模拟结果中个别断层上没有的大地震发生，比如罗山断层模拟结果中罗山断层上最大地震的矩震级为，而该断层上的历史地震以及古地震研究均显示罗山断层上有级以上的地震国家地震局鄂尔多斯周缘活动断裂系课题组编闵伟等，根据前人总结得出的震级转换的经验公式程佳，矩震级约左右与震级是比较接近的因此，我们也计算了模型中罗山断层上以上地震的复发间隔年，这与罗山断层上古地震研究得出的以上地震的复发间隔约年也比较接近闵伟等，我们发现初步估算的海原断层与香山天景山断层上的地震复发间隔表，海原断层约为年香山天景山断层约为年比古地震研究得出的结果偏小古地震研在地震循环过程中，地壳的应力状态主要有构造加载地震卸载和震后应力调整阶段，而这几个阶段均是在背景应力场的基础上发生的，且这几个阶段导致的应力变化，对于背景应力场来说，是个相对小的量比如，平均的上地壳背景应力场或构造应力场的剪切应力般有几十个，而地震导致的平均剪切应力变化般为几个，甚至更小和，图地震循环过程中的应力积累与释放示意图本研究的动力学模型中，模型的初始时刻是静岩应力场和孙云强和罗纲，随着构造的持续加载，应力逐渐积累，并在模型时间约万年左右达到稳态加载的状态应力状态随时间加载而处于相对稳定变化的状态从材料的弹塑性角度，即模型进入塑性变形且达到了稳定加载的状态这个稳态加载的状态就是模型模拟的背景应力场模型进入稳态加载之后的震间速度场可以与观测的震间速度场进行比较孙云强和罗纲，其应力场可以与地震的震源机制进行对比孙云强等，并且对比结果都较好在模型结果与观测数据资料的对比结果较好的时候，我们可以认为模型能较好地反映区域的地质构造运动情况及符合区域的地球动力学背景石耀霖等，从而我们可以计算得到区域的人工合成地震目录人工合成地震目录在背景应力和，黏弹性本构关系描述为式中，为时刻的应力张量，为时间增量，为应力张量增量，为弹性材料矩阵，为与黏度相关的材料矩阵当模型应力加载达到材料的屈服极限时，介质开始发生塑性变形和，塑性屈服准则采用屈服准则式中，为应力张量的第不变量，为偏应力张量的第不变量，和为与内聚力和内摩擦角相关的材料常数由于模型介质的塑性剪切应变增量远远大于塑性体积应变增量，所以采用非关联流动法则陈明祥孙云强和罗纲，则塑性应变增量可以表示为式中，为非负的塑乘因子维黏弹塑性模型的本构关系可以表示为关于方程的具体推导以及各矩阵和向量的具体表达式，可以参见前人的文章等和孙云强和罗纲，地震循环的基本原理模型中，我们使用屈服准则来判断模型的断层上是否有地震发生当断层单元上的应力未达到屈服极限的时候模型没有塑性变形发生，处于震间构造加载阶段图随着边界的持续加载，断层单元上的应力逐渐积累当断层单元上的应力积累量达到塑性屈服极限的时候我们通过降低断层单元上的内聚力断层单元的内聚力降由断层的地震同震应力降估算探讨地震发生概率初步分析中人工合成地震目录的应用地质灾害论文等等王海燕等等，为进行地球动力学数值模拟研究提供了重要的约束有限元模型本文以青藏高原东北缘为例，建立了区域的维黏弹塑性有限元模型，模拟了区域断层系统的地震循环本研究所使用的程序已在多个区域的研究中得到成功运用和孙云强和罗纲尹力等孙云强等，程序的可靠性已经通过验证，接下来就与本研究相关的些模型设臵做简要的描述模型参数设臵图为我们建立的有限元模型，模型的长和宽都是，深度是个流变层，其中弹塑性的上地壳为断层为镶嵌在上地壳中的厚的应变软化材料，往下为黏弹性的中下地壳上地幔层模型参数的选取都是根据前人的研究结果得出的其中，弹塑性层的杨氏模量和泊松比分别为和青藏高原上地壳的内聚力和内摩擦角分别为和阿拉善块体和鄂尔多斯块体上地壳的内聚力和内摩擦角分别为和模型断层系统的内聚力和内摩擦角相对较弱，分别为和和等和孙云强和罗纲，黏弹性层的杨氏模量和泊松比分别为和和和孙云强和以及震级的厘定精度较低，并且往往出现漏记现象，尤其是人烟稀少的地区现代地震观测的发展相对较晚仅百多年，跟中国大陆强地震几百年甚至几千年的复发周期比起来，记录时间依然较短依据百余年，甚至几十年的地震仪器记录的地震目录作为基本资料来进行地震发生概率预测及分析地震危险性显然不够人工合成长时间尺度的地震活动目录很大程度上弥补了现有地震目录的记录历史较短和震级信息不全等缺陷因此，建立长时间尺度的人工地震目录进行地震构造活动研究以及地震危险性分析具有重要意义关于人工合成地震目录的模拟，前人也开展了大量的研究，提出和发展了各种方法，如弹簧滑块模型和，细胞自动机模型，理论地震活动模拟和等周仕勇，等这些研究在地震活动理论研究以及区域地震危险性的初步分析中起到了重要作用不过，目前大部分研究仍主要采用的是维的单断层的各种理想模型，难以用于实际地震构造复杂展布的多断层系统的研究有限元方法可以建立更为接近实际的地质模型，在很大程度上克服了这种不足本文以青藏高原东北缘为例，建立了区域的维黏弹塑性有限元模型，模拟了区域复杂断，地震是可以概率性预报的石耀霖等指出严格来说，自然科学预报总是概率性的预报，确定性预报只是在理论上发生概率逼近时的种特例国际上，最早的也是最著名的系统性区域地震概率预测模型是由美国加州地震概率工作小组提出，并运用到断层系统上的地震危险性概率分析随后又发展了统的加利福尼亚地震破裂预测系统，等，该系统可以给定各个区域不同震级地震在定的时间窗内的发生概率，在定程度上覆盖了长中短临的地震概率预测虽然是加利福尼亚州地震发生概率预测的最佳模型，但是其仍然存在许多问题，如反演过程中的未知数远远大于方程数个方程，个未知数，因此没有唯解结果的好坏仍有很多的主观因素石耀霖等，意大利在年拉奎拉地震之后，发展了可操作的地震预测系统，等，该系统可以根据地震目录提供的实时地震活动性资料，给出监测区域未来段时间内发生不同震级地震的概率空间分布图，提供不断更新的地震概率预报中国学者也采用了多种概率模型对国内的地震构造区进行摘要统计分析历史地震数据和记录的区域地震活动而得到区域地震复发间隔及地震发生概率是地震危险性分析的关键环节，其结果的好坏强烈依赖于使用的地震目录数据的完整性而现有的地震目录往往记录时间较短或不完备因此如果能够用基于物理的数值模拟方法形成更长时间尺度的人工合成地震目录，并且模拟结果能够与变形地震活动等观测数据吻合，这样的人工合成地震目录有助于我们进步理解地震活动特点以及分析地震危险性文章以青藏高原东北缘为例，建立区域的维黏弹塑性有限元模型，模拟了区域断层系统的地震循环和地震序列的时空演化，获得了万年时间尺度的人工合成地震目录在模型满足区域地球动力学背景的基础上，根据模拟的人工合成地震目录分析了青藏高原东北缘各断层上不同位臵不同震级的地震复发特征，以及长期平均的地震发生概率，为区域地震危险性评估提供参考，为基于物理的地震数值预报工作提供基础关键词人工合成地震目录地质灾害地震危险性地震发生概率地震复发间隔青藏高原东北缘引言中国是大陆地震危害最严重的国家之地震发生频繁强度大分布广造成的破坏严重是中国大陆地震的主要特点陈运泰张培震等，世纪全球因地震造成的死亡人数中万，中国就占了将近半万张国民等马宗晋等并不是很好，往往存在较大的偏差因此，我们很难根据地震复发的特点对区域的地震活动进行确定性的预测青藏高原东北缘断层系统的地震活动表现出不均匀性区域不同断层上的地震复发存在差异，相同断层的不同段落地震复发也存在明显的差异长期平均的地震发生概率结果显示，海原断层中段地震发生概率最大的地震发生概率最大可达的地震发生概率可达，其次是云雾山小官山断层和香山天景山断层本文的研究结果对区域断层系统的地震活动性地震复发规律与特征，以及地震中长期危险性评估提供参考，为基于物理的地震数值预报工作提供基础参考文献陈明祥北京科学出版社程佳博士学位论文北京中国地震局地质研究所陈运泰回顾与展望中国科学辑地球科学，高孟潭中国地震动参数区划图宣贯教材北京中国标准出版社国家地震局鄂尔多斯周缘活动断裂系课题组编北京地震出版社国家地震局地质研究所，宁夏回族自治区地震局地震出版社胡聿贤中国地震动参数区划图宣贯教材北京中国标准出版社黄辅琼，张晓东，曹则贤，李建平，李世海国际地震动态，蒋长胜，吴忠良中国科学辑地球科学，刘白篪，袁道阳，何文贵，刘小凤西北地震学报，马宗晋，高庆华，陈建英，高祥林自然灾害学报，闵伟，张培震，邓起东地震型还可以计算得到断层系统上不同断层位臵上各自的地震活动，通过分析模型断层系统不同位臵的地震活动，我们可以得到断层系统各个位臵维沿着断层走向倾向的地震复发间隔以及地震发生概率本研究有利于我们进步认识地震复发规律和特征，以及分析区域的地震危险性我们发现青藏高原东北缘各断层系统的地震复发表现出复杂性，断层上的地震复发既有表现出准周期现象，也有丛集现象我们很难根据地震复发的特点对区域的地震活动进行确定性的预测因此概率性地震预测是目前地震预测预报的主要途径之我们也计算了区域长期平均的地震发生概率结果显示海原断层中段的地震发生概率是最大的，其次是云雾山小官山断层和香山天景山断层我们强调本文计算的地震发生概率是长期平均的地震发生概率这种地震发生概率是与地震发生历史无关的长期的平均地震发生概率石耀霖等提出中国的地震数值预报系统包含个主要方面长期时间无关的地震概率预报中长期时间相关的地震概率预报地震短临概率预报本文计算的地震发生概率结果是这个地震数值预报系统中的长期时间无关地震概率预报的部分在中国的地震区划