地震区划中b值统计的若干问题研究
摘要
b值描述研究区的地震震级频度分布特征,是地震危险性和地震预报分析的基础参数,它实际上是衡量某地区地震活动水平的一种标志,在国内外地震预报研究和地震危险性分析中得到广泛的应用。本文就影响b值统计的几个重要方面进行了分析研究,得出了一些结论,希望能为地震危险性分析服务。本文首先对现代仪器记录地震资料完整性进行了研究。主要介绍了台网监测能力的评定方法、我国台网建设和发展的6个阶段及相应的监测能力评定,分析了b值曲线检验台网监测能力的效果,结果表明,用区域b值曲线的拟合来确定台网的监测能力是不可靠的。对历史地震完整性的研究,主要分析了各个时期历史地震资料遗失情况,得到了不同区域地震资料完整年限,并分析了历史地震资料遗失的原因。首次利用地震震害记录点数目的变化,分析了不同地理文化区域的5个省份历史资料的记载情况,结果表明,明朝以前的历史地震资料绝大多数都不完整。通过设定一个时间段内的不同b值,计算不同震级的地震数目和实际的历史地震数目作对比,从而得到历史地震资料遗失率和震级的关系,表明历史地震b值偏低。研究了地震资料完整性对b值计算的影响,通过对华北地区和西南地区完整目录按照均匀和非均匀抽取两类原则抽取地震,定量分析了目录遗漏率对不同b值统计方法的影响。研究表明,当各震级档地震按照总遗漏率非均匀地抽取地震时,目录遗漏率对极大似然法影响大于最小二乘法。历史地震一般大地震遗漏的不多,小地震遗漏得多,即相当于非均匀抽取时形成的目录,因此,研究表明历史地震b值偏低有可能是因为小地震遗失较多造成的。研究了大地震发生的随机性对b值统计的影响,随机目录和实际地震目录的震级频度关系遵循以下规律:表明样本量对b值统计具有关键性影响,当样本量太少时,用线性的古登堡关系式计算b值,其结果误差较大;当样本量很大时,震级频度关系表现为非线性。因此,线性古登堡关系应推广到截断的指数关系,线性古登堡关系只适用于一定样本量的地震目录的震级频度关系。本文最重要的创新点在于:利用MGR模型对我国各研究区的中强以上地震和我国各地震带的ML3.0以上地震震级频度关系进行了修正并确定其震级上限,结果表明:MGR模型拟合的数据能表现非线性关系,而传统的NGR方法不能较好地表现该非线性关系,因此,MGR模型适合我国大陆各研究区的地震震级频度关系;低样本计算得到的b值偏低,计算b值的地震样本量应不低于500;应用MGR模型确定地震带震级上限时,要求有较长的研究时段和较高的样本量。对地震带b值进行了研究,应用MGR模型和NGR模型都可以联合现代微震和历史地震计算b值,但当MGR模型计算均方差偏大时,其结果不能采用。当联合现代微震和历史地震计算b值时,提高了样本量,b值的计算结果不再偏低。考虑到最低样本量的要求,b值统计的时间窗口和空间区域确定必须满足一定要求,b值的时间和空间扫描如果按计算机软件直接操作,其计算结果就有很大问题。
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