统计地震学的两个基本定律对应力的依赖关系

统计地震学长期使用的两个幂律关系式为:描述地震频度-震级关系的古登堡-里克特(Gutenberg-Richter)关系式[1]和描绘主震后余震随时间衰减速率特征的大森-宇津(Omori-Utsu)定律[2]。最近,地震频度-震级关系斜率(b值)与断裂模式的相关性研究确定了应力对b值的影响[3]。在此,我们以类似的方式根据主震的断裂模式对余震序列进行研究。我们发现逆冲型主震的幂律余震衰减速率起始前的延时(c值)一般比正断层型地震的短,走滑型地震的c值则处于二者之间。对断裂模式的这些类似依赖关系表明两个基本幂律都受应力状态控制。只有2%的余震有已知震源机制解。因此,c值和b值是两个独立的估算值,它们可作为推断应力场的新方法来使用,目前应力场依然难以直接测定。     

地震的震级频度分布与古登堡—里克特关系式的偏离:大震之前前兆异常的检测

本文介绍了表示地震的震级频度分布与古登堡-里克特(GR)关系式偏离的一种量度。以前曾认为震级频度分布遵从古登堡-里克特关系式,然而,实际分布常常与这一关系式偏离相当大。令n_i、N、M_0和b分别是震级为M_i～M_i+△M的事件数目、地震的总数目、震级的下限以及古登堡-里克特关系式的b值。这样,用Kullback-Leibler平均信息就可给出偏离的量度:式中,p(X_i)=n_i/N,q(X_i)= b ln 10 exp(-b ln 10 X_i),函数q(X_i)代表古登堡-里克特分布,因此这个量度给出了震级分布与古登堡-里克特关系式的偏离程度。如果地震的震级分布与古登堡-里克特关系式符合得越好,那么‘C’值将越小;而如果分布精确地遵从古登堡-里克特关系式时,‘C’为零。相反,如果分布与古登堡-里克特关系式偏离很大,‘C’指标给出的值也很大。我们研究了日本的大地震和震群前后‘C’值随时间的变化,结果显示出大震前后‘C’值的变化是不可忽视的。在大震之前,‘C’值变小,这说明震级分布与古登堡-里克特关系式吻合得较好,主震之后,‘C’急剧变化。在震群活动期间,‘C’值的变化也相当大,但是,震群的‘C’值比一般地震的‘C’值小些。在某些震群中,‘C’指标在最大活动时刻达到极大值。这个量度是很有用的工具,用它可观测地震活动的典型特征并且或许可用来作为检验大震的前兆现象。     

大、中地震前能量E的异常变化<

本文研究了不同地区的二十次大、中地震前的能量E的时空分布特征。结果发现有十二次地震在震中附近有个高能量区域,其外围有个低能量区域;有八次地震在震中周围只有低能量区域。E的这种区域分布半径有随主震震级增加而增加的趋势,并求出了其统计经验关系式。若将低能量区域所包围的区域范围视为主震在地壳内的孕震区,则可以确定各级地震孕震区域的大小。还发现E在该区域内随时间的变化是在主震前出现一个低能期,其低能期时间或总异常时间与主震震级大小有关。这种变化特征与震前b值出现的峰值期相一致。利用这种特征可能为预测地震的地点、时间、强度提供一定依据。总归一化频度N0、最高震级也有E的类似变化现象。因此,b值、E、N0、都有可能作为预测地震的标志量。      

1988年9月18日福建长汀3.9级地震的前震序列研究

本文对1988年9月18日福建长汀3.9级地震的前震序列的时、空分布、日频度衰减、能量释放、震源错动特征作了研究。结果表明,与该地震余震序列及福建地区的非前兆性小震群相比,长汀前震序列最主要的特征是:地震随时间分布具有明显成丛性;日频度随时间不断增加;震级随时间逐渐增强。用指标加以定量描述,即(1)前震序列的归一化熵Q~t明显低于余震,最大前震及主震发生前,Q~t明显降低;(2)各前震子序列的极大地震发生后日频度衰减系数h<1.0;(3)序列极大地震发生的时间比τ>0.5;(4)(?)~2E~(1/2)/(?)t~2≥0。在地震危险性分析中,Q~t、h、τ及(?)~2E~(1/2)/(?)~2可能是一些效能较高的指标。本文的例子还表明,在实际应用中,平均震级可能比b值更实用,而震源错动方式的一致性作为一种地震危险性指标,效能较差。     

云南省MS≥6.0地震序列的基本特征

选取了云南省 196 5— 2 0 0 0年的 19个 MS≥ 6 .0地震序列 ,利用震后 30天的余震资料 ,分析了各地震序列的震级结构。运用古登堡—里克特关系式及大森—宇津公式分别计算了各余震序列的 b值和 p值。结果表明 ,云南省每一次 7级或 6级地震发生后 ,均有大量余震发生 ,但余震活动的强度和频度在各序列之间存在较大差异 ,其原因可能与震源区的介质、构造差异有关。计算得到的 b值为0 .38— 0 .70 ,b值的大小体现出了一定的区域特征 ;p值大多接近或大于 1.0 ,但看不出区域特征。在主震—余震型和双主震—余震型地震序列之间 ,b值、p值看不出显著差异     

若干原地复发强震震源区的震级—频度关系

为了检验属于板内构造环境的中国大陆是否存在“特征地震”的复发行为,本文研究了10个原地复发强震震源区的震级—频度关系,其中,各震级档的地震频度均按主震之间的时间间隔归一化。结果主要表明:在单一震源或发震断裂段的震级—(对数)累积频度关系图上,中—小地震部分仍然服从于G—R(古登堡—李克特)关系(指数分布);而主要大小的(特征)地震部分明显地离开中—小地震部分的G—R关系曲线,亦即不服从于指数分布或b值模型;在这两个不连续部分之间存在1—2个震级单位的频次“空档”;而代表一个震源区主要大小地震的特征事件,其震级波动大多在0.5个震级单位左右。这些结果与Schwartz和Coppersmith(1984)提出的特征地震震级—频度模式一致。     

2000年鸟取县西部地震（MJ=7．3）前震源分布分维特征的变化

通过估计震源分布的空间分维D随时间的变化，并把这些结果与震源区及其周围区域的地震活动性进行比较，研究了2000年鸟取县西部地震(MJ=7．3)之前震源分布的分维结构。在用1983年1月到2001年2月期间的日本气象厅地震目录数据计算分维D值的过程中，运用了相关积分法和移动时间窗法。本文得出如下结论：(1)主震之前在震源区及其周围区域的D值急剧下降。估计的前兆持续时间为1～3年，时间窗不同，结果也不同。(2)D值的下降肯定是由震源的丛集和震源区及其周围广泛区域内的异常地震活动所致。(3)因此，与大地震相关的D值随时间变化作为地震的一项前兆是有效的。     

2021年5月21日云南漾濞Ms6.4地震序列发震构造

2021年5月21日云南省大理州漾濞县发生Ms6.4地震.地震序列表现为"前-主-余"型,余震频次较高.为获得此次地震序列的活动特征和震源区潜在的发震构造,本文首先计算2010年以来震源区地震b值随时间的变化.其次对漾濞地震序列进行精定位,并反演地震震源机制解和构造应力场.结果表明:(1)震源区地震b值自2020年12月逐渐降低.2021年5月18日起地震活动逐渐增强,b值短暂回升.Ms6.4地震发生前又迅速下降.目前b值已恢复至均值水平,意味着区域发生强震的危险性逐渐降低.(2)结合精定位和震源机制解结果发现,漾濞地震序列的发震断层以SE走向的高倾角右旋走滑兼正断型断层为主.兼有多条NE走向和NNE走向的左旋走滑兼正断型的高倾角次级断层.(3)震源区受控于NNW向水平挤压,NEE向水平拉张的构造应力作用.主震前构造应力控制作用增强.     

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。     

宁河地震前后S波分裂变化

本研究利用宁河周围４个地震台的ＤＤ－１型短周期三分向记录图,对１９７６年１１月１５日宁河Ｍｓ６．９地震前后５个月内,距主震１０￣１５ｋｍ范围的８８个前震及余震进行Ｓ波分裂分析,根据Ｓ波分裂的时间延迟Δｔ变化发现,宁河主震前Ｓ波分裂的相位移动显著增高,且高值出现在主震震中附近并随主震距离增大而减小;异常始于主震前２５天左右,震源区异常时间更早些,异常值为４０￣８０ｍｓ,震后恢复到正常水平１０￣３５ｍ     

利用纵、横波震源谱参数计算“波速比”——以岷县M_s6.6地震为例

正中强地震前波速比会出现下降,之后回升到一定程度发生主震。传统测定波速比依据走数据,得到的波速比是各台站至震源传播路径范围内的平均值,反映的不完全是震源处介变化引起的波速比异常。纵、横波拐角频率比值与波速比有关,其随时间的变化可间接反孕震区介质物理性质随时间的相对变化,同时S波和P波的零频极限比值正比于纵、横波     

地震活动性的层次模型及推导的地震活动经验公式和分维性质

文章从一个简单的地震活动层次模型出发，推导地震活动性中几个经验公式以及地震活动的时、空和震源大小分维性质。研究结果表明：（１）震级和频度关系式即Ｇｕｔｅｎｂｅｒｇ－Ｒｉｃｈｔｅｒ公式中的比例系数ｂ值等于震级和平均震中距关系式中的比例系数ｂ１的２倍，并且ｂ值也等于震级和平均时间间隔关系式中的比例系数ｂ２。（２）平均震中距分维值为２，平均时间间隔分维值为１，震源大小分布的分维值的２ｂ。     

地震前兆异常时间分布非线性特征的初步探讨——以海城地震和唐山地震为例

震源系统是一个与外界既有物质交换又有能量交换的耗散系统,在其发展演化过程中会经历一系列的分岔突变。作者运用非线性动力学的方法,分析了海城地震和唐山地震的前兆资料。研究结果表明,前兆异常活动具有阶段性,相邻两个异常阶段的持续时间的比值为一常量(5左右)。这种前兆时间分布规律可用震源体内应变能密度随孕震时间的增加发生倍周期分岔进行解析。它可用于预测主震的发生时间     

埋地管线-土横向动力相互作用等效弹簧系数解析解

基于一维柱面弹性波动理论,推导了埋地管线-土横向动力相互作用等效弹簧系数解析表达式,并对该表达式的影响因素,诸如频率(ω)、管线埋深(d)、管线半径(b)、场地波速(VP)、泊松比(μ)的影响程度进行了分析。分析结果表明,无量纲频率bω/VP取较小值时(<0.1),弹簧系数取值随着管线埋深与管线半径之比γ的增加而增大,但总是限制在2.0G～4.0G(G为土体剪切模量)之间,且泊松比对其影响很小,对于工程实际情况,弹簧系数可在该范围内取值。     

汶川地震序列b值的分析研究

采用Aki等（1965）和Shi等（1982）计算b值及标准差的方法,分析了2008年5月12日～2008年8月31日四川地震台网所记录到的汶川地震序列ML≥2．0地震的b值,在空间、时间以及随震源深度的变化特征。结果显示：汶川地震序列b值在震源区上分布是非均匀的,但基本在[0．5,0．9]之间变化,震源区的中段b值高于两端;同时发现,几次M≥6．0余震都发生在b值较低的区域内;震源区b值具有随震源深度增加而减小的趋势,在20km左右处,减小的趋势最为明显;随着时间的推移,b值波动变化幅度逐渐减小,周期变大。     

辽宁地区5级地震测震学指标体系研究

基于1970年以来辽宁地区7次5级以上地震,分别从震前中小地震活动图像和时序扫描的角度,对历次地震前的地震学指标进行了系统梳理和提炼,结果显示:空区、条带、b值、A(b)值、D值、缺震及XY值对辽宁地区5级地震的映震效果较好。因此结合以往关于辽宁地区中等地震集中增强和震群特征的研究结果,综合起来初步将其构建为辽宁地区5级地震的地震学指标体系。其中强度预测指标主要有中等地震集中增强、震群序列、条带和空区,未来主震最大震级估算方法为上述四种情况中的最大地震震级加1.5~2.0;地点预测指标与强度指标相同,判定方法是未来5级地震通常位于条带上和空区边缘及其附近地区,若有中等地震集中增强活动,则未来5级地震靠近最近一次中等地震的位置,若出现震群序列,则未来主震发生地点为震群周围200km(前震序列时,主震就发生在序列原地附近);时间预测指标除了强度和地点指标中的4项外,还包括b值、A(b)值、D值、缺震和XY值,总体看来后三者异常通常出现在震前的一年左右,空区和条带的解体时间以及b值异常通常出现在震前的半年左右,前震序列开始时间距离主震发生通常在1~20天左右。     

新疆哈密砂岩地震波速、各向异性及弹性性质的实验研究

地震波是研究地球内部物质成分和结构最有效的工具之一.鉴于哈密地区油田对砂岩地震波性质研究的需求,本文在室内利用Autolab2000岩石物性测试设备,开展干燥、饱水及饱油条件下,砂岩X、Y、Z三个正交方向的弹性波速测试,得到不同压力下纵横波速随含水饱和度的变化规律,并在不同含水饱和度下分析了动态弹性常数(E和υ).结果表明:(1)波速与压力呈对数关系,相关系数在0.96以上;纵波速度与含水饱和度呈正相关,但随压力的增加,其增加速率会减小;横波速度在低压下基本不受含水饱和度影响,但随压力增加,其与含水饱和度呈负相关.(2)砂岩Z(垂直)方向波速最小;横波各向异性小于纵波;不同压力下,纵横波各向异性都是干燥大于饱油,并皆大于饱水状态.(3)恒定含水饱和度时,杨氏模量和泊松比皆随围压增加而增加,低压下(小于80 MPa,约3 km深度)增加速度快,而高压下(大于80 MPa)增速变缓;相同围压下,泊松比随含水饱和度增加而增加,而杨氏模量则有增有减.     

中强地震前地震波的衰减与卓越频率的变化

本文探讨了中强地震前的小震地震波振幅衰减系数K值的时空变化特征,发现南黄海地震和云南禄劝地震在主震发生前一年半左右的时间内,K值持续下降,平均下降幅度为30％～40％左右,主震发生在显示K值降低的小震震中分布区的边缘。而云南下关凤仪地震则同时出现了K值高于和低于正常值的情况,平均高于和低于正常值的幅度分别为34％和20％,主震前这两部分K值的变化均趋于正常值,主震发生在显示低K值的小震震中分布区的边缘,显示高K值的小震震中位置则分布在孕震区附近的外围地区。 本文同时探讨了卓越频率衰减系数α值随时间的变化特征,发现主震前α值下降,在云南地区平均下降幅度约为40％～50％,但误差比K值大。     

宁蒗6.2级地震活动异常动态演变图像与序列主要特征

:1 998年 1 1月 1 9日云南宁蒗发生了 6.2级地震 ,根据震前震源区及周围地区中小地震活动异常图像 ,分析研究了在区域应力场作用下 ,震源区介质由稳定状态进入非稳定状态过程地震活动异常动态演变特征。同时 ,根据序列参数 h、b值的动态变化 ,给出序列异常变化特征。主要特征为 :1 .地震孕育中期阶段 ,3级以上地震活动主要分布在震源外围地区 ,震源区高度平静 ;地震孕育发展至短期阶段 ,震源外围地震活动消失 ,震源周围地震活动迅速增强 ,且随着地震的逼近 ,地震活动逐渐向震源区收缩 ;至短临阶段 ,孕震区出现显著的小震群活动。 2 .宁蒗 6.2级地震在其 5.3级前震前 ,震群发育 ,震群参数 h值小于 1 .0 ,且随着地震的逼近 ,震群参数 h值逐渐减少、b值逐渐增大。 3 .5.2级前震和6.2级主震前 ,序列参数 h值均出现明显快速减小的动态异常过程。此外 ,5.3、5.2级前震后 ,其 2级以上余震衰减迅速 ,且余震又少又小。     

丽江M_S7.0地震余震深度揭示出的中地壳脆塑性转化特征

1996年丽江MS7.0地震的余震深度分布明显具有时间依赖性,主震发生后短时间内余震震源深度较深,随着时间的延续,余震震源深度变得越来越浅。余震的这种深度分布受地壳脆塑性转化带深度控制,而脆塑性转化带的深度变化与地震前后断层的应变速率有关。由震后GPS地表变形数据得到的地表变形模型表明,震后地表变形主要来自地壳深部,震后滑动与地壳深部弹性松弛有关。根据鲜水河断层地表的滑动数据和按Marone's(1991)给出的方程确定的震后滑动模型,估计的应变速率显示,主震发生后应变速率较高,随时间延续,应变速率逐渐下降。基于地壳P波速度结构和利用热流数据估计的丽江地区地壳温度,采用含水石英的塑性流变参数,估计了中地壳脆塑性转化带深度随震后应变速率的变化。结果表明,主震震源深度与余震深度分布下限与中地壳脆塑性转化带的深度随时间变化趋势一致。由于断层的震后快速滑动致使断层带深部具有很高的应变速率,高应变速率引起断层脆塑性转化带深度下移,主震之后短时间内发生了较深的余震;随着震后时间的延续,断层逐渐进入蠕变阶段,断层滑动速率逐渐减小,地壳应变速率逐渐降低,断层脆塑性转化带也逐渐恢复到间震期的深度,相应余震深度随之变化。因此,余震分布的深度变化是中地壳流变结构和脆塑性转化带深度变化的直接反映。