1303年山西洪洞8级地震震源断层研究

1303年在山西洪洞附近发生的8级巨大地震,是中国根据现存较为详细的文献记载史料所确定的最早的一次8级地震。这次地震距今已有700多年的历史,而地震所在区域至今仍有持续不断的小地震活动。本文根据地震破裂区1981年至2013年的中小地震精定位地震目录,采用震源断层面拟合方法,反演得到了1303年山西洪洞地震的震源断层面参数:走向19.3°、倾角88.5°、滑动角-170.0°。断层面长75.5km,宽26.2km,深度为地下11.12~37.35km。将地震破裂区的地震精确定位资料以近东西向的洪洞断裂为界划分为地震北段和地震南段,分段进行地震震源断层拟合,反演得到洪洞地震北段震源断层面参数:走向13.7°、倾角76.6°、滑动角-157.6°。断层面长32.7km,宽21.7km,深度为地下11.97~32.86km;南段震源断层面参数:走向20.3°、倾角87.1°、滑动角-154.6°。断层面长45.9km,宽16.6km,深度为地下9.32km^25.50km。无论是分段还是不分段,反演得到的洪洞地震震源断层均是右倾的近直立断层,属于右旋走向滑动性质。分段计算得到的地震北段震源断层深度比南段更深,将反演得到的震源断层与临汾盆地深部构造最新研究成果进行了分析对比,北段震源断层深度及倾角大小与深地震剖面推测得到的深大断裂几乎相同。震源断层在地表的投影与洪洞地震的高烈度区能够较好地对应。

K_(cv)值在河北及邻区地震预测中的应用研究

地震空间分布非均匀性指标Cv值作为一种有效的预测指标近几年来得到了广泛应用。然而受空间分布的事件样本数大小的影响,Cv值会有所改变。本文采用Cv值标准化后的Kcv值,统计了河北及邻区的地震事件空间非均匀性分布,并与地震时空概率增益综合预测模型相结合,进行研究区地震预测。依据河北及邻区40多年的地震观测资料进行了Kcv值扫描和震例统计,研究了该方法应用于河北地区的预测效能及最优时间尺度。对研究区2008—2012年M5及以上地震的概率增益、地震发生概率预测与实际地震发生情况的回溯性检验结果表明,此方法应用于河北地区地震发生概率的预测是可行的。依据上述方法,对2013—2017年河北及邻区M5及以上地震发生的概率增益和地震发生概率进行了预测。

河北及邻区地震时空概率增益综合预测研究

结合地震空间分布非均匀性指标Kcv值预测方法和图像信息学算法对河北及邻区2013~2017年ML≥5.0地震发生概率增益进行预测。根据河北及邻区40多年的地震观测资料,对地震空间分布非均匀性指标Kcv值进行了空间扫描和震例统计,得到了此方法应用于河北地区的预测效能,并对河北及邻区2013~2017年ML≥5.0地震发生概率增益进行了预测;对图像信息学算法在研究区进行了地震危险性概率预测的回溯性检验,得到了此方法应用于研究区的预测效能R值及概率增益K值,并进行了5年尺度的地震危险性预测。在上述2个单项预测方法的基础上,基于概率增益综合预测模型,得到了5年尺度河北及邻区ML≥5.0地震发生概率增益的综合预测结果。

介质阻挡放电中不同斑图的微放电通道中分子振动温度研究

采用特殊的水电极介质阻挡放电实验装置,在空气/氩气介质阻挡放电中得到了四边形斑图、六边形斑图,通过对氮分子第2正带系(C3Πu→B3Πg)的发射光谱进行分析,研究了这2种斑图的微放电通道中的氮分子的振动温度.实验结果表明,随着外加电压升高出现的四边形斑图和六边形斑图,其微放电通道中的分子振动温度依次升高.

基于历史地震史料记载的地震危险性分析方法

现行的地震危险性分析方法是经过潜在震源区划分、地震活动性参数和衰减关系的确定,以及基岩地震动参数的计算而作为基础资料的历史强震目录,同时也是通过历史地震记载的分析得到的。然而,在其每一个环节都存在不确定性,而现有的不确定校正很难达到满意的程度。本文设想仅仅利用历史地震的史料记载,依据最大似然法,计算场地的各不同年份不同超越概率的地震危险性。以怀来、河间、唐山、承德、宁晋、石家庄为例,并仅仅以这些场地的历史记载为依据,不考虑推测的影响烈度,计算这些场地的危险性分析结果,并与中国地震烈度区划图(1990)的结果进行比较,由此来说明本方法具有一定的可利用性。

基于故障树分析的华北平原带地震空间分布函数的确定

应用故障树分析的方法,对华北平原地震带地震空间分布函数进行重新厘定。应用断层破裂长度与面波震级、地震矩、矩震级之间的关系公式确定华北平原带各潜在震源区的地质因子;应用最大似然法、贝叶斯预测方法和地震活动度方法确定各潜在震源区的因子;综合考虑各因子情况,建立动态概率安全性评价的空间分布函数故障树,计算得到华北平原带潜在震源区的空间分布函数,并由新的空间分布函数计算了实验场地的地震危险性。

唐山地区强震动记录的应用研究初探

本文给出了唐山地区强震动记录应用研究的两个实例,提出了建筑结构采用时程分析时选用强震动记录的原则和方法,通过对唐山地区强震动记录的分析处理,得到了其峰值加速度及加速度反应谱,确定了本地区进行弹性时程分析时选用的强震动记录;研究了局部场地条件对地震动影响的唐山响堂三维强震动观测台阵,以唐山响堂台阵2号测井(地下32m)的基岩强震动作为输入,通过2号测井的土层剖面,利用2个一维土层地震反应分析程序,分别计算得到地表的峰值加速度和加速度反应谱,并把计算结果与同次地震相应的地表强震动记录峰值加速度与加速度反应谱进行了对比分析。

基于最大似然法的亚洲地震人口损失预测

亚洲是全球地震活动,特别是浅源地震活动最活跃的地区之一,由于亚洲大多数国家属于发展中国家,抗御地震的能力偏低,导致地震灾害十分严重。本文采用最大似然法,据亚洲9个国家历史上因各次地震死亡的人口资料,计算得到了各国不同时期因地震造成不同死亡度的概率曲线;另外,由各国每10年的人口统计资料,拟合得到各国人口的增长曲线。将历史上因各次强震的死亡人数归一到2010年人口的死亡数字,并以此数据给出了各国在考虑了人口增长情况下的因震人口损失预测结果。

1695年临汾7(3/4)级强震震源断层拟合

山西临汾地区是一个历史强震多发区,1303年和1695年发生了洪洞(M=8)和临汾(M=73/4)两次特大地震,短时间内在同一盆地相继发生两次特大地震,这在我国乃至世界上大陆内部都是极为罕见的。本小组曾采用地震学分析,由现今活动的众多中小地震资料推测历史强震1303年洪洞8级地震震源断层空间取向及其运动方式,为了更好地研究山西盆地地震构造,本文反演1695年临汾73/4级地震震源断层,推断震源断层在应力场作用下的错动方式,为山西地区地壳速度模型的建立、研究深部构造及与孕震构造环境的分析提供基本依据。

中长期地震预测中的PI算法改进研究及应用

图像信息学PI(Pattern Informatics)算法是一种基于统计物理学的地震预测新方法,近年来得到了较大发展。本文探索把此方法与地震活动性网格点密集值方法相结合,并尝试用于华北地区中长期地震预测。在预测中,使用1970—2011年ML≥3.0区域地震目录,针对MS≥5.0预测"目标震级",采用15年尺度的地震目录滑动时间窗,均为3年尺度的地震活动"异常学习"时段和"预测时间窗",结合一定时空及震级范围内地震的数量和震中分布因素,进行地震危险性概率计算。对该方法的预测效果使用Molchan图表法进行统计检验。结果表明,此方法在某些方面优于PI算法,且在地震趋势分析和中长期预测方面有较好的应用潜力。

发射光谱研究氩气/空气混合气体介质阻挡放电能量传递过程

使用水电极介质阻挡放电装置,对比氩气与氩气/少量空气的混合气体以及空气与空气/少量氩气的混合气体放电的发射光谱,研究了氩气与空气相混合时气体放电中的能量传递过程。实验发现,当氩气中加入少量的空气时,氩原子谱线均变弱,说明空气中的氮分子对氩原子的各激发态具有猝灭作用。并且随着空气含量的增加,各谱线变弱的速率不同。越是与氮分子的激发电位接近的氩原子的激发态被猝灭的作用越明显。另一方面,当空气中加入少量氩气时,发现氮分子第二正带系和氮分子离子第一负带系的谱线均被增强。说明在空气/少量氩气放电中,氮分子的激发由于亚稳态氩原子的潘宁激发传能而增强。因此在氩气/空气混合气体放电中,气体成分及比例影响放电的发光特性和能量传输特性。

空气介质阻挡放电不同放电模式的光谱特性

采用光谱方法,研究了空气介质阻挡放电中流光向类辉光转变时电子能量的变化。利用氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线,测量了氮分子(C3Πu)的振动温度。通过考察氮分子离子391.4nm谱线强度与氮分子337.1nm谱线强度之比,研究了电子平均能量的变化。结果表明,流光向类辉光转变时,氮分子(C3Πu)的振动温度激增,氮分子离子391.4nm相对谱线强度突增,表明类辉光放电模式中电子能量比流光放电模式中电子能量高很多。实验还发现,气隙间距不同,这两种放电模式转变所对应的转变气压不同,但转变气压与气隙间距的乘积值保持不变。

基于分量钻孔应变资料分析测区构造应变变化

根据"双衬套"理论模型和应变理论,以易县台分量钻孔应变观测资料为例解算测区构造应变变化。由于易县台分量钻孔应变元件灵敏度不一致,首先进行相对实地标定,数据信度由0.7557升高到0.9344;其次,应用理论固体潮对易县台分量钻孔应变进行绝对标定,得到耦合系数;最后,通过应变换算得到易县台观测点附近的应变参数,面应变εa每年以2440 ns的速度变化,最大剪应变εs以每年230 ns的速度变化,应变主方向为138°。综合结果表明,易县台测区附近的构造应变呈稳定拉伸的状态。

压强对空气/氩气介质阻挡放电中等离子体温度的影响

使用水电极介质阻挡放电装置,在氩气和空气的混合气体放电中,利用发射光谱法,研究了电子激发温度和分子振动温度随气体压强的变化关系。通过氩原子763.51nm(2P6→1S5)和772.42nm(2P6→1S3)两条谱线强度比法计算电子激发温度;通过氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线计算氮分子的振动温度;对氮分子离子391.4nm和激发态的氮分子337.1nm两条发射谱线的相对强度进行了测量,以进一步研究电子能量的变化。实验表明,随着压强从20kPa增大到60kPa,电子激发温度减小,分子振动温度减小,氮分子离子谱线与激发态的氮分子谱线强度之比减小。

河北地区活断层潜在地震最大震级及危险性研究

河北是华北地区乃至中国大陆东部地区地震活动最为活跃的地区之一,构造背景复杂,断层发育。随着全省11个城市活断层探测与地震危险性评价项目的推进,若干科研课题的研究,地质构造资料逐步积累,晚更新世以来的断层资料得到进一步更新。如何评估这些活动断层上的最大潜在地震震级及危险性是地震中长期预测中较为重要的一个问题。本文采用闻学泽等提出的潜在地震最大震级评估模型,对河北地区晚更新世以来的活动断层进行断层小区划分,建立了断层小区内最大地震震级M_(max)与震级频度关系a_t/b值之间的经验关系,并利用公式外推获得断层小区内的推测潜在震级上限值。另外,本文用强震等待时间的指数分布关系式计算了部分断层小区未来的中强地震发震概率。

唐山地区基岩地震动峰值衰减特征研究

基于搜集的唐山地区的强震记录数据,采用考虑地震动峰值加速度、近距离和震级的三种衰减模型,然后利用数理统计回归的方法对这些模型的结果进行了对比和分析,获得了唐山地区基岩场地峰值加速度衰减关系。并用2012年5月28日的唐山4.8级地震对此衰减关系进行了验证。

中等pd值介质阻挡放电中等离子体温度研究

近大气压条件下,在介质阻挡放电系统中得到了氩气和空气混合气体在300～800nm范围内的发射光谱,研究了中等pd值(约6.4×103Pa.cm)氩气和空气混合气体中电子激发温度与分子振动温度。实验选用两条ArⅠ谱线763.51nm(2P6→1S5)与772.42nm(2P2→1S3),用强度对比法测量电子激发温度,利用氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)计算氮分子振动温度。实验结果表明:电子激发温度和分子振动温度均随电压的增加而增加,并且电子激发温度随电压的变化速率大于分子振动温度的变化速率。

华北地区中强震前中小地震活动的动态演化特征研究

应用地震活动加速指数AI算法对华北地区1970年以来ML≥6.0地震进行了回溯性研究。利用该方法统计中强震前的中小地震活动频度,分析结果显示在空间上能够反应出中小震活动频度的异常。另外,应用有关地震活动的频度面积S值方法,对ML6.0级以上强震前后的中小地震活动在时间分布上进行了研究,此方法对AI算法的计算结果在时间上给予了支持。结果表明:AI指数能够量化地给出中强震前中小地震活动的相对增强或减弱程度,中强震的S值在震前表现为高值或低值异常,震后下降或上升。S值的异常点与AI扫描值的异常结果在时空分布上相辅相成。在地震目录完整的情况下,中强震震中区及其附近地区震前1a的中小地震活动与之前3a、5a的活动背景相比,出现明显的"加速"或"减速"现象。利用这两个参量的变化,可为该地区中强震的预测分析提供一定的判定指标。

华北地区强震的等待时间研究

从概率论出发,推导出从上一次地震发生时间到下一次地震发生时间(等待时间)的数学表达式,并给出了威布尔分布、指数分布、均匀分布的等待时间表达式。在此基础上,以河北省及其邻近地区为例,用3个分布函数分别计算了各地区发生5.0级以上地震的等待时间发震概率及回溯性检验,并利用AIC准则对何种分布函数更适合华北地区5.0级以上强震危险性分析进行了讨论。

震源机制和场地条件在河北地震影响场判定中的应用研究

震后应急工作中地震影响场的判定和快速给出较为合理的地震烈度分布图,是震后应急救援的重要依据,对于政府了解灾情、部署工作以及估算灾害损失都尤为重要,所以本文以此为研究目的,力求震后快速给出准确的地震烈度分布图。本文收集整理了河北地区中强地震的实际等震线图,将其与加入了震源机制解影响参数的烈度衰减关系计算得到的理论等震线图进行对比。结果显示:随着震级的增大,由衰减关系计算得到的等震线图与实际地震等震线图在高烈度区(≥Ⅶ度)相似度更高。另外,根据震后24小时内余震频度的空间变化,对极震区理论等震线修正后,其与实际等震线更加贴合,即理论计算烈度与实际调查烈度值更加接近。最后,对河北地区划分网格,根据地震动衰减关系计算震例对各个网格中心点产生的影响——基岩PGA。提取场地类别属性,考虑场地放大因子,完成基岩PGA到地表PGA的转换。将地表PGA换算成烈度,并与实际地震等震线图进行对比分析。结果表明,考虑了场地放大效应的地震影响场在高烈度区与实际等震线相似度很高,且相似度超过基于震源机制解的烈度衰减关系方法。