CN115903035B - 基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法及系统，方法包括：对地质参数进行梳理和归并，并根据断层段落确定接收断层参数的组数；对震源参数进行梳理和分组；分别抽取所有组数的接收断层参数中的一组和所有组数的震源参数中的一组进行搭配组合，并根据各个搭配组合的结果进行库伦应力计算，得到多组库仑应力计算结果；对各组库仑应力计算结果进行综合计算，得到区域触发概率；基于库仑应力计算结果分别计算每个断层段落的断层触发概率，并将断层触发概率归并到相应的断层段落中；对区域触发概率和每个断层段落的断层触发概率进行综合展示。本发明将所有的计算结果用一张图来展示，来避免大量图件造成的评估困难。

Description

基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法及系统

技术领域

本发明涉及地震监测技术领域，特别是涉及一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法及系统。

背景技术

地震触发库仑应力是目前最为广泛使用的震后区域及周缘断层发震危险性评估的参数之一。但是这个计算结果对倾角、走向等断层参数极度敏感，而不同深度的结果也存在显著差异，导致评估者只能通过仔细观察多幅仅存在局部差异的图件来进行简单的，定性的评估，或者是在多种结果中艰难地选择一个确定的结果。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法，包括：

对地质参数进行梳理和归并，得到多个断层段落，并根据所述断层段落确定接收断层参数的组数；

对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数；

分别抽取所有组数的所述接收断层参数中的一组和所有组数的所述震源参数中的一组进行搭配组合，并根据各个搭配组合的结果进行库伦应力计算，得到多组库仑应力计算结果；

对各组所述库仑应力计算结果进行综合计算，得到区域触发概率；

基于所述库仑应力计算结果分别计算每个所述断层段落的断层触发概率，并将所述断层触发概率归并到相应的所述断层段落中；

对所述区域触发概率和每个断层段落的所述断层触发概率进行综合展示。

优选地，所述对地质参数进行梳理和归并，得到多个断层段落，并根据所述断层段落确定接收断层参数的组数，包括：

统计断层相关的地质情况数据；所述地质情况数据包括断层活动年代、断层活动性质、应力场分布、杨氏模量、泊松比、历史地震分布和现代仪器地震的震源机制解；

按照主要断层、次级断层和断层分段对所述地质情况数据进行梳理，并对断层性质、走向变化不明显的断层/段和次级断层，归并为一个所述断层段落；

将所述断层段落附近10～20km的仪器地震的震源机制解进行梳理，根据活动性质和断层走向选择震源机制解中相应的节面，并所述节面的走向、倾角、滑动角参数作为接收断层参数；

根据每个断层段落的震源机制解数量，确定所述断层段落的所述接收断层参数的组数。

优选地，所述对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数，包括：

获取所述震源参数；

整理所述震源参数，按照震源机制解结果和反演的地震滑动分布结果个数有所述震源参数的组数。

优选地，所述库仑应力计算结果是根据均匀半无限空间同震位移和应力场的解析解进行计算得到的。

一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定系统，包括：

第一梳理模块，用于对地质参数进行梳理和归并，得到多个断层段落，并根据所述断层段落确定接收断层参数的组数；

第二梳理模块，用于对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数；

应力计算模块，用于分别抽取所有组数的所述接收断层参数中的一组和所有组数的所述震源参数中的一组进行搭配组合，并根据各个搭配组合的结果进行库伦应力计算，得到多组库仑应力计算结果；

第一概率计算模块，用于对各组所述库仑应力计算结果进行综合计算，得到区域触发概率；

第二概率计算模块，用于基于所述库仑应力计算结果分别计算每个所述断层段落的断层触发概率，并将所述断层触发概率归并到相应的所述断层段落中；

展示模块，用于对所述区域触发概率和每个断层段落的所述断层触发概率进行综合展示。

优选地，所述第一梳理模块具体包括：

统计单元，用于统计断层相关的地质情况数据；所述地质情况数据包括断层活动年代、断层活动性质、应力场分布、杨氏模量、泊松比、历史地震分布和现代仪器地震的震源机制解；

第一梳理单元，用于按照主要断层、次级断层和断层分段对所述地质情况数据进行梳理，并对断层性质、走向变化不明显的断层/段和次级断层，归并为一个所述断层段落；

第二梳理单元，用于将所述断层段落附近10～20km的仪器地震的震源机制解进行梳理，根据活动性质和断层走向选择震源机制解中相应的节面，并所述节面的走向、倾角、滑动角参数作为接收断层参数；

组数确定单元，用于根据每个断层段落的震源机制解数量，确定所述断层段落的所述接收断层参数的组数。

优选地，所述第二梳理模块具体包括：

获取单元，用于获取所述震源参数；

整理单元，用于整理所述震源参数，按照震源机制解结果和反演的地震滑动分布结果个数有所述震源参数的组数。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法及系统，方法包括：对地质参数进行梳理和归并，得到多个断层段落，并根据所述断层段落确定接收断层参数的组数；对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数；分别抽取所有组数的所述接收断层参数中的一组和所有组数的所述震源参数中的一组进行搭配组合，并根据各个搭配组合的结果进行库伦应力计算，得到多组库仑应力计算结果；对各组所述库仑应力计算结果进行综合计算，得到区域触发概率；基于所述库仑应力计算结果分别计算每个所述断层段落的断层触发概率，并将所述断层触发概率归并到相应的所述断层段落中；对所述区域触发概率和每个断层段落的所述断层触发概率进行综合展示。本发明基于地质构造背景和震后评估的需求，通过将参数的不确定性和结果的复杂性转为地震触发的概率，将所有的计算结果用一张图来展示，来避免大量图件造成的评估困难。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的计算过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。

本发明的目的是提供一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法及系统，基于地质构造背景和震后评估的需求，通过将参数的不确定性和结果的复杂性转为地震触发的概率，将所有的计算结果用一张图来展示，来避免大量图件造成的评估困难。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的方法流程图，如图1所示，本发明提供了一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法，包括：

步骤100：对地质参数进行梳理和归并，得到多个断层段落，并根据所述断层段落确定接收断层参数的组数；

步骤200：对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数；

步骤300：分别抽取所有组数的所述接收断层参数中的一组和所有组数的所述震源参数中的一组进行搭配组合，并根据各个搭配组合的结果进行库伦应力计算，得到多组库仑应力计算结果；

步骤400：对各组所述库仑应力计算结果进行综合计算，得到区域触发概率；

步骤500：基于所述库仑应力计算结果分别计算每个所述断层段落的断层触发概率，并将所述断层触发概率归并到相应的所述断层段落中；

步骤600：对所述区域触发概率和每个断层段落的所述断层触发概率进行综合展示。

优选地，所述步骤100具体包括：

统计断层相关的地质情况数据；所述地质情况数据包括断层活动年代、断层活动性质、应力场分布、杨氏模量、泊松比、历史地震分布和现代仪器地震的震源机制解；

按照主要断层、次级断层和断层分段对所述地质情况数据进行梳理，并对断层性质、走向变化不明显的断层/段和次级断层，归并为一个所述断层段落；

将所述断层段落附近10～20km的仪器地震的震源机制解进行梳理，根据活动性质和断层走向选择震源机制解中相应的节面，并所述节面的走向、倾角、滑动角参数作为接收断层参数；

根据每个断层段落的震源机制解数量，确定所述断层段落的所述接收断层参数的组数。

图2为本发明实施例提供的计算过程示意图。如图2所示，本实施例中的计算过程的步骤一是对地质参数进行梳理和归并到具体所属断层：统计断层相关的地质情况，对参数进行梳理，包括断层活动年代，断层活动性质，应力场分布、杨氏模量、泊松比、历史地震分布、现代仪器地震的震源机制解等，并按照主要断层、次级断层和断层分段进行梳理，对断层性质、走向等变化不明显的断层/段和次级断层，归并为一个断层段落，将这个断层段落附近10～20km的仪器地震的震源机制解进行梳理，根据活动性质和断层走向选择震源机制解中相应的节面，并将这些节面的走向、倾角、滑动角参数作为接收断层的参数。根据每个断层段的震源机制解数量，确定该断层段有几组接收断层参数。

优选地，所述对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数，包括：

获取所述震源参数；

整理所述震源参数，按照震源机制解结果和反演的地震滑动分布结果个数有所述震源参数的组数。

本实施例的计算过程的步骤二是对震源参数进行梳理：根据USGS，GCMT，CENC等机构和研究人员公布的震源参数，包括震中经纬度位置、深度、震级，震源机制解和地震滑动分布等信息，整理震源参数，按照震源机制解结果和反演的地震滑动分布结果个数，来确定有震源参数的组数。

优选地，所述库仑应力计算结果是根据均匀半无限空间同震位移和应力场的解析解进行计算得到的。

可选地，本实施例中的计算过程的步骤三是计算多组库仑应力：库仑应力根据Okada给出的均匀半无限空间同震位移和应力场的解析解来计算。假设地震断层摩擦符合库仑摩擦定律，就可以用库仑破裂应力(ΔCFS)来描述近场静态应力触发作用的。

ΔCFS＝Δτ-μ(Δσ_n-Δp)≈Δτ-μ'Δσ_n；

式中，Δτ和Δσ_n分别是主震在接收断层上造成的剪应力和正应力变化(挤压应力为正)，Δp是孔隙水压力变化，μ是断层摩擦系数，μ'是断层视摩擦系数。如果ΔCFS>0，说明主震触发了接收断层上的地震发生，如果库仑破裂应力ΔCFS<0，说明主震阻止了接受断层上的地震发生。根据一组震源参数搭配一组接收断层参数，进行反复计算，获取所有震源参数和所有接收断层搭配组合下得库仑应力计算结果。

进一步地，本实施例中的计算过程的步骤四是计算区域触发概率：

在研究区内任一位置x上，某一次地震触发的概率λ(Δσ(x)>σ₀)则可以表现为以下形式，若只考虑单一断层条件，当s∈S时，则有：

其中，σ₀是库仑应力变化量的阈值，一般取0.1Bar；σ_f是同震库仑应力；e为某次地震，E为地震的合集；s为震源模型，S为某次地震震源模型的合集；n为某条接收断层，N为所有接收断层的合集；x为研究区某一地表位置，X为研究区所有节点的合集；card(N)是取N的个数。

若考虑多个断层条件，当n∈N时，则有：

其中，是一个指示函数，当Δσ_f(x|e)>σ₀时，取值为1，否则取值为0。由公式所知，对特定的计算节点x，地震触发概率与阈值σ₀直接相关。

如果计算多次地震对某一计算节点的地震触发概率，则某节点上的库仑应力改变量为：

Δσ_f＝∑_e∈Eσ_f(e)；

相应的，多地震对某一个节点的触发概率可以表达为：

在有众多计算参数的情况下，将所有计算结果放到一起，可以得到很多个库仑应力变化量。对所有的值进行计数，就能得到在这些结果中，库仑应力变化量达到阈值，也就是具有触发危险性的概率，本实施例中称之为区域触发概率。

更进一步地，本实施例中的计算流程的步骤五是分别计算每个断层上的触发率，并将结果归并到断层上：根据接收断层参数所归属的断层段，对上述库仑应力计算结果进行整理，并以断层段为单位，对每条断层段一定范围内(譬如10km)的计算点，计算这条断层段上相应的计算结果汇总后的触发概率，本实施例称之为断层触发概率。

此外，本实施例中的计算流程的步骤六是综合所有结果的触发概率和每个断层上的触发概率，进行综合展示：对每条断层一定范围内(譬如10km)的计算点，采用断层触发概率来展时。对多条断裂交汇处的计算点，采用多个断层触发概率中的最大值。对没有断层的区域，采用区域触发概率。将这些计算结果汇总到一起，就能够在一张图上展示整个研究区的地震触发概率。

对应上述方法，本实施例还提供了一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定系统，包括：

第一梳理模块，用于对地质参数进行梳理和归并，得到多个断层段落，并根据所述断层段落确定接收断层参数的组数；

第二梳理模块，用于对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数；

应力计算模块，用于分别抽取所有组数的所述接收断层参数中的一组和所有组数的所述震源参数中的一组进行搭配组合，并根据各个搭配组合的结果进行库伦应力计算，得到多组库仑应力计算结果；

第一概率计算模块，用于对各组所述库仑应力计算结果进行综合计算，得到区域触发概率；

第二概率计算模块，用于基于所述库仑应力计算结果分别计算每个所述断层段落的断层触发概率，并将所述断层触发概率归并到相应的所述断层段落中；

展示模块，用于对所述区域触发概率和每个断层段落的所述断层触发概率进行综合展示。

优选地，所述第一梳理模块具体包括：

统计单元，用于统计断层相关的地质情况数据；所述地质情况数据包括断层活动年代、断层活动性质、应力场分布、杨氏模量、泊松比、历史地震分布和现代仪器地震的震源机制解；

第一梳理单元，用于按照主要断层、次级断层和断层分段对所述地质情况数据进行梳理，并对断层性质、走向变化不明显的断层/段和次级断层，归并为一个所述断层段落；

第二梳理单元，用于将所述断层段落附近10～20km的仪器地震的震源机制解进行梳理，根据活动性质和断层走向选择震源机制解中相应的节面，并所述节面的走向、倾角、滑动角参数作为接收断层参数；

组数确定单元，用于根据每个断层段落的震源机制解数量，确定所述断层段落的所述接收断层参数的组数。

优选地，所述第二梳理模块具体包括：

获取单元，用于获取所述震源参数；

整理单元，用于整理所述震源参数，按照震源机制解结果和反演的地震滑动分布结果个数有所述震源参数的组数。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过对多组计算结果达到触发阈值可能性的计算，能够将确定性的正演计算结果定量转换为触发概率，避免了传统展示模式中的零和博弈，展示尽可能多的可能性。

(2)本发明仅需要一张图就能定量识别地震的影响范围和影响大小，并可以直接转换为未来地震的风险。本发明既能用于展示区域上被地震触发的可能性，也能用于展示断层段被触发的危险性。

(3)本发明的概率展示方法避免了传统库仑应力计算中对多种确定性结果进行人工判定的冗长而充满经验因素的过程，既能提供更多的信息，也能用简洁的方式展示出来，并且能直接应用到其他下游程序，将为库仑应力计算的发展和应用提供更广阔的天地。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法，其特征在于，包括：

对地质参数进行梳理和归并，得到多个断层段落，并根据所述断层段落确定接收断层参数的组数；

对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数；

分别抽取所有组数的所述接收断层参数中的一组和所有组数的所述震源参数中的一组进行搭配组合，并根据各个搭配组合的结果进行库伦应力计算，得到多组库仑应力计算结果；

对各组所述库仑应力计算结果进行综合计算，得到区域触发概率；

基于所述库仑应力计算结果分别计算每个所述断层段落的断层触发概率，并将所述断层触发概率归并到相应的所述断层段落中；

对所述区域触发概率和每个断层段落的所述断层触发概率进行综合展示；

所述对地质参数进行梳理和归并，得到多个断层段落，并根据所述断层段落确定接收断层参数的组数，包括：

统计断层相关的地质情况数据；所述地质情况数据包括断层活动年代、断层活动性质、应力场分布、杨氏模量、泊松比、历史地震分布和现代仪器地震的震源机制解；

按照主要断层、次级断层和断层分段对所述地质情况数据进行梳理，并对断层性质、走向变化不明显的断层和次级断层，归并为一个所述断层段落；

将所述断层段落附近10～20km的仪器地震的震源机制解进行梳理，根据活动性质和断层走向选择震源机制解中相应的节面，并所述节面的走向、倾角、滑动角参数作为接收断层参数；

根据每个断层段落的震源机制解数量，确定所述断层段落的所述接收断层参数的组数。

2.根据权利要求1所述的基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法，其特征在于，所述对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数，包括：

获取所述震源参数；

整理所述震源参数，按照震源机制解结果和反演的地震滑动分布结果个数有所述震源参数的组数。

3.根据权利要求1所述的基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定方法，其特征在于，所述库仑应力计算结果是根据均匀半无限空间同震位移和应力场的解析解进行计算得到的。

4.一种基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定系统，其特征在于，包括：

第一梳理模块，用于对地质参数进行梳理和归并，得到多个断层段落，并根据所述断层段落确定接收断层参数的组数；

第二梳理模块，用于对震源参数进行梳理和分组，以确定所述震源参数的组数；

应力计算模块，用于分别抽取所有组数的所述接收断层参数中的一组和所有组数的所述震源参数中的一组进行搭配组合，并根据各个搭配组合的结果进行库伦应力计算，得到多组库仑应力计算结果；

第一概率计算模块，用于对各组所述库仑应力计算结果进行综合计算，得到区域触发概率；

第二概率计算模块，用于基于所述库仑应力计算结果分别计算每个所述断层段落的断层触发概率，并将所述断层触发概率归并到相应的所述断层段落中；

展示模块，用于对所述区域触发概率和每个断层段落的所述断层触发概率进行综合展示；

所述第一梳理模块具体包括：

统计单元，用于统计断层相关的地质情况数据；所述地质情况数据包括断层活动年代、断层活动性质、应力场分布、杨氏模量、泊松比、历史地震分布和现代仪器地震的震源机制解；

第一梳理单元，用于按照主要断层、次级断层和断层分段对所述地质情况数据进行梳理，并对断层性质、走向变化不明显的断层和次级断层，归并为一个所述断层段落；

第二梳理单元，用于将所述断层段落附近10～20km的仪器地震的震源机制解进行梳理，根据活动性质和断层走向选择震源机制解中相应的节面，并所述节面的走向、倾角、滑动角参数作为接收断层参数；

组数确定单元，用于根据每个断层段落的震源机制解数量，确定所述断层段落的所述接收断层参数的组数。

5.根据权利要求4所述的基于地质参数和库仑应力的地震触发概率确定系统，其特征在于，所述第二梳理模块具体包括：

获取单元，用于获取所述震源参数；

整理单元，用于整理所述震源参数，按照震源机制解结果和反演的地震滑动分布结果个数有所述震源参数的组数。