探索地震活动的时空分布对于地震风险评估, 尤其是对于中国川滇地区这样的地震频发区和强震危险区而言具有重要意义。相对强度算法(RI)基于统计学理论, 使用过去的地震强度评估预测同一地点的未来地震强度。其原理简单, 已多次在国内外强震预测的实践应用中取得了良好的效果。目前, 经过多年的发展完善, 该方法的预测性能愈加突出。为了辅助川滇地区的地震活动性预测工作, 文中使用相对强度算法(RI)和参数遍历试验(PTT)进行了全面的参数分析, 深入研究了RI算法在中国川滇地区的适用性, 结果表明: 由于参数选择合理(包括网格大小、 异常学习时间窗长度、 预测时间窗起始时间和预测时间窗长度), RI和PTT的组合研究表现出了明显优于随机猜测的预测效果, 揭示了川滇地震危险区地震预测的有效参数区间。相对强度算法能够对川滇地区的地震活动进行预测, 文中成果丰富了地震危险区地震趋势预测的参考依据。

为实现天然地震与爆破、 塌陷事件类型的快速高效识别, 文中应用深度学习技术中的卷积神经网络模型, 设计了基于单个事件单个台站波形记录的深度学习训练模块和基于单个事件多个台站波形记录的实时测试模块。 以每个事件P波到时最早的5个台站记录到的原始三分向波形为输入, 分别采用目前主流的AlexNet、 VGG16、 VGG19、 GoogLeNet 4种卷积神经网络结构进行学习训练, 结果显示各类卷积神经网络结构对训练集与测试集的识别准确率均达93%以上, 且各个网络在训练过程中的训练集与测试集的准确率及代价函数的走势曲线基本一致。 其中, AlexNet网络结构的识别准确率最高, 测试集为98.51%, 且未发生过拟合现象; VGG16、 VGG19网络结构的准确率次之; GoogLeNet网络结构的识别准确率相对较低。 为检验深度学习卷积神经网络在数字地震台网实时运行过程中的事件判别效能, 选取训练好的AlexNet卷积神经网络开展基于单个事件多个台站波形记录的事件类型判定检验。 最终结果显示, 在山东台网实时触发的110个M≥0.7事件中, 共有89个事件的类型被准确识别, 准确率约为80.9%。 具体到各个类型事件中, 天然地震的准确率约为74.6%; 爆破的准确率约为90.9%; 塌陷事件的准确率为100%。 若删除其中由于波形失真而造成的类型识别错误事件, 则天然地震的识别准确率将提高至91.4%, 而所有事件的整体识别准确率也将由80.9%提高至91.7%, 与目前地震台网日常工作中人工判定的识别准确率基本相当。 这表明, 深度学习技术可以快速高效地实现天然地震与爆破、 塌陷的事件类型识别。

速度结构反演可提供与震源区介质及地震发生位置等有关的重要信息，为了解地震形成机理及发震环境提供重要依据。文中采用双差层析成像方法，对乳山台阵2014年5月7日-2016年12月31日期间有6个以上台站记录到的地震事件进行重新定位，并反演其震源区P波三维速度结构。1410次乳山台阵记录的M_L>1.0地震经双差定位后获得1376次精确定位结果，震中呈NWW-SEE向展布，走向SEE，倾向SW，形成长约3km、宽约1km的地震密集带；速度结构显示震源区附近存在3个速度明显不同的区域，余震活动主要发生在3个区域的交会位置，偏高速体一侧；综合考虑震中展布与高、低速体及不同性质岩体间的位置关系、区域地质构造等因素，推测震中展布位置应为2种不同岩体的界线，在高速体与低速体过渡带之间可能存在1条隐伏断裂。

采用双差定位法对乳山台阵记录到的M_L≥1.0的1 418个地震事件（2014年5月7日—2016年12月31日）进行重新定位，利用P波初动和CAP方法对研究区内M_L≥1.5地震进行震源机制解反演，根据震源机制解资料进行应力张量反演，从而分析乳山地区应力状态以及震源机制一致性参数时空特征。结果显示：1）乳山地震序列沿NWW-SEE向展布，形成长约4km、宽约3km的矩形活动带；2）推测乳山地震序列发震断层走向为NWW-SEE、近直立、以走滑运动为主兼具一定逆倾滑分量；3）采用自助线性应力反演（LSIB）方法得到乳山地区主压应力轴方向为25°，倾角10°；中等应力方向为286°，倾角45°；主张应力方向为125°，倾角43°；4）乳山地震序列的震源机制一致性参数随时间变化整体呈现平稳状态，地震发生的空间位置与震源参数一致性空间分布关系较为吻合。

山东乳山地区自2013年10月起发生震群活动, 并且持续至今(2014年10月); 截至2014年9月30日, 共记录到余震7 000多次, 其中可定位事件2 000多次, M_L≥3.0的18次, 其持续时间、活动频度为1970年以来华东地区罕见。2014年5月6日起, 陆续在现场布设了18个流动台, 持续对序列活动进行观测。基于固定台网和流动台阵的资料, 使用双差方法对地震序列进行重新定位。结果显示, 流动台阵定位结果与固定台网结果存在较大差别, 由于数据本身的问题, 固定台网结果可能存在一定的偏差。流动台阵精定位结果显示, 乳山震群的余震呈NWW向展布, 倾向SW, 与震源机制解结果一致; 余震震源深度较浅, 4.5～8km; 余震主要集中在3km×3km×1km很小的范围内密集活动, 并且具有阶段性、丛集性的特点, 余震活动符合裂纹扩展模式, 可能存在流体触发因素。最后结合有关地质资料对此次乳山震群的发震构造、性质以及震群的活动机理进行了探讨。

假定主震破裂面上残余凹凸体的破裂导致余震, 残余凹凸体尺度符合分形分布, 在破裂面上随机分布, 残余凹凸体破裂/失稳强度符合对数正态分布;以岩石圈下部粘弹介质震后应力松弛作为导致残余凹凸体破裂的动力输入, 加载应力按负指数形式衰减;以库仑破裂准则作为失稳判据, 考虑残余凹凸体破裂对附近区域的应力加载, 在不同条件下模拟生成包含时、空、强三要素的人工 "余震"序列。通过G-R关系及修改的大森公式, 检测模拟输出与实际余震活动统计特征的吻合程度, 以此作为进一步调整模型参数的依据。在此基础上重点讨论介质黏滞性质对余震活动的影响。结果显示: 表征岩石物理特性的黏滞系数对余震活动持续时间、衰减快慢起重要的控制作用, 黏滞系数与衰减系数之间显示负指数的相关关系。余震序列G-R关系与黏滞系数关系不大, 主要受控于残余凹凸体的尺度分布, 即与构造不均匀性关系更为密切。