利用区域宽频地震数据反演2021年5月云南漾濞MS6.4地震震源破裂过程

本文基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2021年5月云南漾濞M_S6.4地震的震源破裂过程,结果显示:此次地震的发震断层走向为SE向,主要以右旋走滑为主.破裂主要发生在震源东南侧,最大错动量约为0.55 m,位于深度约9 km处,发生明显破裂的深度约达13 km.此次地震释放的标量地震矩为1.48×10¹⁸N·m,相当于矩震级M_W6.05.地震能量主要在前11 s释放.在深度为6~8 km处破裂速度有明显的变快,可能加剧了地表的震动.     

利用区域宽频地震数据反演2021年5月云南漾濞MS6.4地震震源破裂过程

本文基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2021年5月云南漾濞M_S6.4地震的震源破裂过程,结果显示:此次地震的发震断层走向为SE向,主要以右旋走滑为主.破裂主要发生在震源东南侧,最大错动量约为0.55 m,位于深度约9 km处,发生明显破裂的深度约达13 km.此次地震释放的标量地震矩为1.48×10¹⁸N·m,相当于矩震级M_W6.05.地震能量主要在前11 s释放.在深度为6~8 km处破裂速度有明显的变快,可能加剧了地表的震动.     

区域宽频地震波形反演所揭示的2022年青海门源MS6.9地震震源破裂过程

基于有限断层模型反演方法,利用区域宽频带数据反演了2022年1月青海门源M_S6.9地震的震源破裂过程,并结合地质构造与地震重定位结果判断发震断层走向.综合反演结果表明:此次地震的发震断层走向为WNW向,主要以走滑为主;破裂主要发生在震源两侧,可能存在着双侧破裂,在震后2 s和9 s出现破裂极大值,最大错动量约为1.5 m,位于深度约6km处,发生明显破裂的深度约为16 km,地表破裂长度约20 km;此次地震释放的标量地震矩为1.23×10¹⁹N·m,相当于矩震级M_W6.7,地震能量主要在前15 s释放;发震断层面的倾角为84.6°,接近于垂直,由于破裂范围较大,所以发生明显错动分布的地表投影也长达34 km.     

1997年中国西藏玛尼Mem>Ssub>7.9地震的时空破裂过程l

用中国数字地震台网（CDSN）的长周期波形资料反演了1997年11月8日中国西藏玛尼地区MS7.9地震的地震矩张量,用频率域里反褶积方法从P波和S波震相中分别提取了震源时间函数,并经反演依赖于方位的震源时间函数获取了断层面上破裂随时空变化的图象．矩张量反演结果表明:玛尼地震发震应力场的P轴和T轴均接近于水平,P轴在NNE方向（方位角29,倾角7）,T轴在SEE方向(方位角122,倾角23),断层错动以走滑为主;标量地震矩为3.41020 Nm,矩震级MW=7.6．由矩张量反演得到的震源时间函数显示,这次地震是由一次较小事件和较大事件组成的,较小事件大约持续5 s,较大事件持续约10 s．由余震分布可推断出玛尼地震的发震断层是走向为250、以走滑为主的左旋-逆断层,断层面的倾角比较陡,约88．根据反演结果计算了理论格林函数,然后用反褶积方法提取了震源时间函数．从不同台站的P波和S波中分别提取的震源时间函数一致表明这次地震破裂的时间历史比较简单,可用一宽度约10 s的正弦形的函数近似表示．进一步反演从不同台站上得到的、依赖于方位的P波和S波震源时间函数,获得了断层面上滑动的时空分布图象．从破裂的记忆式快照看,破裂开始于断层的西端,然后向东向下发展,总体上具有单侧破裂的特征．破裂面由3个破裂子区构成．一个在断层西端,深度约10 km(西区);另一个距断层西端约55 km,深度约35 km(东区);第3个距断层西端约30 km,深度约40 km(中区)．３个破裂子区构成约长70 km,宽60 km的破裂面．从破裂的遗忘式快照看,这次地震的破裂过程是相当复杂的,在不同时刻断层面上发生错动的地点并不相同,显示出这次地震的破裂过程具有愈合脉冲的特征,而且在断层面上的某些部位发生了多次错动;另一特征是最先和最后破裂的部位都不是主要的破裂区．根据标量地震矩计算了断层面上静态位错的分布,位错最高的3处（西区、东区和中区）的位错值分别为956 cm,743 cm和1 060 cm．由断层面上位错的分布推知,破裂主要集中在震中以东长约70 km的断层上;从余震的分布看,震中以西余震稀疏而震中以东余震密集．这些都表明这次玛尼MS7.9地震是北东东-南西西向至近东-西向断层向东扩展的结果．      

2001年11月14日昆仑山口西Mem>Ｓsub>8.1地震震源破裂过程研究

根据IRIS全球地震台网28个台的长周期地震仪记录的P波数字地震图, 用直接由远场体波地震图反演震源破裂过程的一种新方法, 研究了2001年11月14日昆仑山口西MＳ8.1地震的震源破裂过程. 结果表明: 这是一次极为复杂的地震破裂事件. 破裂从震源位置 (35.95N,90.54E, h: 10 km)开始后, 先向西扩展, 后在有限断层的东端和中部的大尺度空间范围内接连出现了多个破裂生长点. 破裂在这些生长点先后扩展, 最后在矩心位置(35.80N,92.91E, h:15 km)以东50 km范围内结束. 整个破裂持续了约142 s. 破裂过程可粗略地分为3个阶段: 第一阶段, 从第0 s开始至第52 s结束, 持续了52 s，释放的地震矩约为总地震矩的24.4％；第二阶段, 从第55 s开始至第113 s结束, 持续了58 s，释放的地震矩约为总地震矩的56.5％; 第三阶段, 从第122 s开始至第142 s结束, 持续了20 s，释放的地震矩约为总地震矩的19.1％. 地震破裂面长约490 km, 破裂面最大宽度达45 km. 破裂主要发生在30 km深度范围内. 地下岩层的平均静态位错量约为1.2 m, 最大静态位错量达3.6 m，平均静态应力降约为5 MPa, 最大静态应力降达18 MPa. 静态位错量和静态应力降最大的区域位于矩心位置以东50 km范围内.      

由GPS测量确定的2002年阿拉斯加迪纳利断层Mw7．9级地震的同震滑动分布

2002年11月3日，阿拉斯加中部发生了一次Mw7．9级的地震。该地震使部分苏西特纳冰川断层、迪纳利断层及托茨春达断层发生破裂。反演GPS测量的位移场表明，该事件以沿迪纳利断层复杂的右旋走滑破裂占优势。最靠近震中的GPS测点显示出苏西特纳冰川断层有逆冲运动的影响。优选的Mw7．9级地震同震滑动模型表明，在破裂的西段滑动相对较小，而在震中以东约60km至在迪纳利断层和托茨春达断层的交汇处滑动相对较大。我们发现大多数浅层滑动从地表至深15km，但反演却表明在震中以东110km有一大的深部滑移层。我们的模型预示地表滑动与地表地质观测非常一致，模型分辨率也非常好。     

用远场资料反演西藏玛尼地震的高阶地震矩张量

采用扩展震源模型测定出更多的震源参数 .我们把震源用高阶地震矩张量表示 .为了减少在高阶地震矩张量表达式中出现的大量项 ,采用了 Haskell断层模型 .利用 GSN台网 32个台站的宽频带体波资料 ,反演了西藏玛尼地震的震源参数 .通过实际计算表明 ,该震源是一个走滑断层 ,破裂方向 75°,断层面为=77°、δ=88°,λ=0°,辅助面为=347°、δ=90°、λ=1 78°,破裂持续时间为 1 9s,断层尺度为 47km× 2 8km.这些结果将为地球动力学研究提供新的定量资料 ,对于震源层析成像研究等有实际意义 .     

1999年山西大同Ms 5.6地震的震源断层

大同震区先后在 1989、1991和 1999年发生MS >5地震 ,利用大同遥测地震台网的记录资料进行比较精确的地震序列震源定位 ,结合宏观烈度分布和震源机制解资料 ,详细地分析对比了 3次子序列的异同。结果显示 ,1999年MS5 .6地震的震源断层是走向NWW、长 16km、宽12km、埋深 5km以下、倾角近直立的左旋走滑断层。而前 2个子序列是NNE为主的右旋走滑断层活动所致 ,表明地震破裂方向发生了变化。这种 2个以上方向先后出现、并且强弱有别的地震破裂是普遍存在的 ,表明震源环境的复杂程度与地震序列的类型有关。虽然震区存在NE向的大王村断裂和NW向的团堡断裂 ,但目前没有证据说明震源断层和 2条构造断层连通。 3次子序列的震源断层都是走滑断层 ,也和 2条构造正断层有别。 1999年的子序列可能属于新破裂。     

2017年精河MS6.6地震的断层参数和破裂过程

利用远震资料、近场强震资料和合成孔径雷达干涉同震形变资料确定了2017年8月9日精河M_S6.6地震的断层面参数及震源破裂细节。为得到可靠的断层几何参数,发展了一套基于InSAR数据滑动分布反演的三维格点搜索流程,对本次地震断层面的走向、倾角和震源深度进行了格点搜索。结果显示,地震断层面走向为95°,倾角为47°,震源深度为14 km。基于搜索得到的断层模型进行破裂过程联合反演的结果显示:精河M_S6.6地震为一次单侧破裂事件,最大滑动量约为0.8 m,滑动区域集中在断层面上震源以西5—15 km,沿倾向15—25 km,破裂主要发生在10 km深度以下区域。断层面上的平均滑动角为106°。整个破裂过程释放的标量地震矩为3.6×1018 N·m,对应矩震级为M_W6.3。破裂过程持续约9 s,期间的破裂速度约为2.1—2.6 km/s。由于地震破裂主要集中在10 km以下,未来可能需要关注该区域0—10 km发生潜在地震的可能性。      

2008年3月21日新疆于田MS7.3 地震破裂过程研究

利用IRIS全球地震台网30°—90°的长周期P波记录, 反演了2008年3月21日新疆于田M_S7.3地震的破裂过程, 得到了此次地震的破裂时空图像, 并初步分析了余震分布与主震断层滑动量分布的关系. 结果表明, 此次地震是一个破裂尺度长100 km、 宽20 km的破裂过程; 破裂持续时间约为40 s, 在第13 s时地震矩释放速率达到峰值, 断层面上一次大的破裂行为几乎构成了整个地震的破裂过程. 地震所释放的标量地震矩为4.23×1019 N·m, 其矩震级为M_W7.02. 由主震断层静态滑动量分布图可以看出, 整个破裂区以正断左旋走滑为主, 显示出双侧破裂特征, 最大滑动量为151 cm, 位于初始破裂点沿断层出露地表处. 精定位后的余震在断层面上的投影结果显示, 80%以上M_L4.0—4.9余震和全部M_L≥5.0余震均发生在初始破裂点附近区域及其南西方向, 位于主震破裂滑动位移量迅速减小的区域, 反映了震源区介质强度的不均匀性.      

1989年魁北克昂加瓦地震：一次复杂的板内事件

1989年12月25日在昂加瓦半岛发生了一次6.3级地震,这是魁北克北部地区至少60年来最大的一次事件,是北美东部历史地震中唯一被证实产生了地表破裂的地震。野外观测表明,该地震为逆断层和走滑断层运动的组合。波形模拟表明这次地震由两个子事件组成,开始是沿东北—西南走向的逆断层事件、随后是一次更大一点的沿北北东—南南西走向的走滑子事件。面波等效双力偶矩1.3×10~(25)dyne-cm(ldyn=10~(-5)N),两个子事件的矩比单个子事件矩几乎大一倍。子事件的深度都是3km,时间上相差0.9s,第二个子事件位于第一个子事件西南5.2km。波形模拟测定的震源参数和由地面观测导出的结果大体符合,但子事件断错上有些差别,如果走滑运动分布在破裂西南端的几条小规模断层上,或者没有发现完整的地面破裂,也许差别就不存在了。由断层面解推测的应力方向与加拿大北部地区大多数地震机制一致。昂加瓦地震和其他大陆板内地震一样,震源浅而复杂,且发生在早先尚未破裂的断层上。     

基于InSAR同震形变观测反演2010年新西兰南岛Mw7.1 Darfield地震同震破裂分布

2010年9月4日新西兰南岛Canterbury平原发生了M_w7.1地震,震源深度约为10 km.本次地震发生在一条震前不为人所知的断层上.我们利用覆盖整个震区的合成孔径雷达(SAR)观测资料,通过干涉处理分析获得雷达视线向(LOS)同震形变场;以此资料为约束反演了断层的几何参数以及同震破裂分布.结果显示,该地震造成四条相对独立断层的破裂.大部分的地震矩释放发生在Greendale断层(编号1-4),其错动以右旋走滑为主,最大破裂约为8.5 m.其它三条断层中,经过震源的逆冲断层最大破裂为5.1 m (编号6),位于Greendale断层以西的逆冲断层最大破裂为3.5 m (编号5),位于Greendale断层北面的走滑断层最大破裂为1.9 m(编号7).反演的Greendale断层地表滑动与地质调查得到的地表破裂在形态和数值上均吻合较好.本次地震释放的地震矩为5.0×10¹⁹N·m,矩震级为7.1.板块边界带形变场分析表明,Darfield地震的发生受边界带应变分配在该地区残留构造应力场控制,其复杂性体现了区域构造应力场的特点.地震对其周围地区的应力场影响较大,库仑应力增加区与余震分布有一定对应关系,并在2011年Christchurch 6.3级地震发震断层区域造成约0.1bar的库仑应力增加,对此地震有一定的触发作用.     

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.     

1996年3月19日新疆阿图什6.9级地震:单侧破裂过程

结合已有的地质、余震分布及地震宏观考察资料,使用全球数字地震台网(GDSN)宽频带P波数据,利用波形拟合和有限断层的全局混合反演方法研究了1996年3月19日新疆阿图什地震的震源破裂时空过程.结果表明,这次地震是发生在柯坪断裂带的哈帕雷克断层上的一次具有逆倾和较小走滑分量的由西向东单侧破裂事件.断层面的走向为252°,倾角30°,震源深度为13km,震源持续时间为15s.破裂面上的滑动分布主要由两部分构成:初始破裂0.3m对应较小上升时间0.8s;最大滑动尺度1.0m则位于沿破裂方向离初始点约25km处,相应的上升时间为3.5s.由于微观震中是指震源开始破裂的地方,而宏观震中则代表地面破坏最严重的区域,我们的反演结果解释了其他研究者得出的微观震中与宏观震中相距约30km的结论.     

利用近场高频GPS、 强地面运动和远场地震波形数据联合反演2008年汶川MS8.0地震的震源时空破裂过程

联合近场GPS测站1-Hz运动学位移、 强震仪加速度波形和全球台站P震相波形作为约束, 以时空滑动分布约束条件和ABIC模型参数选择方法, 结合先验的滑动方向变化范围, 反演2008年汶川M_S8.0地震的震源时空破裂过程, 给出了能够综合反映震源破裂过程的统一模型。 结果表明, 汶川地震总体上存在4个主要的破裂区, 最主要的一个破裂区位于震源东北40~120 km, 断层面上的最大位错量约为10 m, 主体滑动分布在2~20 km深度范围, 破裂达到地表; 第二个主体破裂区位于断层破裂带南段, 最大滑动量达到6 m; 另外2个主体滑动区位于断层破裂带北段, 但滑动破裂量小于断层南段破裂区的滑动量, 滑动破裂值最大值为4 m, 超过1 m的区域在走向上超过70 km。 反演得到的断层滑动模型的地震矩为9.5×10²¹ Nm, 相应的矩震级为M_W7.95。 汶川地震破裂表现为单侧破裂, 起始破裂在汶川下方16 km深度, 向东北方向一致性地传播, 过程持续~120 s。 在地震发生后0~10 s内, 破裂集中在震源起始破裂区, 滑动破裂值为~1.0 m, 之后破裂向东北方向扩展, 震后20~40 s是主要的破裂时段。 在40~60 s, 破裂跨越断层南段和北段。 在80~90 s破裂最大值开始下降, 在100~110 s时, 下降为~0.5 m, 在110~120 s时, 下降为~0.1 m。 加入近场GPS测站1-Hz 波形数据与近场强震仪波形和远场长周期体波联合反演, 提高了震源破裂模型的空间分辨率, 特别是浅部滑动破裂区的分辨率, 反演的最大滑动破裂值比不用1-Hz 波形数据反演的结果增大, 表明近场1-Hz GPS波形数据对于揭示汶川地震的时空破裂过程具有重要的作用。     

2007年云南宁洱M_S6.4地震震源过程

通过反演全球范围内20个地震台的宽频带波形资料,获得了2007年6月3日在云南宁洱发生的MS6.4地震的矩张量解、震源时间函数和断层面上滑动随时间和空间的变化过程.根据反演结果,这次地震的标量地震矩为5.51×1018Nm,相当于矩震级MW6.4.震源机制解中,最佳双力偶对应的节面Ⅰ的走向、倾角和滑动角分别为152°,54°和166°,节面Ⅱ的走向、倾角和滑动角分别为250°,79°和37°.结合震后考察得到的烈度等震线分布特征以及当地的地质构造,可以判定这次地震的发震断层的走向为152°,倾角为54°,滑动角为166°,是一次以右旋走滑为主的地震.从震源时间函数的形态来看,震源破裂持续时间为14s,地震矩的释放主要集中在前11s,在11~14s之间释放的地震矩很少.震源的时空破裂过程图像表明,破裂过程分为3个阶段,在前4s的时间段内,破裂主要沿着走向方向和朝深处发展;在4~7s间,破裂呈扇形向着深处扩展;在7s之后的时间段,破裂点比较零散.地震破裂总体上表现为双侧破裂方式,但在走向方向和深度方向上的滑动略占优势.破裂较强的区域呈菱形,长约为19km.地震断层面上最大滑动量为1.2m,平均滑动量为0.1m,最大滑动速率为0.4m/s,平均滑动速率为0.1m/s.由反演得到的静态位错模型计算的震中区地表位移场的特征与地震的烈度分布特征具有很好的一致性.     

利用区域宽频带数据反演鲁甸MS6.5级地震震源破裂过程

基于有限断层模型反演方法,我们利用区域宽频带数据反演得到了2014年8月3日鲁甸M_S6.5级地震的震源破裂过程.反演结果显示：此次地震的发震断层走向为北北西向,破裂主要以左旋走滑为主,位移主要发生在震源左上方,最大滑动量为0.7 m,模型显示断层破裂可能接近地表,破裂长度约10 km.此次地震释放的标量地震矩为1.97×10¹⁸ N·m,相当于矩震级为M_w 6.1,地震能量主要在前15 s释放.鲁甸地震有四个显著的特点：（1）位移主要集中在浅部,从11 km起破点开始迅速向上传播,大部分位于10 km以上且最大位移位于深度3 km处,从模型来看,破裂可能接近地表,因此地表震动较为强烈;（2）应力降比较大,计算显示释放的同震静态应力降约为2.8 MPa;（3）破裂速度较快,在地表附近超过了2.5 km·s^-1;（4）主震可能发生在一个共轭断层系上.这四个特点可能是导致此次地震造成如此重大人员伤亡和财产损失的最重要的原因.     

2000年姚安地震的震源参数

根据近场小孔径观测台网记录的余震序列资料，研究了2000年1月15日云南姚安MS6.4地震序列的地震物理过程. 用地震标定律关系估算主震的地震矩M0=1.58×1018N·m，矩震级MW=6.0，平均位错=0.63m，断层长度L=16.6km，断层宽度W=5.6km. 余震序列的高精度定位结果和能量分布走向，很好地证实了主震的断层破裂走向为N50°W，震区马尾菁断裂为主震发震构造，断层错动性质以右旋走滑为主. 用横波记录资料及波谱分析方法估算出余震的震源参数: 地震矩范围为1010～1016N·m，震源破裂半径a为80～500m，地震应力降范围为0.01～9.5MPa. 较大应力降(Δσ>1.0MPa)沿主断层线性排列，大应力降(Δσ>2.0MPa)与ML≥3.0级地震相关. 余震能量释放和高应力降的地震多发生在6.0～11km的深度范围，说明在这一深度范围内最大程度地集中了地壳中的应力.     

2001年中国中昆仑Mw7．8级地震的破裂段及破裂过程

与发生在西藏北部昆仑断层西部一段的2001年Mw7．8级中昆仑地震有关的的野外地质调查使得我们可以约束约400km长、走滑位移达16．3m的同震地表破裂带。根据对野外调查得到的地质构造、构造地形特征、位移空间分布以及远震波形分析，破裂带可以分为4段。地表破裂的变形特征及震源机制解表明，该地震是一个几乎纯走滑机制的破裂。地震数据反演结果表明，破裂以双侧破裂形式起始于西端的震中区附近，并且很快以单侧破裂形式传播380km，最大破裂区局限在震中以东150～280km的子断层段上，这与野外调查结果一致。最大位移地区的平均应力降估计为7MPa，为板内地震的典型值。     

2007年云南宁洱Ms6．4地震震源过程

通过反演全球范围内20个地震台的宽频带波形资料,获得了2007年6月3日在云南宁洱发生的Ms6．4地震的矩张量解、震源时间函数和断层面上滑动随时间和空间的变化过程．根据反演结果,这次地震的标量地震矩为5．51×10^18 Nm,相当于矩震级Mw6．4．震源机制解中,最佳双力偶对应的节面Ⅰ的走向、倾角和滑动角分别为152°,54°和166°,节面Ⅱ的走向、倾角和滑动角分别为250°,79°和37°．结合震后考察得到的烈度等震线分布特征以及当地的地质构造,可以判定这次地震的发震断层的走向为152°,倾角为54°,滑动角为166°,是一次以右旋走滑为主的地震．从震源时间函数的形态来看,震源破裂持续时间为14s,地震矩的释放主要集中在前11s,在11-14s之间释放的地震矩很少．震源的时空破裂过程图像表明,破裂过程分为3个阶段,在前4S的时间段内,破裂主要沿着走向方向和朝深处发展;在4～7s间,破裂呈扇形向着深处扩展;在7s之后的时间段,破裂点比较零散．地震破裂总体上表现为双侧破裂方式,但在走向方向和深度方向上的滑动略占优势．破裂较强的区域呈菱形,长约为19km．地震断层面上最大滑动量为1．2m,平均滑动量为0．1m,最大滑动速率为0.4m／s,平均滑动速率为0．1m/s．由反演得到的静态位错模型计算的震中区地表位移场的特征与地震的烈度分布特征具有很好的一致性．