强震复发的随机特征滑动模型及其应用方法研究

【摘要】自从Reid(1910)提出“弹性回跳理论”以来,它就成为了各种大地震原地复发模型的理论基础(ShimazakiandNakata,1980;SavageandCockerham,1987).80年代在古地震的研究中,人们在弹性回跳理论的基础上又提出了特征地震的概念(SchwartzandCoppersmith,1984;Aki,1984).特征地震的发生说明在活动断裂带上存在着独立破裂的段落(丁国瑜,1992),为原地复发模型在地震危险性概率评估的应用提供了实际依据.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(StochasticCharacteristic-slipmodel).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.针对不同的地震地质资料,本文提出了两种模型参数的确定方法,并对两种方法所确定的参数进行了不确定性分析,定量地给出了不同方法所得参数的不确定性.随机特征滑动模型是一种计算强震复发概率的模型,其目的是为了地震危险性分析提供依据,而不是纯粹的中长期地震预报.本文在随机特征滑动模型的基础上,对随机特征滑动模型在地震危险性分析中的应用方法进行了研究.本研究提出独立考虑研究区域中地震地质资料较丰富的一级破裂源,时间分布和震级分布采用随机特征滑动模型,而空间分布则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,进而得到具有时间相关性的地震危险性分析结果.要建立随机特征模型并计算强震发生的条件概率,就需要给出上一次大震的离逝时间Te,但是很多分段断层源上都没有上一次大震发生时间的记载.针对这种缺少大震离逝时间的断层源,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,研究表明：如果存在较长的记载完整的平静期,采用泊松模型则会低估地震发生概率.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.要利用随机特征滑动模型(SCS)计算次级破裂的强震发生概率,则需将断层上的地震矩累积率分配给不同级别的破裂源.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,本研究以古地震资料较为丰富的海原断裂为例,提出利用蒙特卡罗方法来考虑古地震数据的时间不确定性,计算得到次级破裂源上的最大可能地震矩累积率.为了在随机特征滑动模型中考虑进地震矩累积率的非恒定性(不确定性),本研究提出了一种考虑断层间相互影响(大震库伦应力转移)的改进随机特征滑动模型.该模型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伦应力转移对该断层源上地震矩积累量的改变量.本文选取鲜水河断裂北西段为研究区域,利用蒙特卡罗方法反复模拟未来50年的地震序列,得到了鲜水河断裂北西段的炉霍、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.
【作者】郭星；
【导师】潘华；
【作者基本信息】中国地震局地球物理研究所，固体地球物理学，2014，博士
【关键词】强震；随机特征滑动模型；特征地震；发生概率；

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