一种矩张量反演新方法及其对2008年汶川MS8.0地震序列的应用

本文利用全球地震台网（GSN）的宽频带与长周期地震波形资料,采用矩张量反演的新方法,反演得到了2008年5月12日四川省汶川县MS8.0地震及其7个较大余震（MS5.0-6.0）的矩张量解与震源时间函数等震源参数.文章首先简要叙述矩张量反演新方法的理论背景和技术途径,并以汶川大地震的一个余震为例阐述了具体的实现过程;然后给出包括主震在内的8次地震的矩张量解和震源时间函数;最后分析探讨这些结果的构造意义.本文提出的矩张量反演新方法,不但与全球矩心矩张量（GCMT）一样,可以给出点源矩张量解,而且还可以给出点源的震源时间函数. 反演得到的汶川大地震的7个较大余震的震源时间函数表明,即使是中等强度的地震也可能有复杂的震源过程;汶川大地震的多数余震发生在以逆冲为主、兼具小量走滑分量的龙门山断裂带的主断裂上,但很可能有些余震则发生在主断裂附近的次级走滑断裂上.      

2021年5月21日云南漾濞MS6.4地震序列地震矩张量及发震构造

2021年5月21日云南大理州漾濞县发生了MS6.4 地震.我们利用区域地震台网记录的地震波形资料,首先采用多点源地震矩张量反演方法确定了漾濞地震序列中 3 次MS≥5.0地震的矩心矩张量解,分析研究了地震矩释放的最佳模型;然后对序列中较大地震进行了绝对定位,结合余震序列重新定位结果研究了地震矩心在断层面上的位置.结果显示MS5.6 前震可用2 点源模型模拟,矩震级分别为MW 5.3、MW5.1,矩心时间相隔约30 s,矩心位置相距约 2 km.MS 6.4 主震可用单点源模型模拟,矩心与起始破裂点平面距离约 5 km.前震和主震的矩心均位于地表以下 6 km处,矩心与起始破裂点的位置关系显示两地震向南东方向单侧破裂,断层以"前震-主震"型地震序列典型的"撤退式"方式破裂,MS5.6 前震的发生降低了断层面的抗剪强度,从而发生了更大的MS6.4 主震.MS5.2余震可用单点源模型模拟,起始破裂点与矩心空间位置相近,在地表以下约 10 km处.余震区构造应力场反演结果显示漾濞 6.4级地震序列属于区域应力场触发的地震活动,地震序列震源机制解符合走滑断裂伴生的负花状构造系统内部断裂的运动特征,余震的空间分布图像显示花状构造系统内部的两条断裂发生了地震活动.     

由宽频带辐射能量目录和地震矩目录给出的视应力及其地震学意义

对NEIC宽频带地震辐射能量目录和哈佛矩心矩张量（CMT）目录的比较，给出了关于视应力的一些可能是有意义的结果，尽管目前的结果误差仍很大，可靠性也是有限的，但这种比较所提供的线索却颇值得注意，视应力的计算给出关于地震断层面上非线性动摩擦函数的线索，能量／地震矩之比随地震大小的变化表明，在BK模型框架下，对于走滑型地城,依赖于滑动速度的摩擦似乎占主要地位，而对于非走滑型地震，依赖于位移的摩擦似乎占主要地位，主震和余震的能量／地震矩之比的比较表明，对于走滑型地震，余震的视应力平均地说来低于主震的视应力，而对于非直滑型地震，余震的视应力即有高于主震的也有低于主震的，这对于障碍体和凹凸模式的讨论及模型中地震破裂停止条件的设置可能具有一定的参考意义。     

全球大陆7级浅源大地震强余震震级和空间分布特征

本文收集了1967—2007年全球大陆(不包括中国大陆)29次7.0~7.9级浅源大地震的余震资料。根据震源机制解结果把这29次地震序列分为走滑型和非走滑型, 其中17次是走滑型, 12次是非走滑型, 并分别研究了走滑型和非走滑型地震序列强余震震级分布特征和空间分布特征。研究结果表明, 强余震与主震震级差服从指数分布, 统计得到了走滑型地震序列B值为0.58, 非走滑型地震序列B值为1.07。走滑型地震序列强余震与主震距离的优势分布范围是10～45 km, 而非走滑型地震序列强余震与主震的距离优势分布为20～59 km, 并且强余震与主震震中距服从正态分布。     

1989—1999大同地震序列的隐伏断层研究:库仑应力分析和余震JHD重定位

1989年到1999年,大同—阳高地区发生了一系列MS≥5的中强地震.本文基于前人对1989年三次MS≥5地震的震源机制反演的结果,通过建立不同断层模型,利用库仑应力方法,计算前震对于主震,以及前震和主震对于余震的库仑应力触发关系,提出了一种可能的破裂模型,即1989年前震沿北西西方向发生左旋破裂,之后主震和余震沿北北东方向发生右旋破裂.根据这种破裂模式计算得出,前震发生后,主震震源处的库仑应力增加了约2×105 Pa,余震震源处的库仑应力出现下降;主震发生后,余震处的库仑应力出现回升,最后余震处的库仑应力几乎没有变化.基于大同地震台网的近场观测数据,用JHD(Joint Hypocentral determination)定位方法,对1999年11月1日MS=5.6地震后一个月的余震进行重定位,得到一条走向118°,倾角85°的左旋走滑断层,余震的深度分布在5km至20km范围内,显示该断层是隐伏断层.另外提出对主震震中位置约10km的修正.本文对1989年三次MS≥5地震序列和1999年MS=5.6地震余震空间分布的研究揭示该地区存在两条活跃的共轭隐伏走滑断层(1989年主震的北北东方向和1999年地震的北西西方向),并且推断已知的大王村断裂和团堡断裂是地下这两条共轭的隐伏走滑断层构造/地震活动在地表的响应.     

云南禄劝地震部分余震的矩张量反演

利用数字盒式磁带记录加速度仪组成的流动地震台网所记录的三分向近场加速度图,通过矩张量反演确定了1985年4月18日云南禄劝 Ms=6.1地震的部分余震的震源机制.以均匀半无限弹性介质的格林函数解释路径效应,并通过正演计算识别由两次积分得到的位移地震图中的直达 P 波、直达 S 波和 SP 转换波震相,然后用这些震相进行矩张量反演.反演结果表明,在解超定线性方程组时,采用适当的加权系数,可使上述直达波和转换波的理论计算值与观测值拟合得较好.尽管用以反演的三个余震大小不同(震级 ML48,3.2,3.5),震源位置也有差别,但它们的震源机制却非常接近,且与主震的震源机制相当一致.这一特征显示了余震的发生与主震发震构造的内在联系.这些实例说明,由震源球球面上分布适宜的数字地震台网取得的近场加速度资料,借助于即使是简单的介质模型,通过地震矩张量反演,不但可以得出这些地震震源的主要成份————剪切位错源,同时还可得出震源所含的其它成分,如膨胀源和补偿线性向量偶极.      

2021年西藏比如MS6.1地震序列发震构造分析

利用双差定位方法对西藏比如M_S6.1地震序列141次M_L≥2.0地震进行重新定位,采用CAP波形反演方法获得主震的震源机制解,并运用最小空间旋转角方法比较不同机构发布的震源机制解的差异。重新定位后主震震中位置为(31.924°N,92.824°E),靠近余震区中心,震源深度为12.8 km;余震分布沿NE向展布,长约18 km。沿NE向深度剖面结果显示,在主震右上方存在5 km×10 km的近椭圆形地震破裂空区。主震的震源机制解为正断兼走滑型,最佳矩心深度为9.3 km,矩震级为5.98。结合重新定位后余震分布、主震与历史地震震源机制解及地质构造背景等分析,认为具有左旋运动性质的安多南缘断裂可能是该次地震序列的主要发震构造。     

基于余震重定位和震源机制解研究青海玛多MS7.4地震序列的发震构造和断裂形态

2021年5月22日02时04分(北京时间),青海果洛州玛多县发生M_S7.4地震,震后余震不断.地质调查和卫星观测对地表断裂痕迹有较好的约束.然而,对于理解区域应力场、地震的产生、传播和终止具有重要意义的地下断层几何结构的约束精度略显不足.利用国家地震台网的连续波形记录,本研究首先基于双差定位法对玛多地震震后25天的余震序列进行重定位,结果显示余震序列大致沿NWW向的江错断裂呈线性分布,位于主震震中两侧,延伸总长~170 km.主震东南侧存在一余震稀疏区,在断裂带东西两端余震分布转向且出现分叉现象,反映出发震断层的复杂几何形态,这与前人研究结果基本一致.进一步采用波形反演方法和P波初动极性反演方法,获得了玛多震源区132个中小余震的震源机制解与震源矩心深度,并基于此对该主余型地震的发震构造与断裂形态进行了初步分析.震源机制解结果表明,玛多M_S7.4主震的发震断裂主要为左旋走滑性质,余震与主震性质整体相同,在断裂带东段存在部分逆冲型余震.震源机制解约束的区域主应力方向约N60°E,与区内整体走滑断裂作用相一致.余震震源深度略微起伏,主要集中在10~12 km,且浅部余震较少,表明浅部应力可能主要通过主震释放,余震深度分布可能限定了主震同震破裂的下边界.玛多主震破裂起始于断裂带走向和倾向发生明显变化的位置,表明断裂带的复杂几何结构可能是此次玛多M_S7.4地震初始破裂空间分布的决定因素.主震破裂结束的两端都有"马尾状"构造(或次级断层),表明这种分叉断层复杂的几何形态可能控制着主震破裂的最终位置.     

地震破裂时-空过程的研究

我们以 1 990年 4月 2 6日在青海省共和县境内发生的 MS6.9地震及其强余震为例 ,利用中国数字化地震台网的长周期和宽频带波形资料 ,探讨了地震破裂时空过程的研究方法。首先 ,我们用频率域矩张量反演的方法 ,分别反演了 MS6.9的主震及其强余震的矩张量 ;然后 ,分别以几个余震作为经验格林函数 ,对MS6.9地震的长周期和宽频带记录进行反褶积 ,提取了 MS6.9地震的远场震源时间函数 ;最终 ,我们新发展了一种在时间域反演断层面上位错非均匀分布的方法 ,并用该方法分析了共和 MS6.9地震破裂的时空过程。1　长周期波形资料的反演关于 1 990年…     

中国大陆7级大地震强余震震级和空间分布特征

本文研究了中国大陆1966年以来15次7.0～7.9级地震序列强余震空间分布和震级分布特征。 研究结果表明: ① 强余震与主震震级差(ΔM)与频度(N)的统计关系服从指数分布, 统计得到了全部序列平均B值为0.72, 12个走滑型地震序列平均B值为0.73; ② 走滑型地震序列强余震优势分布范围是5~59 km, 非走滑型序列优势分布为10~29 km, 并且强余震与主震震中距离服从正态分布。     

GPS资料获取的静态库仑应力变化与余震分布的相关性分析

本文以2008年汶川地震为例,利用震中附近GPS观测资料,选择断层破裂模型,计算汶川主震产生的静态库仑应力变化空间分布,并与JI模型、经验公式模型结果进行对比分析,初步探索GPS破裂模型下的静态库仑应力变化特征以及与余震的空间分布关系。结果表明,当使用最优断层面作为接收断层时,GPS模型的结果对后续余震空间分布具有较好的对应关系,90%的余震分布在应力增强区域;在龙门山断裂以走滑为主的北东段(北川—青川段),5级以上的强余震均分布在应力增强区;以龙门山断裂南西段作为接收断层的计算结果表明,芦山地震震中正好处于库仑应力的正值区,汶川地震的发生在一定程度上使得芦山地震提前发生。     

1976年唐山地震近、远场加速度的半经验合成

本文建立一非均匀唐山地震断层模型，它由北东30的南段和北东50的北段两个大的走滑断层组成，总长114 km、总地震矩为1.41020 Nm；而每一走滑断层又分别由长为37 km和20 km的两个子断层组成．震中定在南段和靠近南、北两段走滑断层的交汇处．用ML5.7、MS6.9的余震记录作经验格林函数，用考虑大小地震不相似的改进的经验格林函数法分别合成唐山地震主震(MS7.8)的近、远场加速度时程．远场合成加速度时程的峰值、持时、反应谱与真实记录符合较好；近场合成结果与唐山地震烈度分布符合较好．合成的唐山地震的近场最大加速度峰值达1.1 g，这与近年发生的一些大震中记录到的近场最大加速度峰值接近．      

2003年云南大姚6.2、6.1级地震序列特征分析及地震触发研究

本文采用双差定位法对2003年7月21日、10月16日云南大姚先后发生的6.2、6.1级地震及其余震序列进行精定位。结果表明,两个主震的震中位置相当接近,余震序列的空间分布呈明显的线性分布,地震序列精定位后的结果同震源机制解吻合很好,两个地震的发震断层均是近乎直立的右旋走滑断层。此次大姚6.2、6.1级双震,和云南地区大多数其它双震有所不同,余震分布并不呈现共轭分布,而近乎一条直线,两者间有部分重叠,表明两者受控于同一发震断层。相对主震而言,余震都呈不均匀分布,近乎一种单侧分布,6.2级地震的余震集中于主震的西北方向,6.1级地震的余震集中于主震的东南方向,并且6.1级地震是6.2级地震在同一断层向东南端延伸的另一次破裂。库仑破裂静应力变化Δσf研究结果表明,7月21日6.2级地震对10月16日6.1级地震有明显的触发作用,两个主震对断层外余震的发生均有不同程度的应力触发作用,并且2000年姚安6.5级地震对大姚两次地震的发生也有触发作用。     

近场全波形反演：芦山7.0级地震及余震矩张量解

2013年4月20日四川芦山发生了7.0级地震.该地震是自2008年汶川8.0级地震以来发生在龙门山断裂带上的最强地震,截至5月5日,四川省数字遥测台网记录到了52个（M_L≥4.0）余震.我们搜集了信噪比相对较高的宽频带数据,根据已有的三个分别适合于四川盆地和龙门山断裂东南地区、西南山区、西北山区速度模型,利用TDMT_INVC方法计算矩张量,获得了芦山主震及其16个余震的高质量矩张量解;根据P轴、B轴和T轴的倾角对主震及余震的断层类型进行了分类,结果表明：芦山地震的震级为M_w6.46（矩震级）,地震矩为0.61×10¹⁹Nm,震源深度为13 km,震源机制类型为逆断层.芦山余震类型简单,主要为逆冲型;芦山地震序列震中分布于龙门山断裂带西南端的彭县—灌县断裂上,本研究获得的主震和余震的震源机制主要为逆冲型,这表明了龙门山断裂西南端主要为逆冲特征.芦山地震震源性质与汶川地震相近,发震间隔时间短,且均发生于同一构造单元内,表明了该地震与汶川地震可能有密切关系.     

关于2021年5月滇西漾濞MS6.4地震序列特征及成因的初步研究

2021年5月21日21时48分在滇西苍山西麓漾濞地区发生M_S6.4 （M_W6.1）强震,相关地震活动表现为一个典型的前震?主震?余震序列。本研究分别就该地震序列的构造背景、M1.0以上地震的双差定位、主要地震的矩张量反演和破裂传播方向、应力场反演及断层滑动趋势以及潮汐作用等方面进行了初步分析。矩张量反演结果表明,矩心深度为6.0 km。根据断层破裂传播方向分析结果及精定位余震分布判定,主震震源断层产状为走向137°,倾角75°,滑动角?167°,破裂沿南东向单侧扩展,右旋走滑含正断层分量。漾濞地震序列发生在红河断裂带北段延伸方向上的乔后—巍山断裂附近,但主震震源断层及主要余震的分布在走向和位置上均明显偏离已知的乔后—巍山断裂。地震序列受一个发育程度不高、含多级雁列构造的北西向为主、北东向为次的共轭走滑断层系统（本文称为“漾濞断层”）所控制,整体上沿北西向断层展布,主震与部分强余震为北西向断层活动所致,但中强前震和多数余震为北东向断层活动所致。中强震的断层破裂均为单侧扩展,北西向断层主要表现为南东向破裂扩展,而北东向断层沿两个方向破裂扩展,相邻地震还存在往返破裂现象。对截至5月23日所发生的M＞4.0前震和余震进行了全矩张量反演。利用漾濞地震震中15 km范围内20多个M_W＞3.4余震的比较可靠的震源机制解反演了该区的应力场,结果显示:主应力形状比φ＝（σ₂－σ₃）/（σ₁－σ₃）为0.46±0.17;最大主应力轴的方位角为188.0°±9.0°,倾伏角为12.4°±7.0°;中间主应力轴近直立,倾伏角为72.1°±11.3°;最小主应力轴的方位角为280.3°±7.0°,倾伏角为10.4°±12.0°。本文还对理论潮汐应变及应力进行了分析,结果表明,该地震序列受潮汐调制作用十分明显。5月18日18时及19日20时开始的两组前震群的首个主要地震以及5月21日晚发生的主震均发生在潮汐体应变和库仑应力的峰值附近,余震活动也与潮汐有明显的相关性。综合主要地震震源机制解、前震及余震分布、潮汐调制特征、基于应力场反演的断层滑动趋势分析以及滇西北地区以往类似地震活动研究结果,本文初步推断:漾濞地震受深部流体作用的影响明显,5月18日18时开始的第一次前震活动高潮从北西向断层的一个拉张性断层阶区开始,最大前震的震源断层为北东向断层,随后向北西方向迁移;19日20时开始的第二次前震活动高潮集中在主震震源附近。这些地震的触发及深部流体作用共同促进了北西向断层的活动,但主震的发生受深部流体作用为主。      

由背景地震活动性估算南加州的地震危险性

我们分析了南加州的历史地震活动性，提出了一种合理的方法来计算由６．５级或稍小一些的背景地震产生的地震危险性。该方法的基本假设是未来的地震在空间上将丛集在震级等于或大于４级的地震主震的附近。我们分析了离散的南加州地震目录按网络计算地震发生率，然后进行平滑，以此计算未来地震地空间分布，为了得到合适的空间平滑函数，我们研究了南加州地震的距离相关性，并发现它们遵多指数关系１／ｒμ。     

2021年青海玛多MS7.4地震序列精定位与震源机制研究

利用双差定位法对2021年5月22日玛多M_S7.4地震序列中1 434个地震进行重新定位,使用TDMT矩张量反演方法求解玛多地震序列M≥4.5地震的震源机制解,综合分析得到如下结论:(1)玛多地震序列震中整体走向为NWW-SEE向,与昆仑山口—江错断裂展布方向相吻合,序列总长度170 km,呈NWW向和SEE向双侧破裂,主震西北侧存在NW向条带,可能是此次地震的分支断裂活动,在南东侧存在余震稀疏段以及横穿玛多—甘德断裂的余震分布带,推测可能是地下速度结构差异所致;(2)主震附近地震序列以左旋走滑型地震为主,优势走向为NWW向,倾向NE,倾角较高,与昆仑山口—江错断裂性质基本一致,结合余震定位结果推断昆仑山口—江错断裂为本次地震的发震断层;(3)主震附近地震序列P轴平均方位角为237°,P轴,T轴平均倾角分别为15°、16°,N轴平均倾角为65°,结合研究区构造特征推断,本次地震是由NEE-SWW向水平挤压应力推动NWW-SEE向断裂发生左旋走滑错动所致。     

科里奥利力对断层作用的统计研究

首先给出了分解到已知断层面法向和切向上的断层错动科里奥利应力(简称为科里奥利法向应力和切向应力)表达式,然后从哈佛大学矩心矩张量目录中选取主余震资料进行分析,按断层分类研究了科里奥利法向应力和主震震级与其最大余震震级差及主震地震矩与余震地震矩总和之差的折合矩震级间的关系.研究结果显示:地震断层错动过程中虽然产生了使断层两盘相互拉离(或挤压)的科里奥利法向应力,它降低(或增加)了断层错动时断层面上的摩擦阻力,但是应力量值太小(科里奥利法向应力估计最大不到0.1MPa,即不到一个大气压),不足以对断层错动及主震能量释放产生影响,从而影响余震的最大震级和总体水平.     

2017年8月8日九寨沟M7.0地震及余震震源机制解与发震构造分析

2017年8月8日在青藏高原东缘四川省九寨沟县发生M7.0级强烈地震,极震区烈度达Ⅸ度,但无明显地表破裂,一定程度上限制了发震构造的确定和后续地震危险性判定.本文基于截止至2017年8月14日的地震资料,采用多阶段定位方法,对主震及余震进行了重新定位,同时,利用CAP波形反演方法,获得了M7.0主震与13次M_L ≥ 4.0级余震的震源机制解和震源矩心深度,进而初步分析了本次地震的发震构造.结果显示,九寨沟M7.0地震的矩震级M_W6.4,震源矩心深度5 km,表明主震发生在上地壳浅部,与2003年伊朗巴姆（Bam）M_W6.5地震特征极为相似;12次M_L ≥ 4.0级余震的震源矩心深度6~12 km,显示这些余震发生在主震下部,仅1次例外.重新定位后的余震震中呈NW-SE向窄带展布,位于近NS向的岷江断裂与近EW向的东昆仑断裂带东端分支塔藏断裂所夹持的区域,余震带长轴长约38 km,主震位于余震带中部.根据余震震中分布、主震及余震震源机制解等,推测本次九寨沟M7.0地震及其余震的主发震构造为位于岷江断裂与塔藏断裂之间的树正断裂.震源机制解揭示,树正断裂呈左旋走滑,走向约152°,近SE,倾向SW,倾角约70°,该断裂应属于东昆仑断裂东端的分支断裂之一,或与东南侧的虎牙断裂构成统一断裂系.     

用长周期体波数据反演1988年11月6日澜沧-耿马Mem>Ssub>7.6地震的矩张量

应用中国数字地震台网(CDSN)记录的长周期体波波形数据,反演了1988年11月6日中国云南省澜沧-耿马MS7.6地震的矩张量,求得了其震源机制和震源时间过程．反演结果表明,断层面解的一个节面是右旋走滑断层,另一个节面是左旋走滑断层;震源时间过程较简单,持续时间约15 s;标量地震矩为6.41020 Nm．根据地质资料、区域构造、野外观测和余震震中分布,确认走向313的节面是地震断层面,主压应力轴位于几乎水平的南北向．