《Journal of Asian Earth Sciences》：Seismotectonic characterization of central Sulawesi, Indonesia, using Bayesian b-Value estimation and k-means clustering
编辑推荐：
•较低的b值表明苏拉威西中部可能存在应力积累较重的缺陷带。•不同的b值分布特征反映出该地区地震构造条件的显著空间异质性。•苏拉威西东部具有较高的b值，这可能与蠕变断层或地质强度较低的地壳有关。•对于地震数据较少的情况，贝叶斯推断方法能够给出稳定的b值估算结果，并可明确量化不确定性
- •
较低的b值表明苏拉威西中部可能存在应力积累较重的缺陷带。
- •
不同的b值分布特征反映出该地区地震构造条件的显著空间异质性。
- •
苏拉威西东部具有较高的b值，这可能与蠕变断层或地质强度较低的地壳有关。
- •
对于地震数据较少的情况，贝叶斯推断方法能够给出稳定的b值估算结果，并可明确量化不确定性。
- •
这些研究结果为该地区的地震危险性评估和构造解析提供了新的依据。
引言
印度尼西亚位于四大板块的交汇处：欧亚板块、印度澳板块、太平洋板块以及位于苏拉威西岛北部的菲律宾海微板块（Rangin等人，1999；Hall和Wilson，2000；Hall，2012）。该国地质结构最为复杂的区域当属苏拉威西岛，尤其是其中部地区，这里是欧亚板块与印度澳板块相互作用的场所。这种构造相互作用形成了三个主要的构造块体：马卡萨块体、北苏拉块体和东苏拉块体。这些块体的相对运动通过马塔诺断层、帕卢-科罗断层等活动断层系统以及位于苏拉威西岛北部的俯冲带来调节（Hinschberger等人，2000；Beaudouin等人，2003；Socquet等人，2006）。
这类构造活动在苏拉威西中部引发了多起重大地震，包括1998年的东加拉地震（矩震级6.0）（Vigny等人，2002）、2017年的波索地震（矩震级6.7）（Wang等人，2019）、2018年的帕卢地震（矩震级7.5）（Huda等人，2023）以及2018年的马马萨地震（矩震级6.0）（见图1）。这些地震事件凸显出了解析该地区应力状况的重要性。用于评估地震应力的关键参数之一就是根据古腾堡-里氏定律得出的b值，这一参数在地震构造研究中被广泛用于识别应力积累区。
通常，b值是通过最大似然估计法来计算的，由于该方法简单且具备良好的统计效率，长期以来一直被视为地震活动分析中的标准方法（Shams等人，2026；Chang等人，2025）。然而，当地震数据库中的地震事件数量较少或震级分布不均时，最大似然估计法的可靠性会下降。在那些空间上呈碎片化的地震活动研究区域，每个地震群内的地震数量往往相对较少，这种情况尤为常见。在这种情形下，贝叶斯框架提供了一种替代的概率分析方法，它能够将先验信息与观测数据相结合，从而得出模型参数的后验概率分布（Laporte等人，2024；Wajedy等人，2025）。这一方法能够明确量化b值估算的不确定性，尤其在地震数据稀少或分布不均的地区，往往能得到更为稳定的结果。
尽管该地区以强烈的地震活动而闻名，但针对苏拉威西中部应力状况空间分布的研究仍然较为有限。为填补这一研究空白，本研究采用了三种方法进行空间b值分析：（1）使用全震级范围法来评估地震目录的完整性；（2）运用贝叶斯推断法实现更可靠的b值估算；（3）通过K均值聚类分析来识别地震分布的空间差异性。
与传统方法相比，这种综合分析方法在应对空间和时间上分布不均的地震数据所带来的限制方面具有明显优势。因此，本研究不仅填补了该地区的知识空白，还提出了一种可用于其他构造活跃区域的空间地震分析框架。
因此，本研究的主要目标是通过结合贝叶斯b值分析与K均值聚类方法，探究苏拉威西中部地震应力状况的空间变化特征。具体而言，本研究旨在识别潜在的应力积累区，分析地震活动模式的空间异质性，同时评估贝叶斯推断法在地震数据不均的背景下进行可靠b值估算的适用性。
研究结果表明，东加拉、帕桑卡尤以及中马马朱地区存在显著的应力积累现象，这很可能是2018年帕卢地震之后应力传递的结果。这次地震被认为改变了该地区的地震活动模式，低b值的分布便是这一变化的体现。这些发现为当地灾害减灾规划提供了重要的科学依据，同时也表明本研究采用的方法在其他构造活跃地区具有广泛的应用潜力。
章节摘要
数据来源与预处理
本研究以苏拉威西中部为研究对象，所使用的地震数据来自Supendi等人（2020）、美国地质调查局以及国际地震中心-全球地震模型数据库。这些数据的时间跨度为1990年至2020年，涵盖震级在3.0至5.9之间、震源深度在10至50公里范围内的地震。由于这些数据来源于不同的机构，其震级标注可能存在差异
研究结果
b值是地震活动分析中的一种统计参数，用于描述某一区域内地震频率与震级之间的关系。它是根据古腾堡-里氏定律推导出来的，该定律指出地震数量会随着震级的增大而呈对数递减趋势。在构造活跃的区域，b值通常接近1，这意味着小地震的发生频率远远高于大地震（Muller和Jokat，2000）。
b值的存在差异
贝叶斯b值估算的可靠性
尽管有些地震群是基于相对较少的地震事件进行分析的，但通过贝叶斯方法估算出的所有b值都处于95%最高密度区间范围内，且数值均在合理区间内，没有一个数值的区间宽度超过0.5（见图5）。这一结果表明，即便某些区域的震级分布不均或数据较为稀少，贝叶斯方法依然能够得出稳定且具有统计可靠性的参数估算结果。这种方法的一个显著优势在于
结论
本研究借助贝叶斯框架，分析了苏拉威西中部及其周边地区的b值空间分布情况，该方法非常适合用于分析那些数据稀少或分布不均的地震活动数据。研究结果显示，不同地震群之间存在显著的差异，这些差异从空间上反映了该地区应力条件、岩性差异以及断层活动的不同。在马卡萨海峡、东加拉等地区检测到了较低的b值
作者贡献说明
Muh.Farid Wajedy：负责初稿撰写、数据整理、方法设计、概念构建以及结果可视化。Muhammad Altin Massinai：负责文本审校与编辑、结果可视化、方法验证、概念构建工作。
关于写作过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明
在撰写手稿的过程中，作者使用了ChatGPT来协助优化语法表达。所有内容最终均由作者亲自审核并修改，作者对最终发表版本负全部责任。
利益冲突声明
作者声明自己不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益关系或个人关联。
致谢
作者衷心感谢哈桑丁大学的地球物理学系，在本研究期间为作者提供的大力支持、研究设施以及各种机会。本研究是在没有特定资金资助的情况下完成的。
Muh.Farid Wajedy|Muhammad Altin Massinai
