基于相对强度算法和参数遍历试验的地震预测回溯性检验——以中国川滇地区为例

探索地震活动的时空分布对于地震风险评估,尤其是对于中国川滇地区这样的地震频发区和强震危险区而言具有重要意义。相对强度算法(RI)基于统计学理论,使用过去的地震强度评估预测同一地点的未来地震强度。其原理简单,已多次在国内外强震预测的实践应用中取得了良好的效果。目前,经过多年的发展完善,该方法的预测性能愈加突出。为了辅助川滇地区的地震活动性预测工作,文中使用相对强度算法(RI)和参数遍历试验(PTT)进行了全面的参数分析,深入研究了RI算法在中国川滇地区的适用性,结果表明:由于参数选择合理(包括网格大小、异常学习时间窗长度、预测时间窗起始时间和预测时间窗长度),RI和PTT的组合研究表现出了明显优于随机猜测的预测效果,揭示了川滇地震危险区地震预测的有效参数区间。相对强度算法能够对川滇地区的地震活动进行预测,文中成果丰富了地震危险区地震趋势预测的参考依据。

江苏台网地震目录最小完整性震级研究

区域台网完整性震级的研究对于了解测震台网监测能力、评估地震目录的可靠性以及研究地震活动特征具有重要意义,其有助于确定最小可靠震级范围,并为地震监测和地震研究提供参考。针对江苏及邻区地震目录的特点和需求,结合江苏省区域测震台网台站建设与发展情况,使用震级-序号法、多参数方法联合研究,对江苏区域台网记录的地震活动最小完整性震级M_(C)随时间的变化趋势进行分析;通过使用完整震级范围(EMR)方法,对地震的空间分布特征进行深入探究。研究结果表明,江苏及邻区整体区域M_(C)值变化趋势大致分为2个阶段,1970-2008年M_(C)值主要分布于M_(L)1.0~M_(L)2.2之间,2009-2022年M_(C)值主要分布于M_(L)0.5~M_(L)1.5之间。江苏内陆地区1970-2008年M_(C)值主要分布于M_(L)1.0~M_(L)2.5之间,2009-2022年M_(C)值主要分布于M_(L)0.5~M_(L)2.0之间,江苏沿海黄海海域1970-2022年M_(C)值主要分布于M_(L)2.0~M_(L)3.0之间,江苏区域台网地震监测能力趋于完善。

山东乳山地震序列震源机制解一致性参数特征

采用双差定位法对乳山台阵记录到的M_L≥1.0的1 418个地震事件(2014年5月7日—2016年12月31日)进行重新定位,利用P波初动和CAP方法对研究区内M_L≥1.5地震进行震源机制解反演,根据震源机制解资料进行应力张量反演,从而分析乳山地区应力状态以及震源机制一致性参数时空特征。结果显示:1)乳山地震序列沿NWW-SEE向展布,形成长约4km、宽约3km的矩形活动带;2)推测乳山地震序列发震断层走向为NWW-SEE、近直立、以走滑运动为主兼具一定逆倾滑分量;3)采用自助线性应力反演(LSIB)方法得到乳山地区主压应力轴方向为25°,倾角10°;中等应力方向为286°,倾角45°;主张应力方向为125°,倾角43°;4)乳山地震序列的震源机制一致性参数随时间变化整体呈现平稳状态,地震发生的空间位置与震源参数一致性空间分布关系较为吻合。

支持向量分类机LIBSVM方法识别天然地震、爆破与塌陷

对天然地震、爆破及塌陷的波形数据进行小波变换,并用小波转换系数提取香农熵特征,采用支持向量分类机LIBSVM多类模式识别方法对香农熵特征进行分类识别,识别率在80%~95%之间。结果表明,采用LIBSVM对波形特征进行分类的方法可以较好地识别天然地震、爆破与塌陷。

马陵山和相公庄台钻孔体应变观测质量影响因素分析

对山东省内同一条断裂带内,气象条件相同、地理位置相近的两个台站体应变仪进行分析,探讨影响体应变观测质量的因素。结果表明:(1)两个台的数据完全符合规范中所要求的M2波潮汐因子相对误差δα/α≤0.05的精度指标;2016年月平均精度:相公庄台为0.015 1,马陵山台为0.032 1,相公庄高于马陵山。(2)两个台站受降雨、水位和气压影响明显,体应变和气压相关程度达到0.85以上。(3)两个台站均位于断裂带或其附近,除仪器及其他干扰因素外,井孔条件是造成马陵山比相公庄台精度低的主要因素。

2013年山东莱州M4.6地震序列发震构造初探

采用双差定位法对山东莱州地震序列重新定位,通过CAP方法反演M4.6地震震源机制,在此基础上初步探讨莱州地震序列发震构造。结果显示:精确定位震中位置主要位于柞村—仙夼断裂的NW方向,深度剖面显示从SE方向到NW方向断层深度呈由浅逐渐变深的趋势,这均与柞村—仙夼断裂位置、走向、倾向特征较为吻合;M4.6地震震源机制解的节面Ⅰ与柞村—仙夼断裂走向、倾角较为接近。综合精确定位震中位置、剖面深度分布特征、M4.6地震震源机制解及宏观调查烈度分布等结果与柞村-仙夼断裂产状之间的关系,初步推测柞村—仙夼断裂可能为莱州地震序列的发震断层。

乳山地震序列区域台网及台阵定位结果对比

精确定位的活动图像为了解断层产状和深部构造提供了重要基础信息。本文采用2014年5月7日至2015年12月31日期间山东地震台网及乳山台阵记录的乳山地震序列ML≥1.5级地震进行双差定位对比研究。定位结果显示:山东地震台网记录的地震经精定位后,震源位置呈现北西向(约315o)展布,剖面上地震分布较为均匀,震源深度3—11km。乳山台阵记录的地震经精定位后,震源位置呈现北西西向(约290o)展布,在空间上多处相对集中,体现了序列空间分布的丛集特征;剖面中心位置地震明显较少,此处似乎存在一凹凸体,序列地震基本发生在凹凸体的周围,震源深度集中分布在4—8km。从已有震源机制解、台站布局、精定位残差、现场调查等多方面综合分析认为,乳山台阵精定位结果更加准确。

使用支持向量机识别地震类型的影响因素分析

对山东地区2006~2017年3种地震事件——天然地震、爆破及塌陷的波形记录进行小波变换,对提取出的香农熵特征采用支持向量机LIBSVM方法进行分类识别,并设计一系列实验研究影响最终分类效果的因素。结果表明,5种影响因素——信号窗长度、小波分解方式、小波基类型、向量机算法类型、向量机核函数类型均对地震类型的分类识别结果产生一定的影响;识别率最高的3组处理方式均采用了2000 s信号窗长度+db7小波基+υ-SVC算法的组合方式。所得的识别率较高的几种影响因素组合,在未来可应用于地震类型的实时识别,进一步提高地震类型的识别率和触发准确率。

不同型号摆式倾斜仪观测资料的一致性分析

利用相关系数法分析泰安台SSQ、VS、RZB和CZB四套摆式倾斜仪的潮汐因子和分量趋势变化特征;利用S变换和降雨效率分析抽水、降雨对倾斜观测资料的影响;分析了倾斜观测的气压干扰程度及映震能力。结果表明:摆式倾斜观测资料在变化趋势以及抽水、降雨、气压干扰影响方面有一定的一致性特征,在资料分析、异常识别中可以相互佐证,其中洞室SSQ和VS观测资料的一致性最高,但具体表现形态和变化幅度存在差异;抽水干扰信号频率在0.6×10^(-3) Hz以下,NS分量受抽水影响均大于EW分量,仪器距离抽水井越近、安装深度与抽水井深度越接近影响越大;雨季初始时段连续降雨的效率大于第二时段,且NS分量大于EW分量;山洞内的SSQ、VS受气压干扰程度较钻孔中的RZB和CZB严重;形变仪器本身的滤波性能,造成仪器映震能力相差较大,记录地震个数最大相差近12倍。

地磁台网指数报告产出系统研发与应用

基于数据中台理念和数据专家(Datist)软件平台,研发设计地磁台网指数报告产出系统,使用国家地磁台网中心等平台产出的地磁指数数据生成报告,通过定时触发和人工触发2种方式实现有关图件的产出,并通过微信完成产品报告推送。本系统组件式、低代码的开发方式便于科研人员的研发、使用与维护,可减少重复劳动。该系统实现了多源异构数据的融合,可自动生成空间数据分析图、各类数据产品图报告,便于相关部门及用户及时了解磁情指数变化,可辅助工作人员进行快速研判并展开相关工作,提高了工作效率,优化了服务能力。

城市轨道交通沿线地电监测仪器干扰分析与抑制处理

地电监测数据对城市轨道交通入地电流尤为敏感,现有研究主要基于数字信号理论进行干扰抑制,但缺乏参数选取讨论和多类型观测数据检验。以南京地铁沿线地电监测数据为例,基于小波变换分别设计不同的小波分解方式和小波基函数的参数对比试验,并基于得到的最优参数组合,对设计试验进行常见地电场信号数据的实际检验;对每组试验,均从滤波对比图和评价指标体系2个方面进行干扰抑制结果评价。结果表明:地电监测数据每日5:00—24:00时段的噪声干扰幅度明显加强,与地铁营运时间一致;研究所选测道的噪声幅度在地铁营运时段集中在-4~4 mV范围内,在地铁非营运时段则集中在-2~2 mV范围内;干扰抑制效果最佳的滤波参数为DWT/WPT1层分解+滤除第1层高频信息+db/sym6阶左右小波基,经实际数据检验后db小波表现略优;采用小波分析方法经最优参数处理后,地铁运行干扰及停运后车辆检修、试车仍存在的漏电干扰均得到了明显抑制;地电暴、地电脉动、高压直流输电等地电仪器常见的电场信号数据经处理后,能够在有效抑制轨道交通噪声的基础上保留其原有的电场特征。

莫霍细结构研究的PmP与Pn振幅比曲线拟合方法

基于反射率法理论地震图算法,提出PmP波与Pn波理论和实际振幅比曲线拟合算法,获得莫霍细结构。试验表明,一级间断面型与正速度梯度型莫霍结构振幅比曲线形态相似,均为上凹,但数值上前者为后者的两倍以上;而高低速互层型结构的振幅比曲线呈下凹状态,3种曲线差别显著,表明PmP波与Pn波振幅比曲线对不同莫霍结构的分辨是敏感、有效的。

小样本地震信号识别研究

研究支持向量机方法在小样本地震信号识别方面的可行性,结果表明,随着样本量增加,该方法的识别率出现先升高再降低的现象。使用山东和江苏地区2006~2017年的地震数据进行实验,仅需每类30个训练样本即可达到85%左右的识别率。该方法识别率的提高不依赖于大量样本的加入,不仅适合于地震数据样本量少的地区开展地震信号识别研究,而且为精简样本库、降低运行成本提供了新思路。

基于时-空ETAS模型的新疆伽师地区背景及触发地震活动的探讨

新疆伽师地区历史上发生过多次M_(S)6.0以上地震,2020年1月19日该地区再次发生了M_(S)6.5地震。这些地震属于独立的背景地震活动,还是与已发生的其他地震存在一定的相互触发关系?探索与此问题相关的背景地震活动和触发地震活动特征,对深化这一区域地震活动特征的认识具有重要意义。为此,文中利用时-空ETAS模型对该区1970年1月1日以来的地震序列进行分析,拟合得到了较为稳定可靠的模型参数,给出了区域背景地震活动水平、表示地震活动丛集特征的丛集率指标及包含背景及丛集活动的总活动水平等结果,并利用随机除丛方法将背景地震活动与丛集活动剥离开来,得到了每个地震事件作为背景事件或触发余震事件的概率。结果显示,研究区北部与南部的背景地震活动和触发丛集活动存在明显差异,丛集地震活动为总体地震活动的主要成分;计算结果表明,此次M_(S)6.5地震被触发的可能性达99%,其中2020年1月18日M_(S)5.3地震对其触发贡献最大,达94%;在对其他地震事件具有触发贡献的个体中,2020年4月21日M L4.1地震“干预”其他事件发生过程的平均能力相对较高,达0.505,但需要通过其他手段进一步佐证。文中工作是中国地震局开展的针对此次地震的虚拟科考工作的一部分,所得结果可以为后续深入研究该地震提供帮助。

近水平地层滑坡机制和演化全过程研究

为研究近水平地层滑坡的成因机制和变形演化特征,以黑山坡滑坡为例,基于工程地质学和岩土力学的理论与方法,对斜坡稳定性和各影响因素之间的相关性进行了分析。滑坡主要包括基岩山体和古滑坡堆积层两部分,通过有限差分法模拟了滑坡的运动学特征。判断该滑坡为新生基岩崩滑和古滑坡堆积层推移的复合平推式滑坡,且静水压力环境控制着滑坡的启动和发展。最后针对该类滑坡在研究和实践工作中存在的问题,提出了在前期辨识、预报预警和防治措施等方面的一些建议。

体应变观测数据稳定性影响因素

从钻孔体应变仪器安装和标定维护、数据曲线形态及观测精度,对比分析山东省东平、邹城和陵阳地震台体应变观测资料,结果发现:东平地震台观测质量较好,质量最佳月份精度达到0.006 5;陵阳地震台无明显干扰源,精度可达0.01。因钻孔条件不同导致观测精度受到不同程度影响,如:陵阳地震台为节理裂隙较发育的安山岩,相对东平、邹城地震台较完整的花岗岩基精度稍低。

磁暴事件简报智能化产品设计

磁暴事件影响日地空间环境,例如:通讯系统、电力系统、输油管道、空间飞行器等均会受到严重影响。磁暴观测是地磁台站的常规业务工作,结合地震行业发展规划,考虑其他行业对磁暴数据指数的需求,基于Datist数据专家程序设计磁暴事件智能化系统,可在磁暴发生后快速、及时、准确地推送详细指数,根据不同用户需求,以专业磁暴简报产品报告形式进行输出,为用户开展事件分析和深入研究提供基础数据。