地震危险性分析中地震时空统计分布模型研究

徐伟进

（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

（作者电子信箱，徐伟进：wjxuwin＠163．com）

近几十年来，随着地震台网建设的完善，世界各国均积累了大量的地震目录资料。如何将地震目录资料直接应用于地震危险性分析中是目前地震学研究的热点问题之一。已有学者提出多种空间光滑方法将地震目录资料直接应用于地震危险性分析中，然而，对于与地震危险性分析密切相关的地震时空统计分布的研究却相对滞后，缺乏坚实的理论基础。为了探讨如何科学合理地将地震目录资料直接应用于地震危险性分析中，我们根据中国大陆的地震目录资料，在对地震目录进行完整性分析和采用不同除丛方法进行余震删除的基础上，对地震发生的时间、空间统计分布特征做了系统、深入的研究，并定量研究了余震时空丛集对地震危险性分析的影响。

首先，我们采用定量统计方法，对我国仪器记录地震和历史破坏性地震的完整起始年限做了分析，得到了完整的地震目录，以此作为研究地震时空统计分布特征的基础资料。

对于时间分布特征研究，我们以地震区为研究单元，采用时空窗法和基于ETAS模型的随机除丛法 两种余震删除方法对地震序列中的余震进行了删除。使用χ2检验、K－S检验、游程检验对删除余震后的主震目录进行了一般时间独立性检验，然后又进一步使用扩散熵分析及时间K－function法对主震目录的时间相关性和时间丛集性进行了严格的统计检验，结果表明，我国大陆地震事件的发生具有时间独立性，即地震发生在时间上遵从泊松过程，且是典型的非平稳泊松过程。

在地震空间分布特征的研究上，我们采用 “Cellular Seismology”法并辅以Wilcoxon－test和Spearman Rank Correlation test等统计检验方法，对 “未来地震发生在已发生地震附近”这一假设进行了验证分析。通过对我国8个地震区和22个地震带的检验研究，结果表明“未来地震发生在已发生地震附近”是一个真实、可测量的物理现象，即空间分布的地震活动性资料可以作为未来地震潜在震源区的界定，这也意味着我国地震空间分布呈现丛集模式。进一步地，我们使用K－function空间点模式分析工具，以Neyman－Scott空间丛集模型为基本模型，分析了中国大陆地区地震点空间分布模型，结果表明，我国地震空间分布符合广义Thomas模型。

最后，我们定量研究了余震时空丛集对地震危险性分析的影响。我们采用蒙特卡洛方法，以ETAS模型为地震活动性模型模拟地震目录，以基于空间光滑地震活动性模型的地震危险性分析方法计算地震峰值加速度，分析了余震对地震危险性分析结果的影响。结果表明，余震对50年超越概率10%水平下峰值加速度的影响均值为6%左右，最大为18%左右，并且超越概率水平越高，余震影响越大。此外，文中我们还提出了一种在地震危险性分析中考虑“强余震产生的地震动值超过主震产生的地震动值”对地震危险性影响的计算方法。计算结果表明，强余震对某些场点的地震危险性分析结果的影响可能达到60%以上。

本文的研究可以为我国直接采用地震目录资料进行地震危险性分析提供理论基础；进一步加深对我国地震时空分布特征的认识和了解；明晰余震时空丛集对地震危险性分析结果的影响。