基于广义帕累托分布的地震震级分布尾部特征分析

极值理论在地震危险性分析中有着重要应用,发震震级超过某一阈值的超出量分布可以近似为广义帕累托分布.基于广义帕累托分布给出了若干地震活动性参数的估计公式,包括强震震级分布、地震复发周期和重现水平、期望重现震级、地震危险性概率和潜在震级上限等;以云南地区震级资料为基础数据,讨论了阈值选取、模型拟合诊断和参数估计;在此基础上计算了该地区的地震活动性参数.结果表明,广义帕累托分布较好地刻画了强震震级分布,通过超阈值(POT)模型计算的复发周期与实际复发间隔统计基本一致,高分位数估计在一定阈值范围内表现稳定,为工程抗震中潜在震级上限的确定提供了一种途径.     

基于广义帕累托分布的地震震级分布尾部特征分析

极值理论在地震危险性分析中有着重要应用, 发震震级超过某一阈值的超出量分布可以近似为广义帕累托分布. 基于广义帕累托分布给出了若干地震活动性参数的估计公式, 包括强震震级分布、 地震复发周期和重现水平、 期望重现震级、 地震危险性概率和潜在震级上限等; 以云南地区震级资料为基础数据, 讨论了阈值选取、 模型拟合诊断和参数估计; 在此基础上计算了该地区的地震活动性参数. 结果表明, 广义帕累托分布较好地刻画了强震震级分布, 通过超阈值(POT)模型计算的复发周期与实际复发间隔统计基本一致, 高分位数估计在一定阈值范围内表现稳定, 为工程抗震中潜在震级上限的确定提供了一种途径.      

青海玛多MS7.4地震对周边活动断裂的库仑应力加载及发震概率增量的计算

2021年5月22日2时4分位于青藏高原巴颜喀拉地块内部青海果洛州玛多县发生了M_S7.4地震(玛多M_S7.4地震),震中位于98.34°E,34.59°N,震源深度17 km(中国地震台网中心测定).震后区域应力调整直接导致了周边断层的库仑应力变化和主震断层外余震的发生,进而影响到区域地震活动性并改变了即发地震概率.本文利用有限断层滑移模型计算了青海玛多地区主要断层的库仑应力变化,结合Dieterich地震发生率模型,给出了库仑应力扰动下超越某一特定震级地震的发震概率公式,得到了受青海玛多M_S7.4地震所产生的库仑应力场的影响周边8条断裂(段)分别发生M_S≥7.0和M_S≥6.0地震的概率变化.结果表明,8条断裂(段)的发震概率均有不同程度的增加.对于发震概率增幅较为明显的甘德南缘断裂、玛多—甘德断裂和西藏大沟—昌马河断裂在震后短时间内(约10年内)发震概率迅速提升,之后趋于平稳,不排除有潜在发生破坏性地震的可能,特别是发生M_S≥6.0地震的可能性.针对达日断裂,由于库仑应力增加造成的影响不明显,短期内发生M_S≥7.0或M_S≥6.0地震的可能性不大,但随着时间的推移,不排除几十年后有潜在发生破坏性地震的可能,尤其要关注发生M_S≥6.0地震的可能性;东昆仑断裂特别是玛沁—玛曲段仍然是未来强震发生的可能区段,需重点关注和防范M_S≥6.0地震乃至M_S≥7.0地震的发生;玉树—甘孜断裂发生M_S≥6.0地震,尤其是发生M_S≥7.0地震的危险性不高,而乌兰乌拉湖—玉树南断裂有潜在发生破坏性地震的风险,对于M_S≥6.0以上地震需要加强防范.     

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。     

华北地区的背景地震活动及区域未来强震危险性

华北地区的历史强震活动非常频繁。 然而, 自1998年张北M_S6.2地震以来, 该地区已经经历了10多年的地震平静期, 中强震平静现象比较突出。 本文利用1970年至2009年的小震资料, 对华北地区的背景地震活动进行分析, 给出了地震活动性参数b值、 最大震级以及强震复发间隔和强震年平均发生概率的空间分布。 b值空间分布表明, 山西构造带的运城地区, 郯庐断裂带的宿迁地区以及太行山块体内部的石家庄地区的b值较低。 地震活动性参数的综合空间图像表明华北地区的地震活动主要受区域深部动力因素所控制。     

基于区域-时间-长度算法的区域地震活动与强震关系研究

基于区域-时间-长度(RTL)算法,本文以汶川M_S8.0、 于田M_S7.3、 芦山M_S7.0、 鲁甸M_S6.5及景谷M_S6.6地震为例, 对强震前地震活动异常空间分布与发震地点的关系进行分析, 并根据新提出的物理参数区域-时间-长度的面积分I_RTL探索区域地震活动水平与地震发生时间的关系． 结果显示:3次M_S≥7.0强震前均检测到地震活动平静, 2次M_S＞6.0地震前均检测到地震活动增强, 这些地震活动平静和增强异常主要分布在震中及其附近潜在发震断裂带及周边, 异常范围和异常程度随时间由小到大再到小． M_S≥7.0强震前, 地震活动平静主体区的I_RTL曲线在震前1—3年从零值下降至低谷后回升,低谷点与地震发生的时间间隔为9—18个月; 鲁甸M_S6.5和景谷M_S6.6地震前, I_RTL曲线分别在震前1年和1.8年由低值开始上升, 达到峰值后回落, 峰值点与地震发生的时间间隔分别为3个月和9个月． 本文结果表明, 地震活动平静的I_RTL低谷点和地震活动增强的I_RTL峰值点对地震发生可能有一定的指示意义．      

基于广义帕累托分布的马尼拉海沟俯冲带地震危险性估计

选取马尼拉海沟俯冲带作为潜源区, 基于广义帕累托分布, 通过对一定时段内超过某一阈值的震级数据进行拟合, 建立该潜源区地震危险性估计模型, 估计强震重现水平和震级上限, 并对估计结果的不确定性进行了分析, 得到马尼拉海沟俯冲带震级上限为9.0级, 10 a、 50 a、 100 a、 200 a马尼拉海沟俯冲带的震级重现水平期望值分别为7.1级、 7.6级、 7.7级、 7.9级。     

基于R值和统计分布检验的年度地震危险区个数评估

针对年度地震危险区划定的个数问题开展了一些尝试性研究,旨在从统计学角度给出危险区个数的最佳估值,对年度地震预测实践给出一定参考意见。通过R值评分算法反推出年度地震危险区个数的估算公式,同时改进了传统聚类算法用于识别空间距离较近的地震“丛集区”,在此基础上分别统计中国大陆地区1950—2019年满足目标震级的年度地震发生个数、地震“丛集区”和“孤立发生地震”的个数之和,最后进行多种统计分布模型拟合与检验,结合置信区间确定危险区个数的合理上限。结果表明,由两种统计结果得出的年度危险区个数的参考值也略有差别,第一种基于中国大陆地区东部(107°E以东)M_S5.5、西部(107°E以西)M_S6.0以上地震年度发生率的危险区个数参考值为9个,适用于稍大震级的判定;第二种基于中国大陆地区年度M_S5.0以上地震“丛集区”识别结果的危险区个数参考值为13个,与目前中国地震台网中心使用的个数一致,对判定年度M_S5.0以上地震具有较好的应用实效。     

巴颜喀拉地块及其周边地震危险性分析

巴颜喀拉地块及其周边因地震动活动频繁成为中国地震预测研究的重要目标区,我们利用广义极值(GEV)分布对该地区的最大震级进行了极值统计分析.本文首先对于分布参数进行估计,然后计算出重现水平、地震平均复发周期与发震概率和震级危险率等参数,并比较了GEV分布99％分位数和b值截距法最大震级、历史最大震级.最后基于Monte Carlo模拟方法验证了运用GEV分布对研究区域做极值统计分析的稳定性.经计算,该地区6.0级地震的平均复发周期为1.8年,8.0级以上巨震的复发周期仅为76.8年.百年的重现水平高达8.08级.另外,该地块未来发生5.0～7.0级地震的概率较大,说明该地块未来仍然会比较活跃.Monte Carlo模拟结果表明,利用GEV分布探讨该地块的地震危险性在一定程度上是稳定的.     

中国大陆活动地块边界带强震震级分布特征研究

本文利用基于广义帕累托分布的超阈值分布模型,对中国大陆活动地块边界带强震震级分布特征开展研究,给出了各活动地块边界带强震震级的广义帕累托分布参数估计。结果表明,广义帕累托分布较好地拟合了各边界带强震数据,形状参数估计均为负值,说明对应震级应有上限,因此广义帕累托分布为潜在震级上限提供了一种自然的刻画。在此基础上,估计了震级上限,并给出了分布0.99997高分位数估计,通过与历史最大震级比较发现,高分位数估计相对稳健。在地震发生过程为泊松过程假设下,推导了广义帕累托分布与广义极值分布之间的联系,揭示了一种利用强震数据推断最大震级分布的可能途径。     

山东乳山地区震群特征及发震背景再研究

2013年10月1日在山东省威海市乳山市发生M3.2级地震,之后发生了一系列震群活动。截至2016年5月,山东台网已经记录到了1万多次余震,其中3级以上地震9次,4级以上地震3次。频繁的地震构造活动引起了乳山市及周边地区强烈震感。为研究乳山震群的发震机理,本文利用山东台网数字化地震波资料和新建的乳山台阵资料,通过双差精定位方法重新确定了震中位置。研究结果表明:余震序列呈现出NW向的条带分布;采用CAP方法（Cut and Paste）反演震群中9次3级以上地震的震源机制解,结果显示几次较大地震的震源深度平均约为5km,与台网编目定位的结果基本相同。从得到的精定位结果并结合震源机制解的结果来看,震群的走向是NW向,倾角是NE向,与最近的乳山断裂有一定距离。由此推断该区域可能是乳山断裂的分支,或者有一条或多条隐伏断裂。     

区域数字地震台网近距离面波震级MS的测定

使用福建区域数字台网7个宽带台观测到的47个发生于台湾地区的浅源强震(M_S ≥ 5)的近距离面波记录,量算了水平向乐夫波的最大合成振幅及震中距离,测定了所有这些强震的近距离面波震级MS。并将结果与国家台网公布的远距离平均MS震级进行比较和统计分析。结果表明,近距离测定的面波震级比远距离测定的M_S 有较大偏差。震级越小、距离越近,差异越大。对于区域地震台网测定的M_S 震级,需要做必要的修正,才能使其测定结果尽可能接近于国家台网公布的平均M_S 震级。文中还讨论了近距离和远距离面波震级测定差异的原因,及其修正办法。可供区域数字宽带台网速报本区域发生的近距离强震面波震级时参考。     

西北地区中强震前固体潮调制比时空特征分析

基于1900—2015年中国大陆地区浅源地震阴历目录,依据地震活跃特征确定固体潮调制阴历日期和调制比阈值,并利用固体潮调制比时空扫描方法回顾性地研究近年来西北地区发生的3次中强地震,即2013年甘肃岷县漳县M_S6.6、2015年内蒙古阿拉善M_S5.8和2016年青海门源M_S6.4地震前, 区域小震的固体潮调制比时空演化过程.研究结果显示:岷县漳县M_S6.6和阿拉善M_S5.8地震前震中区域出现固体潮调制比异常,门源M_S6.4地震前震中附近的固体潮调制比异常演化时间较长; 西北地区3次中强震均发生在固体潮调制比时空扫描的高值异常集中地区及周围区域,扫描时间窗长度和固体潮调制比异常区域的大小可能与中强震的强度有一定的相关性.      

全国环境剪应力场动态变化与强震活动研究

通过采用陈培善等深入研究地震震源谱特征得到的地震短周期体波震级m_b和地震矩M_o与环境剪应力值的关系,测算地震剪切应力强度值f_o的方法,以及由中小地震近震震级M_L和面波震级M_S估算f_o的方法,对1993年至1998年1月发生在全国(包括台湾地区)m_b≥3.8,M_S ≤5.9 地震计算得到地震震源处的相对剪切应力强度f_o值,并确定出环境剪应力场高值分布区,对高剪应力值分布区与主要活动断裂、强震活动的相关关系进行了分析研究,对全国未来1~3年强震危险区及其危险性进行了预测。     

analyses on the triggering facrors of large quantities of landslides in the upper reaches of the minjiang river,sichuan province

Over the past geological and historical period, tens of thousands of landslides occurred in the upper reaches of the Minjiang River, an area which is characterized by alpine valleys and has been densely populated over the past several hundreds of years. Discussing the triggering factor of these landslides is of great significance to geological hazard mitigation and prevention in this region. In this paper, we focus on four aspects of regional rainfall, shape features of landslide slopes, the corresponding relationship between landslide area and earthquake magnitude, and the recurring features of the reconstructed palaeoearthquake record at Diexi. Compared with those in Nepal, both mean seasonal rainfall accumulation and mean daily rainfall for the past 30 years are too low to reach the threshold values triggering landslides in the upper reaches of the Minjiang River. Secondly, landslides in the study area are usually absent of inner gorges(canyon topography)on the hillslope toes, which are confirmed in previous studies as typical features of landslides triggered by storms. Thirdly, wide distribution of the landslides in the study area supports our notion of earthquake-triggering because the landslides triggered by storms commonly distribute locally. Fourthly, periodicity analysis of the reconstructed palaeoearthquake record at Diexi provides a few cycles of twenty to thirty years, possibly corresponding to the earthquakes of magnitudes>5.0 or 5.5 which are believed to have caused soft-sediment deformation in the study area. In contrast, like the 2008 M_S8.0 Wenchuan earthquake, the average recurrence interval of the large earthquakes in the study area is 2.6ka. They caused tens of thousands of landslides and provided more coarse silt particles for the nearby lake sediments at least in 330 years for each time. This is consistent with exponential increase of earthquake magnitude from large to medium and of the landslide area with the increased earthquake magnitude. To sum up, we suggest that tens of thousands of landslides in the upper reaches of the Minjiang River were most likely triggered by earthquakes instead of storms. This preliminary viewpoint needs further examination in the future.     

中强地震能量震级测定

本文根据地震波衰减特性,开展了利用宽频带地震波形数据测定地震波能量E_S和能量震级M_e的方法研究。利用震中距处于20°—98°范围内的宽频带远震P波波形数据,测定了4次国外和4次国内中强震的能量震级M_e,并对其面波震级M_S、矩震级M_W及能量震级M_e进行了分析对比。结果表明:面波震级M_S表示的是地震在某一固定频率所辐射的地震波能量大小;矩震级M_W与地震所产生的断层长度、断层宽度、震源破裂的平均位错量等静态构造效应密切相关;而能量震级M_e反映的是震源动态特征,与地震震源的动力学特性密切相关。由于地震是以地震波形式辐射,能量主要集中在震源谱的拐角频率附近,因此能量震级M_e更适合描述地震的破坏性。由此可见,联合测定面波震级M_S,矩震级M_W和能量震级M_e对于地震定量研究以及地震灾害与风险评估具有重要作用。      

SEISMIC INTENSITY EVALUATION MODEL IN MEIZOSEISMAL AREA BASED ON FOCAL DEPTH

China is the country with the challenge of severe earthquake disaster. In order to mitigate the disaster and save lives, emergency response and rescue work after an earthquake are deployed and led by the Chinese governments at all level, the effectiveness of which has been proved. In such work, how to quickly evaluate the seismic intensity in meizoseismal area is a crucial issue at the early period after the earthquake. It is the foundation to estimate the disaster losses and decide the scale of rescue teams and materials. However, at the early period only a few physical parameters of the earthquake can be acquired and some of them may even be inaccurate. An evaluation model of seismic intensity in meizoseismal area is investigated and presented by statistic method in this study. After an earthquake there are four authoritative parameters officially released by China Earthquake Administration generally within ten minutes:earthquake magnitude (M_S), focal depth, latitude and longitude position, and the occurrence time. They are good candidate input parameters of the evaluation model. We collect the information of 215 historical earthquake occurring in China from 1966 to 2013, including:The four parameters and the seismic intensity in meizoseismal area. Through statistical analysis we find the seismic intensity in meizoseismal area has high correlation with the earthquake magnitude (M_S) and the focal depth and then select them as the formal input parameters. After further investigation a generalized linear model is built to fit the relationship between the seismic intensity in meizoseismal area, earthquake magnitude (M_S) and the focal depth. The effectiveness of the model is validated by the Sig value and F value from theoretic perspective. The validation also includes the application of the model in real earthquakes occurring from 2014 to 2017. After the earthquakes, the seismic intensities in meizoseismal area have been quickly estimated and used in the command of national earthquake disaster emergency relief. The applications in real earthquakes get good results. Finally, the robustness of the model is analyzed. We respectively verify the influences of the earthquake magnitude (M_S) and the focal depth and find the seismic intensity in meizoseismal area is more sensitive to the earthquake magnitude. Under the condition of the same focal depth, when the change of the earthquake magnitude is up to 0.5, the change of the seismic intensity will reach to 1. However, in order to cause same change of the seismic intensity, the difference of the focal depth will be 10 kilometers. Basically, these changes derived from the model meet the situation of historical earthquakes.     

南北地震带地震活动特征

采用数理统计方法探讨了780 BC至今、100°—110°E、22°—35°N（中国南北地震带）区域的中国大陆5.0级及以上天然地震的分布规律。通过GMT软件绘制了南北地震带上地震震中和断裂分布图像,分析了南北地震带地震时空分布与地震活动性的规律。研究表明,该地区的大震与强震几乎全部发生在断裂带上,地震频次高、震中密集,呈现集群性等特征,地震活动性较高。该地震带中、南段相似,与北段存在显著差异。在南北地震带上,地震的活跃幕与平静幕持续时间,与活跃幕强度有关。研究结果对于了解地震的时空分布特征,认识中国南北地震带的发震规律,地震的孕震发震和地震活动周期有参考意义。