多种方法测定广东阳西3.7级地震震源深度

应用CAP和深度震相方法,对2018年3月20日发生在广东阳西的M3.7级地震震源深度进行了测定。首先通过CAP方法反演获得震源机制解,拟合最佳震源深度为12km。然后在震中距100km以内的近台识别出清晰的sPL和PmP、sPmP震相,利用频率-波数(F-K)方法,计算出深度震相在不同深度下的理论地震图,与实际观测波形对比测定震源深度为12km。再利用250~400km震中距范围内台站上识别出的sPn与Pn震相的走时差,测得震源深度12.6km。多种方法的研究结果一致,表明该地震震源深度为12km比较可靠。     

单台sPL震相测定珊溪水库地震震源深度

稀疏台网下的传统走时定位难以确定中小地震的震源深度,而地震波深度震相蕴含着震源深度信息,为确定地震震源深度提供了新的途径。近震深度震相sPL和直达Pg波到时差与震源深度呈线性关系,可用以约束地震震源深度。本文以珊溪水库2014年震群事件为例,利用单台sPL震相测定了地震震源深度。结果表明:震源深度的测定结果与基于水库台网高密度台站下Pg和Sg走时定位Hyposat方法和全波形拟合CAP方法测定的震源深度高度一致,为4—6 km,与区域活动断层探测结果相符。sPL震相的优势震中距为30—50 km,区域台网范围内sPL与Pg的到时差与震源深度的线性关系相对固定,因此利用单台sPL震相即可快速获取可靠的地震震源深度,适用于稀疏台网下的中小地震震源深度的确定,且误差可控制在1—2 km范围内。      

利用地震走时计算波速与震源深度

利用青海台网记录清晰的P波震相资料,根据单层地壳模型地震走时方程,计算了P波速度和震源深度,得到直达波速度正态分布置信区间为5.96~6.09 km/s,首波波速度置信区间为7.69~8.06 km/s,震源深度置信区间为5.6~5.8 km。     

近震震源深度测定精度的理论误差分析

震源深度是地震学中最难准确测定的参数之一,各种方法对于震源深度的估计都具相当程度的不确定性,影响着人们对震源过程的认识。各种因素对震源深度的影响是非线性的,本文从近震走时公式入手,分析了震中距、到时残差和速度模型(地壳模型)对震源深度的影响。当地震波传播速度一定时,震源深度的误差随着震中距或台站距离的增大和走时残差的增大而增大。走时残差一定时,震源深度误差随着震中距的增大和地震波速度的增大而增大。研究也表明,当速度已知,走时残差一定时,越浅的地震,定位误差可能越大。定位精度产生的水平误差随着震中距、走时误差和地震波速度的增大而增大,震源深度误差也将增大。另外,震源深度的误差会导致发震时刻的变化,随之而来的结果都会因此而改变。     

多种方法综合测定河北昌黎ML4.5地震震源深度

利用CAP、TDMT、sPL深度震相等3种方法测定河北昌黎M_L4.5地震震源深度,利用CAP方法反演得到该地震的震源机制解,拟合得到最佳震源深度为4.5 km;利用TDMT方法反演得到拟合震源深度范围为5~6 km;在震中距20~80 km范围内的台站波形数据中,CHL、BDH两个台站识别到sPL震相,基于震源机制解,计算1~16 km深度范围对应的理论波形图,与观测波形比对后得到震源深度为5 km。结果显示,3种方法的深度研究结果基本一致,结合震源尺度以及昌黎M_L3.9地震CAP、sPL计算结果认为,昌黎M_L4.5地震的震源深度应为4~6 km。     

2016年河北尚义M 4.0地震震源深度分析

基于河北数字地震台网宽频带地震记录,采用CAP波形反演法,计算得到2016年6月23日河北尚义M 4.0地震的震源机制和深度,并利用sPL震相进一步测定震源深度。计算结果显示：采用CAP方法反演,得到此次地震震源深度为11 km,采用sPL震相进行测定,得到震源深度为13 km,可见采用2种方法确定的震源深度基本一致,分布范围为11—13 km,表明此次地震发生在上地壳。     

利用sPL震相测定福建仙游M 4.6地震震源深度

选用福建数字地震台网宽频带记录,利用sPL震相测定仙游2013年9月4日M 4.6地震震源深度.基于此次地震的震源机制解,结合本地区的速度模型,利用频率-波数法(F-K方法),先计算出相应震中距上不同深度的格林函数,再进一步得到sPL震相在不同深度上的理论波形;之后根据sPL震相的特点,选用震中距30～50 km范围的宽频带台站记录,经过去仪器响应、滤波、旋转至传播路径后,将其和理论波形进行比对,找出波形最为相似的对应深度.测定结果显示,此次地震深度为12 km左右.     

利用sPn震相计算石嘴山M_L4.4地震震源深度

利用sPn和Pn震相走时差计算的2014年2月28日石嘴山M_L4.4地震的震源深度为7.21±0.277km;分析不同震源深度下民勤台的理论波形与观测波形拟合结果,得到震源深度为7~8km。研究认为,石嘴山M_L4.4地震属于浅源地震,震源浅和沉积层较厚是此次地震震感较强的主要原因。另外,合理选取地震波形数据和震相识别方法,可有效提高s Pn震相测定震源深度的可靠性。为便于应用,本文还给出了宁夏地区地震震源分别位于上地壳和下地壳时sPn和Pn震相走时差与震源深度的对应关系表。     

sPL,一个近距离确定震源深度的震相

实际地震波形观测表明,对于大陆结构相对简单的地壳中的地震而言,有一震相出现在P 波和S波之间.一般在30~50 km附近发育得较好,其能量主要集中在径向分量,而垂向分量的振幅相对径向要小,切向分量上的振幅很弱,且波形以低频为主,通常没有P波尖锐.在利用FK方法计算合成地震图的基础上,发现该震相是由S波入射到自由地表形成水平传播的P波(文献称为surface P wave,自由地表P波)或者包括S波入射到地表后形成的多次P波或其散射震相.由于该震相是由S波和P波之间耦合而形成,本文将其定义为sPL(s coupled into P) 震相.理论波形研究表明,sPL相对直达P波的到时差对震中距离不敏感,而随着震源深度的增加几乎呈线性增加,因此可以很好的约束震源深度.本文以2005年江西九江地震为例,证实了sPL确定震源深度的可行性和可靠性.在观测到sPL震相的情况下,离震源50 km以内的一个三分量地震台站的波形就可以帮助获得可靠的震源深度,而不需要精确的震中距离.由于sPL震相出现距离较近,对于较小(三级以上)的地震也可以应用,因此在稀疏台网布局情形下sPL对于确定中小地震深度应该具有很好的应用意义.     

阜阳M_S4.3地震震源深度的确定及地震成因分析

2015年3月14日在安徽阜阳地区发生了M_S4.3地震,随后发生3月23日M_s3.6余震.主震造成2人死亡13人受伤.房屋倒塌155间,受损1万多间.主震震级不大,而造成的灾害巨大.本文使用CAP方法反演了两次地震的震源机制解和震源深度,结果显示两次地震的震源机制解和深度一致.主震的机制解节面Ⅰ走向110°,倾角75°,滑动角—10°;节面Ⅱ走向202°,倾角80°,滑动角—164°;矩震级M_w4.3,余震矩震级M_w3.7,反演最佳深度均为3 km.最佳深度时波形拟合相关系数较高,表明反演结果是可靠的.使用sPn和sPL深度震相进一步分析了两次地震的震源深度.结果显示,选取的7个台站的sPn震相与Pn震相的平均到时差为1 s,对应的震源深度为3 km.震中距为36 km的利辛台的sPL震相与Pg震相到时差约为1.1 s,对应震源深度约3~4 km之间.两种深度震相分析的震源深度与CAP方法的结果一致,表明本文给出的阜阳地震震源深度为3 km左右基本是可靠的.本次地震造成较大灾害的原因很可能与地震震源较浅有关.阜阳地区地壳结构相对稳定,地质构造演化形成3 km厚的沉积层,本次地震可能是区域应力作用下发生在沉积层里的一次地震.     

SOURCE PARAMETERS OF THE CANGWU MS5.4 EARTHQUAKE, 31 JULY, 2016

On July 31^st, 2016, an earthquake of M_S5.4 occurred in Cangwu County, Guangxi Zhuang Autonomous Region, which is the first M_S ≥ 5.0 earthquake in coastal areas of southern China in the past 17a. The moderate earthquake activities have come into a comparatively quiet period in coastal areas of southern China for decades, so the study about the Cangwu M_S5.4 earthquake is very important. However, differernt research institutions and scholars have got different results for the focal depth of the Cangwu M_S5.4 earthquake. For this reason, we further measured the focal depth by using CAP method and sPL phase method. sPL phase was first put forward by Chong in 2010. It is often observed between P and S wave of continental earthquakes with epicentral distance of about 30km to 50km. The energy of sPL phase is mainly concentrated on the radial component. Arrival time difference between sPL phase and direct P wave is insensitive to epicentral distancs, but increases almost linearly with the increase of focal depth. Based on these characteristics and advantages, sPL phase method is chosen to measure the focal depth of Cangwu M_S5.4 earthquake in the paper. First of all, we selected the broadband waveform data through seismic stations distributed mainly in Guangxi and adjacent provinces from Data Management Centre of China National Seismic Network and Guangxi Earthquake Networks Center. And an appropriate velocity model of Cangwu area was constructed by the teleseismic receiver function method. Then, the focal mechanism and focal depth of Cangwu M_S5.4 earthquake were determined by using the CAP(Cut and Paste)method. Next, we compared the synthetic waveforms simulated by F-K forward method of different focal depth models with the actual observed waveforms. According to the difference of arrival times between sPL and Pg phases, we finally obtained the focal depth of Cangwu earthquake. The results show that the focal depth is 11km measured by CAP method and 9km by sPL phase method. Based on the focal mechanism solution, isoseismal shapes, aftershocks distributions and investigation on spot, we conclude that the Cangwu M_S5.4 earthquake is a left-lateral strike-slip earthquake which occurred in the upper crust. Our preliminary analysis considers that the seismogenic structure of Cangwu earthquake is a north-northwest branch fault, and the control fault of this earthquake is the Hejie-Xiaying Fault.     

首都圈地区Pb震相典型特征与康拉德界面研究

Pb震相是近震震相中的一个重要震相.关于Pb震相典型特征的总结和分析,对指导区域台网工作人员如何识别该震相,丰富台网观测报告震相产出,提高地震定位精度和确定康拉德界面等相关研究具有重要意义.但由于识别困难,国内很少有系统进行有关Pb震相的识别和研究工作.本研究采用首都圈地区高密度台网2009-2015年记录到的369个ML≥2.5地震事件的波形资料,重新分析震相并识别出1153条Pb震相.基于震相资料,利用时频分析、多项式拟合、射线分析、最小二乘法、联合反演、理论走时计算等方法进行研究,并在结合前人研究结果的基础上,我们得出:在首都圈及邻区,在肉眼可识别时频域内的特征来看,通常容易识别的Pb的振幅或频率高频部分相对比初至Pn和Pg大或高,也有振幅变小或者频率变化不明显的情况,这可能与震源机制、台站方位、场地响应、仪器类型等方面有关.时频分析、功率谱密度和肉眼识别分析的结果表明,P波的主要能量集中在相对低频部分,Pn,Pb,Pg,PmP四种震相(本研究以后提到的震相顺序只考虑这四种震相)有很强的共性,区别在于传播路径上的不同,频率或观测记录周期上的小幅度差别.在Pg作为初至波时,Pb震相的低频主频部分与Pg震相的低频主频部分带宽差不多(受到包含Pg震相的影响),但是高频主频部分频率更高,Pb到时在Pg之后,PmP之前.Pn作为初至波时,Pn震相低频主频部分带宽比Pb宽,但是Pb高频主频部分频率相对更高,Pb在Pn之后,在Pg之前.鉴于震源深度对Pb到时顺序的影响,及其在定位结果中精确度最差的情况,在震中距约在80~140km范围内时,得考虑区域地壳厚度横向不均匀、震中距、震源深度等情况并结合波形特征,来判定Pb是否为初至震相.Pb震相在康拉德界面的平均传播速度约为7.0km·s^-1,康拉德界面平均深度约为23km.Pb射线的分布情况直接证明了康拉德界面在首都圈地区的分布是连续的.基于本研究利用Pg,Pb,Pn,PmP震相走时联合反演所得模型计算的理论走时结果和实际观测结果一致进一步证明了我们结果的可靠性.     

基于井下摆天然地震数据测量首都圈近地表波速结构

收集了首都圈数字化地震遥测台网58个井下摆2003-2008年记录的102次M≥3.0地震的数据.通过鉴别直达波及对应地表反射波的波形,发现两者到时差与震中矩和方位角无关.基于斯涅尔定律,分析获得了这些台站上方厚约300 m浅地表土层P波和S波平均速度结构以及波速比.结果表明,首都圈区域近地表P波和S波平均速度分别约为...     

华北克拉通东部地壳与地幔盖层结构——长观测距深地震测深剖面结果

利用文登—阿拉善左旗长观测距地震宽角反射/折射剖面东段资料,辩识出4组地壳震相和3组地幔盖层震相.采用二维射线追踪走时反演和正演拟合交替计算方法,得到了包括鲁东隆起和华北裂陷盆地在内的地壳和地幔盖层二维速度结构.研究结果表明:华北裂陷盆地基底深达6km以上,研究区壳内界面C1埋深约15km,C2界面深约25km,Moho面平均埋深约35km.上地壳速度6.0~6.1km·s-1,且横向变化较大;中地壳速度相对均匀约为6.2~6.4km·s-1;下地壳速度为6.5~7.0km·s-1,速度梯度较大.地壳平均速度与隆起和坳陷构造相关.研究区岩石圈底界面一般为75~80km,西端接近太行隆起构造时深至90km左右,向西呈明显加深趋势,地壳厚度呈现相同的增厚特征.地幔盖层上部速度8.0~8.2km·s-1,具明显正梯度特征.岩石圈平均速度在郯庐断裂带附近显著偏低.PmP和PLP震相存在不同程度的复杂性,意味着在本地区Moho界面和岩石圈界面有较为复杂的结构,可能具有一定厚度或过渡带性质.结合其他研究结果认为,地幔盖层和下地壳速度梯度、界面性质差异与华北克拉通破坏相关,意味着破坏是一个渐变、缓慢和不均匀的过程.郯庐断裂带附近的低速应是其为软弱带的证据.     

2008年5月12日汶川MW 7.9地震的震源位置与发震时刻

综合运用四川省地震台网与紫坪铺水库地震台网的观测资料,精确地测定了2008年5月12日汶川MW7.9地震的震源位置与发震时刻．指出,对汶川地震这样的大地震精准定位,必须克服或尽量减少远台观测对地震精确定位的局限性、地壳介质模型的不完善性以及识别与检测初至波震相的不一致性等因素的影响．通过分析对比、反复试验,从上述台网中精心选取了方位分布均匀、具有近震源台站约束、直达P波震相确系由初始破裂辐射出的15个地震台的直达P波到时数据,反演得出精确度比区域性地震台网常规测定的精确度高一个数量级的汶川大地震的定位结果,即:发震时刻（北京时间）:2008年5月12日14:27:57.59plusmn;0.03 s;震中位置:31.018deg;Nplusmn;0.3 km,103.365deg;Eplusmn;0.3 km;震源深度:15.5 kmplusmn;0.3 km．      

USGS地震目录中4～5级震源深度异常地震可靠性初步研究:以南北地震带若干地震为例

在南北地震带地区,USGS全球地震目录中存在一些震源深度大于30km的地震.这些地震的震源深度是否可靠,对于研究这一地区的孕震机制、岩石圈强度和构造演化等科学问题具有重要意义.本文以南北地震带2012年发生的5个4~5级地震为例,利用区域地震台网的波形数据,基于sPL深度震相、短周期瑞利面波以及CAP等独立方法测定了其震源深度.结果表明:sPL深度震相和CAP方法给出的震源深度比较一致,差别小于2~3km,能够得到比较可靠的震源深度;短周期瑞利面波及其与P波振幅比也确定了地震震源深度较浅的特征.本文研究结果显示:宁夏会宁4.7级、云南富民4.8级和四川会东4.7级地震的震源深度约为8~12km左右,仍为发生于上地壳的地震,USGS地震目录给出的30km甚至更深的震源深度存在明显偏差;对于四川隆昌4.6和4.9级地震,本文给出的震源深度为1~2km,属于极浅源地震,USGS地震目录给出的10km和35km的震源深度结果尚需进一步改进.     

利用纯S波输入研究地震台站下方的横波速度结构

震中距在50°左右的深源远震,直达波S波震相波列可以与其他震相波列分离. 在层状介质中,本文通过传播矩阵方法得到由S波从台下底层输入获得地面理论地震图的新方法,并由此拟合了河北省两个地震台短周期S波记录,获得台站下方横波速度结构. 结果表明,红山台下13km和24km左右有S波低速层存在,地壳厚度为33.km;涉县台下18km和30km左右有S波低速层存在. 红山台下S波差异显著的2个低速层夹持的高速层、较薄地壳及上地幔顶部低S波速度结构,与166年邢台大地震有关. 考虑到S波速度对部分熔融体的敏感性,认为地壳S波速度结构可作为揭示强震深部背景的依据之一.