海城_唐山地震序列时间分布的分维特征
第
6
卷年
6
第
月
2
期E A
RTH
中 国
地震
QU AKE R ES EAR C HIN C HI N
A
vo
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.6
,
附2
1
990
u Jn
.
19 0
海9 城唐 地山序 震 时列间 分 布 的 分 维 征
蒋海特昆 刁守中
、¹
山( 东 地省震 局
)摘、
要,
本文 以 标 变 换度法 分 析 海 了城唐 山 震 地 序列 时间 分 布 分的 维特 征 初 步 研 究结的果 表 明地
震 序 列 的 时 间 分布 存 分 维在 结构 分维 结 构无 标 度 区 一般 跨 越两个 数量级 维分数 值 大 小 有 所不同 对余震 序 列 而 随 言震级 下 限 的 升 高同一 段时 分内 维略 有 降 当 震低级 下 限固定不 变时强
余,
,。
,
,,
;
,
震活 期动 间 分 较 维低而 余强 震 活动结 束 之 后 维 分显明 高 升;唐 山 震余序 列 的 时间分维 具 有 分 差区,
异
性 并且较 的大 强余震 均 发 生于 时 间分 维变 化幅 度相 对 较 大的区 域 内 本 文 工的作 结 果 表 明 海 城 地 震 的前 震 序列 同样 具 明有 较显 低的 时 间 维分
,
。
,。
,
后 本最文 试 尝 用利 余 震 列 序 间时 分 布 分维结 的 构无 标 度区 围 范 粗略 估 计了 强 震 余 的截止 时 间
。
一
,
、
方
法资 与料, ,
分形 是 自然 界中广 存泛在 的 一 种 尺 无度关 现的象 分 维数是 分 形的 定 量 表 述是 描 述 复
杂系 自相 统 似 度程和 均 匀 不 分布结 构 的 一 个重要 物 量
理 ,
。,
视
地震 事 件 为 时间 轴上 处 处 稀 疏 的 点 。
过 程 类
似于 随机康 托 尔集合 采 用 标 度 变 换 法可 对 地 震 时间 分布 分的数 维 进 行测算 维 的 定 义分 D 维0
,。
按分
数 测 算数过 程 中应 满 足 如 三 下 基个本 条 件通 显 著性 水过平
a
一
0
.
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1
9 0
日其
中,
“
为所
取的 时间尺度
,
N
(“)
为
相 应 的 有 时段震;
:
1
;
.无
度标区 至 少 跨越一 个 上以 数量
级
.2
.
回
计归算
1 0的 线性 相 关 检验
。
3
所取 的 最小 时间 尺 度 应 于大或 于等 资 料所 提 震能和 1 9 7 6 年 山7
,
唐.
供
的最 小 可分辩 时间 单位
,
采用 上 方 法述本 文 拟对19 5 年7 海城7
.
3
级地
8 地震
级
震主之后 至
“
1
98 6,
底 发 生 年 余在 震区 的地 的震 时间 分 维 特征 行 研进究 这 期 间 既 包 括 两次 震 的 直强 余接震 序
列,
也
包 括了 直 接 余 震序列 之 后 震 区 源的长 地 震 活 期动; 但 叙为 方述便 我 们 统 称其 余为 震
序
列”。
同
时本 文 也 将 对海 地城 前 震 震序 列的 时 间分 维 特征 进 行 分 析 保为证 料资 的
完 整及精
,
度,
。
统 的一对 海 城 震 前地震 序 列取 M
L
3 0级
.)
地 海 震城唐 主 山震后 震 区余 所 发生 的 地 震 则
,
、一
L
般取 )
M 40 级地.
震
。
¹ 1 于 8 99 收 到 本 年文
。
4
5
~
中
国
地
震
3
卷
—
一
、
初步 测 算 析 得 分 到以下 主 要 果 结 由于篇 幅 所限 本 只 文 给能出 部分 图 件
1.
海城 唐 山 两 个 地震序 列不 同 时段 不 同 震级 下 限 震地的 时 分间 布 在存分 维 构结分 维 ,
。
一 一一
二,
、
一
主
要 果结,
一
。
一
~
-
_
。
、
,大
有小 所 同 不 ; 维分结 构 无 标度 一 般 区 宽较多 数 均 跨 越 两个 量数
. 2
级 lo g
N 在() 一。10 ( 1 / ) 曲 。线 上
,9
震 随 级下 的限 降低 无 标 度 区沿 / 1轴 右移 说 愈 小 明 的
地 , ,
。
震, 在 愈小 的 时 间尺 度 保持内着 自相 似 结 构 存 在自 似 相 象 现 对 震 余 列 序 言而 随震 下 限 的级升 高同 一 段时 内分 略 维有 降 例 如 低19 7 5 年2月 4 日 至 19 86年 1 月 31 日 期 当间震 下级 限取 4 2
,。
,
,
.
0
及4
.
・
5时
,海
城 余震 列 时 间 分维序 分 别等于 0 ,
.
.
9 1 士50
.
.
2 0及 0 5 277 士 0 0 6
1..
;
同
样在 9 7 1 6年7 2月
5
日至1 98 6年1 月 日 3 期 当间震 级下 限分 别 4为 02 1
0 14 00士0 2 3
0、.
、
4
.
及55
.
时0
,
。唐 山余 序 震 列时间分 维分 是
别33 士40
.0
80及 0 3 1 1 0士 01
3..
,依 次 有略 降
低
I 飞
N￡(
雌lN
( 君
)
。燕
图
.
1:::D
。 二
0 0
。
9 5
士0
1。
0 27
D
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2。 5 7士00 1 6 .
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点
4夕 5
。夕
二
0
。104 0士
。
03
2。
D 5
D-
。
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。
4 3
士03.
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0
8。
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1 10 士10
.3
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盛
‘4
-
一
- 一二
‘
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l
吃 (1
/
。
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)4
5相
时同段 不 同震 级 下限余 震时 间 布分的 1 09
, ,
刀( 。 一 )10 ( 1
9
八) ,示 意图
1
Fi
g.
.
1 海
余 震 序城列 ( 9 715 2
,
,
一4 1968r
a
1,2 3)1
;
1
.
2
唐 山 余
震f
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.
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3.
同对 个 余 震一 序 列而 言 强余震 活动 期 分间 维较低 明 显 低于 全时 段 的 分 维; 而 强余 震
, ,
。
活 结动 束之 后 维分 升 高与 全 段 的分 时 维 本基 相等 或 比其 稍高
917 5 年 22
.
月
4 日海 城7
.
.
4
.
级 震地 后 之于.
.
1 7 89
年 5
1月日又 生 发 8
,6
.
3
级
强余 震而因
L
.
分,
19
75.
峨 x
9 7 s 5 一及7 1 7 9 一5.
155 1一9 56 1 2 13两个
L
时 测段 算其 分 数维(第 二个 时 由段 M于) 结 分果是0 别4
.6
40
.
级 地震 量 太 少数因 而 取 M
),
3
.
0 地级震 进行计 )
算
.4
0
0士37
及0
68.5
士
0
0 58
.,
前者 低 于 者后
..
.。
1
7 6 9 年7 2月
,
日8唐 山 7 8 地级震 之 后 分别 于 19 7 年61 月 1 15 日 及917 年 7
,
5.
月
12 发 生 6
日一5 1 79 5了.
9 及
62 级
.强
余 震 由 此对其 4
.
0
级
以 上
余 震 分 19 67
.
7,
2. 8一 19 7 61 1 4
. ・
・
、
1
97 6
.
1 01 3
1.
z
及 1 x97 7
5
1. 一 12 9 5
,6
12
.
3
1等三
个
时 段测 算分 数 维 结果 分别是 o
2
99士 0
、
仓
2 士1。 0 3及30 43 士a 0 2. 2 7
8同 样显 示 了 强 余 活 动 震期间 的 维分低 强于余 震 束之结后 的
分。
维。这一 特
4
.点
海。 城 地 前 震震 列序 时间 分布 的分 维 较低 海 城 地震是 少 有数 前 震 列 序 的 震 大 之 对 一
其
期2
蒋海 昆等 海 域唐 山 地 震 列 序 时 间 分 布的分 维 特征
91 75 2
.年
:
、
前
震 序 列(1 9 7 年 5 月2 4日 17 时4 5 分~ 且 存 数值 低 当 较震 级下 限 别 为 分3,
。
月
日149 时3 5分) 数分维 的 分 析 表明 其 分 维 结
, 构
.
,
03及5
.
时
其 分 分别维 是 0
.
1 4
3.. 士 0 0 及014 1 0士027 5 7
..
,
二
者基 本 相等 值 得更注 的 意是其 数值 不仅 低 于 海 城 总的 震余 列 的序分数 维( 0 而且 也稍 低 强于余 震 之 前 分的 数 维(
0眼l
3厂
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9
5
士1
.
02 0
7
,)
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1
厂。
11 9 7 762 一81 796 1 114
。。 .
。.
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092 90士 031
..
19 875 1 8
。
.
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.
.
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82 1
79
7。
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。.
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2
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189 6
.
21.
.3
1
0。
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2
。
1957
。
42一 9 1 8 75 17 。
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二
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。
19 7 6 11 51
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3
5 1 41
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2司
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。
)
示
念图
.
1
海
城 震余序
列o T e h gl N
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2
.
2
唐9
山余 震序 列
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。
5
唐.山余 震 区分 区 震余 时间 分 的布分 数 具 维有 一定 的 区分差 异 性 许多 研 究表 明 唐地 震 震 中东 北 区 及 南 区 在 应 西 力调 过 整 应 力 程及 介 降质品质 因 子 方 等 存面 在着 区 域
。 。
、,
山
7
.
8级
的 差
异 性 为 对 比 上 二述区 余 震 时 分 维 结间 构 的 异同, 参 照有关 文 将献唐 山 余震 分区成 东 区北及 西南 区两 部 分 ( 图略 ) 分析 表明 东 北 区西南 区 同 唐 山 全 序 列 似 类分其 结维 构 无 标度 一区,
、
,
般 较
多宽数 越跨两 个 或两 以个上 数 量 级 分 区 余 震 时 分间维 一 般 全比区 余震 相同 时段 相同 震级 下限 所 得 的结 果 稍 ; 并 且大随 震级 下 限的 升 高分 维 也 略 有降 显低 示 同 全 区了余震 列
序 ,,
。
,
、
似 相的特征 东就北 区与 西南区
4
.
。
级0
以上 余 震 时间 分 维结 构而 言 时 段全 1( 97 6
,.
.
7
.
8
2 一 918 6.
.
2
2
.1
31)分
6
.
基 本相维等 分 别 0
为
,.
4
6 士 05
30及 00
.
475 士
0.
01
8
,,
而1
79 6 0为.
.
7
.
2
一187963
0
.士
11
.
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及
6
士7
9
.
1
.,
.
巧
一
.
1
79
7
.
5
.
这 n个两时 西段 南 区分维 的 显偏明 低 分别
,
7 3
0 9
1及0
0
05
1
0
此 个两时 段 东北区 分 维 也 稍有减 小 但 减 小幅度 却 不 西 如南 区的 减 幅小 度 大( 00
.
.8
3
士6
,
3
0.
4
,5
3
士0
3.
0
56
).
;
9771
年5
月 1 日
河 2
宁
6
.
2级
强
余 震 后两 区 余时震间 维分 均所 上有升 .
,
9177
5
21 一 1 9 6
82
.
1
13
一这 时段 北东 区西 南与 的 区分维 分 别 是 0 。
。
91 士 40 409.
..
0
及
.
2 48 士
.0
03
2,
二 者
大 体 接 近并 且 与 前 述 时 段 全的结 果 也 基 本 近 非接 常 趣有的 6
是
6.
及9 6
2级强 余
震均
发 生
于 分 时 段时 间 维 分 化变 幅度 相 对 较 大的 西南 区 内
。
利 用余 震 列序 时 分间 布 的 分 维结构 还 可 略 粗 地 计估强 余震 的持 续时 及 间 本样数 据 声
, ,噪
背
景 的 大小 有 只 当所 取 时间 标度 适 中 时( 标 度 适此中 的 区 域即 为 无标 度 区 ) 余 震 时间分 布 才
呈 现 度尺无 关分 维的结 此 时构分 维
,,
D
。
不随 标
￡度
大 变小 而 变化化 本 文 初 步认 为 对于不
同。
。
震 下级 限 M 余 震的其 地 时 震间分 布 无标度 下区 限标 度 值 所对 应 时 间 的动自 指 样出 本 数 据噪 声 背 的景大 而 其 小 无标度 区上 限标 度值所 对 应 时的间 即是 相 余应 震 持的 续活 动 间 时此由 方法 求得 城海 唐
山 地 强震余 震M )(
、
6
.
)
0的 持 续 时 间 分 别约为 1 8 7 0 天及2 3 天与实 际 情况 ( 8约
1 2, 0 0天
2 9
及
0 )天 是基
本
吻合 的
。
65
的,
中 甲
目国
-
~~ ~ --一 一~ 一 ~ ~~一 一 一 ~ ~~ ~~ -一一一 - ~ ~ ~ ~ - ~ --一一 一~ ~ ~ ~~ - ~ 一~
地 地
- 旋
3震
卷一
。。
初
步的分 析 认为地 震 序 时 列 间 分维 结 构 的存 在 及 差其 异 征特 可能 与 非均 的匀 应力分 布
、
,。
有 地关 震 序列 时 间分 维 构结 存 在的主 要 原 是因地 震 随时 间的 机 分随 状布 态 破 被 地 坏 震随 时
间分 布降 维 的 果 而结余 震不同 时 分 维段的 变化 则 可 能 与 震 源区 应力 调整过 程 有 关 、
余 强 震之前 余震 时 分间维 较 低 强 余 震 活 动 结 之 束后 分 维 明 显 高升这 一 特 对点 后震趋 势
,
判
断 及 余强 的 震预 具 有 报 定一的实 用意 义
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