基于分形分维的环太平洋地震时空分布特性研究

摘要

近年来，全球各地地震频繁发生，地震活动即将或已进入活跃阶段，严重影响震区及周边居民的正常生活和生命财产安全。因此，研究地震活动规律，为防灾减灾提供理论支撑已刻不容缓。然而，由于地震活动的复杂性和随机性，再加上地球物理模型不够精准以及地壳认识的盲目性，使得地震预测预报成为公认的国际性难题之一。已有研究表明，地震活动在时空分布序列上具有复杂性、阶段性、层次性和继承性。因此，分析地震活动时空序列特征，是获得地震活动运动规律的有效途径。分形理论是一种新的非线性分析方法。在众多地震活动研究方法中，分形理论几乎可以脱离地球物理模型等因素的限制对地震活动进行研究，已成为地震活动研究新的切入点，受到广泛的关注和重视，并逐渐活跃发展起来。环太平洋地震带是全球最大的地震带，地理地貌环境和地质构造背景都非常复杂，影响甚大，故该地震带地震活动在地震学领域中一直都是研究的热点。
　　本研究选取整个环太平洋地震带1900年到2015年期间一百多年的地震序列目录作为研究对象，首先结合古登堡和里克特关系式原理，对研究区原始地震数据目录进行完整性分析，得到完整的地震数据目录;然后运用分形理论对该地震带时空序列特征进行分形分析，并结合该地震带地理地貌和地质构造特点对该结果进行分析与阐述;最终得到该地震带地震活动时空分布特征。单分形结果表明，该地震带地震活动在时间序列上和空间分布序列上都存在相似性和分形结构。在时间序列上，该地震带地震活动处于相对较为活跃的阶段;在空间分布序列上，该地震带地震活动具有集聚性。多重分形结果表明，该地震带地震活动在时间序列上和空间分布序列上均具有显著的复杂的多重分形特性。因此，该地震带地震活动在时间序列上和空间分布序列上都具有一定可循的规律。总的来看，该地震带地震活动在空间分布序列上，呈现出集丛性、稀疏性、阶段性和分形结构;在时间序列上，具有疏密交替、强弱轮回和分形结构等特征，在7级及其以上的地震活动中尤为明显。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 地震周期性研究

1．2．2 地震时空传播特征研究

1．2．3 分形理论对地震时空传播特性的研究

1．3 主要研究内容

1．4 研究思路及技术路线

1．4．1 研究思路

1．4．2 技术路线

1．5 论文组织结构

第2章 研究区概况与数据预处理

2．1 研究区概况

2．2 数据来源

2．3 数据完整性分析

第3章 研究区地震时空特性单分形分析

3．1 分形基本原理

3．1．1 分形性质

3．1．2 分形维数

3．2 计盒维数法

3．3 研究区地震时间序列分形分析

3．3．1 地震时间间隔图

3．3．2 时间序列分形分析

3．4 研究区空间分布序列分形分析

3．4．1 研究区地震活动空间分布序列格网化

3．4．2 空间分布序列分形分析

3．5 分析和讨论

3．6 本章小结

第4章 研究区地震时空特性多重分形分析

4．1 多重分形概述

4．2 多重分形谱

4．3 研究区时间序列的多重分形分析

4．3．1 权重因子q的取值范围

4．3．2 地震能量时间序列图

4．3．3 时间序列的多重分形谱

4．4 研究区空间序列的多重分形分析

4．4．1 研究区地震空间格网化

4．4．2 多重分形谱分析

4．5 分析和讨论

4．6 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果