地震活动性是表征某地区地震活动强弱的重要指标,具有地域性和时域性的特点。为将地震活动定量化,引入一个新的模糊量S,该参数是对地震活动性时、空、强诸因素的综合表征,将各隶属函数归一化并以加权组合的方式给出,基本公式为
$ S=\frac{1}{n} \sum_{i=1}^n W\left(X_i\right) \mu_{\tilde{A}}\left(X_i\right) $ | (1) |
式中,Xi是隶属函数的参数,
地震活动强弱还应考虑所在地区的断裂展布及活动时代,目前使用的公式并未将断裂问题考虑在内,因此增加了研究区断裂展布及断裂活动时代元素,则式(1)变更为
$ S=\lg (N+1)+0.257 \lg \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n 10^{1.5 m_i}+0.19 M+0.375 \frac{k_1 A_1+k_2 A_2+\cdots+k_n A_n}{A} $ | (2) |
式中,N、M、m、A分别为地震频度、最大震级、平均震级和断层影响面积,k1、k2、⋯、kn为权重因子。式(2)充分考虑了研究区地震地质,特别是活动断层对地震活动性的影响。即使某个区域较短时间内没有可定位的地震发生,该区地震活动度在该时段的计算值也不一定为零。
山东地区及邻近海域受到郯庐断裂带等深大断裂控制,山东地区地震活动频繁且中强以上地震活动较多,有详实且久远的地震资料记载。历史记录显示,该区曾发生60多次5级以上破坏性地震,其中8—8.5级地震1次,7—7.9级地震4次,6—6.9级地震达11次之多。本文以该区为研究区,采用1970年以来山东地震台网地震目录,基于地震活动定量化公式,通过增加其中的某项参数,以精确表达研究区地震活动性,使之更符合实际地震活动(表 1),并以此对山东地区未来一段时间内中强地震进行预测。
根据山东地区1970年以来的地震丛集程度,结合华北断块区构造复杂的特点,将山东及邻近海域分为4个地震多发区:第一研究区为胶东半岛及其北部海域;第二研究区为南黄海北部海域;第三研究区为沂沭带中南段及附近地区;第四研究区为菏泽老震区。基于公式(2),计算各研究区地震活动度(S)大小,并对比分析各区地震活动性的强弱。各研究区不同时间窗口的S值与相应校正值见表 1。
3 研究结果 3.1 各分区ML≥1.0地震时间滑动扫描选取1970年至2021年10月研究区ML≥1.0地震目录资料,计算地震活动度S并进行时间滑动扫描,结果显示,4个研究区S值均呈上升趋势变化,该上升变化持续至1985年,期间于1983年11月3日发生菏泽MS 5.9地震,此时S值均处于高值状态,表明山东地区地震活动强度在较大程度上是华北地区应力场作用的结果。各研究区S值随着时间而增长,表明华北地区较大范围处于较强的地震应力状态,1983年菏泽MS 5.9地震是唐山MS 7.8地震后华北地区应力调整过程中发生的一次中强地震。
3.2 各分区地震活动度无时间滑动扫描为消除时间滑动扫描对较大地震或较短时间地震高频丛集信息的淹没,以无滑动逐月时间扫描方式,计算各研究区地震活动度,结果显示,在1970年以来的较长一段时间内,胶东半岛及其北部海域S值均高于同时期菏泽老震区以及沂沭断裂带中南段地震活动度。因此,应注意菏泽老震区或目前活动度较低的鲁南地区地震活动调整性上升的可能。将1970—2021年山东地区4个研究区的活动性进行整合对比,除沂沭断裂带中南段及附近地区外,其他3个区的地震活动度整体呈上升趋势,且菏泽老震区上升趋势最大。沂沭断裂带中南段地震活动度S值下降,显示了该区地震活动的真实状况,2005年6月郯城ML 4.3地震发生后,该区4级地震平静已达17年。
3.3 结论地震活动性参数S值由地震活动的基本参数经过复杂数学计算得到,本项研究增加了地震地质构造对地震活动度大小的影响,使其数学表达更为合理;1995年9月20日,山东苍山MS 5.2地震前,震中区S值变化显示了沂沭断裂带及附近地区中强地震发生前,地震活动增强—平静的演变过程;从地震目录截止期(2021年10月)研究区S值大小与分布来看,各区地震活动表现较为正常,无数值升高后的转折和较长时期的平静,由此可得出自2021年10月开始未来1年内山东地区发生中强以上地震的可能性不大。
4 结束语将某研究区地震活动进行量化,是研究地震活动规律的有效手段之一。在今后地震预测实践中,将总结并完善地震活动度表达式,使地震活动度值更直观、更科学合理地表达地震活动特征。
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