2) 中国北京 100160 矿冶科技集团有限公司;
3) 中国北京 100045 中国地震台网中心
2) Institute of Mining Engineering, BGRIMM Technology Group, Beijing 100160, China;
3) China Earthquake Networks Center, Beijing 100045, China
Gulia和Wiemer(2019)通过对比大地震前后震源附近b值演化过程,将交通灯系统用于大地震后同等级别地震发生的决策问题。但其给定判断阈值为大地震前b值10%的变化,缺少统计检验依据。
2021年5月18日,云南大理漾濞县发生ML 4.7(MW 4.2)地震,19日发生ML 5.0地震,21日发生ML 5.9(MW 5.2)地震,21日发生ML 6.7(MW 6.1)地震。其中,18日ML 4.7、19日ML 5.0地震及ML 5.9地震被认为是ML 6.7地震的前震。此次漾濞系列地震为典型的前震—主震—余震序列,采用基于b值变化显著性评估改进的交通灯系统,对此次漾濞地震序列进行活动性分析,希望可以为大地震序列性质判定提供参考依据。
2 理论基础及研究内容Gutenberg和Richter(1944)提出古登堡—里克特定律,给出震级频度N和震级M之间的关系:log10N = a - bM,其中a指示了地震活动性,b为斜率。以往研究表明,b值与断层应力成相反关系,低b值指示了高地震风险。交通灯系统是通过对b值的实时监测并对比大震前后b值的变化,并以10%的变化为界,判定地震危险性的一种方法。若大地震后研究区b值高于背景10%以上则为低风险区域,然而,若b值低于背景10%以上则为高风险区域,表明研究区易发生同等强度或更大震级的地震。本研究以2021年漾濞地震序列为例,通过对地震活动进行分析,引入赤池信息准则(AIC),评估地震前后b值的显著性差异,并给出显著概率(Utsu,1992),判断该区地震危险性。
3 研究结果2021年漾濞地震序列空间分布见图 1。计算研究区b值,并对漾濞地震活动进行时间演化,结果见图 2。
时间b值结果显示,5月18日ML 4.7地震后b值下降,ML 6.7地震后b值上升至背景水平并有所波动(图 2)。应用交通灯系统,发现:在18日ML 4.7地震发生后,b值下降到红色区域内,代表有发生大地震的风险,预告了后续的ML 6.7地震。应用AIC检验b值和背景b值差异的显著性水平,结果表明,18日ML 4.7地震发生后,实时b值相对背景b值下降,显著概率达80%以上,远大于差异概率(背景小于10%)的5个标准差,b值下降显著,指示后续具有大震发生的危险性,ML 6.7地震的发生,验证了该判定准则的有效性。
4 结束语本研究对基于b值的交通灯系统进行改进,以2021年漾濞地震序列为例进行b值显著性分析,并采用AIC对改进系统进行可靠性检验。结果表明,改进前后的交通灯系统均可用于预测后续主震的发生,且改进后的系统预警信号更显著。
Gulia L, Wiemer S. Real-time discrimination of earthquake foreshocks and aftershocks[J]. Nature, Nature Publishing Group, 2019, 574(7 777): 193-199. |
Gutenberg B, Richter C F. Frequency of Earthquakes in California[J]. Bull Seismol Soc Am, 1944, 34(34): 185-188. |
Utsu T. On seismicity, Report of the Joint Research Institute for Statistical Mathematics[J]. Institude for Statistical Mathematics, Tokyo, Tokyo, 1992, 34: 139-157. |