一、研究背景介绍

　　2019 年四川长宁M_S6.0地震发生在弱活动背景地区、余震区展布大小远超过主震的震源尺度，其成因机理引起广泛争论。地震活动参数b值的时空异质性（heterogeneity）是理解孕震过程和评估地震危险性的重要方式，但传统的计算规则设置的主观性限制了结果信度。为克服上述关键难点，在前期发展的基于数据驱动（data-driven）和Ogata-Katsura 1993模型的b值非参数计算方法基础上，发展了在三维空间、联合时空间的计算技术，并获得了长宁M_S6.0地震孕震过程的科学认识。

　　二、研究内容介绍

　　中国地震局地球物理研究所非天然地震研究室蒋长胜研究员团队利用大量Voronoi随机网格剖分、贝叶斯信息准则 (BIC) 值最优模型选择等技术，以及使用集合中值(Q₂)和绝对中位差(MAD)来表示最终计算结果和不确定度，构建了数据驱动（data-driven）的计算模式。此外在余震区的深度剖面和水平面联合考察b值的空间异质性，在时序-剖面（Rank-index & L）图考察b值的时空异质性，构建了孕震过程研究流程。对2019 年四川长宁M_S6.0地震的震例研究上，研究发现主震震中附近3~12km深度在震前有明显的约10km尺度的低b值分布、勾画出了三维孕震体。而余震区NW段的b值明显偏高、与S波低速异常区吻合、随着时间接近主震破坏时间逐渐扩大并接近成核点，显示余震展布过长的尺度和强余震的过度活跃，可能与流体侵入有关。

　　图1 基于数据驱动方法根据频率-幅度分布计算Ogata-Katsura 1993模型参数的示例。 (a) BIC 值的分布与 Voronoi 随机剖分的有效单元N_v的数量。黑点和误差条分别与相应N_v下 BIC 值的平均值和标准偏差。顶部水平虚线标记了没有生成网格的整个空间区域的 BIC值（BIC₀，N_v =1），红点表示选择100个最佳解的 BIC值。 (b) N_v=20 的 Voronoi 随机剖分结果示例和选择的100个最佳模型。白色圆圈是 Voronoi节点的位置，生成的各分区的颜色与b值结果有关。(c) 中的粗线表示Voronoi单元中Ogata-Katsura 1993 (OK1993) 模型的FMD拟合结果示例。

　　图2 四川长宁地区N_v=2~40的best-100解的b值集合中值的空间分布。 (a) 长宁M_S 6.0地震前的b值集合中值在旋转后的水平面上分布； (b) 包括长宁M_S6.0地震余震在内的所有地震计算得到的b值集合中值在旋转后的水平面上分布；(c) 长宁M_S6.0地震发生前b值集合中值在深度剖面上矩形框架A'B'C'D'中的分布； (d) 在深度剖面上的矩形框架 A'B'C'D' 中，通过计算包括长宁M_S6.0地震的余震在内的所有地震获得的b值集合中值的分布

　　三、研究意义

　　本研究结果对2019 年四川长宁M_S6.0地震发生机理认识上，揭示了长宁M_S6.0主震孕震体与存在长期的较高差应力有关的现象、孕震尺度10km的合理性，以及主震发生和余震“过度活跃”与震前流体逐步侵入有关的线索。在技术研发层面，在作者团队研发的基于数据驱动（data-driven）的Ogata-Katsura 1993模型非参数计算方法基础上，继续发展了在三维空间、联合时空间的计算技术。在技术应用层面，本文的研究方法主要用于强震中长期地震危险性分析中的孕震体识别鉴定，以及各类工业开采诱发地震与流体侵入和扩散有关的成因机理解释。

　　【研究成果2021年发表于SCI收录国际期刊《Nat. Hazards Earth Syst. Sci.》第21卷。研究受中国地震科学实验场（no.CSES20190106）和国家科技资源基础调查专项（no.2018FY100504)联合资助】

　　【相关文献列表:Jiang C S, Han L B, Long F, Lai G J, Yin F L, Bi J M, Si Z Y. 2021. Spatiotemporal heterogeneity of b values revealed by a data-driven approach for June 17, 2019 MS 6.0, Changning Sichuan, China earthquake sequence. Natural Hazards and Earth System Sciences, 21:2233–2244, https://doi.org/10.5194/nhess-2021-3】