基于应力变化的余震预测研究综述

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1、万方数据第29卷第3(293。305)中国地震2013年9月EARTHQUAKERESEARCHINCHINAV01.29No.3Sep.2013贾若、蒋海昆,2013,基于应力变化的余震预测研究综述,中国地震,29(3),293—305。·综述与探讨·基于应力变化的余震预测研究综述贾若1’蒋海昆2’1)中国地震局地震预测研究所,北京市复兴路63号1000362)中国地震台网中心,北京100045摘要本文综述了近期基于应力变化的余震预测研究进展。从静态库仑应力触发角度对余震活动进行研究主要有两方面内容:一是集中于对

2、主震触发余震机制的讨论;二是通过库仑应力变化分布区域与实际余震空间分布区域进行定性对比分析,并认为库仑应力变化为正的区域有利于余震的发生,而这正是余震活动与应力变化高度相关的重要证据。基于应力变化的余震预测研究的一项重要内容是建立在速率.状态依从摩擦定律基础之上的余震活动率研究,即将余震活动作为一系列独立的成核事件,从断层滑动触发地震的角度出发,结合静态库仑应力计算得到余震活动率,进而得到余震数量。余震活动是与断层面上的剪切应力变化相关联的,余震活动率受应力扰动幅度、应力加载速率、断层基本物理特性及背景地震活动率等

3、的影响。考虑到“余震激发余震”的特点,ETAS模型与静态库仑应力变化相结合的研究方法提供了一条统计学与物理学方法(应力变化)相结合、能更完整地刻画余震活动特征的可能途径。关键词:余震速率-状态依从摩擦定律静态库仑应力变化余震活动率背景地震活动率[文章编号】1001—4683(2013)03—0293—13[中图分类号】P315[文献标识码】A0引言余震研究是地震学中一直受到关注的研究领域,余震预测是地震短临预测的一个重要方面,余震序列类型判定、最大余震震级预测及余震活动持续时间估计等是余震预测的最重要内容,也是震后

4、救援、灾后重建过程中政府、社会公众最为关心的问题。从实际需求出发,我国已对余震序列开展了持续广泛的研究(吴开统等,1990;国家地震局,1990;中国地震局,1998;蒋海昆等,2007),研究结果在震后应急工作中发挥了重要的作用。但总体来看,国内余震研究的特点是以大量实际震例的统计及对应性研究为主,强调基于预测的实用性,具有物理基础的预测研究较少,而国外则在余震统计模型建立、余震发生机理研究等方面开【收稿日期]2013..05-06[项目类别】国家“十二·五”科技支撑计划项目专题(2012BAKl9802-05)

5、资助[作者简介】贾若,男,1989年生,硕士研究生(在读),主要从事地震预测方面的研究工作。E—mail:1910369173@qq.corn蒋海昆(通讯作者),E-mail:jianghaikun@sohu.com万方数据中国地震29卷展了大量卓有成效的工作。关于余震强度分布的研究,取得的共识是完整余震序列的震级.频度关系符合G—R关系,其比例系数b值为0.6—1.1(Utsu,2002);b值具有一定的区域差异,且在强余震活动期间,b值相对较低(Kisslingeretal,1991)。实验及理论研究表明(蒋海

6、昆等,1998),b值主要与介质不均匀性及应力状态有关。关于余震时间的分布,修改的大森公式n(t)=K(t+c)’是对余震活动时间特征最好的统计描述,其中P为序列衰减系数。Utsu(1995)在纪念大森公式发表100周年的综述文章中,对1962—1995年间全球发表的200多个P值计算结果进行了总结,发现P值为0.6~2.5,均值为1.1。近期进一步的研究与Ustu(1995)的上述认识相一致(Rabinowitzetal,1998;Ozttirketal,2008;蒋海昆等,2008)。修改的大森公式中c为常数,

7、早期的研究认为,c主要用于保证修改的大森公式分母不为0(Kagan,2004;Kaganetal,2005;Lollietal,2006)。近期的研究认为,c能够为主震后短时间内的余震快速衰减现象提供物理解释(Lindmanetal,2005;Pengetal,2006;Enescuetal,2007)。此外,c还与主震震源机制有关(Clement,2009),这意味着余震衰减受控于应力状态。综上所述,关于余震活动的两大经典统计关系——G.R关系及修改的大森公式均与应力或应力变化有关。除余震活动统计模型外,国外在具

8、有物理基础的余震衰减研究方面也取得诸多进展,这主要涉及两方面内容:一是静态库仑应力变化与余震分布;二是基于速率-状态依从的余震活动率变化特征。近期的研究则更进一步在速率-状态依从模型中引入静态库仑应力变化,由此进一步发展得到基于应力变化的余震预测方法。本文对上述研究内容进行了综述。1静态库仑应力变化与余震活动地震的“应力触发”是指前期发生的地震在研究区产生的

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