由余震分布确定大地震子断层及其参数的模糊聚类方法

大地震的破裂过程一般涉及多个断层的活动, 发震断层并非是单一断层平面, 而是由多个断层平面组合而成． 利用成丛小震发生在断层面附近的原则, 假定震源点围绕子断层面中心服从三维正态分布, 使用GK模糊聚类方法结合主成分分析给出了一种可以重构活动断层网络三维空间结构的新方法.该方法首先对全部震源点目录使用GK模糊聚类方法得到它的划分矩阵, 再利用划分矩阵及合适的阈值, 剔除离群震源点, 提取出平面型分布的子类, 最后对每个子类在三维正态分布的假设下确定断层面分布的95%置信矩形断层区域位置、 走向角和倾向角参数.当给定地震目录事件后, 可以给出符合假设的一系列最优断层面区域, 每个子断层由它的中心位置、 长度、 宽度、 走向角和倾角所刻画.为检验新方法的性能, 先进行计算机仿真, 结果显示算法可成功地重建模拟地震目录的断层部分.最后将新方法用于南加州兰德斯(Landers)地震部分余震精确定位数据中, 得到的重建结果与已知的研究结果比较吻合, 说明了新方法的有效性.     

利用小震分布和区域应力场确定龙滩库区地震断层面参数

文中基于2006—2016年龙滩水库数字地震台网记录的地震波形和震相资料,采用结合波形互相关技术的双差定位方法对4 017次地震进行重新定位,求解得到库区126个中小地震的震源机制解,并反演各地震丛所在区域的应力场。将库区地震划分为11个地震密集带,依据成丛小地震发生在活动断裂面及其附近的原则,结合模拟退火算法和高斯-牛顿算法反演了11个地震密集带相应的断层及断层面参数,包括断层面的走向、倾向、倾角、长度、深度和地理位置,并依据局部区域应力场参数计算了各断层面的滑动角。结果显示:11条断层的走向、倾向、倾角及运动性质与地质调查给出的穿过各地震丛所在区域的主要断裂信息基本一致,研究成果可作为龙滩库区主要断裂带资料的重要补充。龙滩库区最大主应力优势方向为NW-SE或NWW-SEE,最大和最小主应力轴倾角近水平,中间主应力轴倾角很陡,蓄水前、后区域应力场主压应力方向未发生明显变化,与华南块体的构造应力场方向基本一致。蓄水后库区的R值逐渐增大,且不同地震丛所在区域的R值变化存在差异。八茂、拉浪和布柳河地震丛所在区域R值增幅显著,表明中间应力轴压应力状态减弱并逐渐转为张应力状态。精定位和断层面参...     

利用小震分布和区域应力场确定大震断层面参数方法及其在唐山地震序列中的应用

根据成丛小震发生在大震断层面及其附近的原则,将模拟退火算法和高斯-牛顿算法结合,给出了利用小震密集程度求解主震断层面走向、倾角、位置及其误差的稳健估计方法,在此基础上考虑区域构造应力参数,给出了估计在已求得的断层面上的滑动角的方法.该方法还可用于小震活跃地区活断层走向、倾角和滑动角的确定.将这种方法用于唐山地震序列,采用2002年4月1日至2006年5月31日发生在地震破裂区的精定位地震目录,求得了唐山地震、滦县地震、宁河及卢龙断裂带的断层面走向、倾角、位置及滑动角参数.与前人给出的断层面解进行比较,发现利用小震精定位资料和区域构造应力场得到的结果与前人采用其他资料和方法得到的结果近似,验证了这种方法的有效性.另外,本研究首次发现滦县地震区东部的小震呈北东-南西向条带状成丛发生,可精确刻画为一条断裂带,较为精确地确定了此断层的走向、倾角和滑动角.该断裂及宁河断裂在唐山地震序列发生时是否破裂需要运用其他资料进行验证.     

利用精确定位余震资料确定2014年云南鲁甸6.5级地震的断层面参数

运用双差定位法对2014年云南鲁甸6.5级地震序列余震进行重新定位,得到565次小震的精确定位结果.根据小震丛集性原则,求解发震断层参数的数学模型,运用模拟退火全局搜索和高斯牛顿局部搜索相结合的方法对地震发震断层面参数进行反演,得到鲁甸6.5级地震断层面的走向、倾角分别为160.8°和89.1°,并对其构造环境进行了分析.     

1969年阳江MS6.4地震发震断层面参数的确定

利用2010~2016年阳江地区小震资料,对围绕广东阳江6.4级地震发震构造的NEE走向平冈断层的西南段及NW走向的程村断层展布的密集地震,经双差定位方法重新进行震源位置的修定,获得了1411个精定位震源资料。依据成丛地震发生在断层附近的原则,采用模拟退火算法及高斯-牛顿算法相结合的方式,较精确地获得了2个断层面的详细参数：即平冈断层西南段走向258°、倾角85°、倾向NW,与6.4级地震的震源机制解结果十分一致,断层长度约15km并穿过了其西南端海域抵达了对岸;程村断层走向331°、倾角88°、倾向NE,长度约28km,较已有结果更长、走向也朝NE向偏转了约15°。2条陡直断层近乎垂直相交于近海,在构造应力作用下均以走滑错动为主。     

1879年武都南8级大地震断层面参数和滑动性质的厘定

1879年武都南8级大震发生在高山峻岭之间,由于受自然环境和交通条件所限,一直难以进行详细的实地考察。到目前为止,关于此次地震的发震构造的研究较少且观点不一。依据成丛小震发生在大震断层面附近的原则以及参考前人给出的极震区长轴形态,我们采用1985—2009年发生在该地震破裂区的精定位地震目录,选定了一个长条状研究区域,将模拟退火算法和高斯-牛顿算法结合,给出了1879年武都南8.0级地震震源断层是一条长约30km、埋深2～23km的NNE走向、高倾角并在NNW-SSE向压应力作用下发生右旋走向滑动的断层。该区域地壳深部(H>24km)至今没有地震发生,推测震源断层没有扩展到地壳深部。震源断层位置在文县高楼山(33.01°N,104.74°E)和梨坪(33.22°N,104.90°E)之间。另外,我们发现在极震区以西的雄黄山地区小震成丛发生,但野外调查并未发现明显的断面,这些小震应该与1879年武都南8级地震没有关系。     

地震丛集的分形新方法—物理分形

地震时间丛集的传统分形分析方法把地震事件看作是时间轴上无质量的数学点。这些方法得到的结果主要反映了大量小地震的活动特征。本文发展了一个新的物理分形分析的筛子方法，采用一系列震级筛子来研究不同震级地震的分布特征。对华北和南加洲的研究结果表明，同一地区地震目录中不同震级范围的子集合具有近似相等的分维数，华北Ｄ＝０．３，南加洲Ｄ＝０．４。     

中国南北地震带地震活动的丛集性研究

地震的丛集性是地震活动的基本特征之一,它反映了地震群体活动的基本属性。本文研究了中国南北地震带地震活动的丛集性特征。对中国南北地震带地震期幕、段带进行了划分,研究了不同时段地震活动图象。结合当前地震形势,探讨了中国南北地震带中期强震危险性。     

地震的丛集性与断裂间的相互作用:兼论祁连山东段的地震危险性

从地震丛集的大量实例出发,讨论了地震丛集与断裂间相互作用的特点,基本规律、机理问题及问题及对地震预测的意义,在此基础上邓祁连册断裂带东段的地震危险性进行了定性分析,认为１９２７年古浪８．０级地震的发生对此区断裂的地震潜势产生深刻影响。它可能暗示：此区内的未来大震与１９２７年古浪地震分属两个地震丛集期;古浪地震的发生使行作为危险段的金强河－毛毛山断裂上的挤压应力显增大,从而延迟了未来大震的发震时间     

地震的丛集性与断裂间的相互作用:兼论祁连山东段的地震危险性

从地震丛集的大量实例出发 ,讨论了地震丛集与断裂间相互作用的特点、基本规律、机理问题及对地震预测的意义 ,在此基础上对祁连山断裂带东段的地震危险性进行了定性分析 ,认为 1 92 7年古浪 8.0级地震的发生对此区断裂的地震潜势产生深刻影响 .它可能暗示 :此区内的未来大震与 1 92 7年古浪地震分属两个地震丛集期 ;古浪地震的发生使得作为危险段落的金强河 毛毛山断裂上的挤压应力显著增大 ,从而延迟了未来大震的发震时间 .     

Application of fuzzy clustering method to determining sub-fault planes of earthquake from aftershocks sequence

Earthquake rupture process generally involves several faults activities instead of a single fault. A new method using both fuzzy clustering and principal component analysis makes it possible to reconstruct three dimensional structure of involved faults in earthquake if the aftershocks around the active fault planes distribute uniformly. When seismic events are given, the optimal faults structures can be determined by our new method. Each of sub-fault planes is fully characterized by its central location, length, width, strike and dip. The resolution determines the number of fault segments needed to describe the earthquake catalog. The higher the resolution, the finer the structure of the reconstructed fault segments. The new method successfully reconstructs the fault segments using synthetic earthquake catalogs. By taking the 28 June 1992 Landers earthquake occured in southern California as an example, the reconstructed fault segments are consistent with the faults already known on geological maps or blind faults that appeared quite frequently in longer-term catalogs.     

一种优化地震前兆观测点布设的方法

使用基于主成分分析的优化地震前兆观测点方法, 用1998年数据对上海地区的9个水氡观测台站进行优化。 结果表明, 可以撤消3个信息量较小的台站观测, 剩下的6个台所含信息量占全部9个台站信息量的比例为93.0%。 表明在地震前兆观测中, 如果局部地区的地震前兆观测台站数据具有一定的相关性, 那么即使大量增加前兆观测台站的数量, 也并不意味着所获取的信息量会同步增多。 文中所用的优化方法对于指导地震前兆观测台站的优化具有一定意义。     

地震断层作用下埋地管线的反应分析

本文在王汝梁分析方法的基础上，提出一种物理概念明确、简单实用而又保证其精确度的计算方法。在该方法中作某些简化便可退化到Newmark-Hall或Kennedy方法上。本文还找到一个无量纲的物理量,它与管子与断层的夹角、断层的错距、管子的直径、壁厚和管土间的摩擦系数有关，其物理意义为管截面内轴向应变与弯曲应变的比值，当它在个范围内变化时，管中应变以弯曲应变为主，当它在另一个范围内变化时，管中应变轴向应变为主。     

考虑震源机制解的地震丛集区搜索方法

构造带区段的划分对地震区划与构造演化等研究有着重要作用,而地震丛集区可以为构造带区段的划分提供参考依据.本文发展了一种考虑震源机制解的地震丛集区搜索方法：基于震源机制解的四元数表示方法来定量评估不同地震的震源机制解的相似程度,并以满足给定相似度阈值条件的地震所占比例作为判据来确定地震丛集区.合成数据的测试结果显示,该方法能够对地震丛集区做有效搜索并区分具有不同震源机制特征的丛集区.将该方法应用于2011年日本M9.0东北大地震显示,搜索得到的地震丛集区与实际观测到的余震特征分布具有较好的一致性,表明该方法可以为实际的地震丛集区划分提供一条有效的途径.

     

考虑震源机制解的地震丛集区搜索方法

构造带区段的划分对地震区划与构造演化等研究有着重要作用,而地震丛集区可以为构造带区段的划分提供参考依据.本文发展了一种考虑震源机制解的地震丛集区搜索方法：基于震源机制解的四元数表示方法来定量评估不同地震的震源机制解的相似程度,并以满足给定相似度阈值条件的地震所占比例作为判据来确定地震丛集区.合成数据的测试结果显示,该方法能够对地震丛集区做有效搜索并区分具有不同震源机制特征的丛集区.将该方法应用于2011年日本M9.0东北大地震显示,搜索得到的地震丛集区与实际观测到的余震特征分布具有较好的一致性,表明该方法可以为实际的地震丛集区划分提供一条有效的途径.     

聚类分析成图新方法

常规统计分析软件在聚类分析谱系图的自动成图上,受算法和成图方式局限,成图质量较低,有时出现偏差,程序可读性和可操作性较差,硬件资源占用率偏高.虽前人对此进行了一定的研究,并提出了链式算法,但缺少成图的实施方法.本文运用模块化的软件设计思想,在链式算法的基础上,以循环迭代方式,改善了样品纵向排序方式,并用顺序归并标记的方法提取了谱系图中各线段的顶点数据,大幅简化了谱系图的绘制.解决了用字符代替线段、并类线头无法置中等问题.使得成图在质量、速度上得到了较大的提升,对硬件资源的占用率也大大降低.     

利用小震分布和区域应力场确定磁县1830年7.5级强震断层面参数

对邯郸地震台网1984-2008年记录的磁县小地震,作双差定位,然后根据定位结果,对磁县历史强震断层参数作反演计算,求解磁县历史强震断层走向、倾角等特征参数,根据当地应力场来估算磁县历史强震断层的滑动角.