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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

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地震地质 2024年第3期46卷 686-698页

作者：范晓易曲均浩顾勤平陈飞王夫运江苏省地震局南京210000 山东省地震局济南250000 中国地震局地球物理勘探中心郑州450000

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... 详细信息

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。

关键词：统计学相对强度方法参数遍历试验回溯性检验

中国大陆强震发生前地震活动增强统计特征分析

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地震学报 2024年第2期46卷 226-241页

作者：呼楠石富强季灵运刘洁祁玉萍王光明张丽峰郭蕾陕西省地震局西安710068 陕西西安地球深部构造中国地震局野外科学观测研究站西安710068 中国地震局第二监测中心西安710054 四川省地震局成都610041 云南省地震局昆明650224 青海省地震局西宁810001 河北省地震局石家庄050021

依据《中国震例》(1966—2017年)对1966年以来中国大陆东部M_(S)>6.0、西部M_(S)>7.0强震前地震活动增强的异常现象特征进行了系统的梳理,并试图总结不同活动构造地块周缘强震前地震活动增强的异常时空演化特征。结果显示:①我国大陆大... 详细信息

依据《中国震例》(1966—2017年)对1966年以来中国大陆东部M_(S)>6.0、西部M_(S)>7.0强震前地震活动增强的异常现象特征进行了系统的梳理,并试图总结不同活动构造地块周缘强震前地震活动增强的异常时空演化特征。结果显示:①我国大陆大震前普遍存在地震活动增强现象,33个震例中有21个震例存在震前地震活动增强异常,占比达64%;②西部地区大多数震例的地震活动增强空间范围表现为中间尺度或构造尺度,且主震震级越大,越有可能出现大范围的地震活动增强;③西部地区出现中强地震活动增强的概率高于东部地区,前兆地震活动增强的平均震级较大,发生大震(M>7.0)的概率增大;④西部地区地震活动增强的时间尺度与震级成正比,而东部地区随着震级增大,更可能出现中期到中短期的地震活动增强异常;⑤多数西部地区震例在震前出现不同时间尺度的地震活动增强叠加的现象;⑥川滇菱形地块的强震前均出现了中长期尺度的地震条带交会现象、不同空间尺度的地震空区以及中短期尺度的中小震活动增强现象,并且对大震地点有较好的指示意义。巴颜喀拉东边界与北、西及南边界大震前存在显著的不同地震活动增强特征,震前未出现中强地震围空的现象。

关键词：前兆地震活动增强统计特征活动地块地震前兆模型

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锦屏一级水电站库区中小地震震源机制解与局部应力场特征

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地球物理学报 2024年第1期67卷 189-204页

作者：祁玉萍孟令媛龙锋宿君孔令喆肖本夫路茜冉喜阳四川省地震局成都610041 中国地震台网中心北京100045

利用四川及邻区数字地震台网2013—2018年的波形资料,基于CAP和HASH方法反演得到锦屏一级水电站(以下简称锦屏水库)库区及周边M_(L)≥2.5地震的震源机制解,根据DRSSI方法计算得到库区局部应力场信息,结合该区域的地质资料,从震源机制参... 详细信息

利用四川及邻区数字地震台网2013—2018年的波形资料,基于CAP和HASH方法反演得到锦屏一级水电站(以下简称锦屏水库)库区及周边M_(L)≥2.5地震的震源机制解,根据DRSSI方法计算得到库区局部应力场信息,结合该区域的地质资料,从震源机制参数和局部应力场变化等方面讨论了水库加卸载对该区域地震活动的影响.取得的主要认识如下:(1)库区地震活动类型以走滑型为主,不同加卸载阶段震源机制类型存在一定差异,库区蓄水前期震源机制类型呈现多样性,蓄水后期与区域背景场趋于一致;(2)库区应力场最大主应力方向以NNW-SSE向为主,分时段结果显示,蓄水后期局部应力场最大主应力方向由NNW向逐渐发生偏转至NW向;(3)库区周边的地质构造和岩性条件有利于库水的渗透,蓄水后重力载荷和流体渗透的共同作用导致岩体断层面库仑应力的变化,从而呈现出库区蓄水前后中小地震活跃程度的显著差异特征.

关键词：锦屏一级水电站触发地震震源机制解局部应力场

基于双台广义互相关时延算法计算高铁列车速度

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地球物理学进展 2024年

作者：田丽萍郑定昌张帅张演王光明云南省地震局中国地震局昆明地震预报研究所

如何准确测量高铁列车速度一直是高铁研究的热门问题.本文引入广义互相关时延估计算法来分析双台站记录的列车振动波形，从而计算列车速度.我们对广大铁路改线段中的云南驿-祥云段高铁沿线采集的振动信号实例开展研究，分别使用PHAT加... 详细信息

如何准确测量高铁列车速度一直是高铁研究的热门问题.本文引入广义互相关时延估计算法来分析双台站记录的列车振动波形，从而计算列车速度.我们对广大铁路改线段中的云南驿-祥云段高铁沿线采集的振动信号实例开展研究，分别使用PHAT加权法、SCOT加权法、ROTH加权法三种广义互相关时延算法以及基本互相关时延估计分别处理双台站记录的列车波形.结果表明：相比其他三种方法，PHAT加权法有效锐化互相关函数的最大值，得到的列车速度结果更稳定、精确.PHAT加权法一定程度上避免了常规列车测速方法中遇到的如仪器精度不高、仪器安装困难等问题的发生，也可以为许多无法知道先验信息的地区提供相对准确的列车测速方法，同时给出双台站之间的恰当距离，具有应用推广的价值.

关键词：列车振动广义互相关列车测速时延估计

地磁时变观测数据中高压直流输电干扰事件多尺度表示及识别方法

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地球物理学报 2024年第3期67卷 969-981页

作者：李良超刘海军单维锋雷东兴袁静陈俊王浩然袁国铭防灾科技学院河北廊坊065201 安徽省地震局合肥230031

高效准确地识别地磁时变观测数据中受高压直流输电干扰的波形对于提高地磁时变观测数据质量具有重要意义.然而,由于高压直流输电干扰事件持续时间长短不一、干扰程度变化多样,给识别任务带来巨大困难.为了能自动识别长短不同的高压直流... 详细信息

高效准确地识别地磁时变观测数据中受高压直流输电干扰的波形对于提高地磁时变观测数据质量具有重要意义.然而,由于高压直流输电干扰事件持续时间长短不一、干扰程度变化多样,给识别任务带来巨大困难.为了能自动识别长短不同的高压直流输电干扰事件,本文提出一种高压输电干扰事件的多尺度表示及识别方法:利用小波技术具有多尺度的特性,卷积神经网络具有自动特征提取的特性,将二者结合,设计了一个多输入卷积神经网络模型来识别地磁中的高压直流输电干扰事件.首先使用离散小波技术将地磁时变观测样本进行多尺度分解,得到原始样本的多尺度表示,再将分解后的多尺度地磁时变观测样本分别输入到含有多个输入分支的卷积神经网络中,每个分支分别自动提取不同尺度的特征,然后将多个尺度的特征融合,并加入注意力机制来自适应计算每个尺度特征的权重,对多尺度特征进行加权处理,再采用全连接层和SoftMax层进行分类,本文将该模型命名为CBAM-MCNN.在中国地震前兆台网中心提供的高压直流输电干扰样本上进行试验,并将本文所提出模型的识别效果与现有的全卷积网络、残差神经网络、多输入卷积神经网络、IICM-HVDCT-CNN-LSTM进行了对比,在5271条测试样本集上,本文所提出的CBAM-MCNN模型识别准确率达到了97.14%,F_1值达到了97.12%,远远高于其他4种对比模型.

关键词：地磁时变观测数据高压直流输电干扰小波分解卷积神经网络 CBAM注意力机制

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统计地震学在京津冀地区地震危险性评估中的应用

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大地测量与地球动力学 2024年第9期44卷 899-904页

作者：孙丽娜郭蕾河北省地震局石家庄市050021

以1980~2022年京津冀地区现代地震目录作为统计样本,采用基于空间分割的非完全中心化Voronoi分割法来网格化研究区域,并以泊松模型为基础建立地震危险性概率模型,开展研究区中期尺度的中小地震概率预测。结果发现,计算得到的概率相对高... 详细信息

以1980~2022年京津冀地区现代地震目录作为统计样本,采用基于空间分割的非完全中心化Voronoi分割法来网格化研究区域,并以泊松模型为基础建立地震危险性概率模型,开展研究区中期尺度的中小地震概率预测。结果发现,计算得到的概率相对高值区与M_(S)≥3.0地震的发生存在一定的关联性,可以为地震的中长期预测提供参考依据。

关键词：统计地震学中小地震概率预测地震危险性

基于密集流动地震台网资料研究古冶—滦县地区上地壳各向异性

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1053-1068页

作者：李枭万永革王晓山吴鹏张小涛余海琳防灾科技学院河北三河065201 河北省地震动力学重点实验室河北三河065201 河北红山巨厚沉积与地震灾害国家野外科学观测研究站河北隆尧055350 河北省地震局石家庄050021 邯郸地震监测中心站河北邯郸056001

自唐山地区发生7.8级地震以来,古冶—滦县地区一直为唐山地震的余震频发区.该地区断裂和地质构造十分复杂,这些断裂的破碎程度有哪些差异?这是地震学家所关心的问题.本文使用在古冶—滦县地区布设的密集流动地震台网2020年8月—2021年7... 详细信息

自唐山地区发生7.8级地震以来,古冶—滦县地区一直为唐山地震的余震频发区.该地区断裂和地质构造十分复杂,这些断裂的破碎程度有哪些差异?这是地震学家所关心的问题.本文使用在古冶—滦县地区布设的密集流动地震台网2020年8月—2021年7月近一年的波形记录,采用剪切波分裂原理通过对古冶—滦县地区上地壳各向异性研究来揭示这些问题.得到以下结论:(1)古冶—滦县地区快剪切波平均偏振方向为NE86.2°±27.8°,慢剪切波平均时间延迟为2.37±1.25 ms·km^(-1).快剪切波偏振第一优势方向为ENE向,与区域背景主压应力方向一致;第二优势方向为NE向,该方向揭示了研究区域断裂主要以NE向为发育的构造意义.(2)唐山断裂带附近台站快剪切波偏振方向均显示出NE向的第二优势方向,与断裂走向一致.断裂附近台站慢剪切波时间延迟较高,各台站时间延迟差异较小,表明区域各向异性程度较强,断裂沿NE向破碎程度较强且破碎均匀.(3)滦县—乐亭断裂和卢龙断裂附近台站快剪切波偏振方向显示出复杂性,表明两条活动断裂的交汇在地壳内部产生了复杂的地壳破裂裂隙结构.断裂附近台站慢剪切波时间延迟较高,各台站时间延迟差异较大,表明区域各向异性和断裂破碎程度较强,且破碎不均匀.(4)丰台—野鸡坨断裂和榛子镇断裂附近台站快剪切波偏振方向与区域主压应力方向接近,慢剪切波时间延迟最小,表明断裂对其附近台站快剪切波偏振方向影响大不,区域各向异性和断裂破碎程度较弱,断裂内部裂隙可能存在愈合的现象.另外,本文还针对1976年唐山M_S7.8地震后在唐山断裂带上出现的尖端效应是否对唐山断裂带北段应力场产生了影响做出了讨论.本研究结果不仅反映了断裂分布的复杂程度与地壳各向异性的关系,还揭示了地壳各向异性在不同破碎程度断裂上的差异.

关键词：古冶—滦县地区地壳各向异性剪切波分裂构造应力断裂破碎程度

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红山台地磁观测车辆干扰特征研究

地震 2024年第2期44卷 147-158页

作者：胡秀娟和少鹏郭鹏昆田勤贾立峰河北红山巨厚沉积与地震灾害国家野外科学观测研究站河北邢台054000 河北省地震局邢台地震监测中心站河北邢台054000 河北省地震局河北地震台河北石家庄050021

近年来,红山台地磁观测数据中多次出现因车辆干扰而引起的异常变化,对台站观测资料的完整率产生相当程度的影响。在红山台实地开展车辆干扰影响实验的基础上,本文重点分析了轻型卡车及其他不同类型车辆在公路行驶过程中对地磁观测数据... 详细信息

近年来,红山台地磁观测数据中多次出现因车辆干扰而引起的异常变化,对台站观测资料的完整率产生相当程度的影响。在红山台实地开展车辆干扰影响实验的基础上,本文重点分析了轻型卡车及其他不同类型车辆在公路行驶过程中对地磁观测数据的影响特征。结果表明,车辆对观测数据产生的干扰影响与其使用的材质密切相关,车辆铁磁性材质的磁化率值越大,影响的距离越远。干扰的强度随着距离增大逐渐衰减,轻型卡车在距离测点300 m处、重型卡车在距离测点120 m处,两者的干扰影响基本消失。轻型卡车干扰幅度的理论值和实验值一致性较好,重型卡车干扰幅度的理论值和实验值却相差很大。这种差异可能还与不同类型车辆的构造、大小、体积和设计的差异有关。结合观测数据各分量受车辆干扰所表现的形态,初步判断车辆产生的干扰磁场总体呈现出磁轴与地面平行的偶极子磁场特征。此外,频谱分析表明,D和H分量均在车辆行驶时间段出现明显的谱峰,车辆行驶速度越快频率越高。此项工作可为今后识别地磁观测数据中的车辆干扰影响提供依据。

关键词：地磁台站地磁观测车辆干扰

2022年四川泸定M_(S)6.8地震震源破裂过程及强地面运动模拟

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地震 2024年第1期44卷 19-36页

作者：舒甜甜罗艳朱音杰中国地震局地震预测研究所地震预测重点实验室北京100036 河北省地震局河北石家庄050021

首先,利用区域宽频带波形拟合,反演了2022年泸定M_(S)6.8地震序列主震和部分余震的震源机制解和震源深度;其次,基于有限断层模型反演方法,使用区域宽频带波形数据反演了此次泸定地震震源破裂过程,并根据得到的震源破裂模型计算了峰值地... 详细信息

首先,利用区域宽频带波形拟合,反演了2022年泸定M_(S)6.8地震序列主震和部分余震的震源机制解和震源深度;其次,基于有限断层模型反演方法,使用区域宽频带波形数据反演了此次泸定地震震源破裂过程,并根据得到的震源破裂模型计算了峰值地面速度(PGV)分布。结果显示,此次地震矩心深度为6.0 km,是一个典型的高角度左旋走滑地震。震源破裂传播方向主要沿断层走向约165°向东南方向传播,由深部震源起始破裂点向浅部扩展,并破裂到地表,地表破裂主要分布在磨西到猛虎岗一带,长度约16 km。震源破裂过程持续时间约20 s,能量主要集中在前15 s内释放。地震释放的标量地震矩为1.07×10^(19)N·m,约等于矩震级M_(W)6.62。地震主体破裂发生在3~6 s之间,最大滑动量达到1.8 m,位于震中东南方向深度约10 km处。除此之外,在震中西北方向深度11 km处和震中东南方向深度18 km处分别发生两个次级破裂,滑动量大约在0.6~1.0 m。主体破裂的破裂长度约20 km,两个次级破裂的长度分别约为4 km和8 km。使用该震源破裂模型计算得到了PGV分布,PGV分布以震中为中心沿断层走向两侧扩散,其长轴与地震断层走向一致,呈NW向,极震区PGV为200~360 cm/s,地震烈度区内受灾严重的村镇均位于极震区。

关键词： 2022年泸定M_(S)6.8地震震源机制解震源破裂过程峰值地面速度