地震危險(xiǎn)性分析中地震時(shí)空統(tǒng)計(jì)分布研究

劉洋　張銀龍　王金寧

摘 要：以中國(guó)大陸地震資料為依據(jù)，在用不同除叢方法刪除余震及對(duì)地震目錄的完整性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，研究了發(fā)生地震的時(shí)空統(tǒng)計(jì)分布特征，同時(shí)對(duì)地震危險(xiǎn)性分析受余震的影響進(jìn)行了研究，試圖對(duì)如何直接把地震目錄應(yīng)用與地震危險(xiǎn)性分析進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：地震危險(xiǎn)性分析；地震時(shí)空統(tǒng)計(jì)分布；地震目錄資料

1 地震目錄完整性

我們東部大陸地震1970～1975年后、西部1975～1980年后的三級(jí)及以上的地震目錄資料是基本上完整的。1970～1975我國(guó)四級(jí)及其以上的地震目錄資料是基本完整的。1900～1950后西部的、1500～1550后年?yáng)|部的五級(jí)及以上的地震目錄資料近似完整。1500年左右以后的地震目錄資料可以認(rèn)為是完整的。

2 地震時(shí)間統(tǒng)計(jì)分布特征

根據(jù)Poisson模型和ETAS模型對(duì)我國(guó)的歷史破壞性地震及現(xiàn)代儀器記錄的地震的時(shí)間特征進(jìn)行深入分析基礎(chǔ)上，采用隨機(jī)除叢法（基于ETAS模型）將余震進(jìn)行刪除，較之于傳統(tǒng)的時(shí)空窗法，并采用多種方法對(duì)地震時(shí)間分布的獨(dú)立性、地震時(shí)間分布的叢集性以及地震時(shí)間分布的相關(guān)性進(jìn)行了檢驗(yàn)，從其結(jié)果可以看出我國(guó)地震時(shí)間統(tǒng)計(jì)分布具有以下特征：在刪除余震后我國(guó)的地震目錄與泊松模式完全吻合，只是在時(shí)間上存在不均勻性；儀器記錄地震中，我國(guó)川滇、東北和華北震區(qū)具有10年尺度的地震活動(dòng)變化周期；有大約70年尺度的長(zhǎng)期叢集性的歷史破壞性地震存在于華北地震區(qū)；500多年的中強(qiáng)地震目錄表明我國(guó)的中強(qiáng)地震具有長(zhǎng)期叢集性。

在時(shí)間上，導(dǎo)致地震活動(dòng)不平穩(wěn)性的原因可能有以下幾個(gè)：（1）全球或區(qū)域范圍內(nèi)的長(zhǎng)期應(yīng)力變化產(chǎn)生相互影響；（2）隨著時(shí)間的變化，地震構(gòu)造的蠕動(dòng)、滑動(dòng)等活動(dòng)的速率也有所不同；（3）形成于強(qiáng)震后的破裂帶對(duì)該區(qū)域的地震活動(dòng)特征進(jìn)行長(zhǎng)期的控制而導(dǎo)致地震活動(dòng)的長(zhǎng)期叢集。

3 地震的空間分布叢集特征

通過(guò)對(duì)我國(guó)一起記錄的地震目錄進(jìn)行研究表明，各地震帶、地震區(qū)的空間分布模式具有叢集性，其叢集程度在某種程度上取決于區(qū)域的地震構(gòu)造環(huán)境。

未來(lái)大地震潛在震區(qū)在已發(fā)生過(guò)小地震的周圍，這是可測(cè)量的真實(shí)的物理現(xiàn)象，這一現(xiàn)象與我國(guó)22個(gè)地震帶和8個(gè)研究區(qū)的準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果一致；構(gòu)造環(huán)境會(huì)對(duì)這一現(xiàn)象的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，但這一影響并非唯一；同時(shí)，"未來(lái)大地震潛在震區(qū)在已發(fā)生過(guò)小地震的周圍"這一趨勢(shì)隨著時(shí)間變化具有穩(wěn)定性?；谏鲜鼋Y(jié)論可以肯定的說(shuō)，地震危險(xiǎn)性用地震活動(dòng)的記錄資料進(jìn)行計(jì)算是可行的。

4 地震空間點(diǎn)分布模型

研究表明，我國(guó)大陸地區(qū)的地震空間分布是叢集的，其叢集模式可以描述成由一個(gè)混合高斯模型（廣義的Thomas模型），這個(gè)混合模型由叢集尺度不同的兩個(gè)高斯模型組成。基于地震叢集尺度根據(jù)起始震級(jí)不同的地震目錄計(jì)算得到大致相同的事實(shí)，可以認(rèn)為震級(jí)不對(duì)我國(guó)大陸地震空間叢集分布的尺度產(chǎn)生影響。

5 地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果受余震時(shí)空叢集的影響

對(duì)余震影響地震危險(xiǎn)性結(jié)果的情況，采用蒙特卡洛模擬方法進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明，余震對(duì)于50年超越概率10%下峰值加速度的影響值是1%～6%，且隨著超越概率水平的提高而增大。地震危險(xiǎn)較弱的地區(qū)受到余震的影響要大于地震危險(xiǎn)性較強(qiáng)的地區(qū)，這主要是因?yàn)閷?duì)地震危險(xiǎn)性較弱地區(qū)的地震危險(xiǎn)性的影響主要來(lái)自近場(chǎng)小震。余震對(duì)地震危險(xiǎn)性較強(qiáng)地區(qū)的影響要小于地震危險(xiǎn)性較弱的地區(qū)，余震后，小震頻度加大，從而較大的影響著場(chǎng)點(diǎn)的地震危險(xiǎn)性。研究表明，震級(jí)上限（Mu）越大，余震對(duì)地震危險(xiǎn)性的影響越??；而b值發(fā)生變化時(shí)，余震對(duì)地震危險(xiǎn)性的影響基本不變。

當(dāng)強(qiáng)余震產(chǎn)生的地震動(dòng)值對(duì)地震危險(xiǎn)性分析的影響超過(guò)主震產(chǎn)生的地震動(dòng)值時(shí)，可以考慮將強(qiáng)余震影響的計(jì)算方法運(yùn)用到地震危險(xiǎn)性的分析中。單一潛在震源區(qū)的研究結(jié)果表明，當(dāng)強(qiáng)余震潛在震在源區(qū)一端分布時(shí)，考慮強(qiáng)余震影響的地震危險(xiǎn)分析結(jié)果會(huì)明顯大于未考慮強(qiáng)余震的分析結(jié)果。對(duì)于50年超越概率10%概率水平下的地震動(dòng)值，強(qiáng)余震影響可能會(huì)超過(guò)70%，對(duì)于50年超越概率2%概率水平下地震動(dòng)值，強(qiáng)余震影響低于30%。

6 基于空間光滑的地震活動(dòng)性模型的地震危險(xiǎn)性分析方法應(yīng)用研究

以地震帶為統(tǒng)計(jì)單元對(duì)地震活動(dòng)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算、空間分布函數(shù)以空間光滑的地震活動(dòng)性模型，采用4個(gè)模型對(duì)華北地區(qū)的地震危險(xiǎn)性和地震活動(dòng)性模型進(jìn)行了計(jì)算，其結(jié)果如下：

1）通過(guò)儀器記錄地震計(jì)算得到的地震危險(xiǎn)性和地震活動(dòng)性模型結(jié)果是對(duì)華北地區(qū)現(xiàn)今的地震危險(xiǎn)性水平和地震活動(dòng)水平的真實(shí)反映，與人們對(duì)對(duì)現(xiàn)今華北地區(qū)的地震危險(xiǎn)性認(rèn)識(shí)相一致。

2）采用歷史強(qiáng)震（4.7級(jí)及以上 ）計(jì)算的地震危險(xiǎn)性結(jié)果和地震活動(dòng)性模型，能對(duì)華北地區(qū)中強(qiáng)地震活動(dòng)區(qū)的地震危險(xiǎn)性水平進(jìn)行較好的反映。

3）用地震應(yīng)變對(duì)于地震活動(dòng)率進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)線橢圓模型和點(diǎn)橢圓模型計(jì)算得到的地震活動(dòng)性模型，能對(duì)空間大地震的構(gòu)造特征和活動(dòng)水平進(jìn)行較好的反映。

7 結(jié)束語(yǔ)

地震時(shí)空統(tǒng)計(jì)分布特征與地震危險(xiǎn)性密切相關(guān)，本文將中國(guó)大陸地震目錄作為研究的基礎(chǔ)資料，對(duì)其進(jìn)行了研究，并得到了一些值得借鑒的結(jié)果。

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