地震危险性分析中地震时空统计分布研究

    刘洋　张银龙　王金宁

    摘 要：以中国大陆地震资料为依据，在用不同除丛方法删除余震及对地震目录的完整性进行分析的基础上，研究了发生地震的时空统计分布特征，同时对地震危险性分析受余震的影响进行了研究，试图对如何直接把地震目录应用与地震危险性分析进行探讨。

    关键词：地震危险性分析；地震时空统计分布；地震目录资料

    1 地震目录完整性

    我们东部大陆地震1970～1975年后、西部1975～1980年后的三级及以上的地震目录资料是基本上完整的。1970～1975我国四级及其以上的地震目录资料是基本完整的。1900～1950后西部的、1500～1550后年东部的五级及以上的地震目录资料近似完整。1500年左右以后的地震目录资料可以认为是完整的。

    2 地震时间统计分布特征

    根据Poisson模型和ETAS模型对我国的历史破坏性地震及现代仪器记录的地震的时间特征进行深入分析基础上，采用随机除丛法（基于ETAS模型）将余震进行删除，较之于传统的时空窗法，并采用多种方法对地震时间分布的独立性、地震时间分布的丛集性以及地震时间分布的相关性进行了检验，从其结果可以看出我国地震时间统计分布具有以下特征：在删除余震后我国的地震目录与泊松模式完全吻合，只是在时间上存在不均匀性；仪器记录地震中，我国川滇、东北和华北震区具有10年尺度的地震活动变化周期；有大约70年尺度的长期丛集性的历史破坏性地震存在于华北地震区；500多年的中强地震目录表明我国的中强地震具有长期丛集性。

    在时间上，导致地震活动不平稳性的原因可能有以下几个：（1）全球或区域范围内的长期应力变化产生相互影响；（2）随着时间的变化，地震构造的蠕动、滑动等活动的速率也有所不同；（3）形成于强震后的破裂带对该区域的地震活动特征进行长期的控制而导致地震活动的长期丛集。

    3 地震的空间分布丛集特征

    通过对我国一起记录的地震目录进行研究表明，各地震带、地震区的空间分布模式具有丛集性，其丛集程度在某种程度上取决于区域的地震构造环境。

    未来大地震潜在震区在已发生过小地震的周围，这是可测量的真实的物理现象，这一现象与我国22个地震带和8个研究区的准确测量结果一致；构造环境会对这一现象的测量结果产生一定的影响，但这一影响并非唯一；同时，"未来大地震潜在震区在已发生过小地震的周围"这一趋势随着时间变化具有稳定性。基于上述结论可以肯定的说，地震危险性用地震活动的记录资料进行计算是可行的。

    4 地震空间点分布模型

    研究表明，我国大陆地区的地震空间分布是丛集的，其丛集模式可以描述成由一个混合高斯模型（广义的Thomas模型），这个混合模型由丛集尺度不同的两个高斯模型组成。基于地震丛集尺度根据起始震级不同的地震目录计算得到大致相同的事实，可以认为震级不对我国大陆地震空间丛集分布的尺度产生影响。

    5 地震危险性分析结果受余震时空丛集的影响

    对余震影响地震危险性结果的情况，采用蒙特卡洛模拟方法进行了深入研究。结果表明，余震对于50年超越概率10%下峰值加速度的影响值是1%～6%，且随着超越概率水平的提高而增大。地震危险较弱的地区受到余震的影响要大于地震危险性较强的地区，这主要是因为对地震危险性较弱地区的地震危险性的影响主要来自近场小震。余震对地震危险性较强地区的影响要小于地震危险性较弱的地区，余震后，小震频度加大，从而较大的影响着场点的地震危险性。研究表明，震级上限（Mu）越大，余震对地震危险性的影响越小；而b值发生变化时，余震对地震危险性的影响基本不变。

    当强余震产生的地震动值对地震危险性分析的影响超过主震产生的地震动值时，可以考虑将强余震影响的计算方法运用到地震危险性的分析中。单一潜在震源区的研究结果表明，当强余震潜在震在源区一端分布时，考虑强余震影响的地震危险分析结果会明显大于未考虑强余震的分析结果。对于50年超越概率10%概率水平下的地震动值，强余震影响可能会超过70%，对于50年超越概率2%概率水平下地震动值，强余震影响低于30%。

    6 基于空间光滑的地震活动性模型的地震危险性分析方法应用研究

    以地震带为统计单元对地震活动性参数进行计算、空间分布函数以空间光滑的地震活动性模型，采用4个模型对华北地区的地震危险性和地震活动性模型进行了计算，其结果如下：

    1）通过仪器记录地震计算得到的地震危险性和地震活动性模型结果是对华北地区现今的地震危险性水平和地震活动水平的真实反映，与人们对对现今华北地区的地震危险性认识相一致。

    2）采用历史强震（4.7级及以上 ）计算的地震危险性结果和地震活动性模型，能对华北地区中强地震活动区的地震危险性水平进行较好的反映。

    3）用地震应变对于地震活动率进行计算，并根据线椭圆模型和点椭圆模型计算得到的地震活动性模型，能对空间大地震的构造特征和活动水平进行较好的反映。

    7 结束语

    地震时空统计分布特征与地震危险性密切相关，本文将中国大陆地震目录作为研究的基础资料，对其进行了研究，并得到了一些值得借鉴的结果。

    参考文献：

    [1]蔡静谊. 台湾地震活动的标度、相关及记忆性探讨[J].台湾中正大学地震研究所，1999.

    [2]国家地震局震害防御司.中国历史强震目录[M].北京：地震出版.1995.

    [3]吕晓健，高孟潭，陈丹.全球大陆7级浅源大地震强余震震级和空间分布特征[J].地震，201 0（30）.