震源机制一致性的显著性检验方法

郭祥云; 陈学忠; 李艳娥; 隗永刚; 陈丽娟

doi:10.11939/jass.20190045

震源机制一致性的显著性检验方法

1.
中国北京 100081 中国地震局地球物理研究所
2.
中国重庆 401147 重庆市地震局

基金项目: 中国地震局地球物理研究所基本业务专项（DQJB19B10）和国家重点研发计划（2018YFC1503405）共同资助

详细信息

通讯作者:
陈学忠: e-mail：cxz8675@163.com

中图分类号: P315.3^＋3
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出版历程
- 收稿日期: 2019-04-11
- 修回日期: 2019-05-12
- 网络出版日期: 2019-12-16
- 发布日期: 2019-10-31

Significance test of focal mechanism consistency：Taking the foreshock sequence of the M_S5.4 Xiuyan earthquake on November 29，1999 as an example

1.
Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing 100081，China
2.
Chongqing Earthquake Agency，Chongqing 401147，China

摘要

摘要: 本文提出用四维空间的欧氏距离D_FM来表示不同地震震源机制之间的一致性，并以1975年辽宁海城M_L7.3地震序列和1999年辽宁岫岩M_S5.4地震序列为例分析了主震与前震和余震的震源机制一致性与D_FM值之间的关系，其结果显示，当欧氏距离D_FM＜50时，两次地震的震源机制接近。为了对若干次地震组成的一组地震的震源机制一致性进行判定，引入了显著性检验方法。根据陈颙提出的震源机制一致性参数K，以符号检验法和统计检验量Z值检验法对岫岩M_S5.4地震前小震的震源机制一致性进行了分析，其结果表明，在临近岫岩M_S5.4地震前所发生地震的震源机制的一致性显著，置信度可达98%。
- 震源机制 /
- 一致性 /
- 显著性检验 /
- 1999年岫岩M_S5.4地震
Abstract: This paper selected the Euclidean distance D_FM to measure the focal mechanism consistency between different earthquakes, and analyzed the relationship between the consistency of focal mechanism and D_FM value taking the 1975 M_L7.3 Haicheng earthquake sequence and 1999 M_S5.4 Xiuyan earthquake sequence as examples. The result shows that when D_FM is below 50 the two focal mechanisms become extremely consistent. In order to determine consistency of a number of focal mechanisms the significance test method is drawn into. According to the consistency parameter K proposed by Chen Y, we investigated the consistency of focal mechanism for small earthquakes prior to the M_S5.4 Xiuyan earthquake using sign test and Z test. The result suggests that the focal mechanisms of small earthquakes occurred near the M_S5.4 Xiuyan main shock are significantly consistent with each other with confidence of 98%. Therefore the method proposed in this paper can be applied to practical earthquake prediction effectively.
- mechanism /
- consistency /
- significance test /
- M_S5.4 Xiuyan earthquake in 1999

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图 1 海城M_L7.3地震序列的震源机制图像和欧式距离D_FM值

Figure 1. Focal mechanisms and Euclidean distance D_FM values of the M_L7.3 Haicheng earthquake sequence

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图 1 海城M_L7.3地震序列的震源机制图像和欧式距离D_FM值

Figure 1. Focal mechanisms and Euclidean distance D_FM values of the M_L7.3 Haicheng earthquake sequence

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图 2 岫岩M_S5.4地震前小震震源机制解空间分布

Figure 2. Spatial distribution of focal mechanisms of small earthquakes occurred prior to the M_S5.4 Xiuyan earthquake

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图 3 1999年岫岩M_S5.4地震前各次小震的欧式距离D_FM值变化

Figure 3. Variation of Euclidean distance D_FM values of small earthquakes prior to the M_S5.4 Xiuyan earthquake in 1999

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图 4 1999年岫岩M_S5.4地震前欧式距离D_FM平均值随时间的变化

Figure 4. Temporal variation of average Euclidean distance D_FM value prior to the M_S5.4 Xiuyan earthquake in 1999

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图 5 1999年岫岩M_S5.4地震前K值（a）和Z值（b）随时间的变化

水平线分别表示通过α＝1%，2%和5%的显著性水平检验的临界值

Figure 5. Temporal variation of K value （a） and Z value （b） prior to the M_S5.4 Xiuyan earthquake in 1999

Horizontal lines show the critical values at the significance level α＝1%，2% and 5%

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图 6 以表3中第41号（a）和第36号（b）地震的震源机制分别作为主震的震源机制所得的岫岩M_S5.4地震前K值随时间的变化

Figure 6. Temporal variation of K value prior to the M_S5.4 Xiuyan earthquake taking the focal mechanism of No.41 （a） and No.36 （b） earthquake in Table 3 as that of the main shock

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表 1 海城M_L7.3地震M_L≥4.0前震和余震的震源机制（引自顾浩鼎等，1976）及其与主震之间的欧氏距离D_FM值

Table 1 Focal mechanisms for M_L≥4.0 foreshocks and aftershocks of the M_L7.3 Haicheng earthquake （after Gu et al，1976） and their Euclidean distance D_FM value

序号	发震时刻		地理坐标		M_L	深度 /km	节面Ⅰ			节面Ⅱ			P 轴		T 轴		B 轴		D_FM
序号	年-月-日	时：分：秒	东经/°	北纬/°	M_L	深度 /km	走向/°	倾角/°	滑动角/°	走向/°	倾角/°	滑动角/°	方位角/°	俯角/°	方位角/°	俯角/°	方位角/°	俯角/°	D_FM
1	1975-02-04	07：50：47.0	122.75	40.67	4.7	17	110	85	25.1	17	65	174.5	61	15	157	22	300	64	18.85
2	1975-02-04	10：35：35.0	122.78	40.67	4.3	15	109	86	22.1	17	68	175.7	61	13	155	18	297	68	15.66
3	1975-02-04	19：36：06.0	122.80	40.65	7.3	12	290	81	−15.2	23	75	−170.7	66	17.5	157	4	100	72.5	0
4	1975-02-05	01：01：45.0	122.93	40.70	4.4	10	298	88	4.0	208	86	178.0	252	2	343	4	143	86	17.67
5	1975-02-05	02：56：29.0	122.82	40.67	4.5	10	112	88	6.0	22	84	178.0	66	3	157	6	310	83	14.64
6	1975-02-05	12：33：00.0	122.77	40.68	4.1	10	126	61	11.5	221	80	150.5	268	28	171	13	59	59	29.52
7	1975-02-05	23：52：54.0	122.63	40.70	4.6	10	125	64	5.6	217	85	153.9	264	22	168	14	47	64	23.77
8	1975-02-06	05：43：42.0	122.90	40.62	5.2	23	292	87	−2.0	22	88	−177.0	67	3	338	0	231	86	15.11
9	1975-02-06	12：24：57.0	122.50	40.80	5.4	17	162	80	34.6	259	56	167.9	295	31	35	16	149	54	132.71
10	1975-02-06	13：56：16.0	122.83	40.75	4.0	10	116	80	−128.9	14	40	−15.7	169	41	56	25	304	38	147.66
11	1975-02-08	02：30：23.0	122.47	40.82	4.0	12	161	78	−31.8	262	59	−166.0	293	38	37	18	148	48	131.25
12	1975-02-12	20：42：46.0	122.78	40.70	4.0	7	143	52	−118.2	3	46	−58.9	171	68	73	3	341	22	143.64
13	1975-02-15	21：08：02.0	122.78	40.70	5.4	12	111	84	26.2	18	64	173.3	62	14	158	22	303	63	18.79
14	1975-02-16	22：01：26.0	122.80	40.68	5.3	11	123	62	6.8	30	84	151.8	260	15	163	24	20	62	25.26
15	1975-02-18	18：51：49.0	122.65	40.77	4.2	17	114	44	14.5	14	80	133.1	252	23	142	39	5	42	38.94
16	1975-02-22	15：45：14.0	122.73	40.70	4.0	12	113	85	36.2	19	54	173.8	60	21	162	29	300	54	26.42
17	1975-02-24	05：07：20.0	122.88	40.78	4.4	7	132	57	−52.9	258	48	−132.9	278	60	17	5	110	30	149.77
18	1975-02-25	04：52：10.0	122.62	40.73	4.4	14	134	74	−4.2	226	86	−164.0	276	14	180	8	62	74	159.93
19	1975-02-26	05：09：53.0	122.82	40.67	4.3	8	121	90	20.0	210	70	180.0	254	14	347	14	121	70	16.62
20	1975-03-21	11：32：59.0	122.95	40.77	4.0	11	260	72	−29.6	0	62	−159.5	38	34	132	7	231	56	41.11
21	1975-03-29	23：16：36.0	122.60	40.77	4.1	6	111	85	24.1	19	66	174.5	63	13	158	20	303	65	16.92
22	1975-04-10	03：55：37.0	122.48	40.72	4.6	10	118	85	9.0	27	81	184.9	253	3	163	10	357	80	18.20
23	1975-04-21	00：17：06.0	122.45	40.77	4.0	8	109	84	30.2	16	60	173.1	59	17	157	25	299	59	22.14
24	1975-07-04	07：06：29.0	122.67	40.72	4.1	10	137	56	−19.4	239	74	−144.4	283	36	185	12	80	52	157.73

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表 2 岫岩M_S5.4地震M_S≥4.0前震和余震的震源机制解（引自张萍，蒋秀琴，2001）及其与主震之间的欧氏距离D_FM值

Table 2 Focal mechanisms for M_S≥4.0 foreshocks and aftershocks of the M_S5.4 Xiuyan earthquake （after Zhang，Jiang，2001） and their Euclidean distance D_FM value

序号	发震日期		地理坐标		M_S	深度 /km	节面Ⅰ			节面Ⅱ			P 轴		T 轴		B 轴		D_FM
序号	年-月-日	时：分：秒	东经/°	北纬/°	M_S	深度 /km	走向/°	倾角/°	滑动角/°	走向/°	倾角/°	滑动角/°	方位角/°	俯角/°	方位角/°	俯角/°	方位角/°	俯角/°	D_FM
1	1999-11-09	07：01：40.6	123.03	40.53	4.1	9	320	70	7.5	228	83	159.8	261	26	358	11	208	70	159.33
2	1999-11-09	07：07：21.2	123.02	40.53	4.2	8	137	80	−7.1	228	83	−169.9	62	18	331	3	84	77	158.79
3	1999-11-25	20：47：48.5	123.00	40.55	4.0	8	137	44	29.5	27	70	130.0	56	25	150	8	11	38	39.46
4	1999-11-25	20：55：4.2	123.00	40.55	4.4	9	139	42	30.7	27	70	127.7	271	12	167	46	12	36	42.50
5	1999-11-26	23：34：01.0	123.02	40.53	4.4	9	110	70	10.6	24	80	159.7	246	15	152	12	46	67	17.00
6	1999-11-29	12：10：39.2	123.03	40.53	5.4	9	296	84	−20.1	28	70	−173.6	62	41	191	36	280	70	0
7	1999-11-29	12：45：50.4	123.03	40.53	5.1	9	300	70	173.6	206	84	20.1	12	40	262	22	193	68	11.36
8	1999-11-29	16：16：47.6	123.03	40.53	5.0	8	111	80	20.3	17	70	169.4	248	20	341	8	324	67	16.52
9	1999-11-30	07：52：55.8	123.03	40.53	4.0	9	111	68	13.0	15	78	157.5	262	32	162	15	348	65	24.78
10	1999-11-30	13：58：17.7	123.03	40.53	5.2	9	291	80	−16.3	26	74	−169.6	270	15	180	2	260	70	9.33
11	1999-11-30	14：06：55.1	122.98	40.55	4.9	8	292	72	10.5	197	80	161.7	41	22	133	10	166	70	18.25
12	1999-11-30	14：09：36.6	123.02	40.55	4.3	9	112	58	11.8	16	80	147.4	77	28	350	3	357	57	20.22
13	1999-11-30	20：19：44.2	123.03	40.53	4.3	9	295	83	−20.2	28	70	−172.5	293	25	37	25	279	70	4.69
14	1999-12-01	01：47：1.9	123.03	40.53	4.2	9	290	80	10.2	198	80	169.8	67	22	338	6	154	78	17.03
15	1999-12-01	04：33：0.5	123.03	40.53	4.4	9	110	80	30.5	14	60	168.4	4	28	274	0	307	60	20.71
16	1999-12-01	12：45：30.8	123.03	40.55	4.3	9	299	70	10.6	205	80	159.7	290	14	18	2	117	68	16.64
17	1999-12-13	05：49：30.5	123.08	40.53	4.1	11	137	60	23.3	36	70	147.9	79	42	346	2	8	52	38.18
18	1999-12-27	19：27：15.4	123.02	40.53	4.0	8	112	70	10.6	19	80	159.7	91	30	0	9	356	66	14.73
19	2000-01-12	07：43：55.4	123.05	40.53	5.5	8	146	80	−40.7	256	50	−166.9	70	25	333	13	139	50	140.51
20	2000-01-12	13：00：31.9	123.03	40.55	4.3	9	112	88	26.0	20	64	177.8	269	13	359	1	297	62	10.20

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表 3 1999年岫岩M_S5.4地震前小震震源机制

Table 3 Focal mechanisms for small earthquakes before the M_S5.4 Xiuyan earthquake in 1999

序号	发震日期		地理坐标		M_S	深度 /km	节面Ⅰ			节面Ⅱ			P 轴		T 轴		B 轴
序号	年-月-日	时：分：秒	东经/°	北纬/°	M_S	深度 /km	走向/°	倾向	倾角/°	走向/°	倾向	倾角/°	方位角/°	俯角/°	方位角/°	俯角/°	方位角/°	俯角/°
1	1999-01-15	03：05：18.6	122.62	40.65	3.4	11	128	WS	80	42	NW	62	261	26	358	11	110	59
2	1999-01-06	05：43：10.9	122.82	40.65	2.9	10	105	NE	76	17	ES	80	62	18	331	3	233	72
3	1999-01-20	07：37：43.4	122.53	40.70	3.2	12	101	NE	80	13	ES	70	56	25	150	8	259	65
4	1999-04-09	16：31：48.0	121.00	42.00	3.0	15	138	WS	52	32	ES	70	271	12	167	46	12	43
5	1999-04-23	21：13：38.4	122.82	40.70	2.9	7	107	WS	70	20	NW	86	246	15	152	12	13	68
6	1999-04-27	15：14：14.4	124.57	41.12	2.8	13	125	NE	85	40	ES	30	62	41	191	36	304	30
7	1999-04-30	21：16：13.3	122.85	39.68	2.7	5	142	NE	78	60	NW	42	12	40	262	22	152	39
8	1999-05-11	12：29：25.9	122.78	40.65	3.4	14	114	WS	80	27	NW	70	248	20	341	8	90	68
9	1999-05-15	01：45：46.6	122.22	39.38	3.1	10	118	WS	55	35	NW	80	262	32	162	15	50	52
10	1999-05-22	20：40：45.1	122.47	40.73	3.4	9	133	WS	82	46	NW	80	270	15	180	2	93	78
11	1999-05-24	15：58：35.1	122.20	41.70	2.5	28	86	NW	80	0	NE	68	41	22	133	10	246	67
12	1999-05-29	03：13：30.9	121.00	42.00	3.3	21	119	NE	70	34	ES	72	77	28	350	3	253	64
13	1999-06-03	01：46：50.2	122.25	41.67	3.4	8	75	NW	64	164	NE	90	293	25	37	25	164	64
14	1999-06-06	16：51：47.4	122.82	40.65	2.8	14	110	NE	70	26	ES	80	67	22	338	6	231	66
15	1999-08-21	12：56：25.9	121.70	41.25	2.7	21	142	NE	70	45	NW	70	4	28	274	0	183	61
16	1999-08-31	15：11：21.0	122.23	39.35	2.9	14	153	WS	80	64	NW	80	290	14	18	2	108	75
17	1999-09-06	05：05：30.3	122.67	40.70	3.1	6	114	NE	58	41	ES	64	79	42	346	2	252	47
18	1999-09-20	13：22：57.0	122.67	40.68	2.9	5	136	NE	62	52	ES	76	91	30	0	9	256	58
19	1999-10-10	07：21：15.5	122.95	40.65	2.8	9	109	NE	59	24	ES	80	70	25	333	13	219	56
20	1999-10-12	16：04：20.3	122.18	40.48	3.4	14	132	WS	80	46	NW	80	269	13	359	1	87	74
21	1999-11-04	14：46：26.9	122.60	39.27	3.5	7	118	WS	57	14	ES	70	152	39	252	5	348	50
22	1999-11-09	03：34：1.3	121.57	38.52	3.9	9	114	NE	62	22	ES	90	270	37	139	37	22	25
23	1999-11-09	08：21：36.2	123.00	40.53	2.9	8	118	NE	70	32	ES	80	77	20	345	7	240	67
24	1999-11-09	17：44：44.6	123.00	40.53	3.6	8	121	NE	70	34	ES	80	80	20	347	8	238	67
25	1999-11-16	18：57：48.5	123.00	40.53	3.0	9	110	NE	90	20	ES	60	61	21	161	21	291	60
26	1999-11-17	03：09：31.4	123.00	40.53	2.7	9	112	WS	70	24	NW	82	249	20	156	9	43	70
27	1999-11-17	23：59：50.8	123.00	40.55	2.5	9	102	WS	80	14	NW	84	239	11	148	4	46	77
28	1999-11-18	08：15：41.2	123.00	40.53	2.8	9	111	NE	80	29	ES	50	62	37	167	20	280	48
29	1999-11-21	00：50：1.9	123.00	40.55	3.0	8	122	NE	72	40	ES	70	81	28	172	2	265	64
30	1999-11-25	00：59：19.2	123.00	40.55	3.0	8	112	NE	80	32	ES	42	60	39	172	25	283	40
31	1999-11-25	21：17：50.8	123.00	40.53	3.5	8	138	NE	70	55	ES	70	96	30	187	1	278	61
32	1999-11-25	22：08：12.4	123.00	40.53	3.2	8	147	WS	76	61	NW	80	285	18	194	2	92	73
33	1999-11-25	23：19：17.5	123.00	40.55	3.2	8	110	WS	80	24	NW	70	246	20	338	6	84	67
34	1999-11-26	03：18：23.3	123.00	40.55	2.7	9	123	NE	72	39	ES	70	80	27	171	1	263	61
35	1999-11-26	23：36：20.7	123.00	40.53	3.1	9	112	NE	60	38	ES	60	77	40	344	3	253	46
36	1999-11-27	01：33：26.6	123.00	40.53	2.6	8	148	WS	80	53	ES	68	192	21	99	8	350	65
37	1999-11-27	02：29：43.7	123.00	40.55	2.8	8	122	WS	74	38	NW	68	260	23	350	2	92	63
38	1999-11-27	15：48：2.6	123.00	40.55	3.2	8	118	WS	80	36	NW	50	250	37	354	20	107	47
39	1999-11-28	08：15：3.6	122.98	40.55	3.3	8	108	NE	86	20	ES	62	60	21	156	17	279	61
40	1999-11-29	05：56：59.9	123.00	40.55	3.2	9	121	NE	80	31	ES	47	61	37	167	20	281	46
41	1999-11-29	09：25：51.2	123.00	40.53	2.7	8	126	NE	38	44	ES	86	99	37	346	29	226	60

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震源机制一致性的显著性检验方法

通讯作者: 陈学忠: e-mail：cxz8675@163.com

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Significance test of focal mechanism consistency：Taking the foreshock sequence of the MS5.4 Xiuyan earthquake on November 29，1999 as an example

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通讯作者:
陈学忠: e-mail：cxz8675@163.com

Significance test of focal mechanism consistency：Taking the foreshock sequence of the M_S5.4 Xiuyan earthquake on November 29，1999 as an example