歷史地震震源參數(shù)估計方法與應(yīng)用研究

譚毅培

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

（作者電子信箱，譚毅培：oivertan921＠yahoo．com．cn）

歷史地震宏觀烈度資料指史料中對地震破壞程度的記錄，是研究歷史地震最基本也是最重要的數(shù)據(jù)來源之一。有儀器記錄地震波形的時間相對短暫，對歷史地震震源參數(shù)的估算為地震活動性和地震危險性分析提供重要的基礎(chǔ)資料。

本研究在分析現(xiàn)有歷史地震震源參數(shù)估計方法的優(yōu)勢、不足和應(yīng)用范圍基礎(chǔ)上，利用貝葉斯決策論、模型選擇和多模型統(tǒng)計推斷的原理和算法，設(shè)計了一套估計歷史地震震源參數(shù)的方法。

本研究首先描述初步估計可能發(fā)震斷層走向的貝葉斯判別方法。此方法依據(jù)貝葉斯最大后驗概率原則，直接根據(jù)烈度數(shù)據(jù)點空間分布特征構(gòu)建烈度判別方程，并畫出方程代表的二次型判別曲線。根據(jù)判別曲線幾何形態(tài)估計可能發(fā)震斷層走向，無需先行確定震中位置或震級等其他震源參數(shù)，計算過程具有可重復(fù)性。方法經(jīng)過設(shè)定走向的數(shù)值恢復(fù)測試，判別曲線走向中心值估計結(jié)果較好，參數(shù)估計具有一定統(tǒng)計無偏性。通過8個有烈度調(diào)查記錄和波形反演震源機制解的地震實例檢測，在其中7個震例中估計結(jié)果可以接受。

本研究借鑒直接擬合烈度數(shù)據(jù)點和枚舉震源參數(shù)的做法，設(shè)計了估計歷史地震震源參數(shù)的模型選擇方法。該方法對震源參數(shù)所有可能的組合進行枚舉，采用地震波場模擬計算轉(zhuǎn)換的理論烈度值，利用模型選擇方法評估各可能的震源參數(shù)組合模型與歷史破壞記錄推斷的地震烈度數(shù)據(jù)點的擬合程度，對震源參數(shù)做出估計。該方法充分考慮到歷史資料相對稀少對震源參數(shù)估計的影響，以多種震源參數(shù)估計結(jié)果和相應(yīng)權(quán)重值來定量化表示估計結(jié)果的不確定性。通過對給定震中位置、震源深度和滑動角的Bootstrap數(shù)值恢復(fù)檢測，表明該方法得出的震源參數(shù)估計結(jié)果具有統(tǒng)計一致性和一定的無偏性。經(jīng)過2004年美國Parkfield 6．0級地震實例測試，所得參數(shù)估計結(jié)果與波形反演結(jié)果基本一致。

本研究將該套方法應(yīng)用于1882年河北深縣6級地震的震源參數(shù)估計，基于歷史資料推斷的地震烈度數(shù)據(jù)點，分析認為深縣凹陷區(qū)的北西向、東西向和北東東走向斷層對烈度數(shù)據(jù)點擬合程度接近，三個走向的斷層都有可能為1882年河北深縣6級地震的發(fā)震斷層。根據(jù)模型選擇結(jié)果和地質(zhì)資料的綜合分析，東西向的舊城北斷層或何莊斷層，及北東東走向的深西斷層為發(fā)震構(gòu)造的可能性較大。