南加州地震中心的成果
（信息网络中心刘越译著）
A． 概述
自1991成立以来，通过各种措施，SCEC已成功的成为科学技术的中心。中心通过数据收集与分析、调查员的研究、模型开发、综合科学和推广项目完成它的使命。“Master Model”是它的科学重点，它是南加州原始概率地震灾害模型。Master Model是SCEC各研究项目和系列重要报告的综合主题。（Box 2.1）
地震危险性分析实际上是一个多学科综合过程。很大程度上，SCEC的成功源自不断的努力促进各成员间的合作。M.Schrage曾写道：“真正的科学是一个复杂的、本质的共同创造的合作过程……，同简单的信息交换是不同的”。SCEC是如何完成协作过程，如Box2.2和2.3所示。
本章突出说明SCEC的部分成就。参考文献是从500多篇科学论文和专业出版物中精心挑选出来的（目录见www.scec.org）。这些第一代科学实用的产品对未来的研究提出了新问题。
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Box 2.1 SCEC联合报告
1． 未来南加州地震灾害，1992年兰德地震序列的启示（SCEC特别报告）
2． 南加州地震灾害：1994到2024年可能发生的地震（BSSA）
3． 计算南加州概率地震灾害分析的场地效应。
4． RELM区域地震仿真模型（正在进行中） |
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Box2.2 SCEC推广项目
从开始，SCEC负责人就积极的组织与数百万生活和工作在地震活动区居民的沟通。为向大众和有益的组织传播科学结论，SCEC建立了能增加人们震灾意识和地震常识的推广项目，从而使人们能采取更安全更能减少损失的行动。
SCEC推广项目采用两个策略来完成。
1． 借助各种机构提供总的技术的地震信息。
2． 促进与工程师、地球科学家、风险评估家、教育工作者、学生及大众的有效对话和协作。
SCEC推广项目已与50多个其它科学、工程、教育及世界各地的政府机构合作。 |
B． 兰德地震启动了中心工作
1992年兰德7.3级地震、1994年Northridge6.7 级地震和1999年Hector矿山7.1级地震，这些南加州大地震影响了SCEC资源的集中并刺激了合作。不断的改变项目资金和尽最大努力研究这些地震，中心现已做到反应迅速，并能从每次地震中积累经验。逐步加强了对南加州震源过程、地震波传播和地震灾害的认识。例如：根据这些事件建立的强地动记录数据库得出测定地动模拟非常有价值的标准。
兰德地震发生在SCEC创立后不久，对后来的研究也有很大的影响。地震发生后马上成立了工作组讨论这次地震的启示和SCEC响应。仿照1989年Loma Prieta地震后的北加州，SCEC制定了两个计划。第一阶段解决近来南加州的地震活动，兰德/大贝尔序列对附近断层的影响，以及南加州未来潜在的地震活动。第二阶段主要是考虑所有南加州地区的地震灾害。这些基本上就是SCEC未来的工作日程。
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Box2.3 SCEC的成功方法
系统科学：通过关注一个重要的地学体系即南加州断层体系和它的人文影响，中心非常自然的定义了自身的跨学科性质。
交互机会：通过各种讨论会，包括：学科工作组、超过60个的工作小组和讨论会，实地活动、有200多科学家和学生参加的年会来实现互动。
设备共享：SCEC组织和资助的允许研究人员共享数据、设备和人员的设施。例如在加州理工学院的SCEC数据中心，在圣芭芭拉分校的仪器中心和强地动数据库，以及SCIGN（南加州GPS观测网）大地测量网。完整、公开的数据及数据的易获取方式对完成中心的课题是必要的。
咨询机构：从一开始，SCEC就拥有一个由著名地球物理学家和在全国征集的社会学家组成的对外咨询协会，还有一些特别问题的特别咨询机构。
问题鉴定与建立协商：问题由中心研究人员和对外咨询专家联合鉴定，如需要对最终产品达成一致意见（如灾害模型）。
协调震后响应：SCEC协调了兰德、Northridge、赫克托矿山和伊滋米特地震后的科学调查。中心立刻将核心资金分派到现场部分，收集那些易消失数据。
聚集人员：SCEC机构的专家和学者把重点放在野外工作上，包括震后研究，LARSA地震截面图和SCIGN网。
同其它地震研究机构和信息提供者的合作与联系：作为一个重要的协同机构，SCEC能将重要合作伙伴同其它主要机构融在一起，如USGS和加州矿山和地质部（CDMG）。 |
兰德偏远和沙漠环境使它成一个理想的研究目标。获取破裂很容易，地质特征也很明显。在地震发生后数天、数周及数月内，SCEC地质队进行大量地表破裂勘测。一年内，根据约1，400个站点收集的资料，工作组建立了走滑模型。同时，SCEC开展东加州剪切带断层（ECSZ）的综合古地震研究，完成了20多个超过两年期地堑，证明了时间群（图2.1）。
最大地震矩
图2.1 在过去的10,000年中东加州剪切断层至少有二个大地震群，兰德地震是开始于1500-2000年前的序列中最晚的一个。这表明ECSZ断层是机械的连在一起的，或是一个断层上的应力变化会以“多米诺”效应影响相邻断层。
TerraScope网络和主震后立即分布的便携式仪器记录了余震，20，000个余震和它们的震源机制表明一个复杂断层序列，其它主要结果有：
1． 沿圣贝纳迪诺和班宁的地震活动： 兰德地震后增长的南圣安德烈断层的Coachella段，班宁附近的断层类型大多从挤压转变为走滑。沿Mojave 和 Palm Springs段的地震发生率下降。结果符合库仑应力模型的预测。
2． 对比兰德地震前后的震源机制，得出主震改变了沿破裂带的应力取向。最大应力方向顺时针旋转7°到20°，从南到北逐渐形成更多断层。P和T轴的复杂分布暗示沿北部的应用剪切应力的大部分均匀分量在主震发生时被释放。
3． 1992年以来的P波走时层析成像和最新地震显示，在North Palm Springs、约书亚树和大贝尔事件发生点或它们附近存在高速异常带，揭示出以上各点的断层表面粗糙。3-D层析成像也许能有效分割深部活动断层。
兰德地震提供极好机会检验一个地震如何触发其它地震。特别提出了是否是兰德地震通过静应力转换导致了圣安德烈斯破裂的问题.SCEC研究人员将库仑破裂准则用于兰德附近的断层得出如下结果:
1. 最佳定位断层上库仑应力增加超过0.5bar的地方余震非常多,而在库仑应力减少超过0.5 bar的地方余震较少(图2.2)
图2.2 计算区域库仑应力变化得出兰德余震分布的相关性。
2. 在兰德震中和沿多数兰德破裂带, 一些较早的中等近距离震动的库仑应力将地震提前了1到3个世纪。
3. 在未来的6.5级大贝尔余震发生地，兰德产生了３bar库仑应力。
4. 沿南部对安德烈斯断层圣贝纳迪诺段，兰德和大贝尔地震共产生了２到６bar库仑应力，使这里发生地震的时间提前了十年（图２.3）。
假设弹性半空间求得了这些计算结果。对于短周期（一年中的几个月）这是一个合理的假设，但地壳蠕变会修改应力分布。显然，圣贝纳迪诺断层段还在休眠，所以（a）孕震区的应力已沿该断层段衰减；（b）下一个大地震将仍就在十多年以后；（c）地壳不均匀性排除了由均质弹性半空间的简单库仑破裂准则得出的预言。
图2.3 沿南圣安德烈斯断层的San Bernardino段，兰德
和大贝尔地震产生的库仑应力变化。
兰德地震数据集还提供了一个前所未有的可模拟变化滑动和有限断层破裂史的机会。在宽频范围（0-0.5HZ）内和由滑动和辐射图像得出的变化空间取向抽取了大地位移、近场和区域强地动、宽带远震波形以及表面偏移测量数据，将这些数据分别反演生成一套模型。所有模型的一致性包括：１）几乎完全相似的位错方式和时间；２）在一条６５公里长、至少１５公里深的断层上有非均匀单向走向滑距，尽管约束了一些断层段的浅层深度；３）所有破裂持续２４秒且平均破裂速度为2.7km/sec；４）破裂速度有显著变化，相对于测量面偏移和断层段边界深度的滑动。不能高估确定地动模拟的重要破裂史。
用便携式地震仪沿兰德破裂记录了余震产生的捕获波。清晰导波源显示出一个系统分布，用３Ｄ描绘出低速断层带。尤其重要的是发现了跨越式断层和断层段边界阻止了导波的传播。明显揭示出这种特征持续到相当大的深度。无论这是否是事实，但对于相对一般位移的未成熟断层仍然是一个开放性问题。
最后，也许有人会说：“兰德地震是一个大地震”。GPS和InSAR被广泛用于同震和震后区域形变图。地壳形变工作组同其它学术团体（ＵＳＧＳ和ＮＡＳＡ）一起，根据９７个水准点的GPS数据共同导出了同震位移矢量图，其中包括五个连续追踪站点。USGS大地形变监测和二色激光三边测量得出自相符大地测量数据和原始断层破裂板块的弹性位错模型，基本与地震学和地质学结果一致（图2.4）。SCEC持续监测兰德地震和赫克托矿山地震的震后形变。到目前为至，穿过兰德破裂的震后释放已达到100-150cm，或达到同震值的15%。先前的快速释放期（2-3个月）表明剩余滑动在深部。稍后结合剩余滑动、多孔弹性体和低地壳上地幔的粘弹性释放进行了数据模拟。
图2.4 兰德大地测量与地震滑动模型的一致性。
Ｃ. 地震灾害评估 1.0版主模型
SCEC建立之初，地震灾害方法学是一个急需改进的对象，南加州是实现如下问题理想的实验室。以前的灾害模型都不包含应变（大地测量）数据，也很少了解洛杉矶城区断层，主要研究的是圣安德烈斯断层。认识到这些，SCEC根据如下建议设计了“主模型”：
“SCEC的目标是综合与地震相关的各学科共同研究开发南加州标准概率地震灾害模型”
主地震模型代表不断更新的地震构造和地震过程的科学表达式…发展成为适应公共和非公共区域的地震灾害迁移。
“适当交互和反馈，主模型的这个要求将有助于数据的采集和解释。
图2.5显示了主模型开发的操作方法。研究结果是由主模型工作组综合各SCEC工作小组的成果获得的，成为了新一代地震灾害分析工具，这些都作为1.0版主模型的结果记录在我们的联合文件中。
图2.5 SCEC完成的，Master Model 的框架。草图显示的是SCEC最新概念。
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Box2.5第二阶段有关的推广活动
．5000本第二阶段单行本被分发给地球科学家、工程师、技术专家和其它工作人员。
．1.5万份记载发生地震国家、第二阶段结果的非技术性摘要和防范信息的复印件已分发。因为“内华达地震”所以有一部分转载了内华达矿山局的生活和KTLA电视台关注与防预节目（1.5万份英文版的，0.5万份西班牙语的，0.5万迷你小册子）
．除印刷关注与防预小册子，SCEC和KTLA还制作了二个半小时的地震宣传片，公共服务商业广告、采访华团SCEC科学家和合作伙伴的早间新闻。
．加利福尼亚矿山和地质部(CDMG)用第五阶段报告结果绘制了全国城市地震灾害图，供土力工程师、建筑安全人员、开发人员、业主及大众使用。
．使用第二阶段结果，举办了两个保险业薄弱性讨论会，主要是评估和升级当前保险业使用的辐照测量法。400名保险业代表、地球科学家和地震工程人员参加了会议。 |
第一阶段主要是关于1992年的兰德地震。第二阶段首先是尽可能将大量的信息融入到“共认的”地震灾害预报模型中。还介绍一些如何测定潜在地震和如何把它并入地震灾害评估的观念转变：新的地震分段模型、大地测量学应用、多断层段的破裂、地震矩守恒、大地测量和地质学信息、断层与地震关系测定。
地震灾害概率模型通过结合区域震源模型衰减关系和局部场地效应来估算地动超出概率。在第二阶段中，SCEC专注于南加州震源模型，设计了可将历史地震活动、古地震和大地测量数据并入震源模型的方法，该模型用地震矩变化率作为它的“货币”（交换方式）。也就是在系统（根据地应力建立的）中输入地震矩变化率后，系统给出与它相符的结果（地震）。关于地震统计和地震矩释放的不同假设，将南加州被分成几个震源带。这些假设很重要，因为一方面大地震控制了地震活动矩，另一方面，很大程度上频繁发生的小地震决定了灾害的大小。
以前的灾害概率估算使用的是“特征”地震模型，即具有相同滑距的地震并假定复发间隔反复出现在给出的断层段上。在第二阶段SCEC引入了“阶梯”模型，在该模型中允许多断层段破裂与测定的地质变化率相一致。1857年Tejon堡7.8级地震和1992年兰德地震表明也许多断层段破裂是规范的而不是异常的。
第二阶段的两个重要结果：（1）制作并广泛传播南加州地震灾害图（图2.6）；2）灾害模型预报出的地震是历史上观测到的M≥6-7地震的二倍，在以后的工作中解决了这个差异。（图2.7）
图2.6 第二阶段南加州地震灾害图。
图2.7 (a)SCEC第二阶段灾害模型中导出的震级和频率同历史上记录的
地震活动不一致, 模型预测出的M≥6-7地震是历史上观测地震的二倍,
(b)其后研究表明通过改变一些假设和还原能达到较好的一致.
第三和四段反映的是根本不同的方法。不再用一致性模型，现在正在测试多种可变震源和衰减模型对概率地震灾害评估的意义。目的是识别那些参数是重要的，那些不是。测试灾害模型成分、开发数据库和操作方法是SCEC的主要目标，将一致性建设留给负责开发用于公众普及的官方模型的机构。第三和四段工作尤其重要的是，通过非线性动态结构分析所需的波形模拟，实现灾害评估从“可能”到“确定”的演进过程。
第三段调查了概率地震风险性分析站点。第三阶段的14篇论文包含的重要结果有：
.为界定放大水平细化了大多数第四纪地质图，但编制编码时使用了30米深的S波速度作为微震带的根据。
.站点下的盆地深度是确定地动等级的重要因素。
.既使对所有标准站点进行了校正,衰减关系的不确定性依然很高,简单的增加工程地质量并不能减少已给出站点的风险估计。Northridge地震模拟和高变化地震动图很好证明了这一点，尤其在圣莫尼卡。震源崩解和波形模拟也许是结构完全动态模拟更有效的输入。
第四阶段（RELM-2.0版Master Model）将更新南加州的断层、大地测量和地震活动性数据资料，评估一系列的震源模型，包括更多推测断层用的补充几何图形、历史地震活动性、大地测量观测、应力传递交互作用和震前/震后统计。它将把“一致性”交互式数据库和模型结合在一起，以适应所有用户，预计完成时间大致是中心时间2002年1月末。
D．洛杉矶盆地史
当Northridge地震袭击洛杉矶城区，导致了400亿美元的损失，注意力马上集中在区域地震灾害。SCEC立即作出战略决定重新聚集了它的资源，集中精力研究潜在地震和洛杉矶盆地的震动灾害。如果兰德地震渲染了SCEC十年度划的头五年，Northridge地震就渲染了它的第二个五年。开始实施的主要工作有：描述活动断层特征、增加对深部地质和速度结构的认识、加强对穿越盆地的应变率的大地测量监测，勘查地震活动产生震动区域的变异，将地震风险性分析作为一综合性活动。
尽管有一个世纪石油勘探和近70年南加州地震记录，但对洛杉矶盆地和新加布山下的深部构造还不太了解。为了弥补这一点，洛杉矶地区地震实验Ⅰ和Ⅱ绘制了两个区域地质截面
图（图2.8）。LARSEⅡ的分析仍在进行。
图（图2.8）。LARSEⅡ的分析仍在进行。
图2.8 SCEC和USGS联合绘制了两个区域地球物理横断面的地壳图像——洛杉矶区域地震试验Ⅰ和Ⅱ。两个剖面都结合了被动远震、放射源反射与折射、海对陆宽角记录。2000年年初完成了穿过Northridge地震震中的LARSEⅡ，从1,400张地震图，95个爆破点和100公里长的海上空气枪剖面采集了数据。
LARSEⅠ：
.改进用于地动模拟的洛杉矶盆地地震速度结构。
.确定出洛杉矶和新加布盆地比以前发现的深的多。
.发现在圣加夫列尔沉积火山谷和圣加夫列尔火成变质山之间，Sierra Madre逆断层形成了一个地下高2.5km的北倾断层段。
.发现Sierra Madre断层表现为独占,在中地壳成为主冲断层,向北终止于圣安德烈斯断层,向南延伸到圣加夫列尔山谷下到达蓬特山盲冲断层。（图2.9）
图2.9 Sierra Madre断层（圣加夫列尔山下的低地壳冲断层）和蓬特山盲
冲断层(惠蒂尔海峡地震的成因断层）间的三维关系图
.发现LARSEⅠ与圣安德烈斯断层交叉的地方,断层向北陡倾约83°,至少到达Moho面,这与地震层下存在滑动耦合的建议相矛盾。
.改进横断面下冷、高速度上地幔介质的“屏蔽”成像。因这个屏蔽下陷，地壳和地幔从两边向圣安德烈斯断层流动，产生了跨板块边界的压力。
虽然圣安德烈斯仍对南加州构成重大危险，但洛杉矶大地构造框架研究表明事实上大地震的可能性很小，只是在盆地中心或边界断层上会发生中地震。(图2.10)
图2.10 Northridge地震后,在洛杉矶区域断层上实现了新古地震研究。最初难以解释的问题是，断层是在相对频率如Northridge地震(M≥6，7)中释放，还是在主事件（M7.0-7.5）中释放。虽然这个问题还没有完全解决，但证据显示主要能量是在7级大地震中释放的。
惠蒂尔海峡和Northridge 地震提醒我们盲冲断层的重要性，促使我们特别关注洛杉矶盆地下的构造。为说明这些地下震源，SCEC研究人员综合地震活动性、LARSEⅠ、大地测量、地震反射和工业钻孔数据，绘出洛杉矶和圣加夫列尔盆地下主活动逆断层图像。(图2.11和2.12)
图2.11 蓬特山的地表褶皱, 下伏的盲逆断层, 惠蒂尔海峡的再定位震源,
圣加夫列尔山下的假设冲断层, 这些都是洛杉矶和圣加夫列尔盆地下主活动逆断层的组成部分。
图2.12 用图2.11说明LARSEⅠ的结构图。
大地测量数据尤其有趣。洛杉矶和Ventura盆地的稀疏空间测量表明收敛率为每年5-10m。为进一步证实这一点和确定那些构造能调节应变，SCEC建立了南加州综合GPS大地测量网（SCIGN）。成功的统一了NSF和NASA的建议，并获得W.M.Keck基金会2千万美元的支持。中心预计到2000年底在南加州建立250个连续工作站。该区的许多“周期”台站组成了永久网络。根据这些数据，SCEC地壳形变工作组已导出2.0版南加州地壳速度模型（图2.13）。
图2.13 由地表和空间大地测量观测数据得出2.0版SCEC地壳速度模型，解释了跨太平洋北美板块边界变形带的形变。纯N-S向收敛到伴随E-W向延伸的N-S收敛范围内，洛杉矶盆地的大地构造解释，盆地北部边缘的构造在解释中起到重要作用。
综合地质学、大地测量学、地震数据导出的图解震源和它们的几何形态，及Northridge丰富的新强地动数据集，SCEC启动了关于洛杉矶盆地地动预报的重大项目，也就是SCEC的第三和第四阶段。第一步改进三维地震波速度（P和S波）和盆地密度结构（图2.14）
图2.14 综合地质学、测井记录、地震激发，地震层析成像和LARSEⅠ
和Ⅱ的数据制成了SCEC地震速度地壳模型。
通过计算根据Northridge 和兰德地震数据识别出的推测地震的人工地动历史时间过程，SCEC地震学家很快开发出它。这些模拟证明峰值速度放大图像依赖于断层特征。（图2.15）
.图2.15 这些激发表明，峰值速度放大法依赖于断层特性。例如圣安德烈斯断层上的两个地震，它们只是传播方向不同，但因为地震波与盆地构造交互的方式不同就产生了不同的放大法。
Northridge地震一个比较无法解释的观测结果是，在圣莫尼卡市政厅附近小区域内有异常放大率。因为圣莫卡紧邻洛杉矶盆地边，工业数据显示圣莫尼卡花岗岩山脉冲断层在沉积层之上，似乎存在一个沉积倾斜作用，或盆地边缘作用。（图2.16）。假定计算出的放大率既不是在主震期间观测到的，也不是在后来的余震研究中得出的。LARSEⅡ将提供的SanFenando山谷和Santa Monic之间较详细的构造也许能帮助我们解开这个秘。
图2.16 可能盆地边缘沉积透镜效应导出的强地震动异常放大系数。
洛杉矶盆地史是正在开发的与所有地质学、大地测量和地震观测一致的物理地震构造模型之一。这个模型可对提高地震概率的估算和未来事件的地动，从而改进地震灾害分析。这只能通过综合各学科的结果才可实现。
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Box2.6洛杉矶盆地的相关协作
1) 在LARSE（Los Angeles Region Seismic Experiment）Ⅰ和Ⅱ, SCEC协作项目办理了许可证、协调出版发行、发布USGS/SCEC、LARSEⅡ的实时报告、会见政府官员、制作公开报告书、提供向媒体公开的计划，在国内和国际都报道了这两个研究。
2) 加州运输部和洛杉矶城市与乡村部资助了SCEC，用于研究概率大地震产生的相关强地动。这个项目的九个结果报告已分发给地球物理技术、建筑及安全官员和其它专业技术人员。
3) 给主要地震灾害和SCEC研究提供了整个南加州特殊断层的实地考察资料，这些断层的野外指南已经出版。
4) 为方便决策者和其它一些人，SCEC和加州矿山和地质部共同领导几个工作小组，根据与城区有关的SCEC数据开发产品。
5) 洛杉矶的工程师、建筑部和规划者组成了脆弱性和地震区划可行性工作组，参与者讨论了液化作用、潜在滑坡，各种建筑模式、桥梁和生命线的易损性。
6) 根据地震带工作组的结果，专门成立了一个小组出版关于液化和泥石流以及自府冲泊车和非韧性混凝土建筑物所造成灾害的公众意识手册。 |
E．断层体系特征
SCEC在我们对于断层体系特征的认识上作出了重大贡献，SCEC第二段会进一步巩固它。主要进展包括对由静态和动态应力转变引发的触发震的认识，开发改进地震发生的临界状态概念、破裂和地震序列的复杂性特征，包括破坏带、分段、时间相关缝合的断层带细结构详图。
数值模拟推进了对影响后续地震校时的地震导出的静态与动态应力如何转变的认识。例如；模拟结果指出兰德—大贝尔地震序列表明应力转变引发了主震触发。此外兰德余震分布和震源机制好象受主震引发的应力转变约束。由余震图像成功推测出的主震滑动，与运动和地震辐射动态模拟的分别评估相符，也有效证明了这一点。（图2.17）在更长时间尺度上也运行了类似事件交互。Imperial山谷古地震研究、加州东部剪带和洛杉矶盆地暗示，群也许是南加州大地震有效的时空地震活动分布图。动态地震模型显示独立断层段之间达几公里的跳变导致破裂很容易增大。兰德地震显著证明这一过程，土耳其伊兹米特地震也是一样。（图2.18）。这些新模型和观测讨论了灾害模型中严格分段法。
图2.17 后续地震活动导出1992年兰德破裂的滑动分布，假设应力触发
是由主震动产生的。图中对比的是直接由主震动得出的独立估算。
图2.18 1999年土耳其伊滋米特地震的3D数值模拟得出地球表面的滑动速度。
模仿伊滋米特事件的特征，模拟地震动态触发了限定间隔为1-2公里的许多断层段。
中心也从统计角度探讨了断层系的交互作用，得出了当区域断层网处在以区域应力远程空间相关为特征的“临界状态”时才发生大地震的假说。该观点认为区域构造加载同许多小震形成的应力变换逐步削弱了区域应力场，使它逐渐发展成为地震，一但地震发生，将跳到其它高应力断层段继续增长。观测结果支持包括：地震矩的幂函数式增长释放为剩余时间函数直到最大地震发生；中级事件的增长刚好先于大地震。如果区域地震反映了临界点现象，那么其它数学方法如重复标准化群就能用于描绘区域地震活动性，最初开发重复标准化群是要用化学与磁系统描述临界点转换。
SCEC研究人员已经尽最大努力在完善临界状态假说的观测基础，他们发现区域加速地震矩释放量先于以实际合理方式表示事件大小的主震尺度（图2.19）。它提供了基于实际的中期地震预报方法的可能性。同样的观点也出现在独立证据线得出的个别地震的研究上：像兰德地震这样个别事件的动态模型暗示当应力状态达到临界水平时就会发生破裂，表明在能量释放率与破裂阻抗之间存在敏感平衡。
图2.19 后续主震动规模决定区域加速度矩释放的大小。将南加州大
地震观测数据与其它相关研究的结果进行了对比。
中心的观测和理论研究大大推进了对个别破裂和长期地震活动时空复杂性的认识。中心研究人员已经建立破裂速度的复杂模式，并根据滑动历史高分辩率图象得出不均匀滑动。当滑动图像被转换成应力降图象时，渗透了区域低应力降，甚或是应力增长的相对高应力降区域的图象显现出来。不均匀断层板块的数值模拟表明，上面假定的区域地震活动的大事件前应力场都同一平滑。不均匀断层统计模型预测出一种“转换模式”行为，即断层可在小事件发生期与大事件发生期之间随机变换。这种现象可理解为应力场的平滑移动（相对长度）；还为大地震观测时间群提供了另一个解释。
图2.20 兰德地震破裂史的对比，(a)动态的 (b) Wald 和Heaton的运动模型。
描述每2秒水平滑动速率的快照。
现在不均匀断层上破裂和滑移动态模拟至少重现地震时记录的强地动及运动学模型。（图2.20）。虽然仍存在疑问，动态模拟最终需为地震动预测模型提供更好的物理基础。有多少断层是以前事件产生的应力增加形成的，有多少是与几何复杂性或摩擦变化相关的凸凹不平造成的，多少是固有的还待确定摩擦滑动的非线性动力。SCEC理论工作表明摩擦滑动的非线性动力，即使缺少几何无序，仍能导出时空复杂性，虽然仅只是限定区域内的摩擦参数。专家们主张现在重复发生小震的准确位置一直都是凸凹不平的，它很可能与断层带流变的物理不均匀性相一致。
由紧邻断层的低速破裂带得出的导波解释了断层细结构和地震活动之间的关系。它的厚度似乎有变化，但一般约为100m，同时S波速度降低了解30%到50%。低速层深度还不确定，但很可能包括了大多数或全部地震活动范围。沿自兰德地震以来持续数年的断层进行的系列活动源实验暗示出一个愈合过程，已观测出自事件开始断层附近的P波和S波速度就在随时间不断增加。(图2.21)调控物理学无法解释不断演进的波速度比与破裂终止相一致。
图2.21 二年期间，兰德地震浅层断层带的走时变换和地震波速度。
速度增加被认为是破裂损坏愈合的证据。
F．数据和设备
联合可共享数据的多学科科学，结合方便的网络存取，促进了SCEC的成功。在SCEC第一个十年，数据收集、分布和存档是能够使用函数处理与地震相关的大量数据集的关键。技术革新促成数据更高管理的需要（如宽带地震、GPS、InSAR（interferometric synthetic aperture radar）、宇宙核元素年龄测定）。为促进新技术的发展，SCEC建立了不同的数据中心和仪器网（见Box2.8）。此外，通过SCEC支持的联合活动，所有NEHRP建立时收集的数据都被综合在一起形成了新产品，研究人员可通过网络获取并用于其它新方法中。从而使地震学家享有获取地震目录、阶段数据、地震图及三维速度模型的权利。大地测量学家将EDM、VLBI、早期GPS结果、PGGA和SCIGN的连续GPS数据合并成SCEC地壳运动模型。数据库还被用来协调多学科研究之间的合作，（如InSAR和ALSM的地质学和大测量学，地震学和高速率GPS大地测量），从而完善震源和灾害模拟。
大容量存储技术的改进、成本的降低、带宽的增加以及自动化操作，使建立科学的全球数据传递新世界成为可能。SCEC通过掌握“无墙中心”的新概念预示了数据传递的革新，并通过功能实现理论获得成功。SCECⅡ将会进一步延伸这种模式。
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Box2.7 数据中心教育手段
• 高中和基本科的教师和学生都使用了根据SCEC数据中心和SCIGN网络形成的SCEC区域地震活动和大地测量网络教育软件。
• 正在开发一个叫做“整个地球”的中学教育软件, 并将于SCEC数据库链接。 |
Box2.8 SCEC数据库和设施
• 位于加利福尼亚理工学院的南加州地震主数据中心做的重要一步是，将地震目录、震相数据和地震图录入到在线研究区，以及其它数据如由LARSEⅠ和Ⅱ地震成像项目得出的地震数据。从数据中心还可获得SCEC三维速度模型（图2.4）。最近，数据中心给它的相关数据库管理体系（RDBMS）设置了新标准，该体系允许超强的基于Web 的数据搜索和访问。这个重要工作已证明了建立用于加州联合地震网（GISN）的相似新系统的可行性。SCEC数据中心也已输入了由GPS活动和SCIGN获得的GPS数据，及WInSAR的SAR干扰数据。
• 南加州联合GPS网络（SCIGN）是由JPL、USCD和SCEC支持的USGS共同管理的，该网络是一个分布在整个南加州的GPS组，重点分布在较大的洛杉矶城区。
• 海洋协会的临时轨道和固定台阵中心（SDPAC）是由SCEC部分资助的。它的作用是用GPS进行高精度大地测量和地球物理测量。
• 美国西北部InSAR联盟是SCEC支持的大学和公众机构群，它负责美国西北部空间InSAR数据的采集和归档。
• 由SCEC建立的位于加州大学圣巴巴拉分校的便携式宽频仪器中心，向研究人员提供全年的高分辩率数据源的查询和数字地震记录装备。
• 由SCEC建立在圣巴巴拉分校的强地动数据库提供强地动记录查询，还包括从其它一些国家机构和组织获得的强地动数据。
• 在加州大学圣巴巴拉分校的经验格林函数库是一个关系数据库，由SCEC建立的存储数据库包括1500个南加州地震得出的84,641 张地震图。该站的目的是提供小震记录快速、方便的查询，这些小地震也许被当作格林函数用于预报较大地震的地振动。
Box2.9其它教育及推广活动
• SCEC成功的重要措施是广泛的外延活动。如上述Box中所例举的，许多产品和项目都与中心具体的研究活动相互关联。其它活动，尤其是在教育和公众意识方面，基本上已成功传递了SCEC科学。
• SCEC的主要在线应用服务（www.scec.org）提供了SCEC科学家的研究，提供与SCEC机构、研究室和数据库的链接，作为地震信息和教育产品服务中心，并与其它地震研究组织链接。
• SCEC新闻季报的特色文章是SCEC科学家和工作人员写的关于中心发启的研究和活动、新书目录、事件日历表。
• 新闻季刊被SCEC INSTANeT新闻服务所替代（ www.scecg.org/instant）它的特点是包括一般地震信息、地震研究的纵深覆盖，会议通知和网上注册、下载工作组演示文稿。自2000年3月成立以来，已有1300人订阅了公布新文章的电子邮件信息。
• SCEC大学生实习项目向69个大学生提供了与人47名SCEC科学家一同工作的机会。
• SCEC博士后/访问学者工程，在过去十年中已支持 28名博士后和11名高级访问学者。
• SCEC曾与许多博物馆开展活动，如加州科学中心的“追踪与地震”，滨水县青年博物院的“振动带”展览。
• 旧金山探索者博物馆的断层线设计项目的特点是，与沿圣安德烈斯断层工作站的SCEC科学家们进行面对面的远程访问。
• NSP资助SCEC修改地震探索这门地震课程，以反映科学和技术的进展，尤其是大地测量在地球科学中的应用。
• 地震、地震勘察教学视频将附在课程教材后，还将于2001年春地探索频道播出。
• 地下的洛杉矶已在KFWB电台播出，以一分钟SCEC科学家和研究者为特色。
• SCEC经营由FEMA出资的CUREE—加州理工学院本质框架设计中教育与推广部分。活动包括制作三个视频，新闻稿和与媒体的互动。
• 由NSF资助的SCEC、CUREE和IRIS打算开发一个地震电子百科全书的试制计划，也就是地球体系教育数字图书馆。
• SCEC是EqIP（地震信息提供者）组的一员，EqIP联系着来自大多数地震相关组织的信息专家。SCEC管理http://www.equent.org/ 网站的开发，EqIP的网站提供约250个组织的描述数据库。
• 华莱士支流系列说明将于2000年开放，用永久标识描述位于古地震研究点的圣安德烈斯断层的特征。
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