李昌瓏 高孟潭 徐偉進(jìn) 吳健

中國(guó)地震局地球物理研究所，北京市民族大學(xué)南路5號(hào) 100081

0 引言

地震危險(xiǎn)性分析是工程地震工作的重要內(nèi)容，對(duì)震害防御工作的實(shí)施具有重要的指導(dǎo)意義（胡聿賢，1999）。地震危險(xiǎn)性分析方法分為確定性方法和概率性方法。確定性方法是20世紀(jì)50～70年代使用較多的方法，其基于兩個(gè)基本假設(shè)來(lái)估計(jì)一個(gè)地區(qū)可能遭受的最高烈度，即相似構(gòu)造條件的地震活動(dòng)性的相似性和歷史大地震的原地復(fù)發(fā)性。概率地震危險(xiǎn)性分析方法（Cornell，1968）是近年來(lái)普遍使用的方法，用某種地震動(dòng)參數(shù)在一段時(shí)間內(nèi)的超越概率作為評(píng)價(jià)地震危險(xiǎn)性的指標(biāo)。

傳統(tǒng)的概率地震危險(xiǎn)性分析模型假設(shè)地震的發(fā)生服從泊松分布，各震級(jí)檔的地震發(fā)生率都遵從古登堡-里克特的震級(jí)-頻度（G-R）關(guān)系。這種模型的地震發(fā)生率不隨時(shí)間變化，是時(shí)間獨(dú)立模型。然而事實(shí)上，許多斷層的地震活動(dòng)性具有非平穩(wěn)性，隨時(shí)間有較明顯的變化，如果用時(shí)間獨(dú)立模型，可能會(huì)高估或低估一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的地震危險(xiǎn)性。為解決這一問(wèn)題，需要考慮時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析模型。

自從Cornell（1968）提出概率地震危險(xiǎn)性分析方法以來(lái)，人們便開(kāi)始嘗試對(duì)其中基于泊松模型的假設(shè)進(jìn)行改進(jìn)，提出了多種時(shí)間相依的地震活動(dòng)性模型。同時(shí)隨著對(duì)地震構(gòu)造、孕震、地震動(dòng)傳播機(jī)理認(rèn)識(shí)的不斷深入，將時(shí)間相依地震活動(dòng)性模型與合適的潛在震源模型和地震動(dòng)衰減關(guān)系模型配合使用，形成了時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析方法。

本文介紹了時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析研究的現(xiàn)狀，對(duì)地震活動(dòng)性模型的發(fā)展歷史、當(dāng)前研究水平和存在的問(wèn)題進(jìn)行了討論，并對(duì)時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析的未來(lái)發(fā)展方向作了展望。

1 時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析研究和應(yīng)用的歷史

時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析方法伴隨人們對(duì)描述具有時(shí)間非平穩(wěn)性的地震構(gòu)造的需求而發(fā)展起來(lái)，且近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究和應(yīng)用愈加廣泛。

美國(guó)聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的加州地震發(fā)生率工作組（Working Group on California Earthquake Probabilities，簡(jiǎn)稱(chēng)WGCEP）在1988年就采用時(shí)間相依模型對(duì)美國(guó)加州的圣安德斯斷裂的地震危險(xiǎn)性進(jìn)行了研究（WGCEP，1988）。此后這一研究作為 WGCEP的日常工作，每隔幾年就會(huì)發(fā)布關(guān)于加州地區(qū)的時(shí)間相依地震危險(xiǎn)性研究報(bào)告（WGCEP，1988、1990、1996、1999、2003、2008；Field et al，2014）。在 20余年的研究中，該工作組對(duì)加州地區(qū)的主要潛在震源區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、應(yīng)力環(huán)境、斷層運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、歷史地震等方面進(jìn)行了詳盡的調(diào)查，取得了大量資料。該工作組使用地震的周期性和斷層間相互作用與應(yīng)力轉(zhuǎn)移的相關(guān)資料進(jìn)行時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性研究，得到特定地區(qū)在未來(lái)特定時(shí)間段內(nèi)發(fā)生特定震級(jí)的地震的概率定量估計(jì)結(jié)果。

WGCEP在2008年的研究中建立了統(tǒng)一的、全州范圍內(nèi)的時(shí)間相依模型——第2版全加州地震破裂預(yù)測(cè)模型，用于加州地震局的相關(guān)工作，并且為加州地震保險(xiǎn)業(yè)務(wù)的建立提供了支持（WGCEP，2008）。該模型包括斷層模型、形變模型、各震級(jí)檔長(zhǎng)期的地震發(fā)生率模型和一定時(shí)段內(nèi)發(fā)生地震的概率模型。該研究獲得了整個(gè)加州地區(qū)未來(lái)30年不同震級(jí)地震的發(fā)生概率，評(píng)價(jià)了結(jié)果的可信度，并與先前的研究做了比較。

WGCEP在2014年發(fā)布了第3版全加州地震破裂預(yù)測(cè)模型，對(duì)加州可能發(fā)生的潛在破壞性地震的震級(jí)、震中位置和平均發(fā)生率進(jìn)行了權(quán)威的估計(jì)（Field et al，2014）。該研究完善了UCERF 2在斷層分段和多斷層破裂方面研究的局限，研究了UCERF模型中時(shí)間獨(dú)立的部分，將之融入時(shí)間相依模型，得到了加州所有斷層的精細(xì)資料。該研究指出UCERF3比UCERF2模型更接近觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)給出了未來(lái)模型發(fā)展的設(shè)想。

2007年，美國(guó)的USGS、加州地質(zhì)調(diào)查局和美國(guó)一家災(zāi)難風(fēng)險(xiǎn)模型軟件和咨詢(xún)（EQECAT）公司等機(jī)構(gòu)合作，分別建立了加州地區(qū)時(shí)間獨(dú)立和時(shí)間相依的地震破裂預(yù)測(cè)模型（Petersen et al，2007）。該研究分別使用3種時(shí)間獨(dú)立模型和3種時(shí)間相依模型，將各模型加權(quán)平均，分別計(jì)算了時(shí)間獨(dú)立和時(shí)間相依模型下，加州地區(qū)從2006年起未來(lái)30年10%超越概率的峰值加速度圖。并將時(shí)間獨(dú)立和時(shí)間相依模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。

2008年，USGS的Boyd等人對(duì)美國(guó)阿拉斯加地區(qū)進(jìn)行了時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析研究（Boyd et al，2008）。該研究對(duì)1985年、1999年和2007年對(duì)同一地區(qū)的時(shí)間獨(dú)立的概率地震危險(xiǎn)性分析模型進(jìn)行了改進(jìn)，加入了新的地震復(fù)發(fā)信息和地震動(dòng)衰減關(guān)系信息。該研究通過(guò)斷層應(yīng)力隨時(shí)間的變化情況建立特征地震的BPT（Browruan Passage Time）模型（Matthews et al，2002），得到阿拉斯加地區(qū)各斷層未來(lái)50年的地震發(fā)生率。該研究討論了應(yīng)力改變對(duì)地震危險(xiǎn)性的影響，并將時(shí)間相依的地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果與時(shí)間獨(dú)立的結(jié)果進(jìn)行了比較，提出了未來(lái)對(duì)模型中參數(shù)研究的思路。

同年，USGS的Parsons對(duì)美國(guó)加州的South Hayward斷層進(jìn)行了基于古地震資料的時(shí)間相依概率地震危險(xiǎn)性分析（Parsons，2008）。該研究利用在南海沃德斷層收集的古地震目錄，用蒙特卡洛方法建立地震復(fù)發(fā)模型，計(jì)算了該斷層未來(lái)30年發(fā)生M≥6.7地震的概率，并與WGCEP（2008）使用BPT模型對(duì)同一斷層的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，分析了造成2種計(jì)算結(jié)果不同的原因。該研究認(rèn)為，造成2種計(jì)算結(jié)果差異的主要原因是，Parsons用的是古地震目錄資料，而WGCEP用的是斷層滑動(dòng)速率資料。從而提出了用地震目錄進(jìn)行時(shí)間相依的地震危險(xiǎn)性分析的新思路。

2009年，美國(guó)西北大學(xué)（Northwestern University）的 Hebden等對(duì) New Madrid地震帶和Charleston，South Carolina地區(qū)進(jìn)行了時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析（Hebden et al，2009）。該研究從特征地震假設(shè)、地震動(dòng)衰減關(guān)系的確定、時(shí)間窗和概率水準(zhǔn)的選取、復(fù)發(fā)周期的確定幾個(gè)方面建立時(shí)間相依模型，分別考慮了特征地震復(fù)發(fā)的正態(tài)分布和對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型，繪制了不同地震動(dòng)參數(shù)和超越概率的地震危險(xiǎn)性圖，并與時(shí)間獨(dú)立模型的結(jié)果做了比較。

在日本，東京都立大學(xué)（Tokyo Metropolitan University）的 Kumamoto（1999）進(jìn)行了板間地震的時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性研究。該研究使用日本地區(qū)的四百多年的歷史地震數(shù)據(jù)和部分古地震數(shù)據(jù)建立時(shí)間相依的地震發(fā)生率模型，分別繪出了日本地區(qū)2001～2050年的0.2g峰值加速度超越概率分布圖和同時(shí)期10%超越概率的峰值加速度分布圖。該研究考慮了離逝時(shí)間、斷層分段和斷層滑動(dòng)速率的不確定性，并將時(shí)間相依模型的計(jì)算結(jié)果與時(shí)間獨(dú)立模型做了比較。研究指出離逝時(shí)間和地震危險(xiǎn)性存在正相關(guān)關(guān)系，并且提出了幾處需要特別關(guān)注的地震危險(xiǎn)性較高的地區(qū)。

在歐洲，希臘塞薩洛尼基大學(xué)（University of Thessaloniki）的 Papaioannou等（2000）對(duì)希臘地區(qū)的時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析做了研究。該研究用地震活動(dòng)性和震源參數(shù)信息，對(duì)希臘地區(qū)的潛在震源區(qū)進(jìn)行了重新劃分，并且使用了新的地震動(dòng)衰減關(guān)系和場(chǎng)地效應(yīng)數(shù)據(jù)。研究基于斷層的應(yīng)力積累建立地震發(fā)生率的正態(tài)分布模型，計(jì)算了1996～2010年間的時(shí)間相依的地震危險(xiǎn)性，并與時(shí)間獨(dú)立模型進(jìn)行了比較。該研究沒(méi)有僅僅局限在地震活動(dòng)性模型的改進(jìn)，而是對(duì)震源模型和地震動(dòng)衰減關(guān)系模型都做了調(diào)整，并分析了所采用的時(shí)間相依模型的合理性。

中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)（National Taiwan University）的 Chan等（2013）將時(shí)間相依的方法應(yīng)用于花蓮地區(qū)的概率地震危險(xiǎn)性分析研究。該研究利用了1940～2005年的地震目錄建立時(shí)間相依的特征地震模型，考慮了地震間相互作用和應(yīng)力改變的問(wèn)題，并將地震預(yù)測(cè)的相關(guān)理論融入地震危險(xiǎn)性分析的研究。該研究計(jì)算了花蓮地區(qū)的峰值加速度的超越概率曲線(xiàn)，并且與先前傳統(tǒng)的地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果進(jìn)行了比較。

在中國(guó)大陸，聞學(xué)澤（1998）、楊明等（2000）也對(duì)時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析方法進(jìn)行了研究，分別用于四川省和祁連山中東段地區(qū)。這些研究主要使用特征地震的活動(dòng)性模型，通過(guò)特征震級(jí)和復(fù)發(fā)周期計(jì)算地震發(fā)生率，與當(dāng)前主流的時(shí)間相依方法差別不大。時(shí)間相依模型除了特征地震模型之外，還有一種將地震活動(dòng)性分為平靜期和活躍期的分段泊松模型。董瑞樹(shù)等（1996）將分段泊松模型用于汾渭地震帶的地震危險(xiǎn)性分析，豐富了時(shí)間相依地震危險(xiǎn)性分析的方法。

2014年，郭星（2014）提出了強(qiáng)震復(fù)發(fā)的隨機(jī)特征滑動(dòng)模型。該模型對(duì)彈性回跳理論做了改進(jìn)，根據(jù)應(yīng)力積累速率恒定的假設(shè)，提出了震級(jí)和地震發(fā)生率都是時(shí)間相依的模型，并用于中國(guó)大陸部分地震構(gòu)造區(qū)。該模型為時(shí)間相依的地震危險(xiǎn)性分析提供了新的思路。

綜上所述，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的時(shí)間相依地震危險(xiǎn)性分析使用的地震活動(dòng)性模型中，仍以特征地震模型和分段泊松模型為主。下文將介紹時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析方法的研究現(xiàn)狀。

2 時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析理論和方法的研究現(xiàn)狀

地震活動(dòng)性模型是時(shí)間相依與時(shí)間獨(dú)立的概率地震危險(xiǎn)性分析的最大區(qū)別所在。建立地震活動(dòng)性模型的目的是計(jì)算出地震的年發(fā)生率，用于后續(xù)的地震危險(xiǎn)性計(jì)算。20世紀(jì)70年代以來(lái)，人們已經(jīng)提出了多種描述地震活動(dòng)時(shí)空非平穩(wěn)性的模型（高孟潭，1986），如認(rèn)為地震活動(dòng)存在平靜期和活躍期的分段泊松模型（Kameda et al，1979；Bender，1984）；描述地震活動(dòng)在時(shí)間序列上疏密相間的隨機(jī)點(diǎn)過(guò)程模型（Lomnitz-Adler et al，1979）；基于地震活動(dòng)時(shí)空轉(zhuǎn)移的馬爾可夫過(guò)程模型（Nishioka et al，1980）等。這其中使用較多的是分段泊松模型。自從Schwartz等（1984）提出特征地震的概念以來(lái)，基于特征地震的地震活動(dòng)性模型得到廣泛的應(yīng)用。本節(jié)主要介紹特征地震模型和分段泊松模型的研究現(xiàn)狀。

2.1 特征地震模型

在一些重復(fù)發(fā)生大地震的地區(qū)，大地震的規(guī)律性重復(fù)發(fā)生受到了人們的關(guān)注。1980年，Shimazaki等（1980）對(duì)Reid（1910）提出的彈性回跳理論做了改進(jìn)，提出了大地震的復(fù)發(fā)模型可分為周期模型、時(shí)間可預(yù)測(cè)模型和滑動(dòng)可預(yù)測(cè)模型。1984年，Schwartz等（1984）又提出了特征地震的概念，用來(lái)解釋美國(guó)加州San Andreas斷層和Wasatch斷層周期性發(fā)生6級(jí)以上地震，而5級(jí)左右地震缺失的現(xiàn)象。特征地震活動(dòng)性模型考慮特征地震的震級(jí)和復(fù)發(fā)間隔2個(gè)參數(shù)。對(duì)于給定斷層，特征地震模型采用地震復(fù)發(fā)周期的概率密度函數(shù)來(lái)描述斷層上的地震發(fā)生率隨著最近發(fā)生大地震（特征地震）的離逝時(shí)間的增加而增大。由于特征地震模型的計(jì)算結(jié)果與地震發(fā)生的內(nèi)在物理機(jī)制相吻合，因此這一方法受到地震學(xué)家的青睞。

楊明等（2000）提出特征震級(jí)存在一個(gè)范圍，上限為所在地的震級(jí)上限 Mμ，下限為Mμ-0.5。因此可認(rèn)為特征震級(jí) MC的分布是一個(gè)震級(jí)檔［Mμ-0.5，Mμ］。WGCEP（1988）的研究中采用了將特征地震與小地震分別計(jì)算地震危險(xiǎn)性的思想，即使用混合地震模型。董瑞樹(shù)等（2000）將混合地震模型用于中國(guó)西部的活動(dòng)斷裂，即建立一個(gè)特征地震的起算震級(jí)，起算震級(jí)以下的地震服從泊松分布，起算震級(jí)以上的地震為特征地震。

特征地震模型的一個(gè)基本假設(shè)是在某一時(shí)間段內(nèi)地震發(fā)生的概率密度函數(shù)符合某一更新模型（Renewalmodel）。最早的特征地震復(fù)發(fā)間隔模型研究是 Nishenko等（1987）對(duì)環(huán)太平洋地震帶多處地區(qū)的復(fù)發(fā)大地震的研究。該研究認(rèn)為環(huán)太平洋地區(qū)特征地震的復(fù)發(fā)服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，并給出了適用于整個(gè)環(huán)太平洋地區(qū)的歸一化的特征地震復(fù)發(fā)概率模型。之后，聞學(xué)澤（1998）、楊明等（2000）、Petersen等（2007）、Hebden等（2009）的研究中都使用了這一模型，聞學(xué)澤（1998）還提出了更適合于中國(guó)大陸地區(qū)的模型參數(shù)。

正態(tài)分布模型是特征地震復(fù)發(fā)模型中最簡(jiǎn)單的一種。Hebden等（2009）對(duì)正態(tài)分布模型和對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型進(jìn)行了比較，得出正態(tài)分布模型和對(duì)數(shù)正態(tài)模型的地震發(fā)生率差別不大，“除了離逝時(shí)間非常大的時(shí)段?！?/p>

彈性回跳理論從地震構(gòu)造和應(yīng)力積累等內(nèi)在物理機(jī)制的角度對(duì)地震的孕育和發(fā)生做了解釋。Matthews等（2002）依據(jù)這一理論，提出了地震復(fù)發(fā)的布朗過(guò)程時(shí)間模型（Brownian Passage-Time Model，BPT模型）。該模型假設(shè)發(fā)震斷層的應(yīng)力以恒定的速率積累，而特征地震的復(fù)發(fā)間隔服從正態(tài)分布，均值和標(biāo)準(zhǔn)差與應(yīng)力積累和擴(kuò)散速率相關(guān)。在實(shí)際使用中，均值和方差可由測(cè)量斷層滑動(dòng)速率得到，也可由特征地震序列計(jì)算得到。由于在理論上反映了地震孕育與發(fā)生的內(nèi)在物理機(jī)制，BPT模型也是近年來(lái)使用較多的模型。

除了上述幾種模型之外，描述特征地震活動(dòng)性的模型還有韋布爾分布、伽馬分布等。冉洪流等（2004）對(duì)泊松、對(duì)數(shù)正態(tài)、韋布爾、伽馬、BPT等模型進(jìn)行了比較研究，并應(yīng)用于北京西北地區(qū)。該研究認(rèn)為在離逝時(shí)間遠(yuǎn)大于復(fù)發(fā)間隔的地區(qū)，BPT模型更為合理，但也存在特征地震模型是否適用的問(wèn)題。

所有的特征地震模型都是建立特征地震發(fā)生的概率密度函數(shù)，再利用積分和全概率公式計(jì)算出某個(gè)時(shí)段內(nèi)的地震發(fā)生率，再在該時(shí)段內(nèi)用泊松公式計(jì)算出地震的年發(fā)生率，用于后續(xù)的計(jì)算。

2.2 分段泊松分布模型

分段泊松分布模型又稱(chēng)兩態(tài)泊松模型，是泊松模型的一種改進(jìn)，它認(rèn)為地震活動(dòng)分為平靜期和活躍期，分別對(duì)應(yīng)不同的地震發(fā)生率。Kameda等（1979）提出了分段泊松模型地震發(fā)生率的計(jì)算方法。Bender（1984）的分段泊松分布模型中提出地震的平靜期和活躍期可以以一定概率相互轉(zhuǎn)換。該模型可用在諸如華北地震區(qū)等地震活動(dòng)存在明顯平靜期和活躍期的地區(qū)。如董瑞樹(shù)等（1993）研究華北地震區(qū)曾認(rèn)為，大多數(shù)地震帶都可以用2個(gè)發(fā)震速率去描述它們發(fā)生的規(guī)律。之后董瑞樹(shù)等（1996）將分段泊松模型用于汾渭地震帶，計(jì)算了山西臨汾盆地和太原盆地的地震危險(xiǎn)性。通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析，該研究認(rèn)為分段泊松模型比單純的泊松模型更為合理。

聞學(xué)澤（1995）提出了根據(jù)復(fù)發(fā)間隔的標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值來(lái)定量描述地震發(fā)生的規(guī)律性，將地震復(fù)發(fā)模式分為泊松模式、特征地震模式和叢集模式。其中叢集模式和分段泊松模型描述的地震復(fù)發(fā)行為類(lèi)似，都存在平靜期和活躍期。

3 時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用前景

作為一種考慮了地震發(fā)生的時(shí)間非平穩(wěn)性的分析方法，時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析將獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本節(jié)從時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性模型的發(fā)展趨勢(shì)和存在的問(wèn)題等角度，對(duì)未來(lái)我國(guó)時(shí)間相依概率地震危險(xiǎn)性分析方法的發(fā)展和應(yīng)用作一展望。

3.1 時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析方法展望

對(duì)于時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析的研究，未來(lái)的發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：

（1）時(shí)間相依的地震活動(dòng)性模型參數(shù)的確定方法。時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析方法的核心是時(shí)間相依的地震活動(dòng)性模型的建立。從時(shí)間相依的地震活動(dòng)性模型的發(fā)展過(guò)程可看出，從對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型和正態(tài)分布模型，到BPT模型，描述特征地震的模型已經(jīng)從單純的地震復(fù)發(fā)時(shí)間的數(shù)學(xué)關(guān)系發(fā)展為包含斷層應(yīng)力積累過(guò)程等地震發(fā)生的內(nèi)在物理機(jī)制的模型。可以預(yù)見(jiàn)，能夠描述地震發(fā)生和孕震機(jī)理的模型將成為未來(lái)時(shí)間相依的地震危險(xiǎn)性分析模型的發(fā)展趨勢(shì)。張永慶等（2007）也指出，可用的概率模型很多，選擇的要點(diǎn)不在于模型本身，而在于所采用的模型是否恰當(dāng)反映了地震活動(dòng)特性及地震孕育發(fā)生的基本規(guī)律。未來(lái)可以綜合地震學(xué)研究（例如統(tǒng)計(jì)地震學(xué)、重復(fù)地震研究等）、活動(dòng)構(gòu)造研究（例如古地震）和地球動(dòng)力學(xué)研究?jī)?nèi)容（例如長(zhǎng)期的形變監(jiān)測(cè)等），建立能更真實(shí)地反映地震活動(dòng)特征的模型。

（2）特征地震模型對(duì)我國(guó)的適用性及其判斷準(zhǔn)則。對(duì)于特征地震模型的使用而言，要結(jié)合中國(guó)不同地區(qū)地震活動(dòng)特點(diǎn)，判定是否適用于特征地震模型。Wensnousky（1994）對(duì)特征地震的特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并認(rèn)為其研究的幾條斷層符合特征地震模型。但是，目前判斷特征地震、確定特征地震的震級(jí)范圍還多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，缺少對(duì)于特征地震的定量判據(jù)。今后特征地震的判據(jù)也是值得研究的問(wèn)題。

（3）重復(fù)地震思想應(yīng)用于特征地震研究。斷層的應(yīng)力積累和滑動(dòng)經(jīng)常伴隨發(fā)生“重復(fù)地震”（Repeating earthquake）的現(xiàn)象。與特征地震相比，這種地震震級(jí)較小，通常在3級(jí)以下，但是擁有幾乎相同的發(fā)震位置和震源機(jī)制解（Poupinet et al，1984）。目前研究認(rèn)為，重復(fù)地震的發(fā)生與斷層滑動(dòng)的內(nèi)在物理機(jī)制有關(guān)（Nadeau et al，1995）。對(duì)重復(fù)地震的研究有助于理解孕震機(jī)理，或?qū)⒂兄贐PT模型的發(fā)展。因此，借鑒重復(fù)地震的研究方法或能成為未來(lái)時(shí)間相依地震危險(xiǎn)性分析的發(fā)展趨勢(shì)。

（4）特征地震危險(xiǎn)性計(jì)算中影響因素的研究，包括震源幾何模型、震源過(guò)程、地震動(dòng)預(yù)測(cè)方法（震源運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)模擬、經(jīng)驗(yàn)／統(tǒng)計(jì)衰減關(guān)系）。震源模型本身不隨時(shí)間變化，但是，由于地震活動(dòng)性模型發(fā)生了變化（特別對(duì)于特征地震模型），為了計(jì)算地震危險(xiǎn)性，必須考慮震源模型的適用性。當(dāng)使用特征地震模型時(shí)，由于特征地震的震級(jí)通常較大，可達(dá)所在潛在震源區(qū)的震級(jí)上限，傳統(tǒng)的點(diǎn)源、線(xiàn)源或面源模型可能不再適用。胥廣銀等（2007）提出了對(duì)較大震級(jí)的地震應(yīng)使用潛在地震破裂面源模型，認(rèn)為該模型對(duì)較大地震是合理的，并且地震破裂面源的大小和產(chǎn)狀對(duì)地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果有明顯的影響。相應(yīng)地，對(duì)較大地震應(yīng)使用場(chǎng)點(diǎn)到斷層面的最短距離的斷層面距（地震破裂面距）為參數(shù)的衰減關(guān)系，如 Sadigh等（1997）提出的衰減關(guān)系。隨著時(shí)間相依的地震活動(dòng)性模型的發(fā)展，勢(shì)必對(duì)震源模型等也要不斷地作出相應(yīng)的調(diào)整，形成理論上可靠、實(shí)用中可行的地震危險(xiǎn)性分析方法。

（5）大型構(gòu)造上特征地震震源段落的識(shí)別劃分。大型構(gòu)造通常可長(zhǎng)達(dá)數(shù)百至上千千米。而特征地震并不總是在整個(gè)長(zhǎng)度上都發(fā)生，而是集中在斷層的某段或某幾段。例如，對(duì)郯廬斷裂的有關(guān)研究表明，莒縣-郯城段是具有特征地震性質(zhì)的斷層段落（晁洪太等，1994）。前文提到的Kumamoto（1999）的時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性研究也對(duì)日本的發(fā)震構(gòu)造重新進(jìn)行了段落劃分。今后對(duì)于國(guó)內(nèi)特征地震構(gòu)造，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)研究，得到細(xì)化的特征地震震源分布。

（6）相鄰構(gòu)造相互影響。斷層間的相互作用和應(yīng)力轉(zhuǎn)移也是今后的時(shí)間相依概率地震危險(xiǎn)性分析需要考慮的問(wèn)題。一次較大地震的發(fā)生會(huì)引起周邊范圍內(nèi)的應(yīng)力環(huán)境發(fā)生一系列變化，認(rèn)清斷層的應(yīng)力積累情況對(duì)建立正確的地震活動(dòng)性模型具有重要意義。目前已經(jīng)有研究開(kāi)始考慮斷層間的相互作用和應(yīng)力轉(zhuǎn)移對(duì)地震危險(xiǎn)性的影響（WGCEP，2003），根據(jù)對(duì)構(gòu)造相互影響的認(rèn)識(shí)建立相應(yīng)的構(gòu)造模型，將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

綜上，今后中國(guó)時(shí)間相依概率地震危險(xiǎn)性分析可加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作：

（1）完善所關(guān)注區(qū)域內(nèi)歷史地震和古地震資料的分析研究，建立精細(xì)的地震目錄。在特征地震模型下，歷史地震和古地震資料是獲得特征地震震級(jí)和復(fù)發(fā)周期的重要信息，詳細(xì)的歷史地震和古地震資料能提高時(shí)間相依模型的可靠性。中國(guó)東部地區(qū)歷史地震記錄較豐富，西部地區(qū)古地震遺跡保存較完好，擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，這使資料的收集具有可行性。

（2）加強(qiáng)對(duì)活動(dòng)斷層滑動(dòng)速率和應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量資料的研究和使用。此工作對(duì)認(rèn)識(shí)地震的孕震機(jī)理具有重要意義，是對(duì)地震活動(dòng)性資料的印證和補(bǔ)充。Boyd等（2008）在對(duì)阿拉斯加地區(qū)的時(shí)間相依地震危險(xiǎn)性研究中，精細(xì)的地質(zhì)資料、精確的斷層滑動(dòng)速率和應(yīng)力變化數(shù)據(jù)發(fā)揮了重要作用，對(duì)我國(guó)開(kāi)展此項(xiàng)工作有重要參考價(jià)值。

（3）進(jìn)一步豐富研究成果，便于交流和使用。例如，制作一個(gè)地震復(fù)發(fā)周期內(nèi)不同時(shí)段、多種地震動(dòng)參數(shù)的地震危險(xiǎn)性圖，既能直觀(guān)地展現(xiàn)研究成果，也能提高所取得成果的說(shuō)服力，更便于進(jìn)一步的研究及其在震害防御中的應(yīng)用。

（4）繼續(xù)對(duì)地震的發(fā)生和孕震機(jī)理進(jìn)行理論研究。2002年提出的BPT模型試圖從地震的內(nèi)在物理機(jī)制上構(gòu)建時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性模型，今后這一理論還將發(fā)展下去。同時(shí)，也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)斷層間相互作用與應(yīng)力轉(zhuǎn)移對(duì)地震危險(xiǎn)性的影響的研究。地震學(xué)面臨許多世界性難題，理論研究還將在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)持續(xù)下去。有了理論的支持，時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析方法才能得到正確的應(yīng)用。

3.2 時(shí)間相依概率地震危險(xiǎn)性分析方法的應(yīng)用前景

時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析將會(huì)在我國(guó)得到更為廣泛的應(yīng)用。在聞學(xué)澤（1998）、楊明等（2000）、董瑞樹(shù)等（2000）、冉洪流等（2004）研究的基礎(chǔ)上，參考國(guó)際上最新的應(yīng)用實(shí)例（Peterson et al，2007；Hebden et al，2009；Field et al，2014），未來(lái)時(shí)間相依概率地震危險(xiǎn)性分析方法在我國(guó)還可以加強(qiáng)以下幾方面的應(yīng)用：

（1）給定時(shí)間段內(nèi)的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。計(jì)算出給定地區(qū)給定時(shí)間段內(nèi)的地震危險(xiǎn)性之后，再結(jié)合該地區(qū)的易損性，可得到該地區(qū)在給定時(shí)間段內(nèi)的地震風(fēng)險(xiǎn)。時(shí)間相依的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)地震社會(huì)學(xué)具有重要意義。

（2）應(yīng)急備災(zāi)。用時(shí)間相依概率地震危險(xiǎn)性分析方法可篩選出未來(lái)某時(shí)間段內(nèi)大地震的高危地區(qū)。對(duì)這些地區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)防，做到有備無(wú)患，便于在地震發(fā)生后迅速反應(yīng)，減小損失。

（3）地震保險(xiǎn)。大地震可能造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失，地震保險(xiǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。目前在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，地震保險(xiǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化、市場(chǎng)化，業(yè)務(wù)量迅速增長(zhǎng)。我國(guó)地廣人稠，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，將時(shí)間相依概率地震危險(xiǎn)性分析的結(jié)果用于地震保險(xiǎn)業(yè)擁有廣闊的前景。

4 結(jié)語(yǔ)

近幾十年來(lái)，概率地震危險(xiǎn)性分析從時(shí)間獨(dú)立發(fā)展到時(shí)間相依，從一種時(shí)間相依模型發(fā)展為多種模型，并且呈現(xiàn)出跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的趨勢(shì)，應(yīng)用范圍也迅速拓展。人們對(duì)地震的認(rèn)識(shí)和了解遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束，時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析的理論體系也在不斷地發(fā)展和完善，時(shí)間相依的概率地震危險(xiǎn)性分析方法將成為未來(lái)地震危險(xiǎn)性分析的重要方法。