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本文针对具有明确分段的特征断层源,从震级的不确定性出发,在弹性回跳理论的基础上提出一种随机特征滑动模型(stochastic characteristic-slip model,SCS)。在随机特征滑动模型中,不仅在参数确定过程中考虑了震级与复发间隔之间的相关性,还可以在计算未来一段时间内地震发生概率的过程中,同时得到特征地震的震级分布。本论文主要包括两个研究方向:1随机特征滑动模型及其参数的确定方法,其中,强震复发的统计规律是确定模型参数的基本依据;2随机特征滑动模型在强震发生概率计算和地震危险性分析中的应用方法研究。随机特征滑动模型及其参数的确定方法包括以下3个主要内容:(1)针对强震复发概率的计算,本文在弹性回跳理论和特征地震模型的基础上提出一种随机特征滑动模型。它是一种计算强震复发概率的模型,其目的是为地震危险性分析提供依据。在地震危险性分析过程中,要考虑强震复发的时间相关性,不仅需要给出复发周期的分布,还需要给出震级的分布。从地震矩累积的角度来考虑,两者是相关联的,不可以独立考虑。因此,在随机特征滑动模型的建立及其参数确定的过程中,均需考虑震级与复发间隔的相关性。虽然断裂上的地震矩累积率并不是恒定不变的,因此累积时间和震级的关系也存在一定的不确定性和随机性,但对于大地震特别是7.5级以上的特大地震而言,研究表明这种随机扰动并不大。此外,在当前的认识水平上,在强震发生概率的计算中,若还同时可以得到一个合理的具有平均意义的震级分布,对地震危险性分析工作具有一定的实用价值。针对断层破裂尺度数据和历史地震数据,本文分别提出了两种SCS模型参数的确定方法。若利用断层破裂尺度来确定随机特征滑动模型的参数,需要首先得到震级-破裂尺度的经验关系式;若利用历史地震或古地震数据来确定模型的参数,则需要首先确定强震复发周期的自然变异性或不确定性。(2)震级-破裂尺度的统计规律研究。本文系统搜集和整理了48个中国板内强震的发震断层的震源破裂参数和震级资料(包括面波震级与矩震级),并在此基础上利用最小二乘拟合方法得到各种震级与破裂尺度之间的经验关系式,并与前人给出的关系式进行了比较研究。同时还得到了我国面波震级与矩震级之间的经验关系式。(3)强震复发周期的统计规律研究。对于归一化无量纲地震复发间隔数据(T/Tave),本论文利用蒙特卡罗方法研究表明:不同样本量的T/Tave数据是不符合独立同分布的,而不符合独立同分布的数据不可以放在一起进行统计。针对这个问题,本研究对利用归一化无量纲地震复发间隔(T/Tave)数据进行拟合的方法做了改进,提出对非同分布的数据先进行标准化处理,然后再放在一起统计,与前人的计算方法相比,这种新的计算方法在数学上更为合理。本研究分别利用前人和自己收集的不同区域范围(环太平洋地震带、郯庐断裂带、青藏高原东北部等区域)的T/Tave数据集进行统计分析,结果表明:利用不同区域范围的数据集所得到的στ存在一定的差异,变化范围在0.30~0.42之间。但由于每个数据集中的T/Tave的数据量有限,我们也很难确定στ是否存在区域性差异,更难对这种差异性进行定量化。断层源上复发周期的自然变异性一般也会采用复发间隔变异系数α来描述。对于变异系数α的确定,除了可以由T/Tave统计得到,本研究还提出了一种通过对大量断层源上的复发间隔变异系数估值α′的统计来确定α的方法。该方法首先利用最大似然估计法计算出不同地震序列的变异系数估计值,然后再对这些变异系数的估计值进行统计分析。本文在广泛搜集的39个地震序列的基础上,利用本文给出的计算方法得到了一个通用的变异系数值α=0.34。随机特征滑动模型在强震发生概率计算和地震危险性分析中的应用方法研究包括以下4个主要内容:(1)在随机特征滑动模型的基础上,本文又提出了基于随机特征滑动模型的地震危险性分析方法。该方法中独立考虑研究区域内地震地质资料较丰富的一级破裂源,时间分布上采用随机特征滑动模型,空间分布上采用特征地震的原地复发模式,同时考虑断层几何形态的不确定性。利用本文方法得到的地震危险性计算结果具有很强的时间相关性,可以为地震灾害预防和地震备灾等工作提供数据支持。(2)利用随机特征滑动模型或其他更新模型来计算未来几十年内发生强震的条件概率时,需要给出上一次大震的离逝时间T,而很多活动断裂缺少历史大震的记载,若采用泊松模型可能会低估强震发生的概率。针对这种缺少大震离逝时间的活动断裂,本研究提出了一种以记载完整的强震平静期长度Ts为参数的条件概率计算方法。本文以东昆仑断裂带塔藏段为例,利用本文给出的条件概率计算方法得到:塔藏段未来50年发生强震的可能性为0.075 8。该计算方法不仅适用于随机特征滑动模型,还适用于其他更新模型。跟世界上大多数国家相比,我国有着相对悠久的地震史料记载,因此,该方法对于强震发生概率的估计具有重要意义。(3)由于断层破裂活动的复杂性,一个大的破裂往往不是单一的破裂,而是包含有较小量级的破裂。这些较小量级的破裂,可能分布于破裂段上的特定段落,构成次级破裂单元。对于一些较大断裂,次级破裂源上也可以发生震级较大的强震。采用泊松模型可能会低估这种中强地震的发生率,因此,在次级破裂源上强震发生概率的计算中考虑到地震复发的时间相关性也很重要。若要建立次级破裂源上的随机特征滑动模型,首先需要明确不同破裂源上的年平均地震矩累积率M0,这就要求将断层上的地震矩累积率合理地分配到不同级别的破裂源上。本文分成两种情况分别讨论次级破裂源上的地震矩累积率M0的确定方法。第一种情况是次级破裂源上历史地震(或古地震)序列比较稀少,只有地质学家给出的不同破裂源发生地震的相对发生率,针对这种情况,本研究基于地震矩平衡的原则,提出一种地震矩累积率分配方法;第二种是次级破裂源上有相对丰富的历史地震(或古地震)序列的情况,并以古地震资料较为丰富的海原断裂为例,计算了次级破裂源上的地震矩累积率和强震发生概率。(4)随机特征滑动模型的基本假定是特征断层源上的地震矩累积率在较长时期上是恒定的,这是一个理想化模型,实际上,特征断层源上的地震矩累积率不是恒定的,而是存在一定的随机扰动和不确定性,这种扰动可能由中小地震的地震矩释放以及断层间库仑应力转移等原因造成的。为了在随机特征滑动模型中考虑这种不确定性,本研究提出了一种考虑断层间相互影响的改进随机特征滑动模型。在该模型中,假定断层源上的地震矩自然累积率是恒定的,同时还要考虑中小地震释放和附近大地震库仑应力转移对该断层源上地震矩积累量的改变量。本研究选取鲜水河北西段为研究对象,反复模拟未来50年的地震序列,得到了鲜水河北西段的炉霍、倡促、道孚和乾宁各段上包括单段破裂和联合破裂在内的各种大地震事件的发生概率。 相似文献
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确定强震复发间隔变异系数在强震发生概率的计算中具有重要意义. 考虑到由小样本量地震序列计算得到变异系数的估计值与实际值可能存在一定的偏差, 本文提出了一种计算强震复发间隔变异系数的新方法. 该方法首先利用最大似然估计法计算出大量小样本地震序列的变异系数估计值; 然后先对这些变异系数的估计值进行标准化处理, 再对这些标准化的变异系数估计值进行统计分析; 最后在广泛搜集的39个地震序列的基础上, 利用该方法计算得到一个通用的变异系数值(α=0.34), 并讨论了该值的物理意义及其应用. 相似文献
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概率地震危险性分析中参数不确定性研究 总被引：1，自引：1，他引：1
本文宗旨是探讨概率地震危险性分析方法中主要地震活动性参数的不确定性及其影响。为此 ,重点研究了地震统计区划分中的不确定性及其影响、地震统计区参数 b值的不确定性及其影响 ,以及空间分布函数对地震活动性参数导致的不确定性的影响。文中指出 ,地震统计区概念是考虑时空不均匀性的概率地震危险性分析方法中特有的概念 ,是对概率地震危险性分析方法在考虑地震活动空间分布不均匀性方面的发展。虽然它源于我国的地震带划分概念 ,但是 ,却明显区别于地震带。文中强调了地震带划分是地震孕育发生环境研究的重要基础 ,而地震统计区仅只服务… 相似文献
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在一定条件下将通常计算的地震动超越概率曲线简化为正态分布的累积概率曲线，从而清楚地显示了衰减关系的方差不同时，曲线形态的变化及其相应的物理意义．对于震中位置和震级的不确定性也进行了类似的分析．一般情况下，不确定性越大，得到的超越概率曲线越扁平．广而言之，人们对未来地震危险的认识程度越差，曲线也越扁平．由于资料的丰歉不一，不同地区的衰减关系一般具有不同的不确定性．缺乏足够强震资料的地区的加速度衰减关系可由转换法得到，但有较大的不确定性．这种不确定性实际上除了通常的随机误差外，还包含了不同地区之间存在的系统误差．本文提出了一种利用本地区已有的资料对转换法所得加速度衰减关系进行检验和调整的方法．加速度衰减关系的不确定性过大时，会使危险性分析的结果达到令人难以接受的地步．本文认为，为了实现大震不倒，中震可修，小震不坏的目标，在某些情况下，不是固定风险水平(63%，10%和3%)，而是在第二水准值的基础上通过一定的经验关系换算得到第一和第三水准值也许会得到较为合理的结果．一定的设防标准不仅仅是一定的经济实力和地震危险的平衡，而且是和人类对于自然界的一定的认识水平相适应的． 相似文献
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小江断裂带的破裂分段与地震潜势概率估计 总被引：14，自引：0，他引：14
根据历史地震资料分析了云南省东部的小江断裂带强震及大震震源的空间分布,初步划分出7个相对独立的震源段或基本破裂单元.各段历史地震的时间间隔从总体上显示出带有不确定性的时间可预报复发行为.本文初步建立起该断裂带地震时间间隔的统计模型,引入了估算各段以上一次地震大小为背景的平均复发间隔的数学方法,由此估计出该带不同大小地震的给定信度的平均复发间隔区间.进一步提出一种适合于在具有准时间可预报复发为的断裂带上进行地震潜势实时概率分析的方法,并且运用这种方法估算了小江断裂带各段1991年至2005年地震复发的条件概率和概率增益.结果表明:该断裂带的东川以南至嵩明段、澄江至华宁段未来复发强震或大震的可能性较大. 相似文献
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地震危险性分析中的不确定性处理和表征,一直是核电厂厂址地震安全性评价中倍受关注的重要问题,尤其是日本福岛核事故后,无论是确定核电厂厂址的设计基准地震动,还是进行核电厂地震风险评价,都更加重视地震危险性分析中的不确定性.本文通过理论分析重点说明了衰减关系的不确定性,包括标准差和截断水平对核电厂地震安全性评价的影响,并在此基础上,通过算例和讨论说明了概率性方法截断水平的选取问题,探讨了现行确定性方法和概率性方法在截断水平选取上的差异.分析计算结果表明,在地震活动较弱的区域,概率性方法截断水平为3,确定性方法截断水平为0的现行做法是恰当的.但是,对于发震构造大震复发间隔较小的区域,为了使二者在超越概率方面协调,恰当提高确定性方法的截断水平更为合理. 相似文献
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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. 相似文献
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鲜水河断裂带强震相互作用的动力学模拟研究 总被引：2，自引：0，他引：2
以鲜水河断裂带为研究区,首先依据断裂带的地震活动特征,确定整个断裂带的应变积累速率;然后根据GPS观测资料给出的水平应变率和地质给出的鲜水河断裂带断层分段及其相应各段的滑动分布,确定断裂带分段的应力、应变积累速率和强震复发间隔．在此基础上,采用三维有限元模型定量研究断裂带上1893年以来M6．7级以上地震的相互作用及其对断裂带强震复发的影响．研究结果表明,鲜水河断裂带上强震的发生有利于后续地震的发生．强震之间的相互作用不仅影响了断裂带各分段的强震复发间隔,还影响了整个断裂带上的强震活动特征． 相似文献
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James H. Dieterich 《Pure and Applied Geophysics》1988,126(2-4):589-617
Current methods for calculation of long-term probabilities for the recurrence of large earthquakes on specific fault segments are based upon models of the faulting process that implicitly assume constant stress rates during the interval separating earthquakes and instantaneous failure at a critical stress threshold. However, observations indicate that the process of stress recovery following an earthquake involves rate variations at all time scales in addition to stress steps caused by nearby earthquakes. Additionally, the existence of foreshocks, aftershocks and possible precursory processes suggest that there may be significant time dependence of the earthquake nucleation process. A method for determining the conditional probabilities for earthquake occurrence under conditions of irregular stressing is developed that could be useful at all time scales including those pertinent to short-and intermediate-term prediction. Used with models for earthquake occurrence at a stress threshold, the addition of variable stressing introduces a simple scaling of the conditional probabilities by stress level and stress rate. A model for the time-dependent nucleation of earthquake slip has been proposed recently that is based upon laboratory observations of fault strength. This failure criterion results in large but relatively short duration changes in the probability of earthquake recurrence particularly following stress steps. Applied to populations of earthquakes the models predicts a 1/t decay of seismicity following stress steps as observed for aftershocks and for frequency of foreshock-mainshock pairs. The model suggests that variations of seismicity rates of small earthquakes in the nucleation zone of the expected earthquake directly indicate variations in probability of recurrence of the large earthquake. 相似文献
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应用断裂带地震复发条件概率作为潜在震源区空间概率函数来确定潜在震源区地震的年平均发生率，并运用断层分段的结果，依据其给定震级地震的平均复发间隔，计算出了未来５０年地震复发的条件概率。并以南北天山地震带为例进行了计算。结果表明，该方法是可行的，计算结果是适宜的。 相似文献
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Uncertainty in recurrence rates of large magnitude events due to short historic catalogs 总被引：2，自引：0，他引：2
Seismic hazard analysis requires knowledge of the recurrence rates of large magnitude earthquakes that drive the hazard at low probabilities of interest for seismic design. Earthquake recurrence is usually determined through studies of the historic earthquake catalogue for a given region. Reliable historic catalogues generally span time periods of 100–200 years in North America, while large magnitude events (M?≥?7) have recurrence rates on the order of hundreds or thousands of years in many areas, resulting in large uncertainty in recurrence rates for large events. Using Monte Carlo techniques and assuming typical recurrence parameters, we simulate earthquake catalogues that span long periods of time. We then split these catalogues into smaller catalogues spanning 100–200 years that mimic the length of historic catalogues. For each of these simulated “historic” catalogues, a recurrence rate for large magnitude events is determined. By comparing recurrence rates from one historic-length catalogue to another, we quantify the uncertainty associated with determining recurrence rates from short historic catalogues. The use of simulations to explore the uncertainty (rather than analytical solutions) allows us flexibility to consider issues such as the relative contributions of aleatory versus epistemic uncertainty, and the influence of fitting method, as well as lending insight into extreme-event statistics. The uncertainty in recurrence rates of large (M?>?7) events is about a factor of two in regions of high seismicity, due to the shortness of historic catalogues. This uncertainty increases greatly with decreasing seismic activity. Uncertainty is dependent on the length of the catalogue as well as the fitting method used (least squares vs. maximum likelihood). Examination of 90th percentile recurrence rates reveals that epistemic uncertainty in the true parameters may cause recurrence rates determined from historic catalogues to be uncertain by a factor greater than 50. 相似文献
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-- We investigate the impact of different rupture and attenuation models for the Cascadia subduction zone by simulating seismic hazard models for the Pacific Northwest of the U.S. at 2% probability of exceedance in 50 years. We calculate the sensitivity of hazard (probabilistic ground motions) to the source parameters and the attenuation relations for both intraslab and interface earthquakes and present these in the framework of the standard USGS hazard model that includes crustal earthquakes. Our results indicate that allowing the deep intraslab earthquakes to occur anywhere along the subduction zone increases the peak ground acceleration hazard near Portland, Oregon by about 20%. Alternative attenuation relations for deep earthquakes can result in ground motions that differ by a factor of two. The hazard uncertainty for the plate interface and intraslab earthquakes is analyzed through a Monte-Carlo logic tree approach and indicates a seismic hazard exceeding 1 g (0.2 s spectral acceleration) consistent with the U.S. National Seismic Hazard Maps in western Washington, Oregon, and California and an overall coefficient of variation that ranges from 0.1 to 0.4. Sensitivity studies indicate that the paleoseismic chronology and the magnitude of great plate interface earthquakes contribute significantly to the hazard uncertainty estimates for this region. Paleoseismic data indicate that the mean earthquake recurrence interval for great earthquakes is about 500 years and that it has been 300 years since the last great earthquake. We calculate the probability of such a great earthquake along the Cascadia plate interface to be about 14% when considering a time-dependent model and about 10% when considering a time-independent Poisson model during the next 50-year interval. 相似文献
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在考虑地震失稳的滑动－弱化特征后，研究了估计大地震重复间隔的问题，建议了一种计算大地震重复间隔的方法，给出了计算复发间隔的公式。同时，应用这个方法计算了海原断裂带、华山山前断裂带、贺兰山东麓断裂带和小江西支断裂带的８级大震复发间隔，它们分别为３４６６年、２０４３年、２６８８年和９７５年。这些数值与古地震研究给出的实际古地震复发间隔甚为一致，说明建议的计算方法可以应用于活动断裂地震复发时间和地震危险性的估计。 相似文献
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发震构造特性是潜在震源区划分及其地震年发生率确定的重要依据。潜在震源区除了反映“未来具有发生破坏性地震的地区”的内涵外,还应反映高震级档地震具有相似复发特征的涵义。由于在地震活动性参数统计单元内,有一些具有不同本底地震的活动构造块体,为更好地反映地震活动的空间不均匀性,考虑潜在震源区的三级划分是有必要的。通过分析潜在震源区内高震级档地震的复发特征,计算预测时段内潜在震源区的高震级档地震的发震概率,采用预测时段内概率等效转换获得地震年平均发生率的方法,有助于在中国地震危险性分析框架内考虑潜在震源区的强震复发特性。另外,文中还对潜在震源区内特征地震次级震级档频度不足的特性和发震构造上强震非均匀性在地震危险性分析中的应用问题进行了探讨 相似文献