离，并引入一个假设，即T／Tt比率遵循对数正态分布，其中T为观测到的地震之间的时间，第二个关系已被用于估计各地区的主震震级。     

基于案例分析的库仑应力变化触发地震机理探索

在许多地震触发研究案例中,不少学者都利用大地震造成的库仑应力变化研讨其对后续地震的影响,但众多结果中存在的共同规律尚未得到很好的统计与归纳。基于库仑应力变化理论,通过统计多个地震序列与典型事件中库仑应力研究结果,分别从震级,触发距离,触发地震库仑应力变化(ΔCFS)以及触发时间4个方面进行分析。结果表明,静态库仑应力的最优影响范围在5～50 km间,触发地震的应力条件多在0.01～0.4 MPa,触发地震震级与距离和主震震级无明显对应关系;动态触发的作用范围在100～2500 km间,主震震级通常较高,触发地震的震级都小于主震震级,在几个典型远程触发的事件分析中,主震震级与可触发距离呈正相关,但触发次数与其他所分析因素均无关;震后应力转移的三种机制,从理论上合理地解释了长时间尺度延迟触发的现象,但精确计算应力转移的量值可能对库仑应力变化与触发地震之间关系的更合理解释有推动作用,需引起关注。     

衰减系数h_0值在邢台等地震区的应用

根据文献[1]的方法,利用1965年到1984年1月的70次邢台地震序列,按公式: m=1/blog(1 b·Nln10) M1-1/(2b)log(1 b·ln10)进行回顾性地计算该序列的主震或最大余震的震级,得到了较好的结果。同时应指出,当ho>1.0时可以得出确切的震级值,当ho<1.0时得不到确切的震级值。要判断出该序列未来是否还有更大的地震,本文采用了过滤图解的方法来判断该序列是属于前震群还是余震群,收到了一定的成效。     

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。