基于Python开发的地震余震序列统计程序

我国是世界上地震活动最严重的国家之一。地震活动频次高、强度大、灾害重、影响广,2008年汶川地震给人民群众生命财产造成严重损失,给整个国家的经济社会发展造成深远影响。汶川地震后,中国地震局深刻总结与反思,要求地震行业提高为社会各界提供地震专业信息服务的能力。余震序列作为震后紧急会商的重要资料,其统计的时效性要求也相应提高。近年来,Python语言在数据库处理、数据统计处理、程序开发方面已成为新的趋势。余震序列统计程序基于Python语言开发,利用该程序,对地震编目数据库数据进行筛选、导出、整理,并产出符合上报要求的Word文档,实现对地震余震序列的即时产出。利用该程序进行余震统计,可极大地减轻地震一线工作人员工作量,为科研人员判断地震趋势和政府部门制定救援方案提供更加及时准确的数据,有效助力开展地震应急救援工作。

汶川地震余震地震动衰减关系研究

2008年汶川8.0级特大地震发生后,又发生了多次余震,震区的固定台站和流动台站因此获取了上万条MS3.3～6.4级地震动观测记录。地震记录显示这些余震的震中距和震级分布比较均匀,为建立地震动衰减关系奠定了较好的数据基础。本文基于汶川地震MS3.3～6.4震级范围内、震中距小于150 km区域范围的余震观测数据进行了统计回归分析,建立了汶川地震余震(MS≤6.4)的衰减关系模型,并对地震动加速度峰值(PGA)给出了具体的衰减关系表达式。

2001年云南施甸M_S5.9地震余震序列尾波Q_c值研究

利用云南保山地震台记录到的 2001 年施甸地震数字化波形观测资料，根据尾波散射理论，测量了震源区尾波 Qc( f )值，结果表明，中心频率为 1.5 Hz 时，施甸地区尾波振幅衰减率 β(f ) 值在?0.012～?0.02 范围内，平均值为?0.017，Qc值在 110～140 之间，平均值为 124；得到施甸地区尾波 Qc值与频率的关系为 Qc( f ) = 77f 0.75 ；尾波波源因子 A0( f )与地震震级成正比，满足关系 lg A0( f ) = 0.899ML + 0.81，与频率成反比，满足关系 lg A0 = ?0.046 × f + 2.84 ；本文得到的一个重要结果是，施甸 5.3 级地震的最大强余震发生之前，Qc值存在一个变化过程；Qc值在均值附近 ±1.5 倍方差线内均匀地波动→Qc 值逐渐下降→Qc 值出现低于方差线的异常点→Qc 值逐渐恢复到正常水平→发震；施甸地区的尾波 Qc值不同于构造活动较为稳定的地区，而与构造活跃、地震活动频繁的地区较为接近，属于低频低 Qc值地区。

芦山地震余震发生及演化的自组织临界机制

为探讨芦山7.0级地震余震演化动力机制,应用统计地震学方法,分析了2013年4月20日—6月20日芦山地震余震序列的宏观统计分布规律;基于自组织临界理论,提出了一种新的余震模型,以期阐明相关统计地震学规律的产生动力机制,并深入讨论了该模型的自组织临界性.该余震模型的具体算法是在经典Olami-FederChristensen地震模型基础上,引入了应力衰减因子和应力扩散各向异性因子.研究结果表明:芦山7.0级地震余震序列的震级分布遵循Gutenberg-Richter统计规律,幂指数值约为0.766;其余震序列的时间分布遵循Omori统计规律,幂指数值约为2.52.新建模型的数值模拟能同时对芦山地震余震序列呈现出的Gutenberg-Richter和Omori统计规律给出满意的预测结果,模拟结果与实际情况高度吻合,表明龙门山断裂带处于一种自组织临界状态,芦山地震余震过程实质上是一种自组织临界现象.

汶川地震余震序列中2个疑似深于30km余震的波形研究

寻找并确认更深的余震,对认识汶川主震的深部构造环境、应力状态具有一定的意义。已有研究表明,绝大多数汶川地震余震深度在20km以内,但近期的研究提出了2个余震可能深于30km的证据,为了确认这2个疑似深震的震源深度,本文通过计算理论地震图测试了震源深度及震中距对P波偏振的影响,并与实际观测的P波偏振信息进行对比分析。此外,还使用近震深度震相sPL波拟合的方法来测定震源深度,确认了这2个地震的深度在10～15km范围。

2016年1月4日新疆轮台M5.3地震余震序列分析

据中国地震台网(CENC)测定,2016年1月14日5时18分,在新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州轮台县发生M5.3地震,USGS也给出了这次地震的震源参数(表1)。截止2016年1月21日,新疆轮台单台共记录到余震序列462次,其中,ML2.0-2.9地震16次,ML3.0-3.9地震4次,ML4.0-4.9地震1次,最大余震为1月20日19时08分的ML4.5地震。

芦山M7.0地震余震震源机制解的时空分布特征

芦山7.0级地震发生在龙门山推覆构造带上震源机制为逆冲型,震后3天震源区发生3 000多次余震,其中M5余震4次。最大余震5.4级发生在芦山邛崃交界。地震震源机制可以直观反映地震破裂的几何特征和运动学特征,通过地震序列震源机制与震源深度分布可以了解区域的应力状态、勾画断层形态、帮助搞清楚余震与发震构造的关系。地震发生后,布设了方位角分布很好的流动加密台站,为我们更好的了解龙门山南段的构造应力场提供了良好的条件。本文利用基于P波初动和振幅比反演震源机制解的HASH方法,获得芦山震源区2013年4月—2014年12月ML2.5以上地震的震源机制解。

尾波干涉法在汶川地震余震定位中的应用

中小地震的震源位置及其变化对于研究地震构造、断层性质以及地震应力场的演化等问题都有极为重要的意义。然而以HypoDD双差定位法为代表的常规定位方法对地壳速度结构要求很高,且受台站分布影响较大。而尾波干涉法不需要了解速度模型的精细结构,只要求速度结构中存在各向不均一性散射体即可,且对台站分布要求低,因此适合应用在中小地震的相对位置变化的研究上。本文以汶川地震余震为例,研究利用尾波干涉法确定相似地震相对位置的可行性及其稳定性,并将其结果与双差法进行了比较。发现当台站分布较好时,其结果与双差法所得结果较为一致,而当台站分布较差时,尾波干涉法所得结果更为可靠。

美科学家利用AI技术预测地震余震的位置

在大地震发生后的几个星期至几个月内,周围地区经常会遭受强大余震的破坏,这些余震可能使已经遭受破坏的社区瘫痪,并严重阻碍灾后恢复工作.虽然科学家们已经发现了一些经验性规律,如Bth定律和Ohmori定律,并利用其来描述余震的可能大小和时间,但预测其位置的方法仍难以掌握.

意大利科学家创建新型地震余震预报系统

长期以来,科学界一直在寻求能够成功预测地震的方法,但是,迄今为止仍未有明显进展。但是,近期意大利科学家的研究成果或将在推进地震的余震预报方面取得进展。

四川芦山M_S7.0地震余震序列双差定位、震源机制及应力场反演

2013年4月20日发生了四川芦山MS7.0地震,主震中位于青藏地块与华南地块结合部的龙门山断裂带南端.本研究用双差定位法对芦山地震主震及余震序列进行重新定位,得到主震位置为(30.29°N,102.97°E,17.82km)及4100多次余震重新定位结果.利用GSN/IRIS台网和国家台网及四川省区域台网的波形数据对主震及部分余震进行了震源机制解反演.结果表明,主震为一次逆冲地震,根据余震序列分布确定发震断层面走向为200°,震源机制解断层倾角为45°.基于震源断层面解和断层滑动方向,采用力轴张量计算法得到了研究区域的平均主压应力方向约为N112°E.

有关科里奥利力效应与昆仑山口西8.1级地震余震活动趋势的讨论

根据物理学中的科里奥利力定义和计算原理 ,在对中国大陆 2 0次 7.5级以上特大地震余震强度与科里奥利力效应关系的统计研究基础上 ,重点对 2 0 0 1年 11月 14日昆仑山口西 8.1级地震时所受到的科里奥利力情况进行了研究 ,并以此来讨论该地震后期的余震活动趋势 .结果表明 :①利用科里奥利力效应预测中国大陆特大地震的余震强度是一个有效的方法 .对于左旋走滑断层和上盘错动方向通过震源子午面右侧 (向北看 )的逆断层 ,其科里奥利力效应是使断层两盘相互拉离 ,它降低了断层错动时断层面上的摩擦阻力 ,地震能量主要在主震时充分释放 ,故余震强度小 ;对于右旋走滑断层 ,其科里奥利力效应是使断层两盘相互挤压 ,它增加了断层错动时断层面上的摩擦阻力 ,不利于主震能量的充分释放 ,所以余震强度大 ;② 2 0 0 1年 11月 14日昆仑山口西 8.1级地震的发震断层错动以左旋走滑为主 ,受到的科里奥利力使断层两盘相互拉离 ,大小约为 0 .0 6MPa .经过类比分析后认为 ,该地震后期的余震活动水平不会太高 ,整个序列的最大余震震级估计为 6级左右 .

内陆大地震余震活动区深度的时间变化

调查了日本3个内陆大地震余震的深度分布状态。这3个地震分别是:2000年鸟取县西部7·3级地震、2003年宫城县北部6·4级地震和2004年新潟县中越6·8级地震。对这3个地震,发现在主震发生后,孕震层都向更深和更浅的区域扩展。深层和浅层地震比中间层的地震活动衰减更快。当应力增加很快时,脆性断裂可能发生在一个应力延展衰减过程中。研究结果显示,断层活动可能延展到从地震活动背景估计的孕震区的外部。这应该在地震危险性评价中予以考虑。

高分辨率地震重定位新方法及其在中国芦山地震余震中的应用

研制了一种新的高分辨率地震重定位方法(命名为:hypoRelocate)。该方法不仅用到传统的绝对走时和相对走时差约束,还加入了一种新约束——地震间的尾波互相关走时。该新方法利用模拟退火方法搜索地震事件群的上述三种约束总残差最小值,来求解地震事件的最佳位置和发震时刻。hypoRelocate方法通过加入尾波互相关走时拓展了相对走时对地震相对位置约束的优势,能够更高精度地确定地震相对位置,通过绝对走时信息的加入减小了重定位结果对原始地震目录位置的依赖。我们将该方法应用于中国芦山地震余震的重定位工作中。该方法的结果与另外一种重定位的hypoDD方法的结果的对比表明:尾波互相关走时和绝对走时的加入能够更好地约束地震的相对位置和绝对位置。

用区域地震面波谱反演洛马普列塔地震余震的震源参数

用区域范围内记录的面波研究1989年10月18日加利福尼亚州洛马普列塔(Loma Prieta)地震的3个较大余震的震源参数。短周期尸波初动震源机制显示为一个震源机制变化较大的复杂的余震序列。许多地震对远震体波分析来说震级太小；因此，区域面波提供了很重要的震源参数长周期信息。在给定的深度上，用中周期瑞利波和勒大波反演地震矩张量分量，并对不同的深度重复反演，寻找与观测谱拟合最好的震源深度。10月19日10：14：35(md=4．2)的余震为走滑震源机制，伴有NW向垂直断层上的右旋运动，这与当地的断层迹线一致。对10月18日10：22：04(md=4．4)的余震，面波结果表明属于节面走向为NWW的纯逆断层机制。对10月19日09：53：50(md=4．4)的余震，面波结果表明为走滑机制，有一个与圣安德烈斯断层在该处的走向一致的NW向垂直节面。对所分析的余震，面波震源机制解和短周期尸波初动机制解间存在差异。这种差异或许反应了两种观测波带宽不同引起的真实差异。然而，差异也可以归因于：(1)由不正确的近场速度结构引起的初动机制的误差；(2)由不充分的传播路径改正引起的面波机制的误差。

关于地震余震的记录值分析

地震是一种无法回避的自然灾害,其突发性和巨大的破坏性给人类生存安全、社会经济发展和社会稳定带来了严重的危害.目前,国内外地震序列研究主要表现在地震序列类型特征研究、地震序列背景与形成机理分析、地震余震序列时空强概率分布特征研究等三方面.本文利用记录值的理论对地震余震数据做了初步的研究与分析.

基于ETAS模型的余震概率性地震危险性分析

余震概率性地震危险性分析对主震发生后的地震风险评估至关重要。经典的余震概率性地震危险性分析框架基于Reasenberg-Jones(R-J)模型建立,但R-J模型对复杂的地震序列可能存在预测失效的问题,因此,将对真实余震序列描述较好的传染型余震序列模型(epidemic-type aftershock sequence,ETAS)结合到余震概率性地震危险性分析框架中,以2008年汶川7.9级余震序列和2014年鲁甸6.2级余震序列为例,评估余震危险性的重要性以及探讨ETAS模型相对于R-J模型在余震概率性地震危险性分析中的差异。结果表明:余震危险性水平与主震震级大小有关,主震震级越大,余震危险性水平越高,持续时间越久,对于震级较大的强主震事件,主震发生后早期的余震危险性不容忽略。对于汶川7.9级和鲁甸6.2级地震事件,在余震发生率预测效能上ETAS模型优于R-J模型,而在余震危险性评估中,余震危险性的大小取决于余震发生率,基于R-J模型计算的余震发生率大于ETAS模型计算的余震发生率,因此,在余震危险性评估中使用R-J模型相比于ETAS模型会造成对余震危险性水平的高估,ETAS模型可用于改进余震概率性地震危险性评估框架。

主余震序列型地震动对RC框架结构地震反应定量影响研究

为探讨主余震作用下结构地震反应特征,量化主余震序列型地震动对结构地震反应参数的影响,采用OpenSEES有限元软件建立了一个3层典型RC框架结构模型,并选取594条实际台站记录到的真实主余震地震动记录作为结构反应分析的输入激励,开展了结构地震反应计算,分析了余震与主震相对强度、场地条件和地震动输入强度对结构地震反应的定量影响.结果表明:余震地震动对结构地震反应影响显著,最大可达90%,余震地震动对结构响应影响程度与其对主震的相对强度相关性较大,与场地条件相关性较小,规律不明显,余震强度对结构地震损伤影响明显.本文结果可供考虑主余震作用的结构抗震设计参考.

汶川M_S8.0地震部分余震重新定位及地震构造初步分析

利用双差地震定位法对5月12日汶川Ms8．0地震至6月26日四川地震台网整理形成观测报告的2741个余震进行了重新定位。在此基础上，初步探讨了汶川地震的地震构造及其余震的破裂扩展。重新定位后震源深度主要分布在0～20km间的上地壳，25～40km的下地壳也有少量地震发生，与下地壳存在脆性变形的断裂活动相对应，在20～25km深度范围内的上下地壳之间存在一个明显的缺震层．推测其可能构成推覆构造的滑脱面。从震源分布与震源机制解在空间的变化上，地震破裂由南向北单侧破裂且存在明显的分段活动性，推测可能存在逆冲推覆与右旋走滑破裂相互转换的过程：逆冲推覆滑动主要发生在高川以南的段落上，震源机制解表现为以逆冲为主；地震破裂向北并未沿龙门山推覆构造带北段扩展，而是斜切青川断裂，震源分布刻画的结构面陡直，震源机制解表现为以右旋走滑错动为主。

玉树M_S7.1级地震部分余震重新定位及发震构造分析

综合利用玉树震区应急流动台站观测数据和青海地震台网固定台站观测数据,依据最新的人工地震宽角反射/折射剖面的速度模型,采用Hypo2000地震定位法,对2010年4月18日至4月29日期间玉树震区发生的部分余震进行了重新定位.重新定位后,震源位置的水平和垂直方向平均误差分别为1.35km和4.68km,走时残差为0.49s.震源深度分布范围为1.48～19.85km,平均震源深度为10.28km.定位研究结果表明:玉树地震余震沿北西-南东向的甘孜—玉树断裂带的北支,即玉树—隆宝断裂分布,长约97km.余震分布特征在主震(微观震中)两侧存在差异,可能反映了两侧构造特征存在差异.截止到4月29日,主震东南仍是应力的主要释放区域,余震强度大且活动密集的区域位于主震东南距主震约5km、横向范围约20km.主震破裂区的大部分应力在主震过程中得以释放,主震时应力未释放的区域成为主要的余震分布区.余震的连续发生可能已造成主震破裂区相互连通,且破裂范围向西北方向扩展.玉树主震及余震的发震构造为甘孜—玉树断裂的北支,即玉树—隆宝断裂段,断层性质为北东倾向的高角度左旋走滑断层.发震断层的倾角和宽度在帮洞两侧有所不同,帮洞以东发震断层宽度约为12km,倾角约为83°;而帮洞以西发震断层宽度约为6.5km,断层倾角约减缓为63°.