改善短期地震预测的混合模型

短期地震概率（STEP）预测模型将大森-宇津余震衰减关系和古登堡～里克特频度-震级关系应用到地震丛集。这个模型主要用来预测余震活动,而依赖于时间不变的背景模型预测大多数主震。另一方面,长期地震预测模型EEPAS（根据尺度每个地震都有前兆）利用前兆尺度增加现象及相关的预测标度关系,取决于震级的大小可提前数月、数年或数十年预测主震。这两种模型均显现出比地震活动性不随时间变化的模型可提供更多的信息。通过将这两种模型混合在一起,我们期望形成包含更多信息的短期预测模型。本优化混合模型利用了加利福尼亚州1984～2004年间改进的国家地震系统目录,是一种预测M≥5．0级地震的凸线性组合,其中EEPAS预测量为0．42,STEP预测量为0．58。这种混合模型与每一种单独模型相比,平均概率增益大于2。数种不同的混合模型将提交到南加州地震中心的地震预测能力研究合作实验室（CSEP）检测中心,用以确定该结果是否由这些模型对未来地震的实时检测产生出。     

地壳流变结构控制作用下的龙门山断裂带地震发生机理

青藏高原东缘低地形变速率的龙门山断裂带上相继发生了2008汶川M_w7.9级地震和2013芦山M_w6.6级地震.地震勘探与震源定位结果揭示了龙门山区域地震空间分布特征：纵向上,龙门山断裂带这两次地震主震均发生在龙门山断裂带上地壳的底部（14~19 km）,绝大部分余震均发生在上地壳范围（5~25 km）,而在其中、下地壳深度范围内鲜见余震发生;横向上,地震（M_w>3）在龙门山断裂带青藏高原一侧密集分布且曾有大震发生,而四川盆地地震稀少（M_w>3）.为探讨龙门山断裂带地震发生机理,并解释以上龙门山区域地震空间分布特征,本文建立了龙门山断裂带西南段跨芦山地震震中区域的四种不同流变结构的龙门山断裂带三维岩石圈模型,以地表GPS观测资料为约束边界条件,数值模拟龙门山断裂带岩石圈在数千年以上长期匀速构造挤压作用下的应力积累特征,探讨了地壳分层流变性质对地壳应力积累的影响,分析了该区域地震空间分布与构造应力积累速率的关系.计算结果表明：该区域在数千年的应力积累过程中,脆性上地壳中应力表现近于恒定值的线性增长趋势,龙门山断裂带上地壳底部出现应力集中积累现象,这一应力集中现象可以解释龙门山断裂带汶川地震与芦山地震主震的发生,及其大部分余震在脆性上地壳中的触发;青藏高原一侧上地壳应力积累速率远远高于四川盆地的应力积累速率,这一应力积累分布现象可以解释龙门山区域青藏高原一侧地震密集而四川盆地地震稀少的地震空间分布特征;通过比较不同流变结构模型中的应力积累状态,认为导致这一应力积累空间分布状态的重要控制因素在于青藏高原中、下地壳较低的黏滞系数与四川盆地中、下地壳较高的黏滞系数的差异.在柔性的中、下地壳内,应力增长近于指数形式,稳定状态之后其应力增长速率近于零,构造应力积累难以达到岩石破裂强度,因而鲜见地震发生.地壳各层位的应力增长率差异与地震成层分布的现象共同揭示了龙门山区域岩石圈分层流变结构：脆性上地壳、韧性中、下地壳（青藏高原一侧较弱,四川盆地一侧较强）、韧性岩石圈上地幔.     

论速率—状态破裂模型和库仑破裂模型

考察了库仑破裂应力模型和速率－状态磨擦模型的预测效果。我们研究由于阶跃应力扰动（即地震引起的静态应力增加）以恒定速率在时刻t0时叠加到“背景”应力（如构造加载）上而引起的破裂时间的变化△t（时间提前）。△t的可预测性就意味着地震活动速率r(t)/r0的可预测性，r0是取决于构造应力的一恒定速率，地震活动速率可用地震目录来检验。符合余震序列一般特性的r(t)/r0模型必须能预测出符合大森定律的地震活动性衰减速率，序列的持续时间长度应少于主震轮回周期时间长度的百分之几，并能直接返回到背景活动速度。库仑模型要求一个断层在加载期间保持为闭锁状态，破裂瞬时发生，△t与t0无关。这些特性意味着地震活动速率会出现瞬时的无限增长，而持续时间为零。对不同的状态演变规则所作的r(t)/r0的数值计算表明，在主震发震时刻非常接近于破裂状态的断层上会发生余震，这些断层特性必定是“库仑式”的，从而使滑动演变规则可被排除。实际余震的数量特征可以制约速率－状态本构关系的参数；α也许会低于实验值，刚度也许会高，正应力也许会低于静岩压力。我们同时对库仑模型和速率－状态模型作了理论上的比较。当本构关系参量α相对于参量b减少时，速率－状态模型的断层特性就更接近于“库仑式”。这是因为滑动开始是减速的，表明断层接触状态初始是愈合的。当参量α数值较小时，减速更为明显，则断层表现为更加接近于闭锁状态。即使当速率－状态模型的△t具有库仑式特性时，它的大小仍然可能差－常数，常数大小与b有关。在这种情况下，速率－状态模型的特性类似于一个修正的库仑破坏模型，即弱化使破裂应力临界值降低，从而增加了时间的提前量。与非库仑式响应的偏离也与加载速率、弹性刚度、初始条件以及状态演变规则的假设等有关。     

地震失效模型中的失效

简单的启发式模型和数值计算表明，通常所用的地震失效模型不能解释地震活动性是由瞬态的或“动态”的应力变化(即，与地震波相联系的应力变化)所触发的。这类模型具有共同的特性：当断层以恒定速率加载(加应力)时，表征失效的物理量以加速速率增加。例如，经常采用的速率状态摩擦模型或亚临界失效生长模型，它们表征失效的特征量分别为滑动或失效长度。当生长速率加速到超过所谓临界阈值时，失效发生。这些加速的失效模型不能预测动态触发地震序列(如，余震或远距离地震)的有限持续时间。某些这类失效模型被用来解释余震的静态应力触发。这也许暗示动态触发的物理过程是不同的，或者说目前所用的静态触发模型需要修改。若前者是正确的，我们也许要求助于基于诸如饱和断层挤压导致孔隙压力增加或周期疲劳的振荡型变形的物理机制。然而，如果动态和静态触发机制不同，我们仍然要问：为什么忽略动态机制的静态触发模型似乎能解释许多观测现象。如果静态和动态触发机制相同，也许加速失效和(或)触发使一组要发生的地震提前发生的假设是不对的。     

武定地震序列剪应力场的时空分布特征

根据陈培善和Ｄuda提出的具有3模型的谱衰减模式,利用云南武定M ＝6.5地震序列的近场数字化记录资料,研究了近场地面运动峰值位移dm、峰值加速度am参数与环境应力t0值的依赖性．一个新的考虑是假定峰值参数与介质犙的相关性,并由此导出了用３种地面运动峰值参数测定环境应力t0值的３个关系式．用这些关系式计算了武定地震序列的环境应力t0值．结果表明,３个关系式计算的t0 值基本一致,绝大多数地震的平均t0值在5.0～35MPa的范围,属高应力值地震序列;高应力值被限制在紧靠主震震中附近的较小范围内,环境应力值的等值线的精细结构分布与强余震密切相关．对t0值的时空特征分析表明,该地震序列是在特定的地震构造交汇部位和高应力背景下发生的地震破裂过程．      

"地震可预测性合作研究"计划:现有成就和发展重点

“地震可预测性合作研究”(CSEP)计划是一个对地震预测模型和预测算法开展前瞻性评估的全球信息化基础设施平台。CSEP的目标旨在提高我们对地震可预测性的理解、推进预测模型的研发、检验关键科学假设及其预测能力,以及改进地震危险性评估水平。自2007年在美国加利福尼亚州成立以来,全球CSEP合作一直在不同的构造环境及全球范围内进行预测实验,目前在四大洲运行4个检验中心,根据预期数据自动、客观地评估模型。这些实验为可操作的地震预测系统和地震危险性模型提供了大量的结果,并为地震的可预测性提供了新的、有时是令人惊讶的见解,还拒绝了对模型的改进。CSEP还开展了评估地震动和危险性模型的初步研究。本文报告了CSEP十年来取得的部分成就,并提出了未来地震活动性优先考虑的事项。     

中国重庆荣昌气田3km深度注水诱发地震研究

自1988年7月起,有关部门在位于中国西南部的重庆荣昌天然气田以2．1～2．9MPa的泵送压力间歇性地向2．6～2．9kin的深度注入了超过100万立方米的采气废水。截止到2006年底,这项注水工作已诱发了超过32000次地表记录到的地震,包括2次ML≥5．0的地震,14次ML≥4．0的地震,及超过100次ML≥3．0的地震。我们对该地震序列的传染型余震序列（简称ETAS）模型及地震活动的一些统计参数的时间演化进行了统计分析。传染型余震序列模型中的随机成分可被视为流体驱动的地震活动的指标,而大森定律型余震的发生率则表示了地震本身的应力触发。我们观测到注水以来地震的活动可划分为3个不同阶段,与注水的不同时期相对应。第一阶段对应于低速率（长时间间隔）的注水初期,绝大多数地震为大森型地震,只有8％是因外部因素（即注水）所致。第二阶段对应于高速率注水时期,具有地震活动度高,而且有相当比例（45％）的地震活动与流体作用有关的特点。第三阶段注水速率的降低直接导致地震活动下降;有超过70％的地震为随机发生,表明了外部触发起主导作用。荣昌诱发地震序列的物理机制是伴随深井注水的孔隙压力扩散作用和先前地震本身引起的库仑破裂应力变化联合作用的结果。深井注水引起的2．1～2．9MPa的孔隙压力增加,足以引起当地地层破裂而发生地震。     

武定6.5级地震序列的地震应力降研究

以Brune提出的中小地震圆盘形破裂位错模式为理论基础，研究了地面运动峰值参数（r.d)和（r.v)对地震应力降△σ的依赖性，并考虑地球介质Q值对峰值参数的影响，利用武定M6．5级地震序列的近场数字记录地震资料，由此导出了用峰值位移d和峰值程度v求地震应力降△σ的关系式：lg(g.d/e^-qr)=-10.56 2/3lgM0 1/3lg△σ；lg（r，v/e^-qr)=-2.566 1/3lgM0 2/3lg△σ.用上述公式测定了武定地震序列的地震应力降△σ，结果给出地震序列的应力降△σ构大多数在5．0－50MPa的范围内，是典型的高应力降序列。通过分析应力降的时空分布特征，发现应力参数与余震活动的频度及强度相关，也与地震构造背景相关。研究结果还表明用地面运动峰值参数估算地震应力降是一种新的实用性较强的方法。     

地震视应力在云南地震序列中的前兆特征

在假设震源位移谱符合omega;平方模型的基础上,得到了利用震源位移谱低频水平与拐角频率来计算中小地震视应力值的数学表达式.采用数字化速度波形记录,通过校正仪器响应、介质衰减与吸收效应、台站场地响应等影响因素后,计算得到了云南地区4个地震序列共823次中小地震的视应力值.结果表明,地震视应力在云南地区的这4个地震序列中有很好的前兆特征表现,即:地震序列中只要发生了视应力值超过1MPa的中小地震,其后就一定会有中强震发生;如果序列中中强地震发生后再没有发生视应力值超过1MPa的中小地震,则该序列就不会有强余震发生.同时研究表明,4个地震序列所在地区的平均视应力值为0.8MPa,地震视应力值与地震震级没有显著相关关系.      

利用混合概率预测模型分析华北地区地震活动特征

在可操作的地震预测研究过程中,构建效能可评价、符合区域地震活动特点的预测模型是至关重要的。以地震活动频发、地质结构复杂的华北地区为研究对象,选择相对强度模型、力矩比模型和简单平滑模型等3种地震概率预测模型,利用1970—2019年华北地区3.0级以上地震数据,以10 a为异常学习时段,以1 a为步长,分别开展1 a、3 a和5 a尺度下5.0级以上地震的回溯性滑动预测研究。通过Molchan图表法和T-test检验方法,对预测模型进行效能评估,优化了模型参数,确定了3种预测模型的最佳计算参数,构建了适合华北地区地震活动特点的不同时间尺度混合概率预测模型,并使用近10 a的地震分析了华北地区当前的地震活动特征。     

大震前震源区的确定与大空区形成的物理机制

前言震源组合模式表明,一个震源的形成必须具备应力积累条件和应力释放条件,因此,震源端部必须存在岩石强度小或摩擦阻力小的弱介质区段。在大区域构造应力场的作用下,弱介质区段由于不能承担很大的应力而把应力转移到邻近岩石强度高的地方去,在那里     

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.     

投影寻踪自回归模型和应变积累释放模型在新疆地震趋势预测中的应用

本研究以5年为时间窗,1年为滑动步长构建自变量序列,建立了新疆各研究区的投影寻踪自回归中长期地震预测模型;同时应用应变积累释放模型探讨了各区不同时段应变积累与释放特征,依据各区的应变积累水平及其地震活动分期特征判定未来地震趋势。综合分析两个模型的地震趋势预测意见,给出了新疆各研究区未来5年(2006-2010年)的地震危险性判定意见。     

Bounding of near-fault ground motion based on radiated seismic energy with a consideration of fault frictional mechanisms

The energy radiated as seismic waves strongly depends on the fault rupture process associated with rupture speed and dynamic frictional mechanisms involved in the fault slip motion.Following McGarr and Fletcher approach,we derived a physics-based relationship of the weighted average fault slip velocity vs apparent stress,rupture speed and static stress drop based on a dynamic circular fault model.The resultant function can be approximately used to bound near-fault ground motion and seismic energy associated with near-fault coseismic deformation.Fault frictional overshoot and undershoot mechanisms governed by a simple slip-weakening constitutive relation are included in our consideration by using dynamic rupture models named as M-and D-models and proposed by Madariaga(1976) and Boatwright.We applied the above function to the 2008 great Wenchuan earthquake and the 1999 Jiji(Chi-Chi) earthquake to infer the near-fault ground motion called slip weighted average particle velocity and obtained that such model-dependent prediction of weighted average ground velocities is consistent to the results derived from the near-fault strong motion observations.Moreover,we compared our results with the results by McGarr and Fletcher approach,and we found that the values of the weighted average particle velocities we obtained for these two earthquakes are generally smaller and closer to the values by direct integration of strong motion recordings of the near-fault particle velocity waveform data.In other words,if this result comes to be true,it would be a straightforward way used to constrain the near-fault ground motion or to estimate source parameters such as rupture speed,static and dynamic stress drops.     

Theoretical seismogram constraints on some crustal velocity models in the central United States

Summary Earthquake investigations in the central United States require a realistic crustal model for accurate location of seismic events, for the determination of earthquake source parameters, and for theoretical ground motion prediction for an assumed earthquake source. A number of crustal models have been proposed which were based on first arrival refraction data obtained from artificial and natural seismic sources.The reflectivity method for generating realistic theoretical seismograms is used together with recently acquired refraction survey data to distinguish among several of the proposed crustal models. The data used in this study preclude a definitive statement about the nature of the lower crust in the region. However, a crust with two or more layers in the upper 20 km immediately below the basement is preferred. The absence of prominent near yertical reflections suggests that the layers may be separated by rapid velocity gradients rather than by sharp discontinuities.     

天山各分区地震活动性与能量积累阶段关系初探

本文研究了天山各地震构造区的地震活动特征与所处能量积累阶段之间的关系，在此基础上分析了天山各分区当前地震危险性。初步得到处于不同能量积累阶段的天山不同地震构造区的地震活动特点及其所反映的能量积累状态。认为天山地区的地震活动性既受区域构造运动强度的影响，又受地震构造所处的能量积累阶段的影响。对于构造运动非常强烈的地区，正确判断其目前所处能量积累阶段，可以对未来地震震级上限有比较准确的判断；而对现今地震活动相对较弱地区所处能量积累阶段的判断，可使我们对潜在地震危险有较充分的认识。研究表明，南天山西段各区能量积累水平大都进入中、后期阶段，地震活动水平高，地震危险性明显高于北天山和中天山各区（段）。北天山各分区以及中天山地区能量积累多处于早、中期阶段．     

A Preliminary Study on Seismicity and Stages of Seismic Energy Accumulation in Seismotectonic Regions of Tianshan

INTRODUCTIONStudy on active tectonics shows that large earthquake in seismogenic tectonics will recur in situperiodically.These large earthquakes that recur periodically are called“characteristic earthquakes”.( Wallace , et al ., 1984 ; Nishenko, 1987) . However , several sub-strong earthquakes and manymoderate-small earthquakes will occur in the interval between two temporally adjacent characteristicearthquakes,i .e .in a complete recurrence cycle (Shen Jun,et al .,1995 ,1999 ,2004) .…     

1966年邢台7.2级地震的动力学模型

根据较新的深地震反射资料，构造应力场和震机制等资料，建立了１９６６年邢台７．２级地震孕震区的平面和剖面的有限元模型，对平面和剖面模型在ＥＷ向水平外压力下的最大剪应力分布进行了计算，剪应力相对集中的部位和大震震源位置比较一致，提出了邢台７．２级地震的动力学模型，认为地震的孕育和发生可能需要深，浅部断层，壳内低速层和ＥＷ向水平压力的共同作用，虽然由震源机制和地震宏观烈度分布等资料可指出有具体的发震断层     

Earthquake Probability of the “Seismic Gap” on the Longmenshan Fault

Using the layered viscoelastic medium model, this paper calculated the coulomb stress loading effect on the Lushan epicenter generated by the Wenchuan earthquake. Then combined with the rate-state friction law proposed by Dieterich J. (1994), we obtain the probability of an M_W ≥ 6.0 earthquake occurring in the vicinity of Lushan. The results show that the probability of M_W ≥ 6.0 earthquake of the Lushan region in 2013 is up to 18%, indicating that the stress disturbance caused by the Wenchuan earthquake accelerated the Lushan earthquake. This paper also calculates the coulomb stress accumulation on the "seismic gap" generated by the two earthquakes of Wenchuan and Lushan, and combined with the background seismicity, gives the M_W>6.0 earthquake probability of the "seismic gap". Although there may be a certain error in the results because of the Dayi earthquake, selection of the medium model parameters and background seismicity, the seismic probability of the "seismic gap" is increasing. Thus, we think destructive earthquakes are still likely to occur in the "seismic gap".     

龙门山地区地震活动性广义极值模型构建

以龙门山地区为研究区, 利用1931年至2010年历史地震数据, 时限取80年, 时间间隔取10年, 构建地震活动性广义极值模型, 估计龙门山地区震级上限和强震重现水平。 结果表明龙门山地区地震活动性广义极值模型服从具有有限上界的Weibull分布, 震级上限为8.3, 未来20年、 50年、 100年龙门山地区的强震重现水平分别为7.9、 8.1、 8.1。 起始年由1930年至1933年逐年平移, 时间间隔不变, 震级上限及强震重现水平的计算结果相差不到0.2级, 表明本文构建的龙门山地区广义极值模型具有一定程度的稳定性, 可为地震区划以及地震危险性分析研究提供参考。