• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

古登堡-里希特定律中的b值统计样本量研究

李世杰 吕悦军 刘静伟

李世杰, 吕悦军, 刘静伟. 古登堡-里希特定律中的b值统计样本量研究[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(3): 636-645. doi: 10.11899/zzfy20180315
引用本文: 李世杰, 吕悦军, 刘静伟. 古登堡-里希特定律中的b值统计样本量研究[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(3): 636-645. doi: 10.11899/zzfy20180315
Li Shijie, Lü Yuejun, Liu Jingwei. The Study of Sample Size on b-value Statistics in the Gutenberg-Richter's Law[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(3): 636-645. doi: 10.11899/zzfy20180315
Citation: Li Shijie, Lü Yuejun, Liu Jingwei. The Study of Sample Size on b-value Statistics in the Gutenberg-Richter's Law[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(3): 636-645. doi: 10.11899/zzfy20180315

古登堡-里希特定律中的b值统计样本量研究

doi: 10.11899/zzfy20180315
基金项目: 

中国地震局地壳应力研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项 ZDJ2016-03

详细信息
    作者简介:

    李世杰, 男, 生于1991年。硕士研究生。主要从事工程地震研究。E-mail:729883299@qq.com

    通讯作者:

    吕悦军, 男, 生于1966年。研究员。研究领域:工程地震。E-mail:luyj1@263.net

The Study of Sample Size on b-value Statistics in the Gutenberg-Richter's Law

  • 摘要: b值是研究地震活动的重要指标,其广泛应用于地震危险性分析和地震预测研究之中,与实际资料的完整性、样本量的大小、计算方法等因素有着重要的关系。常见的b值计算方法有最小二乘法和最大似然法,样本量的大小对这2种方法影响很大。本文利用蒙特卡罗模拟地震目录和汾渭地震带实际目录作为样本,从中抽取不同大小的样本量进行计算,研究不同样本量下这2种方法计算得到的b值与设定值或真实值之间的差别。结果表明,最小二乘法需要的最低样本量为1000,最大似然法为200;当样本量达不到要求时,计算出的b值是不可靠的;由于对样本量的要求不同,前者适用于计算区域的整体b值,而后者在研究某区域b值在时间轴上的变化方面更有优势。本研究为确定2种b值计算方法对样本量的最低要求提供了参考依据。
  • 图  1  汾渭地震带范围及震中分布

    Figure  1.  The distribution of earthquakes in the Fen-Wei seismic tectonic zone

    图  2  不同样本量下最大似然法计算得到的平均b值拟合图

    Figure  2.  The fitting curve of mean b values calculated by maximum likelihood method under different sample sizes

    图  3  不同样本量下最小二乘法计算得到的平均b值拟合图

    Figure  3.  The fitting curve of mean b values calculated by least squares method under different sample sizes

    图  4  不同样本量的b值分布直方图

    Figure  4.  The histogram of the b value calculated under different sample sizes

    表  1  最大似然法模拟结果

    Table  1.   Simulation results by the maximum likelihood method

    N b1 Pr- Pr Pr+ σ
    10 1.221 0.46 0.14 0.40 0.42
    20 1.211 0.46 0.25 0.29 0.38
    50 1.145 0.44 0.30 0.16 0.16
    100 1.061 0.53 0.37 0 0.13
    200 1.039 0.52 0.48 0 0.11
    400 1.036 0.47 0.53 0 0.09
    500 1.025 0.45 0.55 0 0.08
    1000 1.003 0.30 0.70 0 0.08
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    表  2  最小二乘法模拟结果

    Table  2.   Simulation results by the least squares method

    N b1 Pr- Pr Pr+ σ
    10 0.870 0.79 0.08 0.13 0.52
    20 0.895 0.76 0.07 0.17 0.48
    50 0.918 0.68 0.27 0.05 0.42
    100 0.941 0.64 0.28 0.08 0.37
    200 0.942 0.46 0.48 0.06 0.32
    400 0.955 0.48 0.52 0 0.28
    500 0.982 0.45 0.50 0.05 0.16
    1000 0.996 0.20 0.80 0 0.12
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    表  3  汾渭地震带地震分档统计和年平均发生率

    Table  3.   The annual average incidence of different magnitude-class in Fen-Wei seismic zone

    震级档M 地震个数 年平均发生率
    2.0—2.4 5038 119.95
    2.5—2.9 2006 47.76
    3.0—3.4 734 17.48
    3.5—3.9 230 5.61
    4.0—4.4 110 2.62
    4.5—4.9 91 2.17
    5.0—5.4 15 0.36
    5.5—5.9 10 0.23
    6.0—8.5 3 0.07
    注:年平均发生率指震级≥M的年均地震数,代表地震活动水平。
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    表  4  汾渭地震带b值拟合情况(1500—2010年)

    Table  4.   The b value fitting of earthquakes from 1500—2010 in the Fen-Wei seismic zone

    样本量 均匀抽样计算b
    最小二乘法 最大似然法
    10 0.60 0.897
    50 0.62 0.923
    100 0.63 0.816
    200 0.63 0.728
    300 0.65 0.767
    500 0.69 0.752
    700 0.70 0.756
    1000 0.72 0.746
    2000 0.74 0.751
    5000 0.75 0.753
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  • 收稿日期:  2018-02-28
  • 刊出日期:  2018-09-01

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