郭 星

（中國地震局地球物理研究所，北京100081）

戈壁帶地殼與上地幔變形是解耦的。

（4）杭愛—肯特山盆地及其周邊地區(qū)的方位各向異性在我們給出的周期范圍內(nèi)基本上保持為NNW-SSE方向，表現(xiàn)出垂直連貫變形的特征。其快波方向垂直于貝加爾湖裂谷，與裂谷張開的方向一致，我們推測該區(qū)域的應(yīng)力場受到貝加爾湖裂谷的控制。

2　青藏高原東北緣

（1）在本文的速度結(jié)構(gòu)圖上，班公—怒江縫合帶下方存在顯著的深達(dá)180km的高速異常，我們推斷位于班公—怒江縫合帶下面的高速塊體可能就是印度板塊，這表明印度板塊的前緣已經(jīng)俯沖到了班公—怒江縫合帶附近。

（2）我們的結(jié)果顯示，在青藏高原東北緣的柴達(dá)木盆地北部和祁連山地塊下面100～250km深處存在板片狀高速異常體。結(jié)合已有的研究結(jié)果和該高速異常體的形態(tài)，我們推測此高速異常體可能就是亞洲板塊，其前緣已經(jīng)抵達(dá)柴達(dá)木盆地北部，且沒有明顯的向南俯沖的跡象。

（3）在印度、亞洲巖石圈地幔中間，我們可以看到顯著的延伸到250km深度的低速異常，此低速且低阻異常體的深度遠(yuǎn)超過南側(cè)的印度板塊和北側(cè)的亞洲板塊，可能是地幔物質(zhì)底辟上涌現(xiàn)象造成的。

關(guān)鍵詞面波層析成像；S波速度結(jié)構(gòu)；蒙古；青藏高原東北緣；瑞利波；勒夫波 強(qiáng)震；隨機(jī)特征滑動(dòng)模型；特征地震；發(fā)生概率

利用青藏高原東北緣地區(qū)固定和流動(dòng)地震臺網(wǎng)2007年8月～2012年1月期間記錄的遠(yuǎn)震波形，運(yùn)用小波變換頻時(shí)分析方法分別測定了1 216和653條周期為15～140s的臺站間基階瑞利波相速度和群速度頻散曲線。通過對上述頻散進(jìn)行反演，重構(gòu)了青藏高原東北緣分辨率高達(dá)0.5°×0.5°的二維相速度和群速度分布圖。然后通過對所提取到的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)瑞利波相速度和群速度頻散進(jìn)行聯(lián)合反演，得到了研究區(qū)下方一維S波速度結(jié)構(gòu)。最后通過線性插值，得到了青藏高原東北緣下方地殼上地幔三維S波結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：

（作者電子信箱，余大新：woyuxin678@163.com）

強(qiáng)震復(fù)發(fā)的隨機(jī)特征滑動(dòng)模型及其應(yīng)用方法研究

郭 星

（中國地震局地球物理研究所，北京100081）

本文針對具有明確分段的特征斷層源，從震級的不確定性出發(fā)，在彈性回跳理論的基礎(chǔ)上提出一種隨機(jī)特征滑動(dòng)模型（stochastic characteristic-slip model，SCS）。在隨機(jī)特征滑動(dòng)模型中，不僅在參數(shù)確定過程中考慮了震級與復(fù)發(fā)間隔之間的相關(guān)性，還可以在計(jì)算未來一段時(shí)間內(nèi)地震發(fā)生概率的過程中，同時(shí)得到特征地震的震級分布。

本論文主要包括兩個(gè)研究方向：①隨機(jī)特征滑動(dòng)模型及其參數(shù)的確定方法，其中，強(qiáng)震復(fù)發(fā)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律是確定模型參數(shù)的基本依據(jù)；②隨機(jī)特征滑動(dòng)模型在強(qiáng)震發(fā)生概率計(jì)算和地震危險(xiǎn)性分析中的應(yīng)用方法研究。

隨機(jī)特征滑動(dòng)模型及其參數(shù)的確定方法包括以下3個(gè)主要內(nèi)容：

（1）針對強(qiáng)震復(fù)發(fā)概率的計(jì)算，本文在彈性回跳理論和特征地震模型的基礎(chǔ)上提出一種隨機(jī)特征滑動(dòng)模型。它是一種計(jì)算強(qiáng)震復(fù)發(fā)概率的模型，其目的是為地震危險(xiǎn)性分析提供依據(jù)。

在地震危險(xiǎn)性分析過程中，要考慮強(qiáng)震復(fù)發(fā)的時(shí)間相關(guān)性，不僅需要給出復(fù)發(fā)周期的分布，還需要給出震級的分布。從地震矩累積的角度來考慮，兩者是相關(guān)聯(lián)的，不可以獨(dú)立考慮。因此，在隨機(jī)特征滑動(dòng)模型的建立及其參數(shù)確定的過程中，均需考慮震級與復(fù)發(fā)間隔的相關(guān)性。

雖然斷裂上的地震矩累積率并不是恒定不變的，因此累積時(shí)間和震級的關(guān)系也存在一定的不確定性和隨機(jī)性，但對于大地震特別是7.5級以上的特大地震而言，研究表明這種隨機(jī)擾動(dòng)并不大。此外，在當(dāng)前的認(rèn)識水平上，在強(qiáng)震發(fā)生概率的計(jì)算中，若還同時(shí)可以得到一個(gè)合理的具有平均意義的震級分布，對地震危險(xiǎn)性分析工作具有一定的實(shí)用價(jià)值。

針對斷層破裂尺度數(shù)據(jù)和歷史地震數(shù)據(jù)，本文分別提出了兩種SCS模型參數(shù)的確定方法。若利用斷層破裂尺度來確定隨機(jī)特征滑動(dòng)模型的參數(shù)，需要首先得到震級-破裂尺度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式；若利用歷史地震或古地震數(shù)據(jù)來確定模型的參數(shù)，則需要首先確定強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期的自然變異性或不確定性。

（2）震級-破裂尺度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律研究。本文系統(tǒng)搜集和整理了48個(gè)中國板內(nèi)強(qiáng)震的發(fā)震斷層的震源破裂參數(shù)和震級資料（包括面波震級與矩震級），并在此基礎(chǔ)上利用最小二乘擬合方法得到各種震級與破裂尺度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，并與前人給出的關(guān)系式進(jìn)行了比較研究。同時(shí)還得到了我國面波震級與矩震級之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。

（3）強(qiáng)震復(fù)發(fā)周期的統(tǒng)計(jì)規(guī)律研究。對于歸一化無量綱地震復(fù)發(fā)間隔數(shù)據(jù)（T/Tave），本論文利用蒙特卡羅方法研究表明：不同樣本量的T/Tave數(shù)據(jù)是不符合獨(dú)立同分布的，而不符合獨(dú)立同分布的數(shù)據(jù)不可以放在一起進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。針對這個(gè)問題，本研究對利用歸一化無量綱地震復(fù)發(fā)間隔（T/Tave）數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的方法做了改進(jìn)，提出對非同分布的數(shù)據(jù)先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后再放在一起統(tǒng)計(jì)，與前人的計(jì)算方法相比，這種新的計(jì)算方法在數(shù)學(xué)上更為合理。

本研究分別利用前人和自己收集的不同區(qū)域范圍（環(huán)太平洋地震帶、郯廬斷裂帶、青藏高原東北部等區(qū)域）的T/Tave數(shù)據(jù)集進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明：利用不同區(qū)域范圍的數(shù)據(jù)集所得到的στ存在一定的差異，變化范圍在0.30～0.42之間。但由于每個(gè)數(shù)據(jù)集中的T/Tave的數(shù)據(jù)量有限，我們也很難確定στ是否存在區(qū)域性差異，更難對這種差異性進(jìn)行定量化。

斷層源上復(fù)發(fā)周期的自然變異性一般也會采用復(fù)發(fā)間隔變異系數(shù)α來描述。對于變異系數(shù)α的確定，除了可以由T/Tave統(tǒng)計(jì)得到，本研究還提出了一種通過對大量斷層源上的復(fù)發(fā)間隔變異系數(shù)估值α′的統(tǒng)計(jì)來確定α的方法。該方法首先利用最大似然估計(jì)法計(jì)算出不同地震序列的變異系數(shù)估計(jì)值，然后再對這些變異系數(shù)的估計(jì)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。本文在廣泛搜集的39個(gè)地震序列的基礎(chǔ)上，利用本文給出的計(jì)算方法得到了一個(gè)通用的變異系數(shù)值α＝0.34。

隨機(jī)特征滑動(dòng)模型在強(qiáng)震發(fā)生概率計(jì)算和地震危險(xiǎn)性分析中的應(yīng)用方法研究包括以下4個(gè)主要內(nèi)容：

（1）在隨機(jī)特征滑動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，本文又提出了基于隨機(jī)特征滑動(dòng)模型的地震危險(xiǎn)性分析方法。該方法中獨(dú)立考慮研究區(qū)域內(nèi)地震地質(zhì)資料較豐富的一級破裂源，時(shí)間分布上采用隨機(jī)特征滑動(dòng)模型，空間分布上采用特征地震的原地復(fù)發(fā)模式，同時(shí)考慮斷層幾何形態(tài)的不確定性。利用本文方法得到的地震危險(xiǎn)性計(jì)算結(jié)果具有很強(qiáng)的時(shí)間相關(guān)性，可以為地震災(zāi)害預(yù)防和地震備災(zāi)等工作提供數(shù)據(jù)支持。

（2）利用隨機(jī)特征滑動(dòng)模型或其他更新模型來計(jì)算未來幾十年內(nèi)發(fā)生強(qiáng)震的條件概率時(shí)，需要給出上一次大震的離逝時(shí)間T，而很多活動(dòng)斷裂缺少歷史大震的記載，若采用泊松模型可能會低估強(qiáng)震發(fā)生的概率。針對這種缺少大震離逝時(shí)間的活動(dòng)斷裂，本研究提出了一種以記載完整的強(qiáng)震平靜期長度Ts為參數(shù)的條件概率計(jì)算方法。本文以東昆侖斷裂帶塔藏段為例，利用本文給出的條件概率計(jì)算方法得到：塔藏段未來50年發(fā)生強(qiáng)震的可能性為0.075 8。

該計(jì)算方法不僅適用于隨機(jī)特征滑動(dòng)模型，還適用于其他更新模型。跟世界上大多數(shù)國家相比，我國有著相對悠久的地震史料記載，因此，該方法對于強(qiáng)震發(fā)生概率的估計(jì)具有重要意義。

（3）由于斷層破裂活動(dòng)的復(fù)雜性，一個(gè)大的破裂往往不是單一的破裂，而是包含有較小量級的破裂。這些較小量級的破裂，可能分布于破裂段上的特定段落，構(gòu)成次級破裂單元。對于一些較大斷裂，次級破裂源上也可以發(fā)生震級較大的強(qiáng)震。采用泊松模型可能會低估這種中強(qiáng)地震的發(fā)生率，因此，在次級破裂源上強(qiáng)震發(fā)生概率的計(jì)算中考慮到地震復(fù)發(fā)的時(shí)間相關(guān)性也很重要。

若要建立次級破裂源上的隨機(jī)特征滑動(dòng)模型，首先需要明確不同破裂源上的年平均地震矩累積率.M0，這就要求將斷層上的地震矩累積率合理地分配到不同級別的破裂源上。本文分成兩種情況分別討論次級破裂源上的地震矩累積率.M0的確定方法。第一種情況是次級破裂源上歷史地震（或古地震）序列比較稀少，只有地質(zhì)學(xué)家給出的不同破裂源發(fā)生地震的相對發(fā)生率，針對這種情況，本研究基于地震矩平衡的原則，提出一種地震矩累積率分配方法；第二種是次級破裂源上有相對豐富的歷史地震（或古地震）序列的情況，并以古地震資料較為豐富的海原斷裂為例，計(jì)算了次級破裂源上的地震矩累積率和強(qiáng)震發(fā)生概率。

（4）隨機(jī)特征滑動(dòng)模型的基本假定是特征斷層源上的地震矩累積率在較長時(shí)期上是恒定的，這是一個(gè)理想化模型，實(shí)際上，特征斷層源上的地震矩累積率不是恒定的，而是存在一定的隨機(jī)擾動(dòng)和不確定性，這種擾動(dòng)可能由中小地震的地震矩釋放以及斷層間庫侖應(yīng)力轉(zhuǎn)移等原因造成的。

為了在隨機(jī)特征滑動(dòng)模型中考慮這種不確定性，本研究提出了一種考慮斷層間相互影響的改進(jìn)隨機(jī)特征滑動(dòng)模型。在該模型中，假定斷層源上的地震矩自然累積率是恒定的，同時(shí)還要考慮中小地震釋放和附近大地震庫侖應(yīng)力轉(zhuǎn)移對該斷層源上地震矩積累量的改變量。

本研究選取鮮水河北西段為研究對象，反復(fù)模擬未來50年的地震序列，得到了鮮水河北西段的爐霍、倡促、道孚和乾寧各段上包括單段破裂和聯(lián)合破裂在內(nèi)的各種大地震事件的發(fā)生概率。

中圖分類號：P315；

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A；

doi：10.3969/j.issn.0235-4975.2015.02.015

（作者電子信箱，郭星：guoxing745@163.com）

中國地震學(xué)會動(dòng)態(tài)